基于数据挖掘的冠心病合并心力衰竭危险因素

陈彦东 王 萍 石 琳 孙 晶

〔吉林大学第二医院，吉林 长春 130022)

近些年，中国人口患心血管病的人数持续上升，今后的10年乃至20年心血管病患者发病人数将迅猛增长〔1〕。目前，全国心血管病患者人数约达2.9亿，中国居民中44.80%的农村患者和41.90%的城市患者死于心血管疾病，在各种疾病中居首位。心血管病患者中的缺血性心脏病，特别是冠状动脉粥样硬化导致的缺血性心肌病成为心血管病死亡患者增加的主要疾病〔2〕。冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)是医疗保健费用主要支出的疾病，因此迫切需要探究影响该病的致病和病情加重的危险因素，以展开有针对性的预防。导致该现象的主要原因与社会经济的发展、国民生活水平的提高、人口老龄化加重、城镇化进程的加快密切相关，目前认为冠心病的发生与影响个体体内的病理生理机制有关〔3〕，且有研究显示单因素的作用并不明显，多种危险因素在整个过程中的交互作用在一定程度上易化和加速了该过程的发生发展〔4，5〕。每一种危险因素与疾病不完全是因果关系，病因链的任何环节出现问题都容易造成冠心病发生。冠状血管动脉粥样硬化的产生及进展是冠心病这种疾病的研究基础，影响因素的探索也围绕血管动脉粥样硬化的原因展开，譬如基因对冠心病、血脂的影响等。本文对冠心病危险因素的研究目的在于发病前的早期预防及疾病发展进程的控制。

1 材料与方法

1.1研究对象 2016年3月至2017年3月某三甲医院住院的诊断为冠心病的患者423例，年龄34～95岁，平均(65.25±11.79)岁。34～50岁40例、51～60岁82例、61～70岁176例、71～80岁81例、81～95岁44例。60岁以上占71.16%，男性169例，女254例。

1.2诊断标准 ①以国际心脏病学会和协会及世界卫生组织临床命名标准化联合专题组报告《缺血性心脏病的命名及诊断标准》作为冠心病的诊断标准〔6〕。②研究前，对研究对象进行全面的病史采集和体格检查。③高血压定义标准：收缩压≥140 mmHg和(或)舒张压≥90 mmHg，排除继发性高血压。④2型糖尿病定义为：空腹血糖值≥7.0 mmol/L，或者葡萄糖耐量试验2 h血糖值≥11.1 mmol/L。⑤吸烟定义为每天至少吸1支，而且连续吸烟>1年，目前仍在吸烟者或被选入本论文研究时戒烟时间未到半年。

1.3纳入标准 ①符合冠心病的诊断标准。②采集的数据完整。③既往无精神病史，无认知障碍和交流障碍。

1.4排除标准 ①其他原因致胸痛者，如其他心脏疾病、颈椎病、更年期综合征、重度神经官能症。②患者患有免疫系统疾和(或)正在服用激素。

1.5研究方法 ①文献调研：应用文献调研的方法确立文章主题，全面检索文献、期刊及论文库，归纳总结冠心病危险因素的国内国外研究现状包括数据来源、研究方法及结果分析，明确研究目的及意义。②统计学分析：由于收集的冠心病患者变量较多，将原始数据应用统计学分析中的主成分分析进行降维，简化数据，提取37个主成分属性用于关联分析，对冠心病的危险因素给予辅助分析，同时应用统计学分析中的Logistic回归分析。③关联分析：为研究冠心病及冠心病合并心力衰竭的影响因素间未知的关系采用关联分析的方法对降维后的37个变量进行分析。直观体现其关联强度及隐藏的关系。

1.6质量控制 为强化研究质量，在临床采集信息和录入数据的过程中，建立质量控制制度，从多个方面提高研究过程的质量管理。①确保研究质量，要求采集信息及录入人员的标准是内科医师，并通过统一培训及考核合格。②在信息的采集和录入的过程中，严格遵循临床信息采集工作手册的标准，控制数据的准确性和全面性。③采用专用计算机进行数据录入，专用计算机安装防病毒软件，防止病毒的入侵以保证数据的安全性。④在资料整理分析过程中，对数据的录入工作进行了差错、补漏检查。

2 结 果

2.1既往史 见表1。

表1 既往病史

2.2冠心病并发症 心力衰竭为冠心病的主要并发症，心肌梗死4例(0.95%)、休克6例(1.42%)、心律失常37例(8.75%)。心力衰竭住院患者中，心功能Ⅲ、Ⅳ级占主要部分，Ⅰ级2例(2.15%)、Ⅱ级8例(8.60%)、Ⅲ级40例(43.01%)、Ⅳ级43例(46.24%)。

2.3冠心病合并心力衰竭患者危险因素

2.3.1主成分分析 调查变量69个：①基本信息：年龄、性别、体重、身高、吸烟史、饮酒史。②既往病史：冠心病、高血压、脑梗死、糖尿病、慢性肺部疾病、本次住院有无新发脑梗死，有无肺感染。③实验室数据：血常规、血脂、肾功、离子(血清钾、钠、氯离子)测定、肝功、尿常规、乙肝。④合并心力衰竭。如果分别用这些指标来对冠心病进行评价可能不够全面，为了减少分析指标，又不损失或少损失原数据所含的信息，进行了主成分分析，各主成分的特征根及累计贡献率的计算见表2。

主成分的选取取决于特征根及累计贡献率，根据主成分个数取决于特征根>1及累计贡献率>85%，前21个主成分对应的特征根均>1，而后16个主成分的特征根均<1；但是前21个主成分累计贡献率仅达66.936%，而第37个主成分的累计贡献率达86.893%，所以选取前37个主成分进行下一步的分析。

将赋值后的变量及其他变量进行主成分分析，得出以下变量数据主成分：身高、 尿素氮、淋巴细胞比例、尿蛋白、血清总蛋白、天门冬氨酸转氨酶、 低密度脂蛋白、尿葡萄糖、乙肝表面抗原、乙肝核心抗体、乙肝表面抗体、本次肺感染、尿比重、直接胆红素、间接胆红素、氯测定、γ-谷氨酰转肽酶、嗜酸性粒细胞比例、红细胞计数、血小板、新近发生的脑梗死史、冠心病史、高血压史、血脂载脂蛋白AⅠ、单核细胞比例、谷丙/谷草转氨酶比值、高密度脂蛋白、尿亚硝酸盐、嗜碱性粒细胞比例、尿胆红素、尿酮体、尿白细胞、饮酒、糖尿病史、钠测定、脑梗死史、胆固醇。

2.3.2基于Logistic回归的单因素分析 在Weka3.8软件中〔7〕，选取分类算法中的Logistic回归算法分析主成分分析筛选的37个变量，见表3。

表2 冠心病危险因素特征根及累计贡献率

表3 Logistic回归分析

OR为比值比，>1时，表明暴露增加疾病的危险度，确定为疾病的危险因素；<1时，表明暴露减小疾病的危险度，称为负关联；=1时，表明二者无关。高血压史、新近发生脑梗死、脑梗死史、糖尿病史、冠心病史、嗜碱性粒细胞比例、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、尿素氮、天门冬氨酸转氨酶、总胆红素、尿亚硝酸盐、尿蛋白、尿胆红素可能为心力衰竭的危险因素，且新近发生脑梗死史关联最强，嗜碱性粒细胞和尿胆红素其次。并且以上因素的回归系数均为正值，与心力衰竭均呈正相关。利用Logistic回归算法对423例数据应用十倍交叉验证的方法进行测试。测试结果可以看出Logistic回归预测模型的准确度为75.65%，敏感性为25.53%，特异性为99.00%。

2.3.3基于关联规则的多因素分析 行关联分析前将主成分分析得出的37个变量离散化。选择Weka中的Associate〔8〕，采用设置置信度参数最小值为0.9。得到的规则整理为高密度脂蛋白(正常)⟹尿胆红素(正常)，尿酮体(正常)⟹尿胆红素(正常)，高密度脂蛋白(正常)+乙肝表面抗原(阴性)⟹尿胆红素(正常)，尿素氮(正常)⟹尿胆红素(正常)，尿亚硝酸盐(正常)⟹尿胆红素(正常)，氯测定(正常)⟹尿胆红素(正常)，钠测定(正常)⟹尿胆红素(正常)，尿亚硝酸盐(正常)+乙肝表面抗原(阴性)⟹尿胆红素(正常)，尿蛋白(正常)⟹尿胆红素(正常)，天门冬氨酸转氨酶(正常)⟹尿胆红素(正常)。分析如下：①在以上37个主成分分析后的可能影响冠心病心力衰竭的影响因素中，高密度脂蛋白、尿酮体、乙肝表面抗原、尿素氮、尿亚硝酸盐、氯测定、钠测定、尿蛋白、天门冬氨酸转氨酶均与尿胆红素有关联，且以上变量正常时，尿胆红素也正常。②其中出现频率最高的有高密度脂蛋白、尿亚硝酸盐、乙肝表面抗原，这3个变量与尿胆红素关联较强。乙肝表面抗原正常合并尿亚硝酸盐或高密度脂蛋白正常时，尿胆红素正常。

3 讨 论

冠心病多见于老年人，年龄是冠心病不可改变的危险因素。冠状动脉粥样硬化随着年龄的增长有逐年加重的趋势，有研究证实冠心病的发病率随着年龄的增加而显著增加，年龄与冠状动脉病变程度呈正相关〔9〕。研究发现女性冠心病患者发病率在逐年上升至1%，而男性发病率则下降至2.2%。女性较男性发病时间晚10年，女性绝经期前冠心病发病率较男性少，是因为女性的雌激素对心血管有保护作用〔10〕。既往病史对冠心病的影响较大，高血压、脑梗死发病机制与冠心病相似，新近发生的脑梗死可能与冠心病有相同的危险因素。

冠心病的并发症包括心律失常、心脏性猝死、心源性休克、心力衰竭、缺血性心肌病、二尖瓣脱垂、心肌梗死等。心力衰竭主要由于冠状动脉粥样硬化狭窄造成心肌血供长期不足，心肌组织发生营养障碍和萎缩产生散在的或弥漫性心肌纤维化及心室发生重构所致。目前心力衰竭的分级标准参照美国纽约心脏病学会(NYHA)1928年提出的一项分级方案分为Ⅰ～Ⅳ级，Ⅰ级：患者患有心脏病，但活动量不受限制，平时一般活动不引起疲乏、心悸、呼吸困难或心绞痛。Ⅱ级：心脏病患者的体力活动受到轻度的限制，休息时无自觉症状，但平时一般活动下可出现疲乏、心悸、呼吸困难或心绞痛。Ⅲ级：心脏病患者体力活动明显受限，小于平时一般活动即引起上述的症状。Ⅳ级：心脏病患者不能从事任何体力活动。休息状态下也出现心力衰竭的症状，体力活动后加重〔11〕。从分级标准可以看出Ⅰ～Ⅱ级的心力衰竭患者日常活动受限不明显，Ⅲ～Ⅳ级的心力衰竭患者体力活动明显受限。本文结果表明，研究心力衰竭的危险因素对提高患者的生存质量及生存率非常必要。

冠状动脉粥样硬化的患者中一半以上都患有高血压，高血压患者患冠心病的概率更大，血压波动与冠心病合并心力衰竭有密切关系。脑梗死的发生机制与冠心病十分相似，因此，脑梗死与冠心病的联系十分紧密。脑梗死与冠心病的共同危险因素较多，如高血压、吸烟、高血糖、血脂异常等〔12〕。本次研究表明脑梗死是冠心病合并心力衰竭的危险因素。

血清中高密度脂蛋白胆固醇水平下降及低密度脂蛋白胆固醇水平升高是冠心病的危险因素，三酰甘油是否为危险因素一直是讨论的焦点，本文结果证实，高密度脂蛋白和低密度脂蛋白均与冠心病合并心力衰竭有强关联关系。

目前尚未有确定尿素氮为危险因素的研究。但有学者在研究慢性心力衰竭伴肾功能不全的相关危险因素时，对肾功能不全和肾功正常者对照的实验室指标进行比较时发现，尿素氮在两组间差异中有统计学意义(P<0.05)〔13〕。本文研究结果表明，尿素氮与冠心病合并心力衰竭强关联。

本文研究发现：在关联规则最强的10条规则中，关联变量均与其中的尿胆红素有关，且尿胆红素处于正常范围时，患者也患有冠心病，因此该指标应该引起重视。乙肝表面抗原正常合并尿亚硝酸盐或高密度脂蛋白正常时，尿胆红素正常。本文结果证实高密度脂蛋白与尿胆红素有关，且呈正相关，尿亚硝酸盐也与尿胆红素有关，乙肝表面抗体与尿胆红素关联较强，有研究显示在冠心病患者中高密度脂蛋白胆固醇与血清胆红素呈正相关〔14〕，亦提示高密度脂蛋白与尿胆红素关系密切，呈正相关。亚硝酸盐和乙肝表面抗原与尿胆红素的关联性可能与心力衰竭患者肝功能改变有关。