多水平發展模型在學齡前兒童被動吸煙干預研究中的應用*

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多水平發展模型在學齡前兒童被動吸煙干預研究中的應用*

王 蕓1,2黃志強3田 朗4王輔之1陳 貴1肖水源1△

目的 探討多水平發展模型在兒童被動吸煙干預性研究中的應用。 方法 應用多水平發展模型，以兒童尿樣可丁寧水平為分析指標，評價被動吸煙干預效果。 結果 兩組間在基線時的可丁寧均不相同，隨時間變化趨勢也不同。照料者吸煙支數對可丁寧隨時間變化有影響。 結論 多水平發展模型可以有效處理干預研究的縱向數據資料。

多水平發展模型 學齡前兒童 被動吸煙 干預 可丁寧

醫學研究中常遇到重復測量數據，即縱向數據[1]，例如干預前后對同一觀察對象的多次測量。該類資料常用的統計分析方法是重復測量數據的方差分析，前提條件是滿足“球對稱”假設[2]，但多數縱向數據中都不滿足。多水平分析方法用于分析具有層次結構的數據[3]，近年來在縱向研究中應用越來越多，本研究探討用離散時間變量評價干預效果。

研究數據為2013年7月～2014年8月間于長沙市5所幼兒園實施的兒童被動吸煙干預所得數據，運用多水平發展模型分析兒童被動吸煙干預后，干預組和對照組兒童尿樣可丁寧水平的變化趨勢，以探討采用離散時間變量在干預性研究中的應用，并評價干預效果。

對象與方法

1.研究對象

以長沙市5所幼兒園5～6歲兒童及其照料者為調查對象。納入標準：(1)家庭成員目前吸煙；(2)家庭中有一個5～6歲兒童與吸煙者居住在一起；家中如有多個成員吸煙，納入主要照顧兒童者；(3)家庭成員自報當著兒童的面每周吸煙至少5支；(4)在選定的長沙市幼兒園，兒童年齡5～6歲；(5)能用普通話或本地方言交流且家庭中有電話；(6)兒童照料者愿意配合并簽署知情同意書。排除標準：(1)報告家中燃煤并由調查員證實；(2)吸煙的家庭成員沒有和研究兒童居住在一起；(3)兒童有心臟病、精神障礙或哮喘等嚴重疾病；

2.方法

采用計算機隨機數字進行隨機和分組。隨機化信息直至基線評估完成。咨詢者和實驗檢測人員均不知分組情況，直到干預結束。由研究生在第四次時間點問卷完成后收集資料。干預組兒童、照料者實施被動吸煙健康教育，按照WHO推薦簡要動機訪談的方法對干預組的研究對象實施干預[4]，對照組兒童、照料者無干預措施。12個月隨訪后，干預組 194人，對照組 191人。研究假設：通過干預后，干預組兒童尿樣可丁寧水平低于對照組兒童。

3.數據整理與統計分析

采用Epidata 3.0軟件錄入數據，使用Mplus 7.0、SPSS 19.0統計軟件分析數據。每個兒童都重復觀測若干次， 因此各個觀測不是獨立的，至少每一個兒童自身的尿樣是相關的，故采用多水平發展模型對數據進行分析。本研究以可丁寧為結局變量進行分析，評價干預對兒童尿樣可丁寧變化的影響。分析前已對可丁寧和兒童暴露支數進行對數轉換。水平 1解釋變量為時點(time),分別為基線、3個月、6個月、12個月，共四個時點，采用 0、1、2、4編碼；水平 2解釋變量為分組(group，0 為對照組,1 為干預組)、兒童被動吸煙支數(連續性變量)。分析步驟如下：

(1)建立無協變量模型M1

目的是評價數據是否真正存在層次結構，模型公式的表達：

COTti=β00+(γ0i+εti)

其中COTti表示第i個兒童第t次測量的可丁寧的值，模型假設兒童可丁寧隨時間有線性變化的趨勢。無協變量模型作為基準模型，將結果變量總方差拆分為個體內方差(σ2)和個體間方差(T00)。

(2)建立無條件發展模型M2

每個個體基線可丁寧水平不同，而且隨時間變化的斜率也不同。模型公式的表達：

COTti=β00+β10Timeti+(γ0i+γliTimeti+εti)

(3)建立加入非時變協變量模型M3

為了評價干預對兒童尿樣可丁寧水平的影響，在水平2中加入分組因素，模型公式的表達：

COTti=β00+β01Groupi+β10Timeti+β11Groupi×Timeti+γ0i+γliTime+εti

(4)建立加入時變協變量模型M4

在實際研究中，由于照料者吸煙對兒童尿樣可丁寧水平影響較大，從而需要將兒童被動吸煙支數作為協變量納入模型。模型公式的表達：

COTti=β00+β01Groupi+β10Timeti+β20SHSeti+β11Groupi×Timeti+β21Groupi×SHSeti+γ0i+γ1iTimeti+γ2iSHSeti+εti

(5)建立加入交互項時變協變量模型M5

評估影響干預效果因素，假設所有兒童被動吸煙支數隨干預隨訪時間發生變化，即兒童被動吸煙支數與時間存在交互作用。模型公式的表達：

COTti=β00+β01Groupi+β10Timeti+β20SHSeti+β11Groupi×Timeti+β21Groupi×SHSeti+β30Timeti×SHSeti+γ0i+γ1iTimeti+γ2iSHSeti+γ3i+εti

結 果

1.研究對象的一般情況

基線400名受試對象中，以男性吸煙照料者居多，共377人(94.3%)，女性23人(5.7%)；年齡以30～39歲為主，共331人(82.8%)，其次是50歲及以上者，共31人(7.8%)；高中、中專及以下學歷168人(42.0%)，大專及以上232人(58.0%)；婚姻狀況以穩定婚姻者居多，共398人(99.5%)；職業以在職和自由職業為主，分別是288人(72.0%)和82人(20.5%)；家庭月收入小于4500元的有122人(30.5%)，4500～5999元的有145人(36.2%)，大于等于6000元的有133人(33.3%)；家庭居住面積平均(114.98±52.61)m2。兒童平均年齡(5.5±0.6)歲，男童居多，共234人(58.5%)。基線時，干預組兒童可丁寧為3.39ng/mL，對照組為3.97ng/mL，兩組比較，差異無統計學意義(Z=-1.338，P=0.181)。

2.干預效果評價

采用離散時間變量評價干預對可丁寧變化趨勢的影響結果見表1。模型M1將總的變異分解為兒童個體內和兒童個體之間兩個部分，計算兒童個體變異在總變異中的比例，是進行后續分析的基礎。 本研究結果表明，兒童個體間變異占總變異的62.7%，說明該隊列個體各個時期可丁寧變化具有較高的組內相關。 模型M2通過比較無條件均值模型和無條件增長模型，可以呈現加入時間變量后，個體內部被時間因素解釋的變異比例。截距和斜率的協方差=0.008，說明截距和斜率之間存在正相關，即初始狀態下可丁寧低的兒童，T1到T4這一年的時間里，可丁寧下降的速度相對較慢。從結果來看，兒童初始可丁寧和可丁寧增長速率之間呈負向關系，且有統計學意義。模型M3加入分組因素后，主要評價干預效果。結果顯示：基線時個體間可丁寧差異有統計學意義，“平均”對照組估計的可丁寧增長速率為-0.059ng/mL，“平均”干預組和對照組估計的可丁寧的增長速率差異為-0.180ng/mL，兩組差異有統計學意義(t=-10.145，P<0.001)。隨時間變化，干預組可丁寧水平呈下降趨勢，說明干預有效。模型M4是評價兒童被動吸煙暴露支數對可丁寧水平的影響，固定部分參數估計結果表明，兒童可丁寧隨著被動吸煙支數下降有降低的趨勢，且差異有統計學意義(t=-2.488，P=0.014)；隨著時間的增加，可丁寧有下降趨勢(t=-4.601，P<0.001)。從隨機部分的估計結果可以看出，個體之間的變化趨勢差異有統計學意義。說明隨著干預時間延長，干預組可丁寧呈下降趨勢。模型M4整體擬合的效果指標BIC和AIC顯著降低，說明兒童被動吸煙支數對可丁寧有顯著的預測作用。降低兒童被動吸煙支數，可丁寧水平隨之降低。模型M5是評估兒童被動吸煙支數與時間是否存在交互作用，隨時間變化的兒童被動吸煙支數對于可丁寧隨時間變化速率的影響，該交互項固定參數估計結果表明，兒童被動吸煙支數對于可丁寧的影響，也隨著時間的增加而降低。

表1 兒童尿樣可丁寧多水平擬合結果

*:P<0.001；**:P<0.1;AIC(Akaike information criterion)：赤池信息量準則；BIC(Bayesian Information Criterions):貝葉斯信息準則；AIC與BIC一樣，值越小，則模型對數據的擬合越好。-2LL為擬合優度指標，值越小，則模型擬合越好。

討 論

由于縱向數據不具有相互獨立性，干預研究期間還易出現觀測對象的失訪，導致觀測值的缺失或間隔時間不等的數據[5]；若用重復測量的方差分析方法，存在前提條件如數據資料難以滿足方差齊和隨機誤差獨立，以及觀測值的缺失。由于不要求每個對象都有相同的觀測數目，觀測的時間間隔也不那么嚴格，可以分析有缺失值的縱向數據，因此，多水平模型有一定的優勢[6-10]。本研究結果把縱向數據中，重復測量時點作為第一層單位，觀察個體做為第二層單位，兒童尿樣可丁寧水平為分析的結局變量，對被動吸煙干預效果進行評價。結果表明，基線時兩組可丁寧水平差異無統計學差異，隨著干預時間延長，干預組兒童尿樣可丁寧水平低于對照組兒童，且下降趨勢更明顯。具有層次結構和非獨立性的數據大量存在于臨床試驗中的重復測量和兒童生長發育等研究中，多水平模型的應用價值正被越來越多的應用者所重視。

[1]楊珉，李曉松.醫學和公共衛生研究常用多水平統計模型.北京：北京大學醫學出版社，2007，49-63.

[2]孫振球，徐勇勇.醫學統計學.北京：人民衛生出版社，2011，215-227.

[3]Peugh JL.A practical guide to multilevel modeling.Journal of School Psychology,2010，48(1):85-112.

[4]Humeniuk RE,Henry-Edwards S,Ali RL,et al.The ASSIST-linked brief intervention for hazardous and harmful substance use:a manual for use in primary care.Geneva,World Health Organization,2010.

[5]王濟川，謝海義，姜寶法.多層統計分析模型-方法與應用.北京：高等教育出版社，2008，82-120.

[6]覃朝暉,黃曉靜,黃水平,等.淮海經濟區城市居民衛生保健支出影響因素的多水平模型分析.中國衛生統計,2016,33(3):379-381.

[7]高俊嶺，傅華.多水平發展模型在社區干預性研究中的應用.中國衛生統計，2009，26(5):459-461.

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(責任編輯：郭海強)

國家自然科學基金(編號：81273089)

1.中南大學公共衛生學院社會醫學與衛生事業管理系(410078)

2.新疆醫科大學護理學院

3.湖南省檢驗檢疫科學技術研究院

4.中南大學湘雅醫學院附屬第三醫院兒科

△通信作者:肖水源，E-mail：xiaosy@csu.edu.cn