靜息心電圖 ST-T 改變及靜息心率與冠心病嚴重程度的相關性

王洪濤 余文華 盛燕

(1天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院醫(yī)務處 國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心 天津市腫瘤防治重點實驗室，天津 300000；2 School of Public Health & Preventive Medicine, Monash University；3天津醫(yī)科大學總醫(yī)院婦產科)

臨床上已經試圖通過心電圖(ECG)的 ST-T 異常改變，靜息時最大心率及血壓、總膽固醇、心絞痛類型等危險因素進行綜合冠心病(CHD)診斷，在提高疾病診斷效率的同時為病人減少花費，減輕痛苦〔1〕。ECG 出現(xiàn)持續(xù)性或動態(tài) ST-T 改變一直被認為是慢性冠狀動脈供血不足的重要診斷依據(jù)，并作為以往診斷 CHD 的常用依據(jù)，但臨床實際應用中以 ECG的ST-T改變?yōu)橐罁?jù)診斷CHD的假陰性率及假陽性率都相對較高，近年有學者對此提出質疑〔2,3〕。眾多前瞻性流行病學研究證實靜息心率與CHD的發(fā)病率和死亡率相關〔4～7〕。本文通過探討靜息心電圖 ST-T 改變及靜息時心率與CHD嚴重程度的關系，并采用數(shù)據(jù)挖掘技術中的決策樹方法與傳統(tǒng)Logistic回歸方法做比較，尋找影響冠狀動脈疾病嚴重程度的相關因素為醫(yī)院開展相關衛(wèi)生技術評估提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1研究對象 2007年1月至2014年6月在①Cleveland Clinic Foundation(Cleveland.data)，②Hungarian Institute of Cardiology, Budapest (Hungarian.data)，③V.A. Medical Center, Long Beach, CA (long-beach-va.data)，④University Hospital, Zurich, Switzerland (Switzerland.data)醫(yī)院心內科住院疑似診斷為CHD并初次進行CAG診斷患者，男725例〔年齡(53.79±9.40)歲〕，女193例〔年齡(52.50±9.52)歲〕；CAG陽性508例(CHD組)，陰性410例(非CHD組)，見表1。

1.2診斷標準 高血壓的診斷采用最新的《中國高血壓指南》，把血壓值分為正常、高血壓1級、2級和3級。同時檢測患者總膽固醇(TC)、餐后8 h空腹血糖及疼痛發(fā)作時的臨床表現(xiàn)。心電圖檢測：心電圖儀器為美國GE公司所產出的15導聯(lián)心電圖機，患者在靜息狀態(tài)之下采取平臥姿勢，記錄患者ST段下移及抬高幅度及最高、最低導聯(lián)，T波異常狀況，Q 波時間和幅度及最寬最深的導聯(lián)，V1 及 V5 導聯(lián)的電壓變化幅度，心律、心率、電軸傳導阻滯類型及有無左室肥厚等情況。冠狀動脈造影：由心內科專業(yè)醫(yī)師操作完成，入路途徑為常規(guī)經股動脈或橈動脈途徑。左冠狀動脈至少投照4個體位，右冠狀動脈至少投照2個體位，必要時加其他體位至冠狀動脈各段能夠充分顯示。冠狀動脈狹窄直徑≥50%病變累及主要冠狀動脈支數(shù)為病變支數(shù)，分為0、1、2、3支病變，累及左主干時以同時累及左前降支和左回旋支計算。診斷標準以≥50%狹窄病變累及主要冠狀動脈即診斷為CHD。

1.3統(tǒng)計方法 利用SPSS17.0軟件進行t檢驗或方差分析，運用SAS 9.2企業(yè)數(shù)據(jù)挖掘模塊對數(shù)據(jù)進行預處理，隨機選取樣本量的67%作為訓練集，分別構建多因素Logistic回歸(逐步法)分析及CHAID決策樹，其他選項均選擇為默認設置，其余樣本作為驗證集驗證模型的優(yōu)劣。并通過繪制受試者工作特征(ROC)曲線，比較不同模型ROC曲線下面積(AUC)，探討影響CHD的因素并比較2種分類模型的預測效果。

表1 CHD與非CHD組臨床資料比較(n)

1)數(shù)據(jù)例數(shù)有缺失

2 結 果

2.1靜息心電圖ST-T改變與CHD嚴重程度的關系 靜息心電圖ST-T改變診斷CHD的敏感性為65.4%，特異性為44.5%，陽性預測值為 48.7%，陰性預測值為61.4%，一致性檢驗Kappa值為0.093(P<0.05)。心電圖ST-T改變與CAG(44.66%)診斷的陽性率差異有統(tǒng)計學意義(P<0.000 1)。通過病變血管數(shù)量進行分層衡量CHD嚴重程度，探討靜息心電圖ST-T改變與CHD嚴重程度的關系，如表2所示，不同CHD嚴重程度在靜息心電圖ST-T改變率上有統(tǒng)計學差異(P=0.028)，血管病變數(shù)量越多，出現(xiàn)靜息心電圖ST-T改變的可能性越大。

表2 靜息心電圖狀態(tài)與CHD嚴重程度關系(n)

2.2靜息時最大心率與CHD嚴重程度的關系 由表1可以看出，靜息時最大心率與有無患CHD疾病的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。0、1、2、3支病變血管CHD患者靜息時最大心率分別為(140.250 0±22.349 73)、(136.717 4±24.537 19)、(142.151 5±22.803 67)、(130.882 4±16.799 86)次/min，可以看出最大心率在不同CHD血管病變嚴重程度之間，尚不能發(fā)現(xiàn)差異有統(tǒng)計學意義(P=0.205)。

2.3CHD多因素Logistic回歸分析 把所有患者納入分析，以是否患CHD為因變量，以年齡、性別、心絞痛類型、休息時血壓、總膽固醇等為自變量構建Logistic回歸模型，采用逐步回歸法，并對方程式作假設檢驗，似然比檢驗χ2=361.092，P<0.001，回歸方程成立。表3可見年齡、性別、心絞痛類型、心電圖ST-T改變、最大心率、運動型心絞痛、ST斜率和病變血管數(shù)量為患CHD的影響因素(P<0.05)。

2.4CHD影響因素決策樹分析 本研究把所有自變量納入后選出對CHD診斷有意義的變量，并按照變量的重要性(Importance)大小排序。結果發(fā)現(xiàn)決策樹葉子數(shù)為3時訓練集和驗證集的錯分率迅速下降，當葉子數(shù)為8時，訓練集錯分率達到最低。決策樹分析顯示，CHD影響因素主要為心絞痛類型(Importance值=1)，ST段斜率(Importance值=0.412 7)，病變血管數(shù)量(Importance值)，運動型心絞痛(Importance值=0.309 6)和最大心率(Iwfhg=0.161 6)。

2.5兩種判別模型的比較 在通過兩種模型探索CHD影響因素的基礎上，對Logistic回歸模型與CHAID決策樹兩種模型的模擬結果做比較。如表4和表5所示，兩模型均較好地擬合了數(shù)據(jù)模型，其中以決策樹和回歸模型的錯分率分別為：0.209 8和0.245 5。比較模型受試者工作特征(ROC)曲線，回歸模型的ROC曲線下面積(AUC)為0.78，決策樹的AUC為0.82，二者差異有統(tǒng)計學意義(t=5.695，P<0.05)，說明決策樹模型判別效果比Logistic回歸模型要優(yōu)。

表3 多因素非條件Logistic回歸模型結果

表4 模型擬合結果比較

表5 兩種判別模型對訓練集和驗證集的分類結果

3 討 論

冠心病發(fā)生多決定于兩個或兩上以上的危險因素的協(xié)同作用。鄭凌飛等〔8〕認為，CHD的危險因素主要包括：性別﹑年齡、高血壓、糖尿病、吸煙史及血清、三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)等。本研究Logistic回歸顯示，年齡、性別、心絞痛類型、靜息心電圖ST-T改變、靜息時最大心率、運動型心絞痛、ST斜率和病變血管數(shù)量為是否患CHD的主要影響因素；決策樹分析也顯示，CHD影響因素主要為心絞痛類型，ST段斜率、病變血管數(shù)量、運動型心絞痛和靜息時最大心率。

近年來通過靜息心電圖 ST-T 的改變?yōu)橐罁?jù)診斷CHD一直存在較大的爭議。林繼華等〔9〕認為在老年CHD的診斷中，如果用常規(guī)靜息心電圖 ST-T 的改變作為診斷標準，其診斷可能會出現(xiàn)較大偏差。王曉雅等〔10〕發(fā)現(xiàn)對于臨床有典型心絞痛癥狀的患者心電圖持續(xù)性ST-T改變的診斷價值較高；而當患者不具有典型心絞痛的癥狀時，心電圖持續(xù)性 ST-T改變的診斷價值非常低。本研究也顯示心電圖ST-T的改變與冠狀動脈造影在CHD中的診斷陽性率差異顯著，心電圖診斷的敏感性為65.4%，特異性為44.5%，陽性預測值為 48.7%，陰性預測值為61.4%。這可能與心電圖記錄的是患者瞬間心電變化情況，獲得的心電信息較少，診斷冠心病敏感性及特異性均較低有關〔11〕。但本研究也發(fā)現(xiàn)不同CHD嚴重程度在心電圖ST-T改變率上有統(tǒng)計學差異，說明血管病變數(shù)量越多，出現(xiàn)心電圖ST-T改變的可能性越大。因此心電圖在一定程度上是排除CHD診斷的手段，雖然假陽性率比較高，但可以起到一定的指示作用，確診CHD還需要結合其他檢測結果和臨床特征進行綜合分析。

靜息心率加快不僅與CHD相關，而且還與糖尿病、心力衰竭及高血壓等心血管疾病有關，既是心血管疾病的原因，又是心血管疾病的結果，但其影響仍然在被臨床醫(yī)生忽視。我們通過分析靜息時最大心率與CHD嚴重程度的關系，認為在有無患CHD疾病組間，靜息時最大心率差異有統(tǒng)計學意義，但靜息時最大心率在不同CHD血管病變嚴重程度之間，尚不能發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學差異。通過Logistic回歸分析及決策樹分析也顯示靜息時最大心率是CHD的主要危險因素之一，這與BRH、Framingham、NHANES及CASS等研究〔5～7〕認為心率增快是CHD及心力衰竭的獨立危險因素的結論相吻合。

決策樹是一種經典的數(shù)據(jù)挖掘方法之一，對原始數(shù)據(jù)類型要求較低，可以同時處理分類和連續(xù)變量，且其模型的分類結果靈敏度、特異度較高，越來越得到臨床分析的認可和應用。在分類判別分析中，與傳統(tǒng)Logistic回歸相比，決策樹模型的生成過程是通過對大量數(shù)據(jù)進行特征抽取處理，對訓練集反復訓練分組，據(jù)其規(guī)律建立初始樹，進行適當?shù)募糁κ怪蔀榉诸愵A測新的參數(shù)的最佳模型〔12〕。本文結果認為多因素Logistic回歸分析及決策樹方法分析影響冠狀動脈疾病嚴重程度的因素，均較好地擬合了數(shù)據(jù)模型，其中決策樹方法與Logistic回歸方法相比，各項評價指標均優(yōu)于Logistic回歸分析，與相關報道一致〔13〕，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)挖掘方法相對傳統(tǒng)回歸分析方法的優(yōu)勢。