慢性阻塞性肺疾病穩定期療效評價指標的權重分析*

劉恩順，王清月，孫增濤，王海英

（天津中醫藥大學第二附屬醫院，天津　300150）

慢性阻塞性肺疾病穩定期療效評價指標的權重分析*

劉恩順，王清月，孫增濤，王海英

（天津中醫藥大學第二附屬醫院，天津300150）

［目的］分析慢性阻塞性肺疾病（COPD）穩定期臨床指標的權重特征，探討科學、合理的療效評價方法。［方法］利用70例COPD穩定期患者治療前后的療效評價指標數據作為樣本，進行主成分分析并計算每個指標的權重；以治療前權重為橫軸，治療后權重為縱軸，繪制象限圖，分析各指標在治療前后的重要性及變化趨勢。［結果］1）圣喬治問卷、呼吸困難量表、臨床癥狀積分出現在第一象限，治療前后的權重均較高，未出現明顯的權重游移；2）TNF-α位于接近象限圖中心的位置，未出現權重的明顯游移；3）六分鐘步行試驗、肺功能出現在第三象限，未出現權重的明顯游移。4）BODE指數出現在第四象限，出現了權重的游移，治療前權重較高而治療后權重不高。［結論］采用權重分析結合象限圖的方法對COPD穩定期臨床指標進行評估和分析，可以初步明確各個指標在反映病情嚴重程度和對治療敏感程度上的特性。

COPD；穩定期；指標權重；主成分分析；象限圖

慢性阻塞性肺疾病（COPD），是一種可以預防和治療的慢性氣道炎癥性疾病，主要累及肺臟，但其全身（肺外）的不良效應不可忽視。COPD穩定期指患者咳嗽、咳痰、氣短等癥狀穩定或癥狀較輕的疾病階段，部分療效評價指標在該疾病分期不具備敏感性，而且疾病臨床結局具有多維屬性，單指標評價僅僅能夠反映評價對象在某一特定方面的療效或機制，無法從整體、全局上對研究進行評價［1］。因此尋找COPD穩定期療效評價指標對病情嚴重程度及對治療敏感性評估分析方法，探討多指標的綜合應用成為當務之急。

1　資料與方法

1.1數據來源源于2007年8月—2009年1月，天津中醫藥大學第二附屬醫院承擔的國家自然科學基金項目“冬病夏治理論在COPD防治中的作用及機理研究”（項目編號：30672681）數據庫中70例COPD穩定期患者的評價指標數據作為樣本開展研究。

1.2評價指標的范圍包括以下8個方面：中醫證候積分、生活質量測評、呼吸困難量表、6分鐘步行試驗、呼吸困難指數、肺功能、炎性介質、免疫指標。

1.3統計分析使用SPSS19.0軟件，采用降維分析中的因子分析模塊進行主成分分析，按照方差大于1，方差累計貢獻率超過70%標準提取主成分，得到特征根與方差貢獻表以及初始因子載荷矩陣。用初始因子載荷矩陣中的數據除以主成分相對應的特征根的開平方根獲取所得主成分中每個指標所對應的系數；用第一主成分中每個指標所對應的系數乘上其所對應的方差貢獻率，除以所提取的所有主成分方差貢獻率總和，依次計算再求和，得到每個指標的初始權重；對初始權重進行平移，得到歸一化后的指標權重。

1.4COPD穩定期各評價指標的字母表示及主成分分析數學模型表達在建立主成分分析數學模型前，使用相應的字母賦予各指標的涵義。設原始變量：Xp（p=1，2，...，26），代表涵義如下表1所示。

主成分分析的表達公式為：Y=a1X1+a2X2+……+ anXn（n=1，2，3，...）

其中，Y表示對于整個事件所承載的信息總量；Xi表示第i個指標所承載的信息量；ai表示第i個指標的權重，所有指標的總權重之和等于1。

2　結果

2.1治療前評價指標的數學處理與建模采用相關性系數矩陣求解主成分，共提取了8個主成分，累計方差貢獻率達到73.279%，可代替原來的26個初始變量，基本反映全部指標的信息。

表1　COPD穩定期各評價指標字母表示Tab.1　The letter representation of each evaluation index of COPD stability period

用初始因子載荷矩陣中的數據除以主成分相對應的特征根的開平方根便得到了8個主成分中每個指標所對應的系數。

用第一主成分中每個指標所對應的系數乘上其所對應的方差貢獻率，除以所提取的所有8個主成分方差貢獻率總和，依次計算再求和，得到每個指標的初始權重。

通過此方法得到的治療前初始綜合得分模型為：

Y=0.068X1+0.071X2+0.085X3+0.013X4-0.033X5+0.099X6-0.081X7+0.030X8+0.027X9+ 0.028X10+0.041X11+0.133X12-0.052X13+0.028X14+ 0.175X15+0.143X16+0.143X17+0.156X18+0.009X19+ 0.045X20-0.039X21+0.065X22-0.012X23-0.049X24+ 0.043X25-0.017X26

對初始權重進行歸一化處理:

dp為以上各指標的初始權重，進行平移與歸一化后的權重為dp′，則有：

這種調整主要為：（1）移軸，將原點由O點移到-k點，去掉負值；（2）映射，即把（k+dp）壓縮到0～1的區間內。k值取大于所有負權重絕對值的最大值，即k=0.09，優點是在保證所有權重均達到正值的前提下，使得結構相對數權重的分散性更強，更容易判定在綜合評價系統中各指標的重要性。

歸一化后的綜合得分模型為：

Y=0.045X1+0.036X2+0.053X3+0.040X4+ 0.030X5+0.058X6+0.020X7+0.017X8+0.020X9+ 0.021X10+0.025X11+0.049X12+0.007X13+0.043X14+ 0.056X15+0.050X16+0.051X17+0.051X18+0.062X19+ 0.056X20+0.022X21+0.043X22+0.041X23+0.008X24+ 0.034X25+0.057X26

2.2治療后評價指標的數學處理與建模數學處理方法同上，得到的總治療后初始綜合得分模型為：

Y=0.085X1+0.050X2+0.094X3+0.039X4+ 0.034X5+0.150X6+0.040X7+0.019X8+0.039X9+ 0.002X10+0.059X11+0.104X12-0.042X13+0.008X14+ 0.163X15+0.140X16+0.111X17+0.147X18+0.033X19+ 0.070X20-0.052X21+0.068X22+0.038X23+0.016X24+ 0.073X25-0.026X26

歸一化后的綜合得分模型為：

Y=0.046X1+0.037X2+0.048X3+0.034X4+ 0.033X5+0.063X6+0.034X7+0.029X8+0.034X9+ 0.024X10+0.039X11+0.051X12+0.013X13+0.026X14+ 0.067X15+0.060X16+0.053X17+0.062X18+0.032X19+ 0.042X20+0.010X21+0.042X22+0.034X23+0.028X24+ 0.043X25+0.017X26

2.3以歸一化后的模型權重中的治療前權重為橫軸，治療后權重為縱軸，繪制象限圖，見圖1。

圖1　治療前后各評價指標權重象限圖Fig.1　The weight of each evaluation index quadrant map before and after treatment

2.3.1療前后權重均較高，未出現明顯游移的指標落在象限一內，如X15、X16、X17、X18-圣喬治問卷；X12-呼吸困難量表；X2、X3、X6-中醫證候積分，提示這些指標對治療前后的病情評估及對治療效應的反映具有較好的作用。

2.3.2X13-六分鐘步行試驗［4］，X8、X9、X10、X11-肺功能治療前后的權重均較低，TNF-α位于接近象限圖中心的位置，權重未出現明顯的游移，提示在病情波動不大的COPD穩定期，上述指標對治療手段的敏感性不強。

2.3.3X14--BODE指數［5］落在象限四，治療前權重較高而治療后權重不高，出現了明顯的權重游移，提示該指標對治療前的病情評估及對治療效應的反映具有較好的作用。

3　討論

評價指標體系中指標賦權是綜合評價研究中的關鍵問題。主成分分析是把各變量之間互相關聯的復雜關系進行簡化分析的方法。主成分分析試圖在力保數據信息丟失最少的原則下，對這種多變量的截面數據表進行最佳綜合簡化，對高維的變量空間降維，即研究指標體系的少數幾個線性組合，并且這幾個線性組合所構成的綜合指標將盡可能多地保留原來指標變異方面的信息。這些指標就稱為主成分。用此方法進行多指標綜合評價是根據各指標所包含的“信息”確定指標權重，可將多項評價指標轉化為較少的綜合性指標，既使問題變得簡單而直觀，也保留了原有指標的絕大部分信息，既可以減少主觀因素帶來的缺陷，給出較為客觀的權重，同時也減少了指標選擇的工作量。因此，以主成分分析為基礎的綜合評價指標體系能夠較好地保證評價結果的客觀性，如實地反映實際問題，是實際操作中一種較為理想的綜合評價方法［6］。

研究結果顯示，圣喬治問卷、呼吸困難量表、中醫證候積分落在象限一內，治療前后權重均較高，未出現明顯游移，對治療前后的病情評估及對治療效應的反映具有較好的作用。六分鐘步行試驗、肺功能治療前后的權重均較低，TNF-α權重變化不顯著，未出現明顯的游移，提示在病情波動不大的COPD穩定期，上述指標對治療手段的敏感性不強。BODE指數落在象限四，治療前權重較高而治療后權重不高，提示該指標對治療前的病情評估及對治療效應的反映具有較好的作用。可以看出，采用權重分析結合象限圖的方法對COPD穩定期臨床指標進行評估和分析，可以初步明確各個指標在反映病情嚴重程度和對治療敏感程度上的特性。因此在COPD穩定期的療效評價體系中，可根據各指標權重，加以側重，進行綜合評價，從而構建客觀、全面的綜合評價方法，既有利于全面反映患者的整體狀況，也有利于科學的評價臨床療效。

［1］王明航，李建生，李素云，等.慢性阻塞性肺疾病多維結局指標綜合療效評價研究［J］.中華中醫藥雜志，2013，21（3）:635-640

［2］朱建平，殷瑞飛.SPSS在統計分析中的應用［M］.北京:清華大學出版社，2007:171-174.

［3］張鵬.基于主成分分析的綜合評價研究［D］.南京:南京理工大學，2004.

［4］Celli BR，MacNee W，Arusti A，et al.Standards for the diagnosisand treatment of patients with COPD:a summary of the ATS/ERS position paper［J］.EurRespir J，2004，23（6）:932-946.

［5］Celli BR，Cote CG，Marin JM，et al.The body-mass index，airflow obstruction，dyspnea，exercise capacity chronic obstructive pulmonary disease［J］.N Engl JM ed，2004，350（10）:1005-1012.

［6］張文霖.主成分分析在滿意度權重確定中的應用［J］.市場研究，2006，54（6）:18-22.

（本文編輯：滕曉東，張震之）

Weight analysis on evaluation index of curative effect of chronic obstructive pulmonary disease in stable stage

LIU En-shun，WANG Qing-yue，SUN Zeng-tao，WANG Hai-ying
（The Second Affiliated Hospital of Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300150，China）

［Objective］To analyze the clinical indicators weight of COPD stable stage，and to explore the scientific and reasonable evaluation method.［Methods］Using the curative effect of evaluation data of 70 patients of COPD before and after treatment as sample，proceeding principal component analyse and calculate each index weight.Making the index weight before treatment for the horizontal axis and the index weight after treatment for the longitudinal axis，draw the quadrant diagram，analyze the importance of each index and the change trend.［Results］1）St.George’s questionnaire，dyspnea scale，clinical symptoms appear in a quadrant，weight before and after treatment were higher，no significant weight wavering；2）TNF-α was located near the Quadrant center position，and the weight did not appear obviously wandering；3）Six minute walk test，pulmonary function appears in the third quadrant，no significant weight wavering；4）BODE index appears in the fourth quadrant，the weight appeared wavering，and the weight of these indicators was high before treatment and low after.［Conclusion］By adopting the method of weighting analysis combined with the quadrant diagram of COPD stabilization clinical indicators for evaluation and analysis，the illness severity and treatment features sensitive degree can be reflected preliminarily and clearly.

COPD；stable stage；index weight；principal component analysis；quadrantal diagram

R563

A

1672-1519（2016）09-0529-03

10.11656/j.issn.1672-1519.2016.09.05

2016-04-15）

天津市高等學校科技發展基金計劃項目（20080220）。作者簡介：劉恩順（1973-），男，博士，主任醫師，主要研究方向為：中醫、中西醫結合呼吸系統疾病臨床與基礎研究。