中國健康成年人抗凝血酶III活性參考值的地理分布

張 雷,葛 淼*,王 晶,楊 帆,葛 磊,王聰霞

(1.陜西師范大學地理科學與旅游學院健康地理研究所,西安 710119；2.陜西省咸陽市興平市南市初級中學,陜西 興平 713100；3.西安交通大學醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院心內科,西安 710004)

抗凝血酶III是人體內重要的生理性抗凝血因子[1]，曹海軍等[2]指出抗凝血酶III具有凝固血液和溶解纖維蛋白的作用.胡艷等[3]認為檢測抗凝血酶III活性對于評估人體的出、凝血狀態(tài)、檢測其病情、判斷其預后等具有重要的意義.當抗凝血酶Ⅲ活性下降時，機體處于高凝狀態(tài)，發(fā)生血栓的危險性增加[4]；當抗凝血酶Ⅲ活性升高時，常見于血友病、白血病和再生障礙性貧血等的急性出血期[5].前人的研究主要集中在藥物或吸煙會對抗凝血酶III活性產生影響，如陳衡華[6]，其研究表明肝素類藥物會對抗凝血酶III活性產生影響，馮小萌[7]認為吸煙也會對抗凝血酶III活性產生影響.而國內外關于抗凝血酶III活性與地理因素關系的研究處于較為淺顯階段，因此本研究從地理因素對抗凝血酶III活性的影響入手，揭示健康成年人的抗凝血酶III活性參考值在我國的地理分布，并為我國不同地區(qū)健康成年人的抗凝血酶III活性提供科學依據.

1 資料來源與分析思路

1.1 資料來源

1.1.1 抗凝血酶III活性參考值來源 抗凝血酶III活性參考值數據主要來自中國知網、萬方數據庫、中國科學引文數據庫和醫(yī)院實測，數據來自我國153個縣市級單位的8 818例健康成年人(部分見附錄)，選取年齡18～80歲，排除重度高血壓及重度高脂血癥,無嚴重肝、腎疾病、糖尿病、腦血管及血液病病史.所有受測者均采用靜脈采血，并且采血后2 h內使用全自動血凝分析儀進行檢測，檢測方法為發(fā)色底物法[8-10].

1.1.2 地理因子資料 本研究選取三大地理指標，即地勢指標、氣象指標和土壤指標，共25小項地理因子，分別是經度(X1)、緯度(X2)、海拔高度(X3)、年日照時數(X4)、年平均氣溫(X5)、年平均相對濕度(X6)、年降水量(X7)、氣溫年較差(X8)、年平均風速(X9)、表土砂礫百分率(X10)、表土粉粒百分率(X11)、表土黏粒百分率(X12)、表土參考容量(X13)、表土容重(X14)、表土石礫含量(X15)、表土有機質含量(X16)、表土pH(X17)、表土(粘土)陽離子交換量(X18)、表土(粉土)陽離子交換量(X19)、表土鹽基飽和度(X20)、表土總可交換量(X21)、T_CACO3(X22)、T_CASO4(X23)、表土堿度(X24)、表土鹽分(X25).地勢指標來源于國家測繪數據中心共享資料，氣象指標來源于中國氣象數據共享服務網，土壤指標來源于聯合國糧農組織(FAO)和維也納國際應用系統(tǒng)(IIASA)所構成的世界土壤數據庫.

1.2 分析思路

首先，在ArcGIS10.2中通過空間自相關分析確定抗凝血酶III活性與地理因子之間是否存在不可忽視的聯系，之后將所選定的數據與地理指標數據庫進行匹配，在SPSS 24.0中進行Pearson相關分析，并確定與健康成年人的抗凝血酶III活性參考值存在相關的地理因子.其次，在SAS軟件中通過嶺回歸分析，克服回歸自變量內部自身強的線性關系對回歸系數的最小二乘估計量的影響[11]，得到嶺回歸方程，進而在全國范圍內預測出健康成年人抗凝血酶III活性參考值，并結合配對樣本t檢驗，判斷預測值與實測值之間的擬合度，進行結果分析對比.最后，在ArcGIS10.2中進行地統(tǒng)計分析，選擇克里金插值法，根據待插值點與實測點的空間位置，借助(半)變異函數理論和結構分析計算出最優(yōu)插值點[12]，從而進行插值出圖，生成健康成年人抗凝血酶III活性參考值在我國的地理分布圖.

2 結果

2.1 空間自相關分析

空間自相關分析是一種空間統(tǒng)計方法，可以揭示空間變量的區(qū)域結構形態(tài)[13].本文選取的是全局空間自相關，其最常用的關聯指標是Moran’sI，Moran’sI指數值可正可負，值域為+1，本研究Moran’sI指數值為0.194，其大于零表示正相關，即我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值的變化與各地的地理因子之間具有相同的變化趨勢.全局自相關系數Z值為2.589，大于在0.01置信區(qū)間內全局自相關系數的絕對值2.54，則認為空間區(qū)域內我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值的空間自相關性顯著.P值為0.009，小于其判斷值0.01，可得出我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值與各地的地理因子之間存在極其顯著的關系.綜合Moran’sI指數值、全局自相關系數Z值和P值，顯現出我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值具有很強的空間自相關性(見圖1).

圖1 健康成年人抗凝血酶III活性參考值空間自相關分析圖Fig.1 Spatial autocorrelation analysis of antithrombin III activity reference values in healthy adults

2.2 相關分析

檢測兩種現象(統(tǒng)計量)的變化是否存在相關性通常使用Pearson相關分析法[14]，因此在SPSS 24.0中以25項地理因子作為自變量，以健康成年人抗凝血酶III活性的參考值作為因變量，通過Pearson相關分析，可得到我國各地區(qū)健康成年人抗凝血酶III活性的參考值與25項地理因子之間的相關性系數(r)和顯著性系數(P).

25項地理因子中與我國各地區(qū)健康成年人抗凝血酶III活性的參考值存在相關性的有11項，分別是：緯度(X2)、年平均氣溫(X5)、年平均相對濕度(X6)、年降水量(X7)、氣溫年較差(X8)、表土粉粒百分率(X11)、表土容重(X14)、表土有機質含量(X16)、表土(粘土)陽離子交換量(X18)、表土(粉土)陽離子交換量(X19)、表土總可交換量(X21).其中一般相關5項，顯著相關6項(表1).

2.3 嶺回歸分析

嶺回歸分析是一種有偏估計回歸的方法，放棄無偏性，以獲得較最小二乘估計法而言更符合實際、更可靠的回歸方法[15].本研究選用嶺回歸分析旨在解決共線性數據問題，消除各地理因子之間的相互

影響.在SAS軟件中，將自變量設為具有相關性的11項地理因子，因變量設為健康成年人抗凝血酶III活性參考值，通過嶺回歸分析繪制嶺跡圖(圖2).

表1 健康成年人抗凝血酶III活性參考值與地理因子的相關性Tab.1 Correlation between reference value of antithrombin III activity and geographical factors in healthy adults

注：*代表一般相關，**代表顯著相關

圖2 健康成年人抗凝血酶III活性參考值嶺跡圖Fig.2 Ridge map of antithrombin III activity reference value in healthy adults

在嶺跡圖中，以嶺參數K作為橫軸，各因素的回歸系數作為縱軸.當嶺參數K=0.3時，嶺跡趨勢趨于平穩(wěn)，因此選擇K=0.3，得到回歸方程：

18.97X14-1.692X16-0.03670X18+0.01194X19-0.02360X21±8.55，

2.4 配對樣本t檢驗

t檢驗全稱studentt檢驗，是由英國統(tǒng)計學家戈塞特提出的，依t分布理論比較兩組數值的平均數差異顯著與否[16].本研究在SPSS 24.0中通過K-S檢驗發(fā)現我國健康成年人抗凝血酶III活性實測值呈正態(tài)分布，因此可選用配對樣本t檢驗法來檢驗在嶺回歸分析下得到的我國健康成年人抗凝血酶III活性預測值與實測值之間是否擬合，為提高配對樣本t檢驗精度，置信區(qū)間選擇99%，得出結果為：顯著性P=0.0001(P<0.05),說明預測值與實際值之間具有顯著的線性變換，線性相關程度較強；雙尾顯著性P=0.998(P>0.05)，雙尾顯著性值與0相減后的差值較大，表明預測值與實測值之間具有很好的擬合性.選取我國12個城市的健康成年人抗凝血酶III活性預測值與實測值進行對比(圖3).

圖3 部分城市抗凝血酶 III活性實測值與預測值對照圖Fig.3 Comparison between measured antithrombin III activity and predicted value in some cities

2.5 地統(tǒng)計分析

地統(tǒng)計分析主要用于研究隨機且具結構性空間分布，或具有空間相關和依賴性的自然現象[17].本研究選取的是地統(tǒng)計分析下的克里金插值法[18-19]，且由于K-S檢驗發(fā)現我國健康成年人抗凝血酶III活性預測值呈正態(tài)分布，因此選用普通克里金插值法.

在ArcGIS 10.2中，將我國2 322個縣市級的抗凝血酶III活性預測值導入，進行探索數據，得到抗凝血酶III活性參考值在我國的趨勢圖(圖4).圖中的棕色點為樣本點，綠色點和藍色點分別為棕色點在ZX面和YZ面的投影，綠色曲線表示樣本東西走向的投影趨勢，藍色曲線表示樣本南北走向的投影趨勢.通過綠色曲線，可看出在我國東西走向上抗凝血酶III活性預測值從西部地區(qū)到東部地區(qū)逐漸升高；通過藍色曲線，在我國南北走向上抗凝血酶III活性預測值從北至南逐漸升高，但其只代表整體趨勢，抗凝血酶III活性參考值在我國的具體分布情況還應結合地理分布圖得出.

得出趨勢圖后，繼續(xù)在ArcGIS 10.2中進行地統(tǒng)計向導，選擇克里金插值法，由于預測值呈正態(tài)分布，因此具體選用普通克里金插值法，在已進行矢量化的地圖上對2 322個縣市級的抗凝血酶III活性預測值進行插值出圖(圖5).圖中紅色部分代表抗凝血酶III活性參考值較高地區(qū)，綠色部分代表抗凝血酶III活性參考值較低地區(qū)，色調越接近表示區(qū)域之間的抗凝血酶III活性參考值較為接近，色調差異越大表示區(qū)域之間的抗凝血酶III活性參考值差異性越大.通過抗凝血酶III活性參考值地理分布圖，發(fā)現我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值具體分布呈東北地區(qū)、西北地區(qū)和西南大部分地區(qū)較低；華北地區(qū)、華中地區(qū)、華東地區(qū)和華南地區(qū)較高，與我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值趨勢圖整體一致.

圖4 中國健康成年人抗凝血酶III活性參考值趨勢面分析Fig.4 Trend surface analysis of antithrombin III activity reference value in Chinese healthy adults

3 討論

在空間自相關、相關分析以及地統(tǒng)計分析的綜合分析下，可發(fā)現我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值的分布存在顯著地區(qū)差異性.具體分布呈東北地區(qū)、西北地區(qū)和西南大部分地區(qū)較低；華北地區(qū)、華中地區(qū)、華東地區(qū)和華南地區(qū)較高.從單相關系數結合地理因子角度出發(fā)，可以分別從地勢指標、氣候指標和土壤指標三方面展開討論.

在地勢指標方面，影響我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值最主要的是緯度因素.抗凝血酶III活性參考值與緯度因素之間存在顯著的負相關，即隨著緯度逐漸增大，抗凝血酶III活性參考值會相應減小.通過我國中國健康成年人抗凝血酶III活性參考值趨勢面分析圖可看到我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值從北至南逐漸升高；結合我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值地理分布圖也可看出，在同一經度，海拔差異較小的情況下，我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值緯度越小，值越大.緯度對于抗凝血酶III活性參考值的影響主要是受氣候的影響.不同緯度下，溫度、年降水等各有差異，因此會對不同緯度下的抗凝血酶III活性參考值產生影響.

圖5 中國健康成年人抗凝血酶III活性參考值地理分布示意圖Fig.5 Geographical distribution of antithrombin III activity reference value of Chinese healthy adults

在氣象指標方面，對于抗凝血酶III活性參考值的影響因素有年平均氣溫、年平均相對濕度、年降水量和氣溫年較差這四項因子.其中影響最為顯著的是年平均氣溫，其相關系數為0.306，是所有與我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值有相關性的11項地理因子中的最大值，這說明我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值受年平均氣溫的影響最大.其與年平均氣溫之間存在顯著的正相關，年平均氣溫較高的地區(qū)，健康成年人抗凝血酶III活性參考值也相應的較高.學者[20-21]認為在高溫環(huán)境下，機體血液黏度增加，血流緩慢，抗凝血酶活性值大，結合我國三大自然區(qū)劃，即東部季風區(qū)，西北干旱區(qū)和青藏高原區(qū)[22]，可發(fā)現我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值在我國的東部季風區(qū)中較高.這是因為在我國東部季風區(qū)，其受夏季季風影響顯著，年降水量較為充足，年平均相對濕度大，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，氣溫年較差較小.因此健康成年人抗凝血酶III活性參考值在我國東部季風區(qū)的數值偏高于我國西北干旱區(qū)和青藏高原區(qū).

在土壤指標方面，表土粉粒百分率、表土容重、表土有機質含量、表土(粘土)陽離子交換量、表土(粉土)陽離子交換量、表土總可交換量均會對我國健康成年人抗凝血酶III活性產生影響，這主要是由于東部季風區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高原區(qū)內土壤發(fā)育存在差異性而造成的.在東部季風區(qū)中，土壤發(fā)育較好，機械組成較細，腐殖質含量較高且可溶鹽分較少；在西北干旱區(qū)中，土壤機械組成較粗，有機質含量有限；在青藏高原區(qū)中，土壤發(fā)育較為緩慢，成土母質的機械組成較粗.由于我國三大自然區(qū)劃的土壤發(fā)育不同，造成表土粉粒百分率、表土容重、表土有機質含量、表土(粘土)陽離子交換量、表土(粉土)陽離子交換量、表土總可交換量產生差異，從而影響當地農作物，進而間接對人體產生相應影響[23-24].

除地理因子會對抗凝血酶III活性產生影響之外，基因缺陷和飲酒也會對抗凝血酶III活性產生影響.國外學者[25]的研究表明原發(fā)性抗凝血酶III活性值低多見于基因缺陷,為常染色體顯性遺傳，其血漿中抗凝血酶III活性值為正常人的50%.Bijnen等[26]對新西蘭老年男性的研究發(fā)現，飲酒也會導致抗凝血酶III活性降低.

4 結論

通過相關分析結合嶺回歸分析和地統(tǒng)計分析，發(fā)現有11項地理因子會分別對我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值產生不同程度的影響.主要包括緯度(X2)、年平均氣溫(X5)、年平均相對濕度(X6)、年降水量(X7)、氣溫年較差(X8)、表土粉粒百分率(X11)、表土容重(X14)、表土有機質含量(X16)、表土(粘土)陽離子交換量(X18)、表土(粉土)陽離子交換量(X19)、表土總可交換量(X21).

本文通過建模分析，首先確定了國健康成年人抗凝血酶III活性參考值與地理因子之間存在相關性.其次還顯示了健康成年人抗凝血酶III活性參考值在我國的地理分布存在著顯著差異性——具體分布呈東北地區(qū)、西北地區(qū)和西南大部分地區(qū)較低；華北地區(qū)、華中地區(qū)、華東地區(qū)和華南地區(qū)較高.最后，若已知中國某地區(qū)的緯度、年平均氣溫、年平均相對濕度、年降水量、氣溫年較差、表土粉粒百分率、表土容重、表土有機質含量、表土(粘土)陽離子交換量、表土(粉土)陽離子交換量、表土總可交換量，可由此結合回歸方程

18.97X14-1.692X16-0.03670X18+0.01194X19-0.02360X21±8.55

預測出該地區(qū)健康成年人的抗凝血酶III活性參考值.

由于醫(yī)學指標數據主要來源于網上文獻以及部分書籍資料中，本研究樣本點分布相對不均，東部地區(qū)的數據稍多于西部地區(qū)，這是由于我國東西部人口聚集程度不同、經濟發(fā)展水平不等和醫(yī)療資源稟賦差異造成，因此關于地理因素對我國抗凝血酶III活性參考值的影響還有待結合更多數據之后進一步研究.