主成分分析用于百歲老人健康狀況的綜合評(píng)價(jià)

王琪如 譚曉東

(武漢大學(xué)健康學(xué)院，湖北 武漢 430071)

長(zhǎng)壽是心理、生理、社會(huì)環(huán)境和自然環(huán)境等的綜合作用結(jié)果〔1～3〕。在目前的長(zhǎng)壽老人健康監(jiān)測(cè)過(guò)程中，多從單因素指標(biāo)出發(fā)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這樣得出的結(jié)論不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定的片面性〔4〕。這樣的結(jié)果往往在解釋上差強(qiáng)人意，其重要原因在于：①多個(gè)單一的生理指標(biāo)會(huì)造成指標(biāo)間的共線(xiàn)性問(wèn)題；②利用普通人群的參考值作為參考，沒(méi)有考慮到長(zhǎng)壽老人的生理狀況與普通人群的差異。因此，探討針對(duì)長(zhǎng)壽老人的綜合性指標(biāo)來(lái)反映其健康狀況是目前老年學(xué)急需解決的問(wèn)題之一。而主成分分析，可以通過(guò)降維將多個(gè)指標(biāo)簡(jiǎn)化為少數(shù)彼此互不相關(guān)的(非共線(xiàn)性)的指標(biāo)〔5〕，這些綜合指標(biāo)能反映盡量多的原始指標(biāo)。本文利用主成分分析法，將健康的百歲老人監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行了降維綜合分析，以期找出一類(lèi)能代表性地反映百歲老人的健康狀況的指標(biāo)。

1 對(duì)象與方法

1.1對(duì)象 從湖北省鐘祥市疾控中心登記在冊(cè)的93名百歲老人中，根據(jù)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)，收集到83名百歲老人的生化體檢報(bào)告。納入標(biāo)準(zhǔn)：①登記在冊(cè)的百歲老人(年齡≥100歲)；②能夠參與體檢并且報(bào)告結(jié)果沒(méi)有缺失。排除標(biāo)準(zhǔn)：①同一人往年生化體檢結(jié)果合為最新體檢結(jié)果；②有缺失后的整合。

1.2指標(biāo)的選取 綜合文獻(xiàn)回顧〔6〕將指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)壽老人在微循環(huán)、心功能、肝腎功能和免疫功能方面有較顯著的長(zhǎng)壽生理基礎(chǔ)。具體表現(xiàn)在紅細(xì)胞相關(guān)指標(biāo)、血小板相關(guān)指標(biāo)、尿素氮、總膽固醇、肌酐等。綜合鐘祥市現(xiàn)有百歲老人健康監(jiān)測(cè)指標(biāo)，本次研究選取以下標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)。總膽紅素：0～20 μmol/L；淋巴細(xì)胞比率：20%～40%；直接膽紅素：0～7 μmol/L；單核細(xì)胞比率：3%～10%；丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶：0～40 U/L；中性粒細(xì)胞數(shù)：(2.0～7.7)×109/L；門(mén)冬氨酸轉(zhuǎn)移酶：0～40 U/L；淋巴細(xì)胞數(shù)：(0.8～4.0)×109/L;總蛋白:60～82 g/L;單核細(xì)胞數(shù):(0.2～0.77)×109/L;白蛋白:35～55 g/L;紅細(xì)胞:(3.5～5.5)×109/L;球蛋白:20～40 g/L；血紅蛋白:110～160 g/L;A蛋白/球蛋白(A/G)：1.0～2.5；血細(xì)胞比容：36%～50%；尿素氮：2.2～7.8 mmol/L；紅細(xì)胞平均體積：86～100 fl；肌酐：45～115 μmol/L；平均血紅蛋白量：26.00～31.00 pg；尿酸：142～416 μmol/L；平均血紅蛋白濃度：280～370 g/L；二氧化碳結(jié)合力：24～32 mmol/L；紅細(xì)胞分布寬度(RDW)-標(biāo)準(zhǔn)差(SD)：37%～50%；總膽固醇：21～29 mmol/L；RDW變異系數(shù)(CV)：11.90～14.50；三酰甘油：2.89～5.20 mmol/L；血小板：(100～300)×109/L；高密度脂蛋白膽固醇：0.0～2.3 mmol/L；血小板分布寬度：9～17 fl；低密度脂蛋白膽固醇：1.1～1.7 mmol/L；平均血小板體積：9～13 fl；同型半胱氨酸：0～15 μmol/L；大型血小板比率13%～43%；白細(xì)胞：(4～10)×109/L；葡萄糖：3.80～6.11 mmol/L；中性粒細(xì)胞比率：45%～77%。

1.3統(tǒng)計(jì)方法 采用SPSS19.0對(duì)百歲老人標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。對(duì)相關(guān)矩陣中特征根大于1及累計(jì)貢獻(xiàn)率高于70%的主成分進(jìn)行抽取。通過(guò)公式計(jì)算各主成分得分并用主成分得分與百歲老人的年齡進(jìn)行F檢驗(yàn)，用主成分得分與百歲老人的性別進(jìn)行t檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1重要主成分的提取及主成分得分的計(jì)算 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行主成分分析，得到8個(gè)主成分。相關(guān)系數(shù)矩陣顯示各變量之間相關(guān)性較好，提示適用主成分分析，見(jiàn)表1。前8個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率大于70%，說(shuō)明很好地代表了原始數(shù)據(jù)的大部分信息，見(jiàn)表2。根據(jù)林海明〔7〕的方法，用公式Y(jié)i=faci-λi計(jì)算出的主成分得分效果更好。得到Y(jié)1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8主成分的得分，分別代表主成分Z1～Z8的得分。

表1 相關(guān)矩陣(部分)

表2 解釋的總方差初始特征值

2.2應(yīng)用主成分得分比較不同年齡、性別百歲老人健康狀況 每1個(gè)百歲老人都有對(duì)應(yīng)的主成分得分。將8個(gè)主成分得分與百歲老人的年齡進(jìn)行F檢驗(yàn)。第4主成分得分的方差分析有顯著性結(jié)果(F=3.134，P=0.002)，說(shuō)明不同年齡的百歲老人在第4主成分所代表的綜合指標(biāo)上是有差異的，第4主成分在總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇上的載荷較大(aij>0.6)，且呈正相關(guān)，見(jiàn)表3。說(shuō)明這些變量對(duì)第4主成分作用較大。將8個(gè)主成分得分與百歲老人的性別進(jìn)行t檢驗(yàn)(t=2.773，P=0.007)，說(shuō)明不同性別第6主成分得分上有差異。第6主成分在門(mén)冬氨酸轉(zhuǎn)移酶和球蛋白上的載荷較大(aij>0.5)，且呈正相關(guān)，說(shuō)明這些變量對(duì)第6主成分得分的作用較大。隨著年齡的增加，無(wú)論是男性還是女性，第4主成分得分都在均值上下波動(dòng)。在第6主成分得分上，女性較男性的波動(dòng)大，見(jiàn)圖1、2。

表3 第4主成分和第6主成分的成分矩陣(aij)

圖1 不同性別各年齡組第4主成分得分

圖2 不同性別各年齡組第6主成分得分

3 討 論

主成分分析的提取不是目的，而是進(jìn)一步的分析。主成分的提取是為了進(jìn)一步對(duì)百歲老人健康狀況做綜合評(píng)價(jià)。但從主成分的提取中，可以獲得綜合評(píng)價(jià)長(zhǎng)壽老人健康狀況的綜合指標(biāo)——主成分4和主成分6，分別代表了心臟和肝腎功能及免疫功能的情況。

第4主成分Z4得分在百歲老人的不同年齡段間有差別。其所代表的總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇在不同的百歲老人年齡段間存在差異。與殷召雪等〔8〕的研究發(fā)現(xiàn)百歲老人總膽固醇較高的結(jié)論相符。Z6則主要反映了門(mén)冬氨酸胰酶和球蛋白的情況，經(jīng)過(guò)t檢驗(yàn)可知，球蛋白在性別之間有差異，但是在年齡上沒(méi)有差異，這與Middleton等〔9〕認(rèn)為百歲老人常能避過(guò)主要與增齡相關(guān)的疾病，較好地保存免疫功能的結(jié)論一致。

通過(guò)主成分分析得知，在針對(duì)百歲老人健康的綜合評(píng)價(jià)上，首先更應(yīng)關(guān)注總膽固醇、低密度脂蛋白、門(mén)冬氨酸轉(zhuǎn)移酶和球蛋白指標(biāo)的變動(dòng)，其次，即使同為百歲老人，但不同年齡組的百歲老人總膽固醇和低密度脂蛋白是存在差異的，說(shuō)明在不同年齡組的百歲老人，其心臟功能及腎臟功能是存在差異的，但是這個(gè)差異并沒(méi)有影響其長(zhǎng)壽，具體的原因還需進(jìn)一步探討。同樣的，在門(mén)冬氨酸轉(zhuǎn)移酶和球蛋白指標(biāo)上，長(zhǎng)壽老人存在性別上的差異。說(shuō)明在免疫功能方面，男女長(zhǎng)壽老人存在差異，這種差異沒(méi)有影響其長(zhǎng)壽。至于這種差異對(duì)長(zhǎng)壽老人的生存影響還需進(jìn)一步研究。

綜上，主成分分析能夠正確且深入地反映百歲老人健康狀況，克服了很多其他文獻(xiàn)僅用單因素單指標(biāo)分析帶來(lái)的片面性。