本发明涉及一种计算中国健康汉族成人肺功能参数的正常预计值的方法。
背景技术：
：肺功能检查可广泛应用于呼吸系统疾病的诊断和评估，肺功能检查的结果包含众多参数，通过与正常个体的参考值比较以判断是否存在肺功能损害。个体肺功能的预计值受年龄、性别、身高、种族等因素影响，同时，对“正常肺功能”的定义还需考虑个体、社会经济学以及环境因素，包括营养状况、职业、空气质量、运动情况。近年来随着我国社会经济水平的显著提高，而这些因素随着时间变化，且存在地理上的差异，因此，准确的临床评估和决策有赖于地区肺功能参考值的不断更新。目前肺功能正常参考值主要依靠公式计算获得，计算公式来自大规模人群研究数据的分析建模，变量包括年龄、性别、身高、种族等。目前采用的正常参考值数据主要来自高加索人，如gli2012公式、nhanesiii公式等，也有一些研究尝试将这些方法经调整后应用于中国人群。我国的大多数肺功能仪和肺功能实验室采用这些方法获取正常预计值，但这些方法在中国人群中的适用性并未得到充分的证据支持。1988年首次公布的我国全国性肺功能正常参考值计算方法分别对六个全国不同地区建立了计算公式，但当时研究的样本量小，且测量仪器、方法与目前所用的仪器、方法差别大，社会经济环境因素以及国人营养状况、运动情况也较30年前发生了众多变化，限制了该方法在临床的应用价值。另有一项研究报道了2007-2010年全国多省市儿童及成人肺功能正常参考值计算方法，其入组对象为体检人群，因而数据的代表性存在局限性；上海地区分别在1998年和2011年更新了本地区肺功能正常值方法，但其数据样本量较少，需要更多的数据评估其适用性。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：目前缺少来自样本量大、代表性强、准确可靠的数据的、适用于中国健康成人的肺功能正常预计值获取方法。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种肺功能参数正常预计值的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、抽取中国目标区域内的多名民族为汉族的健康志愿者共3372名，健康志愿者定义为：既往无慢性阻塞性肺疾病copd、慢性支气管炎、肺气肿、哮喘、肺结核、间质性肺病及肺癌病史；无慢性咳嗽、咳痰、喘息或呼吸困难症状；无吸烟史或吸烟史<10年；无胸部手术史；近3月无心肌梗死病史且近1月未因心脏疾病住院；胸部x线检查无异常；无超重、妊娠或使用β受体阻滞剂；步骤2、获得每位健康志愿者的性别、年龄及身高，对每位健康志愿者进行肺功能测试，获得每位健康志愿者的肺功能参数，肺功能参数包括：用力1秒呼气容积fev1、用力肺活量fvc、一秒率fev1/fvc、肺活量vc、深吸气量ic、呼气峰流速pef、用力呼气为25％肺活量的呼气流速fef25％、用力呼气为50％肺活量的呼气流速fef50％、用力呼气为75％肺活量的呼气流速fef75％、用力呼出气量为3％-75％肺活量时的平均流量fef25-75％、用力3秒呼气容积fev3、用力6秒呼气容积fev6；步骤3、将步骤2获得的每位健康志愿者的年龄、年龄2、身高及身高2以及对应的肺功能参数作为一例训练样本，将所有训练样本按照性别分为男性训练样本集以及女性训练样本集；步骤4、利用步骤3获得的男性训练样本集以及女性训练样本集，将年龄、年龄2、身高及身高2作为自变量，r语言软件进行基于最小二乘函数的多元线性回归方法分别对作为因变量的各个肺功能参数y进行建模及训练，得到下式(1)：y＝b0 b1×年龄 b2×年龄2 b3×身高 b4×身高2(1)若为男性，依据需要计算的肺功能参数y不同常数项b0及偏回归系数b1至b4取为下表1所示的值，若为女性，依据需要计算的肺功能参数y不同常数项b0及偏回归系数b1至b4取为下表2所示的值：表1表2步骤5、实时获得当前病患的年龄及身高，根据需要进行估计的具体肺功能参数以及当前病患的性别，依据步骤4中的式(1)并从表1或表2中选择相应的常数项b0及偏回归系数b1至b4的值，计算得到当前病患的肺功能参数正常预计值。优选地，所述步骤1中，采取多层随机抽样的方法抽取所述健康志愿者。优选地，所述步骤1中，所述超重是指：体重>136kg，bmi>35kg/m2。本发明采用一项多层随机抽样的横断面大样本研究数据，旨在建立适用于中国健康汉族成人的肺功能正常预计值获取方法，为临床肺功能测定结果的解读和患者病情评估提供可靠依据。根据本发明获得的肺功能正常预计值可判定受试者肺功能实测值是否存在异常，有助于对健康人及各种呼吸系统疾病患者的肺功能情况进行临床评价，协助疾病的诊断、严重程度评价及疗效评估。本发明具有如下优点：(1)本发明来自于最新横断面研究数据，该研究样本量大、样本代表性强、数据准确可靠。(2)本发明所包含的模型及参数经统计学方法筛选和计算而来，方法严谨、科学，计算结果准确。(3)相比国外的nhanes、gli公式等，本发明包含的公式采用多项式形式，仅包含性别、年龄、身高三个参数，计算方便，适用于各种肺功能仪。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明提供的一种肺功能参数正常预计值的获取方法从高质量大样本横断面研究数据出发，以肺功能参数为因变量，以年龄、年龄2、身高、身高2、性别为自变量，采用多元线性回归的方法训练模型，提供了中国汉族成年人肺功能参数正常预计值的获取方法。本发明具体包括以下步骤：步骤1、获取样本本发明获得的样本数据来自最新的流行病学调查，较以前使用的计算公式来源而言，样本量更大、抽样方法更科学、肺功能检测质量更高，保证了本专利中肺功能正常值获取方法的新颖性、科学性。样本数据包含中国肺部健康(cph)研究的上海市成人志愿者数据，共5281名。志愿者招募采取多层随机抽样的方法，从上海市18个区(县)中随机选择4个区(县)，其中2个位于市区，2个位于郊区。每个区(县)随机选择一个社区，从该社区随机选择20-89岁在户常住居民参与研究，每个家庭仅有一人参与。步骤2、样本筛选从步骤1的总体人群中仅选择民族为汉族的健康志愿者。将健康志愿者定义为：既往无慢性阻塞性肺疾病(慢阻肺)copd、慢性支气管炎、肺气肿、哮喘、肺结核、间质性肺病及肺癌病史；无慢性咳嗽、咳痰、喘息或呼吸困难症状；无吸烟史或吸烟史<10年；无胸部手术史；近3月无心肌梗死病史且近1月未因心脏疾病住院；胸部x线检查无异常；无超重(体重>136kg，bmi>35kg/m2)、妊娠或使用β受体阻滞剂。最终的肺功能正常预计值模型共使用3372例健康志愿者数据进行分析，排除1909例(占步骤1中总人数的36.1％)不符合条件的志愿者。最终纳入分析的健康人群年龄在20-88岁之间，平均年龄54.9(四分位距iqr46～62)岁，平均身高1.60(iqr1.55～1.65)m，平均体重61.4(iqr54.8～68)kg。步骤3、对样本进行肺功能测试方法和质控对步骤2获得的每个样本进行肺功能测试，肺功能测试由有经验和资格的技术人员完成，测试过程严格依照肺功能检测标准进行。肺功能测试数据质控依照美国胸科学会和欧洲呼吸病学会标准，排除检测结果质量低于c级的数据。通过肺功能测试获得每个样本的肺功能参数，肺功能参数包括：用力1秒呼气容积fev1、用力肺活量fvc、一秒率fev1/fvc、肺活量vc、深吸气量ic、呼气峰流速pef、用力呼气为25％肺活量的呼气流速fef25％、用力呼气为50％肺活量的呼气流速fef50％、用力呼气为75％肺活量的呼气流速fef75％、用力呼出气量为3％-75％肺活量时的平均流量fef25-75％、用力3秒呼气容积fev3、用力6秒呼气容积fev6。步骤4、进行统计建模，包括以下步骤：步骤401、选择建模方法为获取fev1、fvc、fev1/fvc、vc、ic、pef及fef25-75％等肺功能指标的正常预计值，根据已有文献报道，与肺功能参数相关的因素包括年龄、性别、身高、种族等。将以上影响因子作为自变量，利用最小二乘函数对肺功能参数(因变量)和以上自变量间的关系进行建模，得到正常预计值的多元线性回归方程。步骤402、自变量的选择为使最终的预计值公式使用简便，对不同性别分别建立回归模型。研究人群仅包括汉族，因此“种族”变量未纳入模型。同时，经大量文献调查，将年龄和身高的二次方加入模型可能提高模型的拟合度，因此，为实现最佳拟合，选择年龄、年龄2、身高、身高2作为自变量。步骤403、建模将上一步获得的每位健康志愿者的年龄、年龄2、身高及身高2以及对应的肺功能参数作为一例训练样本，将所有训练样本按照性别分为男性训练样本集以及女性训练样本集。利用男性训练样本集以及女性训练样本集，将年龄、年龄2、身高及身高2作为自变量，采用r语言软件进行基于最小二乘函数的多元线性回归方法分别对作为因变量的各个肺功能参数y进行建模及训练，得到下式(1)，y＝b0 b1×年龄 b2×年龄2 b3×身高 b4×身高2(1)若为男性，依据需要计算的肺功能参数y不同常数项b0及偏回归系数b1至b4取为下表1所示的值，若为女性，依据需要计算的肺功能参数y不同常数项b0及偏回归系数b1至b4取为下表2所示的值：肺功能指标b0b1b2b3b4fev1(l)1.1259-0.0141-0.00010.00001.1108fev1/fvc(％)-188.1673-0.33310.0000349.9744-107.2381fvc(l)0.11570.0000-0.00020.00001.5509ic(l)15.79740.0428-0.0005-20.48837.3397vc(l)-0.21560.0114-0.00030.00001.6196fef25(l)-2.64160.0574-0.00115.67580.0000fef25-75％(l)3.2896-0.08720.00031.85020.0000fef50％(l)1.8142-0.0258-0.00032.45920.0000fef75％(l)2.5468-0.07630.00040.88250.0000fev3(l)0.45480.0000-0.00030.00001.4099fev6(l)0.34700.0000-0.00020.00001.4971pef(l/s)-4.49120.0696-0.00127.08160.0000表1表2在计算过程中，同时得到针对每个肺功能参数模型的iii型平方和及r2。r2数值越大，表明模型对样本拟合度高。上述模型对关键指标fev1的拟合优度r2为0.43(男)、0.43(女)、fvc的拟合优度r2为0.58(男)、0.57(女)，拟合度高。步骤5、实时获得当前病患的年龄及身高，根据需要进行估计的具体肺功能参数以及当前病患的性别，依据步骤4中的式(1)并从表1或表2中选择相应的常数项b0及偏回归系数b1至b4的值，计算得到当前病患的肺功能参数正常预计值。例：31岁男性，汉族，身高1.70m，计算fev1预计值。查阅男性公式参数表中fev1的计算参数，代入参数及年龄、身高，根据肺功能指标预计值公式：y＝b0 b1×年龄 b2×年龄2 b3×身高 b4×身高2计算，有：fev1预计值(l)＝1.1259-0.0141×31-0.0001×312 0×1.70 1.1108×1.702＝3.8029。本发明所提出的中国健康成人肺功能正常预计值计算方法可靠、适用范围广，获取受试者年龄、性别、身高三个指标，可计算得到各个肺功能参数的正常预计值。该方法可设为各级医院肺功能仪预计值计算程序，并可用于临床、科研需要的肺功能评估。根据患者肺功能实测值/预计值百分比，判定是否存在阻塞性通气功能障碍或限制性通气功能障碍，如fvc实测值/预计值百分比＜80％，提示存在限制性通气功能障碍，该值越低，提示通气功能障碍越严重。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种肺功能参数正常预计值的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、抽取中国目标区域内的多名民族为汉族的健康志愿者共3372名，将健康志愿者定义为：既往无慢性阻塞性肺疾病copd、慢性支气管炎、肺气肿、哮喘、肺结核、间质性肺病及肺癌病史；无慢性咳嗽、咳痰、喘息或呼吸困难症状；无吸烟史或吸烟史<10年；无胸部手术史；近3月无心肌梗死病史且近1月未因心脏疾病住院；胸部x线检查无异常；无超重、妊娠或使用β受体阻滞剂；
步骤2、获得每位健康志愿者的性别、年龄及身高，对每位健康志愿者进行肺功能测试，获得每位健康志愿者的肺功能参数，肺功能参数包括：用力1秒呼气容积fev1、用力肺活量fvc、一秒率fev1/fvc、肺活量vc、深吸气量ic、呼气峰流速pef、用力呼气为25％肺活量的呼气流速fef25％、用力呼气为50％肺活量的呼气流速fef50％、用力呼气为75％肺活量的呼气流速fef75％、用力呼出气量为3％-75％肺活量时的平均流量fef25-75％、用力3秒呼气容积fev3、用力6秒呼气容积fev6；
步骤3、将步骤2获得的每位健康志愿者的年龄、年龄2、身高及身高2以及对应的肺功能参数作为一例训练样本，将所有训练样本按照性别分为男性训练样本集以及女性训练样本集；
步骤4、利用步骤3获得的男性训练样本集以及女性训练样本集，将年龄、年龄2、身高及身高2作为自变量，采用r语言软件进行基于最小二乘函数的多元线性回归方法分别对作为因变量的各个肺功能参数y进行建模，得到下式(1)：
y＝b0 b1×年龄 b2×年龄2 b3×身高 b4×身高2(1)
若为男性，依据需要计算的肺功能参数y不同常数项b0及偏回归系数b1至b4取为下表1所示的值，若为女性，依据需要计算的肺功能参数y不同常数项b0及偏回归系数b1至b4取为下表2所示的值：
表1
表2
步骤5、实时获得当前病患的年龄及身高，根据需要进行估计的具体肺功能参数以及当前病患的性别，依据步骤4中的式(1)并从表1或表2中选择相应的常数项b0及偏回归系数b1至b4的值，计算得到当前病患的肺功能参数正常预计值。
2.如权利要求1所述的一种肺功能参数正常预计值的获取方法，其特征在于，所述步骤1中，采取多层随机抽样的方法抽取所述健康志愿者。
3.如权利要求1所述的一种肺功能参数正常预计值的获取方法，其特征在于，所述步骤1中，所述超重是指：体重>136kg，bmi>35kg/m2。
技术总结本发明涉及一种肺功能参数正常预计值的获取方法。本发明采用一项多层随机抽样的横断面大样本研究数据，旨在建立适用于中国健康汉族成人的肺功能正常预计值获取方法，为临床肺功能测定结果的解读和患者病情评估提供可靠依据。根据本发明获得的肺功能正常预计值可判定受试者肺功能实测值是否存在异常，有助于对健康人及各种呼吸系统疾病患者的肺功能情况进行临床评价，协助疾病的诊断、严重程度评价及疗效评估。
技术研发人员：侯东妮;宋元林;陈翠翠;杨冬;杨延杰;李丽
受保护的技术使用者：复旦大学附属中山医院
技术研发日：2020.01.16
技术公布日：2020.06.09
