沈陽市城區正常兒童肺功能預測方程研究

馬亞楠，趙洋，劉玉芹，黃美夢，孫晶，劉洋，任萬輝，呂雪峰，董光輝，何欽成

（1.中國醫科大學公共衛生學院衛生統計學教研室，沈陽110001；2.沈陽市環境監測中心站，沈陽110016；3.遼寧省大氣污染防治管理中心，沈陽110161）

·論著·

沈陽市城區正常兒童肺功能預測方程研究

馬亞楠1，趙洋1，劉玉芹1，黃美夢1，孫晶1，劉洋1，任萬輝2，呂雪峰3，董光輝1，何欽成1

（1.中國醫科大學公共衛生學院衛生統計學教研室，沈陽110001；2.沈陽市環境監測中心站，沈陽110016；3.遼寧省大氣污染防治管理中心，沈陽110161）

目的建立沈陽市健康兒童肺功能預測方程。方法采用整群隨機抽樣法在沈陽市5個行政區各抽取1所小學和1所初中，將10所學校三年級到九年級所有兒童作為研究對象。身高、體質量和肺功能指標按照標準化程序由經過培訓的調查員進行測量。應用線性回歸模型建立不同性別的肺功能預測方程。結果在調查的1 087例兒童中，除年齡外其他指標［身高、體質量、用力肺活量（FVC）、一秒用力呼氣容積（FEV1）、最大呼氣中期流量（MMEF）和最大呼氣流速峰值（PEF）］在不同性別組間均具有統計學差異（P＜0.05）。不同性別的FVC、FEV1、MMEF和PEF（因變量）等肺功能指標與年齡、身高和體質量（自變量）之間的回歸預測方程具有較好的擬合優度。結論本研究建立了沈陽市城區9～15歲兒童肺功能預測方程。

兒童；肺功能；方程

肺功能檢測通常被認為是呼吸系統疾病（特別是肺部疾病）的診斷基礎［1］，并已成為呼吸系統疾病臨床評價的重要工具之一［2］。由于肺功能指標受年齡、性別、身高和種族等不同因素的影響［3］，所以產生了許多關于兒童肺功能預測的研究，特別是西方發達國家［4～6］。然而，受種族因素的影響，這些方程或許并不適用于中國漢族兒童，尤其是近二十年間，中國社會經濟狀況發生巨大變化，兒童的飲食習慣和生活方式也隨之改變，中國兒童超重率和肥胖率也不斷增加，將導致兒童的肺功能發生改變［7］。因此建立以人群為基礎的兒童肺功能預測方程對于中國兒童的肺功能評價和肺功能預測具有重要意義。本研究隨機選取沈陽市城區9～15歲兒童，并對其建立兒童肺功能預測方程。

1 材料與方法

1.1 研究對象

2011-2012年期間我們對沈陽市5個行政區（和平區、沈河區、大東區、鐵西區和皇姑區）采用隨機整群抽樣方法在每個行政區抽取1所小學和1所初中，最終將10所學校三年級到初中三年級所有兒童作為研究對象。研究對象納入標準：（1）年齡9～15周歲；（2）沈陽市區常住人口；（3）漢族；（4）身體健康、無吸煙史。排除標準：（1）過去或現在有吸煙史；（2）近1個月有感冒史；（3）具有急性或慢性呼吸系統疾病史（例如哮喘、喘鳴、過敏性鼻炎、肺結核、肺炎和支氣管炎等）。

1.2 問卷調查

采用國際統一的標準問卷——美國胸科學會調查表中文版進行問卷調查，問卷具有較好的效度和信度。調查內容包括：兒童社會人口學因素（年齡、性別等）、兒童吸煙狀況和兒童哮喘及相關癥狀，包括哮喘、喘鳴、過敏性鼻炎、肺結核、肺炎和支氣管炎等。兒童吸煙定義：兒童在學校或家中等場所曾經吸煙并具有吸煙史。對哮喘及喘鳴、過敏性鼻炎、肺結核、肺炎和支氣管炎的定義采用美國胸科協會統一標準，并經過專業醫生診斷。

由經過流行病調查培訓的班主任和調查員將調查問卷發放給家長，填寫完后的問卷第2天由學生轉交給班主任統一回收。然后對調查問卷進行數據庫核查與錄入。最終1 087名健康兒童納入。本次調查均取得家長或者監護人的知情同意書，并經過中國醫科大學倫理委員會批準。

1.3 體格測量和肺功能測量

人體學指標（包括身高、體質量）按照標準化程序由經過培訓的調查員進行測量［8］，所有測量指標均經過2次測量并取平均值作為最終分析指標。身高、體質量采用國家體委研制的身高體質量計測量（精確度身高和體質量分別為0.1 cm和100 g），儀器在測量前均經過校正。

肺功能包括用力肺活量（forced vital capacity，FVC）、一秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in one second，FEV1）、最大呼氣中期流量（maximum mid expiratory flow，MMEF）和最大呼氣流速峰值（the maximum peak expiratory flow，PEF）等指標，其檢測采用美國胸科協會標準［6］。測量儀器為意大利（Spirolab，MIR）可攜帶式電子肺量儀，由2名經過專業培訓的調查員在正式測試之前對兒童統一講解肺功能測量注意事項和規則并進行檢測。測量時兒童未進行任何運動，采用站立姿勢，并佩戴鼻夾以防止空氣從鼻流出。肺功能測量儀與筆記本電腦聯機，在肺功能測試之前輸入兒童的身高、年齡、體質量等。測試時，兒童每次至少吹3條合格的曲線，計算機自動記錄每1條肺活量曲線并選取最佳值作為肺功能測量指標。采用Epidata4.0軟件進行數據庫雙錄入和核查。

1.4 統計學處理

定量變量和定性資料分別采用x±s以及率或者構成比進行統計描述。不同性別間身高、體質量和肺功能指標的差異比較采用成組設計的t檢驗。應用Pearson線性相關分析法分析身高、體質量和肺功能各指標間的相關關系。同時，應用線性回歸模型建立不同性別的FVC、FEV1、MMEF和PEF（因變量）等肺功能指標與年齡、身高和體質量（自變量）之間的回歸預測方程。回歸方程擬合優度檢驗依據r2（決定系數）和剩余標準差等指標，最后選擇r2最大的最佳回歸預測模型［6］。方程模型采用殘差圖進行正態性、線性、獨立性和方差齊性檢驗，并將某些異常值刪除之后構建模型［9］。所有統計分析采用SPSS 17.0軟件，檢驗水準為雙側，α=0.05。

2 結果

2.1 年齡分布

結果顯示各年齡組男性和女性分布基本均衡。見表1。

表1 研究對象年齡分布情況Tab.1 The frequency and percentage for age stratified by gender［n（%）］

2.2 不同性別之間各指標比較分析

不同性別組別之間兒童肺功能和人體測量指標比較情況見表2。結果顯示：除年齡外其他指標在不同性別之間均具有統計學差異（P＜0.05）。

表2 不同性別兒童肺功能和其他指標比較情況Tab.2 Comparison of lung function and other variables between boys and girls

2.3 不同性別肺功能與年齡、身高和體質量之間的相關分析

結果顯示：無論是男性組還是女性組年齡、身高、體質量均與肺功能指標正相關（P＜0.01），見表3。

表3 不同性別兒童肺功能與年齡、身高和體質量的相關分析結果（r）Tab.3 Pearson’s correlation coefficients between spirometric parameters and height，weight，age（r）

2.4 肺功能預測方程

不同性別組的肺功能回歸預測方程，男性為FVC=-2.662+0.019×身高+0.013×體質量+0.148×年齡（r2=0.684）；FEV1=-2.544+0.016×身高+0.010×體質量+0.167×年齡（r2=0.708）；PEF=-3.056+0.017×身高+0.017×體質量+0.365×年齡（r2=0.555）；MMEF=-2.519+0.010×身高+0.013×體質量+0.292×年齡（r2=0.561）。女性為FVC=-2.534+0.025×身高+ 0.008×體質量+0.047×年齡（r2=0.618）；FEV1=-2.452+0.024×身高+0.008×體質量+0.051×年齡（r2=0.657）；PEF=-2.052+0.027×身高+0.010×體質量+0.132×年齡（r2=0.339）；MMEF=-2.145+ 0.022×身高+0.013×體質量+0.095×年齡（r2= 0.423）。由決定系數r2可見，各肺功能指標方程擬合較好。

3 討論

本研究基于沈陽市城區9～15歲中小學兒童數據，采用多元線性回歸分析方法建立方程，回歸模型構建采用變量變換（如對數、乘積項、二次項和三次項等）和逐步回歸分析等方法。最終，結合決定系數和剩余標準差選擇多元線性回歸模型（變量無任何變換）作為最佳預測方程。

目前，關于中國學齡兒童的肺功能預測方程研究報道較少。Ip等［10］香港學者在1995年至1996年對香港地區551名7～19歲兒童采用回歸模型構建肺功能預測方程。Tsai等［11］臺灣學者于2004年至2005年對臺灣地區309名6～11歲健康兒童建立FVC、FEV1、MMEF和PEF等肺功能預測額方程。Feng等［12］中國學者于2008年對哈爾濱地區443名8～18歲健康朝鮮族兒童建立肺功能預測方程。最近的一項國內研究是陸燕紅等［13］于2010年對蘇州市區610名健康兒童建立5～14歲兒童肺通氣功能的預測值方程式。然而，這些學者報道的兒童肺功能的預測方程具有一定的地理區域局限性，并且選取兒童樣本量較少，某些研究距今已有較長時間，不同地區兒童可能具有一定差異。自從20世紀以來，中國的工業化和城鎮化發生了巨大改變，兒童的飲食、營養和環境已經改變。據有關研究表明1995年至2010年間中國兒童與青少年的肱三頭肌皮褶厚度增幅男生為1.36 mm/10 a，女生為1.05 mm/10 a；肩胛下皮褶厚度增幅男生為1.07 mm/10 a，女生為0.67 mm/10 a。2010年體脂率男、女增幅分別為1.42%/10 a和0.91%/10 a［14］。并且相關研究發現中國兒童的超重率和肥胖率呈較快增長趨勢［7］。同時文獻研究表明種族、性別、年齡、身高和體質量是影響肺功能指標的關鍵因素［15］，利用其他國家和地區的肺功能方程對兒童肺功能預測將可能高估或者低估肺活量參數［16］。因此，建立基于本地區的兒童肺功能預測方程十分必要。

本研究通過線性回歸模型建立了沈陽市中小學兒童的年齡、身高、體質量和性別對常用肺功能指標的預測方程。該預測方程僅適用于9～15歲漢族兒童，并且抽樣樣本地區僅為沈陽城區，不能夠代表全國兒童。另外，本研究屬于橫斷面研究，不能夠推斷人口學指標與肺功能指標之間的因果聯系。因此，下一步將同時選取其他年齡段的兒童進行隊列研究，以便了解兒童肺功能的增長和發展情況。

［1］Ruppel GL，Enright PL.Pulmonary function testing［J］.Respiratory Care，2012，57（1）：165-175.

［2］Liang BM，Lam DC，Feng YL.Clinical applications of lung function tests：a revisit［J］.Respirology，2012，17（4）：611-619.

［3］Quanjer PH，Brazzale DJ，Boros PW，et al.Implications of adopting the global lungs initiative 2012 all-age reference equations for spirometry［J］.Euro Respiratory J，2013，42（4）：1046-1054.

［4］Hankinson JL，Odencrantz JR，Fedan KB.Spirometric reference values from a sample of the general US population［J］.Am J Respiratory Critical Care Med，1999，159（1）：179-187.

［5］Pesant C，Santschi M，Praud JP，et al.Spirometric pulmonary function in 3-to 5-year-old children［J］.Pediatric Pulmon，2007，42（3）：263-271.

［6］Alexandraki S，Koutsilieris M，Siafakas N，et al.Spirometric reference values in Greek children and adolescents［J］.In Vivo，2010，24（2）：195-200.

［7］Ma YN，Chen T，Wang D，et al.Prevalence of overweight and obesity among preschool children from six cities of northeast China［J］. Arch Med Res，2011，42（7）：633-640.

［8］Society AT.Standardization of spirometry，1994 Update.American Thoracic Society［J］.Am J Respiratory Critical Care Med，1995，152（3）：1107-1136.

［9］Chhabra SK，Vijayan VK，Rahman M，et al.Regression equations for spirometry in children aged 6 to 17 years in Delhi region［J］.Indian J Chest Dis Allied Sci，2012，54（1）：59-63.

［10］Ip MS，Karlberg EM，Chan KN，et al.Lung function reference values in Chinese children and adolescents in Hong Kong.II.Prediction equations for plethysmographic lung volumes［J］.Am J Respiratory Critical Care Med，2000，162（2 Pt 1）：430-435.

［11］Tsai MC，Jeng MJ，Chang HL，et al.Spirometric reference equations for healthy children aged 6 to 11 years in Taiwan［J］.JCMA，2010，73（1）：21-28.

［12］Feng K，Chen L，Han SM，et al.Spirometric standards for healthy children and adolescents of Korean Chinese in northeast China［J］. J Korean Medl Sci，2011，26（11）：1469-1473.

［13］陸燕紅，楊曉蘊，郝創利.蘇州市區兒童肺通氣功能正常值及預測值方程式的建立［J］.臨床兒科雜志，2012，30（8）：716-720.

［14］季成葉，陳天嬌.中國兒童青少年1995-2010年皮褶厚度和體脂率變化情況［J］.中國學校衛生，2013，34（7）：772-777.

［15］Takase M，Sakata H，Shikada M，et al.Development of reference equations for spirometry in Japanese children aged 6-18 years［J］. Ped Pulmon，2013，48（1）：35-44.

［16］Subbarao P，Lebecque P，Corey M，et al.Comparison of spirometric reference values［J］.Ped Pulmon，2004，37（6）：515-522.

（編輯 武玉欣）

Regression Equations for Predicting Lung Function of Healthy Children in Shenyang

MA Ya-nan1，ZHAO Yang1，LIU Yu-qin1，HUANG Mei-meng1，SUN Jing1，LIU Yang1，REN Wan-hui2，Lü Xue-feng3，DONGGuang-hui1，HE Qin-cheng1
（DepartmentofBiostatistics，SchoolofPublic Health，China MedicalUniversity，Shenyang 110001，China）

ObjectiveTo develop accurate predictive equations forspirometric reference valuesforchildren aged 9 to 15 years in Shenyang.Meth?odsA cross-sectional study of healthy children was conducted at 10 randomly selected schools in Shenyang city.Weight，height and spirometry measurements of 1 087 school children were measured by trained interviewers.Prediction equations were developed using the multiple linear regression.The independent variables were entered in sequence of height，age and weight.R2and estimates of regression coefficients were obtained and the goodness of fit was examined.ResultsThere were significant differences on the lung function between different gender，height，and weight groups. The prediction equations showed good performance for most spirometric parameters.ConclusionPrediction equations for spirometric parameters was developed，which isapplicable to the chinese children within the age range of9-15 year-old.

child；lung function；regression equations

R179

B

0258-4646（2014）05-0385-04

國家自然科學基金（81302405）；中華環境保護基金項目（CEPF2008-123-1-5；CEPF2010-123-1-3）；沈陽市科學技術項目計劃項目（F13-220-9-34）

馬亞楠（1982-），男，講師，碩士.

何欽成，E-mail：qche@mail.cmu.edu.cn

2014-03-12

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