基于分位數回歸建立tPSA、fPSA、fPSA/tPSA的年齡特異性參考區間*

劉鳳玲，張桐碩，祝峰，湯元杰

(武警江蘇省總隊醫院 a.檢驗科，b.泌尿外科，江蘇揚州225003)

前列腺癌是威脅男性健康的主要疾病之一。前列腺特異抗原(prostste specific antigen, PSA)于1987年由Hornszew等[1]在前列腺癌細胞系LNCaP的細胞膜上發現。PSA作為針對前列腺癌的血清腫瘤標志物，在男性健康體檢中已得到普遍應用[2]。

參考區間(reference intervals，RI)又稱臨床參考值區間或正常參考值區間，是臨床醫生用于鑒別診斷、篩選患者、評價療效與預后評估的重要依據[3]，目前各實驗室PSA的參考區間主要依據試劑廠商推薦的范圍，不一定適用于不同地區不同年齡段人群[4]。因此，各個實驗室建立覆蓋當地人群特征的PSA參考區間至關重要[5]。

傳統的年齡特異性參考區間的建立方法(線性回歸模型等)，僅考慮的只是檢驗指標的均值受年齡的影響。但各指標在不同年齡段所受影響程度往往不同，尤其對于非正態分布的檢驗指標，以均值和標準差建立參考區間會偏離實際情況[6]。分位數回歸(quantile regression)作為一種被廣泛應用于經濟學和環境科學等領域的統計學方法，則能充分考慮因變量的每個“節段”受自變量的影響程度，用分位函數來估計整體分布，適用于數據邊緣分布的情況[7-9]。

本文擬分析2018年于武警江蘇總隊醫院健康體檢的男性總前列腺抗原(tPSA)、游離前列腺抗原(fPSA)以及二者比值(fPSA/tPSA)數據，分別建立分位數回歸模型，并建立本地區男性tPSA以及fPSA的參考區間，為本地區前列腺疾病的早期發現、診斷、治療、預后提供實驗依據。

1 對象與方法

1.1研究對象 選取2018年于我院進行健康體檢時行PSA檢查的成年男性共3 402人。明確記錄無相關既往病史的2 987人，通過B超提示未見前列腺異常1 523人，數據明顯偏離正常1 465人，最終納入分位數回歸分析1 369人，見圖1。

1.2標本采集與處理 清晨采集空腹靜脈血3～5 mL，立即分離血清檢測相關指標，采集標本前避免肛指檢查、插導管及前列腺穿刺等。

1.3儀器和試劑 Roche E170電化學發光儀及其配套試劑和定標液均為Roche公司產品，實驗過程中按要求嚴格做好質量控制，精密度和正確度符合要求。

1.4統計學分析 運用R語言程序包進行統計學分析。tPSA、fPSA、fPSA/tPSA的正態性檢驗均采用Shapiro-Wilk法。以95%分位點為tPSA、fPSA上限，以5%分位點為fPSA/tPSA下限，建立以上指標基于年齡的分位數回歸模型。考慮到每次對照回歸方程計算出連續性的參考區間不便于臨床應用，以10年為1個年齡段，將每種指標的參考區間劃分為7個亞組。以Tukey四分位間距判定離群值，以bootstrap自動抽樣法估算各個年齡段臨界值的95%置信區間。

2 結果

2.1數據分布的正態性檢驗 Shapiro-Wilk法正態性檢驗分析結果顯示，tPSA偏度為1.73，峰度為4.52；fPSA偏度為2.85，峰度為11.09；fPSA/tPSA偏度為0.83，峰度為0.391；tPSA、fPSA和fPSA/tPSA均不符合正態分布(P<0.05)，分布呈右偏態。

2.2年齡特異性參考區間 分別以年齡為自變量擬合PSA相關指標連續性變化的回歸方程。模型建立過程中，探索性地考慮了年齡的一階、二階和三階效應，最終選擇擬合優度最佳的四階模型。

tPSA參考區間上限的方程是：

fPSA參考區間上限的方程是：

fPSA/tPSA參考區間下限的方程是：

現行參考區間，即試劑說明書(tPSA<4.0 ng/mL，fPSA<0.8 ng/mL，fPSA/tPSA>0.16)，不能展示豐富的年齡特異性信息。PSA相關指標呈現較強的年齡依賴性，見圖2。每隔10歲為1個年齡段，以該年齡段內擬合曲線的最高點與最低點的平均值為參考區間的臨界值，tPSA和fPSA的參考區間上限值從成年起開始降低，到30～40歲最低，而后隨著年齡大幅度的升高，形成1個近似“U”型曲線；fPSA/tPSA的參考區間下限呈小幅度的降低趨勢。不同年齡段PSA相關指標參考區間的臨界值見表2。

注：A，tPSA；B，fPSA；C，fPSA/tPSA；每個灰色圓點代表1個樣本。

表2 不同年齡段PSA相關指標參考區間的臨界值

3 討論

國內外普遍認同tPSA在4～10 ng/mL時是前列腺癌診斷價值的“灰區”[10]，在此情況下，補充分析fPSA/tPSA能提高前列腺癌檢出率[11]。血清PSA的影響因素眾多，包括年齡、種族和前列腺體積等方面。本研究從PSA這一最具診斷價值的前列腺癌特異性標志物入手，利用江蘇揚州地區近年來的PSA檢測數據，探索建立適合本實驗室的參考區間的方案，以期將經驗推廣至其他檢驗指標。

隨著電子化病歷的普及，加之統計理論的推陳出新，特異性參考區間迎來了發展機會[12]。由于許多檢驗指標在健康人群中的分布形式并不是正態分布，而常用的參考區間制定方法(如Z檢驗、方差分析、線性回歸等)大都是基于對數據集中趨勢的統計分析，無法反映出醫學參考值邊緣分布的狀況[13]，美國臨床和實驗室標準協會(CLSI)[14]和國際臨床化學和檢驗醫學聯合會(IFCC)[15]均推薦使用非參數統計方法計算參考區間。分位數回歸作為一種非參數統計方法，逐漸在醫學領域受到重視[16-17]。分位數回歸的原理是將數據按因變量拆分成多個分位數點，研究不同分位點情況下時的回歸影響關系，彌補了普通線性回歸要求因變量為正態分布、對異常值較為敏感和共線性等問題導致的回歸結果出現偏差。

對本地3 402名不同年齡段健康男性的tPSA、fPSA及fPSA/tPSA進行相關性分析，發現數據不符合正態分布，于是放棄以近似正態分布計算公式制定參考區間的方案；同時，PSA相關指標呈現出比較典型的年齡依賴性，而試劑說明書并未提供不同亞組的參考區間，促使本實驗室根據年齡階段分別制定參考區間。本研究表明，江蘇揚州地區人群的tPSA、fPSA與年齡整體呈正相關，而fPSA/tPSA與年齡呈明顯的負相關，符合Chia等[18]和Lim等[19]對多種亞裔人口研究后得出不同年齡的PSA水平基線各不相同的結果。

本研究中，tPSA和fPSA的參考區間上限值并未呈單調增長趨勢，而是到30～40歲下降至最低，隨后才明顯升高。Yang等[20]從河南省招募了1 862名健康漢族男性，年齡涵蓋21～94歲，該群體中的tPSA和fPSA在40歲前后出現微小降低，50歲之后明顯升高，與本研究中的變化曲線類似，但稍晚于江蘇揚州的人群；其原因我們推測為PSA的表達受到雄激素的影響，與睪酮水平有直接對應關系。處在青春后期的男性，雄激素分泌最旺盛，但在30歲以后，男性身體內的雄性激素逐步下降，而這階段前列腺上皮細胞增生速度未構成PSA水平的主導因素，導致在青春期后期和80歲以后，PSA呈現出雙峰的特性。當然，由于年輕人患前列腺癌的概率極低，40歲之前PSA水平的篩查意義不大，醫學界重點關注的是老年人PSA高峰期，因此本研究所使用的分位數回歸方程對40歲之后PSA的變化趨勢更有借鑒意義。