黎艷娜,柏星馳,蔣理添,侯 穎,伍麗群△
(1.深圳市衛(wèi)生健康發(fā)展研究和數(shù)據(jù)管理中心,廣東深圳 518028;2.深圳大學(xué)總醫(yī)院醫(yī)療質(zhì)量控制辦公室,廣東深圳 518055)
缺血性心臟病(ischemic heart disease,IHD)也稱為冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病,臨床表現(xiàn)為心肌梗死和心肌缺血。作為全球患病率最高的心臟疾病,IHD也是全球疾病負(fù)擔(dān)和居民死亡的主要原因[1-2]。隨著肥胖、2型糖尿病和代謝綜合征的發(fā)病率上升,以及人口老齡化加速,IHD的發(fā)病率預(yù)計(jì)還會(huì)持續(xù)升高,如何構(gòu)建更有針對(duì)性的IHD預(yù)防策略是重要的公共衛(wèi)生問題。
共病的規(guī)范定義是指兩種及以上慢性非傳染性疾病(簡稱慢性病)共存,本文采用KUAN等[3]學(xué)者對(duì)共病的定義,將其擴(kuò)展到同一患者出現(xiàn)兩種及以上疾病。IHD是一種常見的慢性多因素疾病,高達(dá)85%的IHD患者被診斷患有其他慢性病[4],對(duì)IHD患者的生活質(zhì)量、心理健康和睡眠質(zhì)量等產(chǎn)生嚴(yán)重影響[5]。然而,當(dāng)前的研究主要集中在單一的IHD上,缺乏對(duì)IHD與其他疾病共現(xiàn)的系統(tǒng)研究。由于IHD和其他慢性病的發(fā)病率不斷提高,開展IHD和其他疾病的共病模式研究越來越重要。
人類疾病網(wǎng)絡(luò)是一種利用疾病基因或疾病表型來探索疾病關(guān)系的創(chuàng)新方法[6],通過可視化的方式來分析疾病和疾病之間的關(guān)系,逐漸被認(rèn)為是一種揭示人類疾病關(guān)系的有效方法[7]。隨著電子病歷數(shù)據(jù)的快速增長,基于真實(shí)世界構(gòu)建疾病網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為可能。IHD共病網(wǎng)絡(luò)不僅可以揭示IHD共病之間的疾病關(guān)系,也可以幫助理解IHD常常共存的疾病及其共病模式。本文的研究目的是利用患者電子病歷住院數(shù)據(jù),構(gòu)建基于疾病表型的深圳市住院患者的IHD共病網(wǎng)絡(luò),分析深圳市居民IHD共病特征和模式,為IHD的預(yù)防和管理提供支持。
本文數(shù)據(jù)來源于2019年深圳衛(wèi)生費(fèi)用核算項(xiàng)目采集的醫(yī)院住院信息表數(shù)據(jù)。該項(xiàng)目采用多階段分層抽樣的方法,調(diào)查了深圳市2019年1-12月15家公立醫(yī)院和6家民營醫(yī)院住院患者的信息,包括患者ID、出生時(shí)間、入院時(shí)間、出院時(shí)間、年齡、性別、住院時(shí)間、出院主要診斷和3個(gè)其他診斷、醫(yī)保類型、住院總費(fèi)用、治療費(fèi)用、檢查檢驗(yàn)費(fèi)用、藥品費(fèi)用、自付費(fèi)用和醫(yī)療付款方式等信息。本文使用3位國際疾病分類(international classification of diseases,ICD)-10編碼表示疾病,第1位表示疾病的主要分類,第2位和第3位提供了疾病的亞分組。本文分析的疾病編碼剔除損傷、中毒和某些其他外部原因的后果(S00~T88)、發(fā)病的外部原因(V00~Y99)、影響健康狀況和與衛(wèi)生服務(wù)接觸的因素(Z00~Z99)3類非疾病或一般癥狀。本文住院患者的納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡≥18歲;(2)疾病的首要診斷為IHD(I20~I(xiàn)25),主要字段沒有缺失。剔除標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡<18歲;(2)患者信息關(guān)鍵字段缺失;(3)3個(gè)其他診斷均缺失,即只填首要診斷,不填另外3個(gè)其他診斷。最終納入6 739例IHD住院患者資料進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
本研究以疾病診斷為節(jié)點(diǎn),疾病診斷的共現(xiàn)關(guān)系為連邊,構(gòu)建IHD共病的無向網(wǎng)絡(luò)。為了更準(zhǔn)確地反映疾病之間臨床關(guān)系的意義,使用對(duì)危險(xiǎn)度(relative risk,RR)和相關(guān)系數(shù)(Φ)來衡量疾病之間的關(guān)聯(lián)性。如果RR>1,說明兩種疾病傾向于共病,即同時(shí)出現(xiàn)的可能性增加;如果RR=1,則表明兩種疾病的發(fā)生是獨(dú)立的,即一種疾病的存在對(duì)另一種疾病的發(fā)生概率沒有影響;如果RR<1,則說明兩種疾病傾向于相互排斥[8]。通過計(jì)算每對(duì)疾病組合的Φ來衡量疾病的關(guān)聯(lián)性的相關(guān)性。Φ是用于量化兩個(gè)二元變量同時(shí)發(fā)生的趨勢。當(dāng)兩種疾病一起出現(xiàn)的次數(shù)超過隨機(jī)組合的預(yù)期次數(shù),則Φ為正數(shù),如果兩種疾病一起出現(xiàn)的次數(shù)低于隨機(jī)組合的預(yù)期次數(shù),Φ為負(fù)數(shù)[9]。RR和Φ的表達(dá)式:
①
②
其中Cij指同時(shí)患有i和j兩種疾病的患者數(shù)量,N是所有患者的數(shù)量,Pi和Pj是患有疾病i和j的患者數(shù)量。
本文選取共現(xiàn)頻次>3、RR>1和Φ>0的疾病對(duì),對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行過濾,采用度、直徑、平均路徑長度、網(wǎng)絡(luò)密度和聚類系數(shù)來揭示IHD共病網(wǎng)絡(luò)的一般特征。網(wǎng)絡(luò)的度表示節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)連邊數(shù)量,度值越大的節(jié)點(diǎn)表示特定疾病和其他疾病聯(lián)系越密切。網(wǎng)絡(luò)直徑是指網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間最長的最短路徑長度,可以反映疾病之間的聯(lián)系程度,直徑越小說明疾病之間聯(lián)系越密切。平均路徑長度是指網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑的平均值,表示從一種疾病到另一種疾病需要遍歷的中間疾病的平均數(shù)量,越小說明疾病之間越密切相關(guān)。網(wǎng)絡(luò)密度是指節(jié)點(diǎn)之間現(xiàn)有的連邊數(shù)量和可能存在的連邊數(shù)量的比值,它衡量網(wǎng)絡(luò)的緊湊程度,密度越高表明疾病之間的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)。
采用度中心性、中介中心性和接近中心性識(shí)別IHD共病網(wǎng)絡(luò)的中心疾病[10]。度中心性表示一種疾病與其他疾病直接聯(lián)系的數(shù)量,即節(jié)點(diǎn)的度。度中心性高的疾病與其他疾病連接多。中介中心性衡量的是一個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中所有最短路徑中扮演中間節(jié)點(diǎn)的頻次。如果一個(gè)疾病的中介中心性高,表明它在不同疾病間的聯(lián)系中起關(guān)鍵橋梁作用,有助于理解疾病間如何通過某種疾病聯(lián)系起來。接近中心性是指一個(gè)節(jié)點(diǎn)到所有其他節(jié)點(diǎn)的最短路徑長度之和的倒數(shù)。接近中心性高,表示該節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)的“距離”較短,說明它在網(wǎng)絡(luò)中更容易與其他疾病建立聯(lián)系,這可以反映其在診斷過程中的重要性。
采用社區(qū)探測算法,揭示IHD共病網(wǎng)絡(luò)中的疾病聚類特征。社區(qū)探測也稱為社區(qū)劃分,是一種網(wǎng)絡(luò)聚類方法,能夠?qū)?fù)雜網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)互相緊密連接的子網(wǎng)絡(luò)。用于可視化疾病間的全局或局部聯(lián)系結(jié)構(gòu),揭示網(wǎng)絡(luò)的聚集行為。本研究使用基于模塊度優(yōu)化的快速貪婪算法進(jìn)行社區(qū)探測,并通過Cytoscape的GLay插件實(shí)現(xiàn)該過程。
本文網(wǎng)絡(luò)可視化和分析采用Cytoscape完成,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的連邊粗細(xì)與疾病對(duì)的共現(xiàn)頻次呈正比,節(jié)點(diǎn)的大小與度值呈正比,不同疾病系統(tǒng),用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)注。本文數(shù)據(jù)清洗采用Python3完成,統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)用Stata17。
2019年深圳市IHD住院患者男性占比為65.25%,女性占比為34.75%;平均年齡64.08歲,其中女性平均年齡(69.51歲)高于男性(61.18歲)。80.66%的IHD住院患者患有兩種及以上疾病,女性共病率高于男性。共病患者的平均年齡大于非共病患者,平均住院時(shí)間長于非共病患者,平均總醫(yī)療費(fèi)用、藥物費(fèi)用、自付費(fèi)用均高于非共病患者,共病患者自付費(fèi)用是非共病患者的3.58倍,見表1。

表1 2019年深圳市IHD住院患者基本信息
過濾后的深圳市IHD共病網(wǎng)絡(luò)共有103種疾病,222對(duì)疾病連邊,網(wǎng)絡(luò)密度只有0.042,不同疾病對(duì)之間的共現(xiàn)頻次為1~2 599,總共現(xiàn)頻次為15 602。網(wǎng)絡(luò)直徑為3,最短路徑為2.429,聚類系數(shù)為0.378,網(wǎng)絡(luò)的度值為1~68,服從冪律分布,說明網(wǎng)絡(luò)中存在少數(shù)幾個(gè)度值高的節(jié)點(diǎn),而大多數(shù)節(jié)點(diǎn)度值較低,見圖1、表2。疾病網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò),即少數(shù)疾病擁有大量的連接,但是大多數(shù)疾病只有少量連接,度值小的疾病傾向于連接到度值大的疾病,進(jìn)一步解析了網(wǎng)絡(luò)密度低。

圖1 IHD共病網(wǎng)絡(luò)的度分布情況

表2 IHD共病網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)湫再|(zhì)
從圖2的IHD共病網(wǎng)絡(luò)分析可見,IHD并非獨(dú)立存在,而是與多個(gè)系統(tǒng)的疾病密切相關(guān)。IHD主要與其所屬的循環(huán)系統(tǒng)疾病共存,常見的有高血壓(I10、I11)、心力衰竭(I50)、心房纖顫和撲動(dòng)(I48)、慢性風(fēng)濕性心臟病(I05~I(xiàn)09)、動(dòng)脈粥樣硬化(I70)和腦梗死(I63)。此外,IHD也常與代謝系統(tǒng)疾病共存,如脂蛋白代謝紊亂和其他脂血癥(E78)、2型糖尿病(E11)及甲狀腺疾病(E00~E07)。同時(shí),與IHD頻繁共現(xiàn)的還有先天畸形、變形和染色體異常(Q20~Q28),尤其是循環(huán)系統(tǒng)先天性畸形(Q21、Q24)。IHD還可能與消化系統(tǒng)疾病如胃炎和十二指腸炎(K29)、胃潰瘍(K25)及膽囊疾病(K80~K82)共存。此外,慢性阻塞性肺疾病(J40~J44)是IHD最常合并的呼吸系統(tǒng)疾病。IHD與骨骼和關(guān)節(jié)系統(tǒng)疾病也存在共病現(xiàn)象,常見的有關(guān)節(jié)病(M00~M25)和脊椎病(M47、M48)。

A:深圳市住院患者全人群IHD共病網(wǎng)絡(luò);B:深圳市住院患者男性IHD共病網(wǎng)絡(luò);C:深圳市住院患者女性IHD共病網(wǎng)絡(luò)。
從性別差異角度來看,男性IHD共病網(wǎng)絡(luò)相比女性更為復(fù)雜。男性IHD共病網(wǎng)絡(luò)有81個(gè)節(jié)點(diǎn)和168條連邊,而女性只有52個(gè)節(jié)點(diǎn)和107條連邊,見表2。男性和女性IHD患者普遍合并的疾病有心力衰竭(I50)、原發(fā)性高血壓(I10)和其他的心臟心律失常(I49)。并且,女性IHD患者更頻繁地與脊椎病(M47、M48)和骨質(zhì)疏松(M81)共現(xiàn),而男性更頻繁地和2型糖尿病(E11)、肺炎(J18)、液體-電解質(zhì)及酸堿平衡的其他紊亂(E87)共現(xiàn)。
除IHD外,原發(fā)性高血壓(I10)、脂蛋白代謝紊亂和其他脂血癥(E78)和心力衰竭(I50)的度中心性較高,這些疾病合并的疾病最多。除IHD外,接近中心性較高的疾病有原發(fā)性高血壓(I10)、心力衰竭(I50)、脂蛋白代謝紊亂和其他脂血癥(E78),患上這些疾病的患者更容易和IHD建立聯(lián)系。除IHD外,原發(fā)性高血壓(I10)、心力衰竭(I50)、2型糖尿病(E11)的中介中心性較高,提示網(wǎng)絡(luò)中任意一種疾病和IHD的最短的合并關(guān)系通過這些疾病而建立的概率最大。無論度中心性、中介中心性還是接近中心性,原發(fā)性高血壓、脂蛋白代謝紊亂和其他脂血癥、2型糖尿病、心力衰竭均表現(xiàn)出較高的中心性,它們是IHD共病網(wǎng)絡(luò)中的重要疾病,見表3。

表3 IHD共病網(wǎng)絡(luò)的中心性分析
社區(qū)探測發(fā)現(xiàn)IHD共病模式可劃分為危險(xiǎn)因素、慢性和急性3個(gè)階段。社區(qū)1以“慢性IHD”為核心,常合并心臟病的并發(fā)癥和不明確表述(I51)、血糖水平升高(R73)、多個(gè)心瓣膜疾病(I08)、腎和輸尿管的其他疾病(N28)和心肌病(I42)。社區(qū)2以“心絞痛、急性心肌梗死和隨后心肌梗死”為核心,常合并心力衰竭(I50)、心臟心律失常(I49)、心房纖顫和撲動(dòng)(I48)、房室傳導(dǎo)阻滯和左束支傳導(dǎo)阻滯(I44),平均年齡最大,男性占比最高。社區(qū)3以“原發(fā)性高血壓(I10)、2型糖尿病(E11)、脂蛋白代謝紊亂和其他脂血癥(E78)”為核心,常合并動(dòng)脈粥樣硬化(I70)、其他急性IHD(I24)、其他腦血管病(I67)、嘌呤和嘧啶代謝紊亂(E79)和胃炎和十二指腸炎(K29),平均年齡最小,男性占比最低,見圖3~5。

A:社區(qū)1;B:社區(qū)2;C:社區(qū)3。

圖4 不同社區(qū)的年齡比較

圖5 不同社區(qū)的男女占比情況
本文根據(jù)6 739例IHD患者的住院數(shù)據(jù),分析了IHD患者的共病模式。本研究發(fā)現(xiàn)IHD住院患者的共病率高達(dá)80.66%。SAFIRI等[11]對(duì)全球204個(gè)國家或地區(qū)的IHD病例的研究結(jié)果顯示,在所有年齡組中男性冠心病患病率普遍高于女性。此外,KOOLAJI等[12]研究也證實(shí),幾乎在所有年齡段男性患者的冠心病疾病負(fù)擔(dān)更重。但是盡管男性IHD的患病率和疾病負(fù)擔(dān)高于女性,但本研究發(fā)現(xiàn)女性IHD患者的共病率卻高于男性。IHD共病患者的住院時(shí)間、醫(yī)療費(fèi)用、藥物費(fèi)用和自付費(fèi)用均多于非共病患者,這表明共病狀態(tài)對(duì)患者的治療和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)產(chǎn)生了明顯影響。這可能是因?yàn)楣膊』颊咝枰鼜?fù)雜且長期的治療,導(dǎo)致住院時(shí)間延長和醫(yī)療費(fèi)用增加。
本研究發(fā)現(xiàn),IHD與多系統(tǒng)疾病之間存在緊密的關(guān)系,并且可能涉及臨床綜合征、病因?qū)W及共同的病理生理機(jī)制等。其中,最突出的是IHD與循環(huán)系統(tǒng)疾病的關(guān)聯(lián),這可能是由于IHD患者心臟收縮或擴(kuò)張功能受損,引起慢性心力衰竭、心律失常等一系列臨床綜合征[13]。IHD的臨床表現(xiàn)是心絞痛和心肌梗死,而動(dòng)脈粥樣硬化是心絞痛和心肌梗死最常見的原因。高血壓被明確定義為IHD的危險(xiǎn)因素,與發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化及其并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[14]。另外,代謝系統(tǒng)疾病,如脂蛋白代謝紊亂、糖尿病,和高血壓一起構(gòu)成代謝綜合征,是IHD的高危因素[15]。其他代謝疾病如嘌呤紊亂產(chǎn)生的尿酸也會(huì)增加發(fā)生心臟病的風(fēng)險(xiǎn),是冠狀動(dòng)脈疾病、心肌梗死的預(yù)測因素[16]。此外,IHD和消化系統(tǒng)疾病共存的原因主要是胃腸道疾病,如胃食管反流和炎癥性腸病,越來越多證據(jù)表明腸道生物組的改變可能在心血管疾病中發(fā)揮作用[17],因?yàn)樗鼈兙哂邢嗨频奈kU(xiǎn)因素和癥狀[18]。近年來,許多研究發(fā)現(xiàn)慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)和IHD相互影響[19],許多不同的生物過程如缺氧、全身炎癥、內(nèi)皮功能障礙、血小板反應(yīng)性升高、動(dòng)脈僵化和右心室改變在 COPD合并IHD的發(fā)展中相互作用[20]。研究發(fā)現(xiàn)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)患者發(fā)生IHD的風(fēng)險(xiǎn)增加[21],原因可能是RA 的慢性持續(xù)炎癥會(huì)加速動(dòng)脈粥樣硬化,并且慢性炎癥是血脂異常的關(guān)鍵因素,會(huì)導(dǎo)致高密度脂蛋白膽固醇 (high density lipoprotein cholesterol,HDL-C) 水平低和低密度脂蛋白膽固醇 (low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)水平高[22]。RA已被歐洲心臟病學(xué)會(huì) (European Society of Cardiology,ESC) 指南確認(rèn)為IHD的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[23]。骨關(guān)節(jié)炎患者罹患IHD的風(fēng)險(xiǎn)也比一般人群高[24],HAUE 等[25]在 IHD 的共病發(fā)病模式的隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn),骨關(guān)節(jié)炎患者幾年內(nèi)會(huì)被診斷出患有IHD,骨關(guān)節(jié)炎的平均確診時(shí)間要早于IHD。通過這些發(fā)現(xiàn),可以深入了解IHD與多系統(tǒng)疾病之間的密切聯(lián)系,為進(jìn)一步的研究和臨床管理提供依據(jù)。未來的研究應(yīng)該進(jìn)一步探討這些疾病之間的分子機(jī)制,以便更好地理解它們之間的關(guān)系,并開發(fā)更有效的預(yù)防和治療策略。
研究發(fā)現(xiàn)原發(fā)性高血壓、2型糖尿病、脂蛋白代謝紊亂和其他脂血癥在IHD共病網(wǎng)絡(luò)中具有較高的中心性,這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)高收縮壓、高LDL-C和高空腹血糖水平是IHD的危險(xiǎn)因素的論證[26]。因此,維持正常的血壓,減少膽固醇攝入,早期識(shí)別和藥物干預(yù)2型糖尿病患者,對(duì)預(yù)防和治療IHD尤為重要[27]。心力衰竭也是IHD患者共病網(wǎng)絡(luò)中心疾病之一,原因是IHD會(huì)增加心力衰竭的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[28-29]。SILVERDAL等[30]研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于心力衰竭患者, 與沒有IHD相比,有IHD預(yù)后更差,進(jìn)行多變量調(diào)整之后(包括年齡、性別、基線疾病等),所有年齡段IHD患者的病死率都提示增加。有研究發(fā)現(xiàn)降低IHD的病死率,年齡調(diào)整后的健康生命損失年并沒有減少,原因是避免IHD死亡會(huì)導(dǎo)致心力衰竭等慢性病的發(fā)病率增加[9]。
本研究通過社區(qū)探測發(fā)現(xiàn)IHD可以劃分為3個(gè)社區(qū):危險(xiǎn)因素、慢性和急性3個(gè)階段。社區(qū)1涉及慢性IHD及其并發(fā)癥,社區(qū)2集中于心絞痛、急性心肌梗死和相關(guān)的心血管疾病,而社區(qū)3則主要與高血壓、糖尿病和代謝紊亂有關(guān)。聚類分析對(duì)于了解和管理IHD及其相關(guān)共病具有重要的臨床意義:(1)早期干預(yù)和預(yù)防策略對(duì)于降低共病的風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要,應(yīng)增加對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)因素的關(guān)注,通過健康教育、篩查和早期治療來減少與共病相關(guān)的醫(yī)療費(fèi)用。(2)共病與更高的衛(wèi)生服務(wù)利用和醫(yī)療費(fèi)用相關(guān)[31],應(yīng)考慮共病可能帶來的額外醫(yī)療成本,引入按病種付費(fèi)等方法,使醫(yī)療保險(xiǎn)支付方式更具靈活性,更好地反映治療的真實(shí)費(fèi)用并鼓勵(lì)提供更高質(zhì)量的服務(wù)。此外,建議進(jìn)行更多研究,從費(fèi)用、支付方式、預(yù)防策略等多個(gè)角度出發(fā),以確保IHD的治療策略和費(fèi)用安排合理有效。
本研究也存在不足之處:(1)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系反映疾病聯(lián)系是疾病之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,不是因果關(guān)系,也沒有考慮疾病到疾病之間的發(fā)病時(shí)間趨勢;(2)納入分析的疾病編碼只有首要診斷和3個(gè)其他診斷,沒有覆蓋住院患者所有疾病診斷信息;(3)只分析了住院患者IHD共病情況,沒有納入門診和基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的IHD患者,共病率會(huì)偏高;(4)只從疾病表型來捕獲IHD患者疾病與疾病的關(guān)系,后續(xù)的研究可以從疾病和蛋白質(zhì)的相互作用、疾病和基因的相互作用、疾病和環(huán)境因素的相互作用、疾病與組織器官的相互作用等層面繼續(xù)研究,深入了解IHD和其他疾病之間的共存機(jī)制和原理。