中國老年人心率參考值與地理環境的因子分析

向思亭 葛 淼 張亞平 井 靜 周文華

(陜西師范大學旅游與環境學院健康地理研究所，陜西 西安 710062)

心率是心功能研究的一項重要指標，與心動周期的時程長短有密切關系。但目前，國內外缺乏心率參考值的統一標準，嚴重影響了臨床診斷的準確性。為制定中國人的心率參考值的標準，許多學者研究了心率參考值與年齡、身高、體重、性別、海拔等的關系〔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，國內外未見他人報道。本文使用相關分析、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系，發現二者具有一定的規律性。

1 材料與方法

1.1 心率參考值 通過檢索中國期刊網、維普資訊網、超星數字圖書館等相關網絡數據庫，查閱北京、上海、西安等地圖書館相關期刊和書籍，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據3 750例，測定地點包含全國50個市(縣)級醫院和有關研究單位及高等院校，東部地區的資料多于西部地區。測定儀器為動態心電圖記錄儀，記錄結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數據中心提供的共享資料及有關地理著作和詞典，選取的地理因素指標為：海拔高度(X1)，年日照時數(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)，年平均風速(X7)。

2 結果

2.1 相關分析 運用相關分析法，得出老年人心率參考值與X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7的 單 相 關 系數 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。可以看出，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性也很顯著。

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

表1 相關系數矩陣

2.2.1 因子分析實用性判斷 進行因子分析之前，有一個默認的前提條件，就是各變量間必須具備相關性，此條件可用KMO統計量和Bartlett球形檢驗加以判斷。當KMO統計量大于0.5或者Bartlett球形假設被拒絕，即說明各指標之間并非獨立，取值是有相關性的。因此用SPSS17.0軟件計算X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7的 KMO 統計量和 Bartlett球形檢驗，得出KMO統計量為0.738，因此各變量間的相關程度無太大差異，數據適合做因子分析;Bartlett球形檢驗，近似χ2值388.408，自由度21，顯著性水平0.000，因此拒絕Bartlett球形度檢驗的零假設，認為適合做因子分析。

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

根據主成分個數的確定，一般取累積方差貢獻率≥70%且特征根≥1的因子作為提取的公因子。由表2可知，前2個因子的累積貢獻率已達到85.555%，且特征根≥1，說明其已經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，當取到第2個特征根時，曲線明顯呈下降的趨勢，隨后趨于平穩，所以選取前2個公共因子代替原始的7個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 為了指導每個公共因子的明確意義，有必要進行因子旋轉，使得新的因子載荷盡可能地接近0或者遠離0。對已經得到的2個公共因子進行Varimax方差最大正交旋轉，可以得到2個新的公共因子，其因子載荷矩陣和旋轉空間分布情況見表3，圖2。可以看出公共因子F2對X1、X7的載荷量較大(其絕對值≥0.5)，從相關系數上看，X1和X7與老年心率相關性顯著，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)，從相關系數上看，X2、X3、X4、X5與老年心率相關性不顯著。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式中求出各個因子的得分值，從而用因子得分值代替原始變量進行回歸分析。F1、F2的表達式公式一 為：F1= -0.044stdX1-0.228stdX2+0.213stdX3+0.207stdX4+0.215stdX5-0.207stdX6-0.063 7stdX7，F2=-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)表示標準指標變量。標準指標變量的公式二為：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 因子得分散點圖

2.2.5 計算回歸方程 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是剩余標準差。

應用SPSS17.0統計軟件，運用成對樣本t檢驗〔21〕，比較老年人心率參考值的預測值與實測值。配對t檢驗的統計量t為-0.136，所對應的雙側P值為0.895，所以可以認為兩組之間總體方差是相等的，無顯著性差異，故可以認為老年人心率參考值的預測值與實測值具有較好的一致性。運用方程(2)對中國11個城市的老年人心率參考值進行預測，將預測值與實測值進行比較。從圖3可以看出預測值與實測值的擬合程度較好，P=0.005＜0.01。因此可以認為，由因子分析得出的回歸方程可以用來預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律圖 見圖4。為了準確揭示出中國老年人心率參考值的分布規律，本文選取了全國4 383個市縣作為觀測點，根據各個觀測點的8項地理因素值，計算出這4 383個市縣健康老年人心率參考值的預測值：在已矢量化好的地圖上準確定位這4 383個市縣;應用GIS軟件中的地統計分析模塊(Geostatistical Analyst)進行克里格(Kriging)插值，精確地擬合出中國老年人心率參考值的空間趨勢分布圖?？梢怨浪阒袊我坏貐^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系的認識。

圖3 中國11城市老年人心率預測值與實測值

圖4 中國老年人心率參考值空間趨勢圖

3 討論

從單相關系數可以看出，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，相關性很顯著。醫學著作《內經》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，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?！且缘赜懈呦拢瑲庥袦貨?，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。這與本研究結果密切吻合。此外，本研究成果與《內經》中“因地異質，因地制宜”理論和“物競天擇，適者生存”、“生物器官用進廢退的特性”的達爾文進化論是相吻合。

因此，相同地理環境下的醫學參考值應該是相同的，不同地理環境下的醫學參考值應該是不同的，醫學參考值與地理因素之間應該是有依賴關系的。

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，就可以用建立的回歸方程來估算這一地區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的老年人心率參考值。例如，通過查閱相關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，將這些地理數據代入方程(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，主要問題是所得數據是通過公開發表的論文、著作獲得，無法直接獲得一手數據，在數據的統一性上有所欠缺。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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