中國老年人心率參考值與地理環(huán)境的因子分析

向思亭 葛 淼 張亞平 井 靜 周文華

(陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院健康地理研究所，陜西 西安 710062)

心率是心功能研究的一項(xiàng)重要指標(biāo)，與心動(dòng)周期的時(shí)程長短有密切關(guān)系。但目前，國內(nèi)外缺乏心率參考值的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響了臨床診斷的準(zhǔn)確性。為制定中國人的心率參考值的標(biāo)準(zhǔn)，許多學(xué)者研究了心率參考值與年齡、身高、體重、性別、海拔等的關(guān)系〔1～20〕，但對于中國老年人心率參考值與地理因素的因子分析，國內(nèi)外未見他人報(bào)道。本文使用相關(guān)分析、因子分析和回歸分析等方法，研究中國各地測定的健康老年人心率參考值與地理因素之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)二者具有一定的規(guī)律性。

1 材料與方法

1.1 心率參考值 通過檢索中國期刊網(wǎng)、維普資訊網(wǎng)、超星數(shù)字圖書館等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，查閱北京、上海、西安等地圖書館相關(guān)期刊和書籍，獲取了全國68 589例健康人心率值，從中篩選出年齡在60歲以上的健康老年人心率參考值數(shù)據(jù)3 750例，測定地點(diǎn)包含全國50個(gè)市(縣)級(jí)醫(yī)院和有關(guān)研究單位及高等院校，東部地區(qū)的資料多于西部地區(qū)。測定儀器為動(dòng)態(tài)心電圖記錄儀，記錄結(jié)果為中國健康老年人靜息心率參考值，以次/min為單位。

1.2 地理資料 均來源于國家測繪局?jǐn)?shù)據(jù)中心提供的共享資料及有關(guān)地理著作和詞典，選取的地理因素指標(biāo)為：海拔高度(X1)，年日照時(shí)數(shù)(X2)，年平均氣溫(X3)，年平均相對濕度(X4)，年降水量(X5)，氣溫年較差(X6)，年平均風(fēng)速(X7)。

2 結(jié)果

2.1 相關(guān)分析 運(yùn)用相關(guān)分析法，得出老年人心率參考值與X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7的 單 相 關(guān) 系數(shù) r 分別 為 0.328、-0.142、0.186、0.036、0.235、-0.423、-0.423;P 值分別為0.010、0.163、0.098、0.403、0.050、0.001、0.001?？梢钥闯?，X6和X7是影響老年人心率的最主要的因素。此外，X1與老年人心率參考值的相關(guān)性也很顯著。

2.2 因子分析〔21〕在進(jìn)行因子分析之前，首先要了解各個(gè)變量之間的相關(guān)性，從而判斷因子分析的方法使用是否合適。如果大多數(shù)變量之間的單相關(guān)系數(shù)絕對值＞0.3，進(jìn)行因子分析就有實(shí)際意義。從相關(guān)系數(shù)矩陣(表1)中，可以看出大多數(shù)變量的相關(guān)系數(shù)絕對值＞0.3，說明各地理因素之間存在著顯著的相關(guān)性，所以在進(jìn)行預(yù)測模型之前，要取消較為嚴(yán)重的共線性，并把一些錯(cuò)綜復(fù)雜的變量總結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子的多元分析方法。

表1 相關(guān)系數(shù)矩陣

2.2.1 因子分析實(shí)用性判斷 進(jìn)行因子分析之前，有一個(gè)默認(rèn)的前提條件，就是各變量間必須具備相關(guān)性，此條件可用KMO統(tǒng)計(jì)量和Bartlett球形檢驗(yàn)加以判斷。當(dāng)KMO統(tǒng)計(jì)量大于0.5或者Bartlett球形假設(shè)被拒絕，即說明各指標(biāo)之間并非獨(dú)立，取值是有相關(guān)性的。因此用SPSS17.0軟件計(jì)算X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7的 KMO 統(tǒng)計(jì)量和 Bartlett球形檢驗(yàn)，得出KMO統(tǒng)計(jì)量為0.738，因此各變量間的相關(guān)程度無太大差異，數(shù)據(jù)適合做因子分析;Bartlett球形檢驗(yàn)，近似χ2值388.408，自由度21，顯著性水平0.000，因此拒絕Bartlett球形度檢驗(yàn)的零假設(shè)，認(rèn)為適合做因子分析。

2.2.2 用因子分析的方法來構(gòu)造因子變量 利用SPSS17.0軟件，對選取的 X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7進(jìn)行公因子的提取。

根據(jù)主成分個(gè)數(shù)的確定，一般取累積方差貢獻(xiàn)率≥70%且特征根≥1的因子作為提取的公因子。由表2可知，前2個(gè)因子的累積貢獻(xiàn)率已達(dá)到85.555%，且特征根≥1，說明其已經(jīng)包含了各地理變量的85.555%的信息，效果較好。又由特征根碎石圖(圖1)可以看出，當(dāng)取到第2個(gè)特征根時(shí)，曲線明顯呈下降的趨勢，隨后趨于平穩(wěn)，所以選取前2個(gè)公共因子代替原始的7個(gè)地理因素來研究對老年人心率參考值的影響。

表2 解釋的總方差

圖1 特征根碎石圖

2.2.3 因子載荷與因子旋轉(zhuǎn) 為了指導(dǎo)每個(gè)公共因子的明確意義，有必要進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn)，使得新的因子載荷盡可能地接近0或者遠(yuǎn)離0。對已經(jīng)得到的2個(gè)公共因子進(jìn)行Varimax方差最大正交旋轉(zhuǎn)，可以得到2個(gè)新的公共因子，其因子載荷矩陣和旋轉(zhuǎn)空間分布情況見表3，圖2?？梢钥闯龉惨蜃覨2對X1、X7的載荷量較大(其絕對值≥0.5)，從相關(guān)系數(shù)上看，X1和X7與老年心率相關(guān)性顯著，因此公共因子F2反映的是地理因素對心率的直接影響。而公因子 F1對X2、X3、X4、X5、X6的載荷量較大(其絕對值≥0.5)，從相關(guān)系數(shù)上看，X2、X3、X4、X5與老年心率相關(guān)性不顯著。因此說明，公共因子F1反映的是氣候因素對心率的間接影響。

表3 正交旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣

2.2.4 因子得分 公共因子是由原始變量綜合而來的，把原始變量的取值代入到表達(dá)式中求出各個(gè)因子的得分值，從而用因子得分值代替原始變量進(jìn)行回歸分析。F1、F2的表達(dá)式公式一 為：F1= -0.044stdX1-0.228stdX2+0.213stdX3+0.207stdX4+0.215stdX5-0.207stdX6-0.063 7stdX7，F(xiàn)2=-0.484stdX1+0.054stdX2+0.045stdX3+ 0.116stdX4+0.035stdX5+0.303stdX6+0.511stdX7。這里，stdXi(i=1，2，3，4，5，6，7)表示標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)變量。標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)變量的公式二為：stdX1=(X1-385.55)/782.503;stdX2=(X2-2 298.26)/438.094;stdX3=(X3-14.700)/5.317 6;stdX4=(X4-69.64)/8.796;stdX5=(X5-1 025.848)/539.290 8;stdX6=(X6-25.220)/5.165 3;stdX7=(X7-2.612)/0.689 5。

圖2 因子得分散點(diǎn)圖

2.2.5 計(jì)算回歸方程 以F1、F2為自變量，以老年人心率參考值為因變量進(jìn)行回歸分析，獲得回歸方程：

將公式一與公式二代入回歸方程(1)，最終轉(zhuǎn)化為?與原始變量的多元回歸方程：

F=9.317，P=0.000＜0.05，說明該模型較顯著。在以上回歸方程中，?是心率(次/min)參考值，0.433是剩余標(biāo)準(zhǔn)差。

應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件，運(yùn)用成對樣本t檢驗(yàn)〔21〕，比較老年人心率參考值的預(yù)測值與實(shí)測值。配對t檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量t為-0.136，所對應(yīng)的雙側(cè)P值為0.895，所以可以認(rèn)為兩組之間總體方差是相等的，無顯著性差異，故可以認(rèn)為老年人心率參考值的預(yù)測值與實(shí)測值具有較好的一致性。運(yùn)用方程(2)對中國11個(gè)城市的老年人心率參考值進(jìn)行預(yù)測，將預(yù)測值與實(shí)測值進(jìn)行比較。從圖3可以看出預(yù)測值與實(shí)測值的擬合程度較好，P=0.005＜0.01。因此可以認(rèn)為，由因子分析得出的回歸方程可以用來預(yù)測中國老年人心率參考值。

2.3 繪制中國老年人心率參考值分布規(guī)律圖 見圖4。為了準(zhǔn)確揭示出中國老年人心率參考值的分布規(guī)律，本文選取了全國4 383個(gè)市縣作為觀測點(diǎn)，根據(jù)各個(gè)觀測點(diǎn)的8項(xiàng)地理因素值，計(jì)算出這4 383個(gè)市縣健康老年人心率參考值的預(yù)測值：在已矢量化好的地圖上準(zhǔn)確定位這4 383個(gè)市縣;應(yīng)用GIS軟件中的地統(tǒng)計(jì)分析模塊(Geostatistical Analyst)進(jìn)行克里格(Kriging)插值，精確地?cái)M合出中國老年人心率參考值的空間趨勢分布圖。可以估算中國任一地區(qū)的老年人心率的參考值。位于同一色系和等值線上的老年人心率參考值相等;同一等值線附近區(qū)域的參考值相近。從圖中顏色可以清晰獲知，我國西南部老年人心率參考值較大，而東北部較小;同一色系分布與我國地形三級(jí)階梯分布大致相近，可見海拔對老年人心率參考值影響很大，這也符合老年人心率參考值與地理因素有很大關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

圖3 中國11城市老年人心率預(yù)測值與實(shí)測值

圖4 中國老年人心率參考值空間趨勢圖

3 討論

從單相關(guān)系數(shù)可以看出，隨著X1的逐漸增大，老年人心率正常參考值逐漸增加，相關(guān)性很顯著。隨著X2的逐漸增大，老年人心率正常參考值逐漸減小，相關(guān)性不顯著。隨著X3逐漸增大，老年人心率正常參考值逐漸增大，相關(guān)性不顯著。隨著X4逐漸增大，老年人心率正常參考值逐漸增大，相關(guān)性不顯著。隨著X5逐漸增大，老年人心率正常參考值逐漸增大，相關(guān)性顯著。隨著X6逐漸增大，老年人心率正常參考值逐漸減小，相關(guān)性很顯著。隨著X7逐漸增大，老年人心率正常參考值逐漸減小，相關(guān)性很顯著。醫(yī)學(xué)著作《內(nèi)經(jīng)》在《素問·異法方宜論篇》里指出“東方之域……其民食魚而嗜咸……，其民皆黑色疏理。西方者……其民凌居而多風(fēng)，其民華食而脂肥。北方者，其民樂野而乳食……。南方者，……其民嗜酸而食胕……。中央者……其民食雜而不勞……”。在《素問·五常政大論篇》里同樣指出“天不足西北，左寒而右涼;地不滿東南，右熱而左溫?！且缘赜懈呦?，氣有溫涼，高者氣寒，下者氣熱……西北之氣散而寒之，東南之氣收而溫之，所謂同病異治也”。說明由于所處的地理環(huán)境有高低方位的不同，其氣候的寒熱溫涼也不盡相同，人的生理和病理狀況也隨之各異，其治療方法也就各不相同。這與本研究結(jié)果密切吻合。此外，本研究成果與《內(nèi)經(jīng)》中“因地異質(zhì)，因地制宜”理論和“物競天擇，適者生存”、“生物器官用進(jìn)廢退的特性”的達(dá)爾文進(jìn)化論是相吻合。

因此，相同地理環(huán)境下的醫(yī)學(xué)參考值應(yīng)該是相同的，不同地理環(huán)境下的醫(yī)學(xué)參考值應(yīng)該是不同的，醫(yī)學(xué)參考值與地理因素之間應(yīng)該是有依賴關(guān)系的。

如果知道中國某地的 X1(m)、X2(h)、X3(℃)、X4(%)、X5(ml)、X6(℃)、X7(m/s)這些地理因素指標(biāo)，就可以用建立的回歸方程來估算這一地區(qū)的老年人心率參考值。也可以利用繪制的老年人心率參考值空間趨勢圖來估算這一地區(qū)的老年人心率參考值。例如，通過查閱相關(guān)資料獲取了上海市的X1～X7分別為 5.5 m、1 986.1 h、15.7℃、79%、1 120 ml、24.3℃、3.80 m/s，將這些地理數(shù)據(jù)代入方程(2)有：?=80.22+0.000 964 1×5.5-0.000 645 0×1 986.1+0.017 99×15.7-0.003 782×79+0.000 212 8×1 120-0.135 2×24.3-1.369 6×3.80±0.433=70.68±0.433。

所以，上海市老年人心率參考值為(70.68±0.433)次/min。也可以使用老年人心率參考值空間趨勢圖，找到上海的具體地理位置，估算出其老年人心率參考值為70.4～71.7次/min。

但本文也存在一定的不足之處，主要問題是所得數(shù)據(jù)是通過公開發(fā)表的論文、著作獲得，無法直接獲得一手?jǐn)?shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性上有所欠缺。但是地理因素本身就是多年平均的綜合結(jié)果，并且收集的是同一年齡段同一測定方法和測定儀器的健康老年人心率參考值，故對結(jié)論的影響并不大。在今后的工作中，將盡可能朝著一手資料和大容量樣本努力。

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