双支气管舒张剂治疗慢阻肺患者的主成分因子和聚类分析_喻瑞.pdf

双支气管舒张剂治疗慢阻肺患者的主成分因子和聚类分析喻瑞 黎友伦 【摘要】目的 探究双支气管舒张剂治疗的慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）患者异质性，比较不同类别患者之间疗效差异。方法 收集重庆医科大学附属第一医院予以双支气管舒张剂吸入治疗的住院慢阻肺患者临床资料，通过主成分因子和聚类分析将患者分类，比较类别间症状、生活质量改善情况，进行生存分析。结果 研究中 例慢阻肺患者最终分为 类。各类别特征总结，第 类：中度肺功能损害、药物依从性好、更多的合并症、较少的肺部感染、预后好。第 类：轻度肺功能损害、药物依从性差、更少的合并症、很多的肺部感染、预后较差。第 类：重度肺功能损害、药物依从性差、较多的合并症、较少的肺部感染、较高的、预后差。结论 主成分因子及聚类分析在慢阻肺归类研究和预测预后方面具有较高的临床价值。依从性可作为综合评估患者病情及预后的指标之一，进行针对性干预应该是慢阻肺治疗的未来目标。【关键词】慢性阻塞性肺疾病；双支气管舒张剂；主成分因子分析；聚类分析 ，【】（），：，：，：，【】；：作者单位：重庆，重庆医科大学附属第一医院呼吸与危重症医学科通信作者：黎友伦，：慢性阻塞性肺疾病简称慢阻肺，是一种严重危害人类健康的复杂全身性疾病，不同个体之间存在较多异质性。在其药物治疗中，双支气管舒张剂被认为具有更好的疗效以及安全性。但在双支气管舒张剂治疗的慢阻肺患者中，是否存在显著异质性及疗效差异尚不明确。主成分因子分析以一种线性投影的方式，在不丢失原始数据信息量的同时实现数据的降维。聚类分析则是一种无监督的数据分组方法，通过计算各组特征，将特征相似的对象归为一类。现均被广泛应用于慢阻肺异质性研究中。因此，本研究拟通过主成分因子及聚类分析对双支气管舒张剂治疗的慢阻肺患者进行归类，探究不同类别患者预后差异。临床肺科杂志 年 月 第 卷第 期资料与方法一、研究对象收集 年 月 日至 年 月 日因急性加重于重庆医科大学附属第一医院呼吸与危重症医学科住院的慢阻肺患者。纳入标准：年龄岁；吸入支气管舒张剂后，第 秒用力呼气容积（）用力肺活量（）低于；住院期间及出院后予以茚达特罗 格隆溴铵或乌美溴铵 维兰特罗吸入治疗；临床资料完整；患者知情同意。排除标准：合并恶性肿瘤、活动性肺结核、哮喘、肺纤维化及其它限制性肺通气功能障碍的疾病；近期有不稳定型心绞痛或急性心肌梗死、严重心律失常；合并消化道出血、严重肝肾功能不全；严重认知功能障碍及精神行为异常；临床资料不完整。本研究获得重庆医科大学附属第一医院伦理委员会批准（）。二、研究方法 资料收集出院前 收集患者的一般资料：年龄（岁）、性别、体质指数（，）、吸烟指数（年支）、慢阻肺病程（年）、合并症（高血压、糖尿病、冠心病）、前 年急性加重次数、呼吸衰竭、住院时间（天）、静脉激素剂量（）、抗生素使用时间（天）。实验室指标：嗜酸性粒细胞（，个）、动脉二氧化碳分压（，）。肺功能：（）、实预、（）、实 预、实测值。由临床医生完善并记录 等级、评分、评分。随访指标分别在患者出院后 个月及 个月通过电话随访，记录首次急性加重住院时间，一年急性加重住院次数，完善 评分、评分、评分。三、统计方法采用 .进行统计学分析，并用 .绘图。计量资料使用 检验进行正态性检验，符合正态分布则采用均数 标准差（?）表示，偏态分布采用（，）表示，计数资料用（）表示。服从正态分布的计量资料，采用方差分析进行组间比较。偏态分布计量资料采用 秩和检验，计数资料组间比较采用 检验。法进行生存分析绘制生存分析曲线。.为差异具有统计学意义。采用 进行主成分因子分析方法提取公因子，进一步依据公因子进行聚类分析。结 果一、基本资料共 例慢阻肺患者符合纳入标准。其中男性 例（.），中位年龄（，）岁，分组均为 组。比较不同 等级患者临床资料，四组患者仅在性别、合并症数量、肺功能方面的差异有统计学意义，如（表）所示。二、主成分因子及聚类分析 主成分因子分析依据与慢阻肺疾病相关性，选取 个特征指标。采用主成分因子分析方法提取公因子，以特征值 为入选标准，原始的 个指标筛选出 个公因子，累计解释总方差为.；当以特征值.为入选标准时，筛选出 个公因子，累计解释总方差为.，如（图）所示。原始数据与降维数据的转换矩阵如（表）所示。将载荷系数绝对值.分析每个因子占比成分。因子 主要与 评分、抗生素使用时间相关；因子 主要与 实 预、分级相关；因子 与年龄相关；因子 与吸烟指数、相关；因子 与、慢阻肺病程、评分相关；因子 与年龄、慢阻肺病程、相关；因子 与吸烟指数、相关；因子 与年龄、评分相关；因子 与、相关。图 主成分因子分析结果 聚类分析当以 个特征指标进行高斯混合聚类，将所收集的 例病例聚为 类，如（图）所示。采用（）指标描述聚类的凝聚性和分离性，当.时，可以认为聚类效果较好。对上述聚类结果进行评价，其 值为.，可以认为聚类效果差，如（图）所示。临床肺科杂志 年 月 第 卷第 期表 分级慢阻肺患者的基线资料特征（），（，），?项目全组（例）（例）（例）（例）（例）值人口学数据 年龄（岁）（，）（，）（，）（，）（，）男性（）（）（）（）（）（）慢阻肺病程（年）（，）（，）（，）（，）（，）吸烟指数（年支）（，）（，）（，）（，）（，）未戒烟（）（）（）（）（）（）前 年急性加重次数（，）（，）（，）（，）（，）合并症数量（，）（，）（，）（，）（，）住院情况 呼吸衰竭 型呼吸衰竭（）（）（）（）（）型呼吸衰竭（）（）（）（）（）肺部感染（）（）（）（）（）静脉激素剂量（）（，）（，）（，）（，）（，）住院时间（天）（，）（，）（，）（，）（，）抗生素使用时间（天）（，）（，）（，）（，）（，）（个）（，）（，）（，）（，）（，）（）（，）（，）（，）（，）（，）肺功能（）（，）（，）（，）（，）（，）实 预（）（，）（，）（，）（，）（，）（）（，）（，）（，）（，）（，）实 预（）量表评分 评分 等级（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）评分（，）（，）（，）（，）（，）评分（，）（，）（，）（，）（，）表 旋转成分矩阵项目成 分年龄 慢阻肺病程 吸烟指数 评分 前 年急性加重次数 分级 合并症数量 静脉激素剂量（）住院时间（天）抗生素使用时间（天）评分 实 预 临床肺科杂志 年 月 第 卷第 期 当以主成分因子分析所得 个公因子为聚类变量，将所收集的 例病例聚为 类，如（图）所示。其 值为.，说明所聚的 个类别具有明显的差异性，如（图）所示。图 个特征指标聚类结果图 个公因子聚类结果图 个特征指标聚类效果评价的 指标图 个公因子聚类效果评价的 指标 聚类分组患者基线资料基于 个公因子聚类结果进行基线比较，三类患者在前 年急性加重次数、合并症数量、肺部感染、静脉激素剂量、实 预（）、实 预（）、评分、评分方面差异具有显著性（均 .），如（表）所示。三、预后分析 首次急性加重住院时间记录患者院外首次急性加重住院时间，绘制生存曲线分析。在聚类分组患者中，第 类患者累积临床稳定率最高（.），第 类累积临床稳定率为.，第 类累积临床稳定率最低（.），类患者在累积临床稳定率方面具有显著差异（.，.），如（图）所示。而在不同 分级的患者中，组间累积临床稳定率差异未见统计学意义（.，.），如（图）所示，四组慢阻肺患者的临床稳定率分别为.、.、.、.。图 聚类分组患者首次急性加重住院生存曲线比较图 分组患者首次急性加重住院生存曲线比较 评分在全组患者中，评分均有下降。但在聚类分组中，如（图）所示，与第 类相比，第 类慢阻肺患者 评分下降更显著（.）。而在 分级比较中，四组患者 评分改变未见统计学差异（.），如（图）所示。评分全组患者在日常生活活动能力方面均有改善。但在聚类分组中，第 类较第 类患者改善更显著临床肺科杂志 年 月 第 卷第 期表 聚类分组慢阻肺患者临床资料（），（，），?项目第 类（例）第 类（例）第 类（类）值人口学数据 年龄（岁）（，）（，）（，）男性（）（）（）（）慢阻肺病程（年）（，）（，）（，）吸烟指数（年支）（，）（，）（，）未戒烟（）（）（）前 年急性加重次数（，）（，）（，）合并症数量（，）（，）（，）住院情况 呼吸衰竭 型呼吸衰竭（）（）（）型呼吸衰竭（）（）（）肺部感染（）（）（）静脉激素剂量（）（，）（，）（，）住院时间（天）（，）（，）（，）抗生素使用时间（天）（，）（，）（，）（个）（，）（，）（，）（）（，）（，）（，）肺功能（）（，）（，）（，）实 预（）（，）（，）（，）（）（，）（，）（，）实 预（）量表评分 评分 等级 （）（）（）（）（）（）（）（）（）评分（，）（，）（，）评分（，）（，）（，）图 聚类分组患者 评分改变水平（.），如（图）所示。而在不同 分级患者之间，生活活动能力改善水平未见差异（.，.），如（图）所示。图 分组患者 评分改变水平 院外一年急性加重住院次数 随访入组患者院外一年急性加重住院次数，聚类分组中，第 类 慢 阻 肺 患 者 与 第 类（临床肺科杂志 年 月 第 卷第 期.）、第 类（.）相比，一年急性加重住院次数更少，如（图）所示。而在 分级患者之间，未见统计学差异（.），如（图）所示。图 聚类分组患者 评分改变水平图 分组患者 评分改变水平图 聚类分组患者院外急性加重住院次数图 分组患者院外急性加重住院次数 四、聚类分组患者临床特点总结对比三类患者特征大致可概括为：第 类：中度肺功能损害、药物依从性好、合并症数量较多、较少的肺部感染、预后好；第 类：轻度肺功能损害、药物依从性差、合并症数量少、很多的肺部感染、预后较差；第 类：重度肺功能损害、药物依从性差、合并症数量多、较少的肺部感染、较高的、预后差，如（表）所示。表 聚类分组慢阻肺患者的特点总结项目第 类第 类第 类肺功能损害程度 中度轻度重度药物依从性好较差差合并症数量较多少多肺部感染少多少其它特点急性 加 重 次 数少，住院期间未使用静脉激素急性 加 重 次 数较多，静脉激素剂量低升高，急性加重次数多，静脉激素剂量高预后好较差差讨 论本研究结果发现在症状相似的三类患者中，仍存在较多与预后相关的特征差异，如肺功能损害程度、肺部感染、药物依从性、合并症数量等，而性别、炎症标志物也被证实与慢阻肺预后相关。在第 类与第 类患者的比较中发现，气流受限程度在预后评估方面难以判断准确，与先前的研究具有一致性。依从性可作为综合评估慢阻肺患者病情及预后的指标之一，提高依从性可降低慢阻肺患者死亡率。行为依从性方面，如大力倡导慢阻肺患者戒临床肺科杂志 年 月 第 卷第 期烟，以显著减少急性加重次数。但在本研究中，有超过一半的患者在接受戒烟教育后仍长期大量吸烟，其中第 类患者最为显著（.），而该类患者发生肺部感染的风险最高。推测这一原因可能与烟草内的多种化学物质刺激呼吸道黏膜腺体增生，黏液分泌增加，但因纤毛变短而导致运动障碍，分泌物排除困难。同时炎性细胞大量浸润，产生炎症反应，损伤正常细胞结构。而烟雾中大量毒素物质降低机体免疫力，增加了肺部感染风险。药物依从性方面，与第 类患者相比，虽第 类患者肺功能更差、合并症数量更多，但其预后更好，进一步说明药物依从性对于预后的重要性。但药物依从性影响因素较多，如：认为药物作用不大、经济困难、担心药物副作用等。应进一步探究其相关因素并进行特征性干预，促进其自我管理，有助于提高治疗效果。主成分因子和聚类分析在探究慢阻肺特征集群方面具有较高的临床价值。比如通过两步聚类法探究慢阻肺合并症群，基于分类结果有助于改善治疗策略。通 过 分 层 聚 类 法 进 行 炎 症 风 险 分层、骨骼肌分子康复反应分层，结果可用于指导疾病针对性治疗，改善预后。本研究仍存在一定的不足，比如样本量小，对于数据结果的分析具有一定的局限性。其次，未进一步探究影响慢阻肺患者药物依从性的相关因素，比如地区、生活方式、收入、文化层次、工作环境等。总之，双支气管舒张剂治疗的慢阻肺患者中，主成分因子和聚类分析在其归类研究和预测预后方面具有较