偏最小二乘回歸在探索PCI治療冠心病患者預后影響因素中的應用*

天津醫科大學公共衛生學院流行病與衛生統計學系(300070)

段同慶 魯 瑞 史新軍 劉紅偉 鄧曉偉 馬 駿△

【提 要】 目的 探討冠心病患者介入治療6個月后生活質量的變化及其影響因素。方法 前瞻性納入于2011年8月～2017年9月在天津市兩家三級甲等醫院接受PCI介入治療的519例冠心病患者，采用西雅圖心絞痛量表分別在術前和術后6個月對患者進行問卷調查。比較術前和術后6個月患者的生活質量在五個不同維度的變化情況，應用偏最小二乘回歸模型篩選影響冠心病患者術后生活質量和機體功能狀態改善的因素。結果 接受介入治療的519例患者術后6個月西雅圖心絞痛量表各項得分較術前均有提高，差異有統計學意義(P<0.001)。偏最小二乘回歸模型顯示，各維度對應的術前得分是影響SAQ各維度變化情況的因素(P<0.001)；術前得分越低，術后6個月分數提升越高。結論 PCI介入治療可以有效改善冠心病患者的生活質量及機體功能狀態。患者術后6個月生活質量及機體功能狀態改善情況與術前情況有關，術前生活質量及機體功能越差的患者術后改善越明顯。

冠狀動脈粥樣硬化心臟病(coronary heart disease，CHD)，簡稱冠心病，是全球死亡率最高的疾病之一，該病近年來在發展中國家的發病率和死亡率逐年升高[1]。隨著醫療水平的提高，經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)因其損傷小、恢復快、操作簡便等優點已成為應用最廣泛的冠心病治療方法之一[2]。我國PCI技術發展迅猛，針對冠心病患者PCI術后存活率的研究越來越多，但是關注患者PCI術后生存質量改善情況的研究較少[3]，而關于PCI術后生存質量影響因素的研究更為少見[4]。本文運用西雅圖心絞痛量表(Seattle angina quesationnaire,SAQ)對冠心病患者支架植入前后的生活質量進行比較，采用偏最小二乘回歸模型探究其術后生活質量影響因素，為接受PCI治療的冠心病患者改善預后提供參考依據。

資料與方法

1.研究對象

前瞻性納入于2011年8月-2017年9月在天津市兩家三級甲等醫院接受PCI介入治療的519例冠心病患者。納入標準為：(1)經診療確診為具有無癥狀性缺血證據、穩定性或不穩定性缺血患者；或陳舊性心肌梗死患者；(2)靶病變狹窄程度≥70%；(3)接受PCI治療；(4)年齡在18歲～75歲的男性或者未孕女性。排除標準為：(1)合并嚴重心肺功能不全、重癥心率失常等嚴重疾病的患者；(2)心功能IV級或EF<35%；(3)妊娠或者哺乳期婦女。所有患者均知曉并同意參與此項研究，且術后具有良好的隨訪依從性。

2.一般資料

問卷內容包括患者一般情況、既往病史、體格檢查、手術相關基礎資料、住院期間用藥及費用和西雅圖心絞痛量表評分(術前和術后六個月)。其中西雅圖心絞痛量表共分為5個大項19個條目，體現軀體活動受限程度、心絞痛穩定狀態、心絞痛發作頻率、治療滿意程度和疾病認知程度五個維度。各項總分均為100分，分數越高，生活質量及機體功能狀態越好[5-6]。

3.偏最小二乘回歸模型(partial least square model，PLS)

偏最小二乘回歸模型等價于典型相關分析、主成分分析和多元線性回歸三種統計方法的結合[7-8]。在處理多因變量數據，多重線性相關數據和高維度小樣本數據方面有著獨到的優勢，廣泛應用化學、工業、經濟等領域。針對住院數據維度大，相關性強的特點，本文將偏最小二乘回歸模型引入本研究領域。

PLS的目的是在自變量空間里尋找某些變量的線性組合，以能更好地解釋因變量的內在信息[9]。一般而言，最小二乘回歸是直接建立因變量關于自變量的線性回歸模型，反應二者線性關系；而偏最小二乘回歸是建立解釋潛變量關于反應潛變量的線性回歸模型，間接反應自變量與因變量之間的關系。PLS模型彌補了傳統最小二乘回歸要求數據滿足高斯馬爾科夫假設方面的不足，適應于住院數據內部復雜性和強相關性的特點。

4.統計學方法

本研究的數據分析采用R 3.5.0軟件進行。患者一般情況和手術相關指標等連續變量呈偏態分布，采用中位數和四分位數進行描述；既往病史和用藥情況等分類變量以頻數和頻率進行描述；患者術前和術后6個月SAQ各項評分呈偏態分布，采用中位數和四分位數進行描述，用符號秩和檢驗比較其差異。本研究用西雅圖心絞痛量表的五個維度綜合評估接受PCI治療的冠心病患者生活質量及機體功能狀態，將各維度術后6個月與術前SAQ評分的差值作為因變量來表示患者術后生活質量改善情況。采用偏最小二乘回歸探究PCI介入治療冠心病患者的預后影響因素，將職業和醫療保險種類兩個無序變量轉換為啞變量納入模型；有序變量NYHA心功能分級賦值：1=I級，2=II級，3=III級；性別賦值：1=男，2=女；其他二分類變量賦值均為：0=無，1=有。

結 果

1.基本情況描述

本次研究納入的519例患者中，男性398例(77%)，女性121例(23%)；NYHA心功能分級中I級346例(67%)，II級162例(31%)，III級11例(2%)；納入的患者中有18例(3%)患有穩定性心絞痛，123例(24%)患有不穩定性心絞痛，354例(68%)患有急性心肌梗死，22例(4%)患有陳舊性心肌梗死；納入患者的住院總費用中位數為42599元(P25～P75:33807～56271)；支架費中位數為19828元(P25～P75:11330～22660)。研究對象的具體基本情況如表1，表2所示。

表1 患者基本情況連續指標統計表

表2 患者基本情況分類指標統計表

2.SAQ評分情況比較

應用符號秩和檢驗對納入研究的519例患者術后6個月SAQ各項評分與術前評分比較，各項得分均有提高，差異有統計學意義(P<0.001)，提示冠心病患者經介入治療生活質量較術前有改善。具體情況如表3，如圖1所示。

表3 術前與術后六個月SAQ評分比較

圖1 術前與術后六個月SAQ評分比較

3.PCI治療冠心病患者預后影響因素分析

將術后6個月與術前各維度的SAQ評分差值作為因變量，將患者一般情況、既往病史、體格檢查、手術相關基礎資料、住院用藥及費用等指標作為自變量。對自變量進行多重共線性診斷，提示自變量間共線性較強，鑒于篇幅原因本文不再描述，因此應用偏最小二乘回歸模型進行分析。采用留一交叉驗證訓練模型，均方誤差隨選取成分個數的變化情況如圖2所示，結果顯示取12個主成分時模型擬合效果較好，此時均方誤差平方根較小，且對五個維度的累計解釋貢獻率較高(分別為71%，78%，88%，60%，53%)。應用此模型對樣本進行預測，如圖3，實際值和預測值相差較小，模型擬合效果較好。選取回歸系數顯著性檢驗P≤0.05的變量作為相應維度的影響因素，SAQ五個維度分別對應的影響因素如表4所示。

軀體活動受限程度的影響因素為：基線軀體活動受限程度(P<0.001)、住院期間用藥為鈣離子拮抗劑(P=0.017)和基線左室射血分數(P=0.018)等。心絞痛穩定狀態的影響因素為：基線心絞痛穩定狀態(P<0.001)、血脂異常病程(P=0.010)和職業為待業(P=0.020)。心絞痛發作頻率影響因素為：基線心絞痛發作頻率(P<0.001)。治療滿意程度的影響因素為：基線治療滿意程度(P<0.001)、年齡(P=0.014)和左回旋支病變(P=0.022)等。疾病認知程度變化影響因素為：基線疾病認知程度(P<0.001)、職業為待業(P=0.005)和職業為專業技術人員(P=0.037)等。

圖2 SAQ各維度主成分個數對應均方誤差圖

圖3 偏最小二乘模型預測值與真實值散點圖

表4 PCI治療冠心病患者預后影響因素分析

討 論

生活質量及機體功能狀態改善是衡量心絞痛患者術后恢復情況的重要研究指標[10]。西雅圖心絞痛量表具有良好的信度、效度、反應度[5-6]，適用于冠心病患者特定功能狀態及生活質量的測量。本研究發現納入研究的519例患者PCI術后6個月與術前相比，軀體活動受限程度、心絞痛穩定狀態、心絞痛發作頻率、治療滿意程度和疾病認知程度五個維度的SAQ得分均顯著提高(P<0.001)，說明PCI 介入治療可以有效改善冠心病患者的生活質量，是一種切實有效治療冠心病的方法，這一結果與林平、張麗玉等人的研究[11-12]相一致，并且和一些國外的研究結果相符合[13-14]。

本研究中，使用偏最小二乘回歸篩選患者預后情況的影響因素，當主成分個數為12時，SAQ各維度的解釋率達到53%～88%，模型預測效果較好，提示偏最小二乘回歸適合于本資料的研究。

偏最小二乘回歸的影響因素分析結果顯示：各維度對應的術前得分是影響SAQ各維度變化情況的因素之一，如基線軀體活動受限程度是軀體活動受限程度改善情況的影響因素，基線軀體活動受限程度越大，經PCI治療后患者軀體活動受限改善情況越明顯，其余各維度也有類似特點。工人群體軀體活動受限程度改善更明顯，這與鄭麗麗等人的研究[15]顯示工人群體較其他職業者術后用藥依從性更佳結果相一致。基線血肌酐與治療滿意程度提升負相關，考慮是由于血肌酐高為冠心病預后的危險因素[16]。劉靜等人的研究提出血脂異常是冠心病患者預后的危險因素[17]，本研究也發現血脂異常的患者軀體活動受限程度、心絞痛穩定狀態和治療滿意程度改善情況更差。

本研究提示冠心病患者基線生活質量越差，經PCI治療后生活質量改善越明顯。考慮患者基本情況越差，提升空間越大，同時對于自身改善的期望值就會越低，從而基線生活質量差的患者得到更滿意的治療結果和生活改善。