焦云芳

(晉城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西晉城 048026)

腦卒中(腦中風(fēng))是目前嚴(yán)重危害人類健康和生命安全的常見的難治性疾病，該疾病的誘發(fā)與環(huán)境因素(如:氣溫、濕度、氣壓等)有著密切的關(guān)系.對(duì)其環(huán)境因素進(jìn)行分析，從而進(jìn)行環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)腦卒中高危人群及時(shí)采取干預(yù)措施，同時(shí)也可讓人們能夠了解自己的身體狀況，進(jìn)行自我保護(hù).通過數(shù)學(xué)模型的建立，掌握疾病發(fā)病的規(guī)律，對(duì)衛(wèi)生行政和醫(yī)療機(jī)構(gòu)合理調(diào)配醫(yī)務(wù)力量、改善就診治療環(huán)境、配置床位和醫(yī)療藥物等具有實(shí)際的指導(dǎo)意義.

通過excel對(duì)我國(guó)某城市各家醫(yī)院2007年1月至2010年12月的腦卒中發(fā)病病例信息以及同期當(dāng)?shù)氐闹鹑諝庀筚Y料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，對(duì)發(fā)病人群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述，并使用單因素相關(guān)分析和多元線性回歸法建立數(shù)學(xué)模型來研究腦卒中發(fā)病率與氣溫、氣壓、相對(duì)濕度間的關(guān)系，同時(shí)對(duì)腦卒中高危人群提出預(yù)警和干預(yù)的建議方案.

1 發(fā)病人群的統(tǒng)計(jì)描述

由于數(shù)據(jù)量大且規(guī)律不明顯，所以利用excel表格中的數(shù)據(jù)篩選對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，可得到2007－2010四年中不同性別，不同職業(yè)，不同年齡段的發(fā)病總?cè)藬?shù)，從而對(duì)發(fā)病人群進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述.

由表1～5可以得到如下信息:①由表1可知:農(nóng)民的發(fā)病人數(shù)最多為29719，漁民的發(fā)病人數(shù)最少為66;②由表2可知:男性的發(fā)病人數(shù)為35 389，女性發(fā)病人數(shù)為26 525，男性比女性多33%;③從表3，4可以看到:發(fā)病人群的平均年齡在70歲，四年年齡的眾數(shù)分別為75、78、76、78，充分說明，易發(fā)腦卒中的年齡高危人群是77歲，峰度值均大于零，說明，年齡分布比正態(tài)分布更為陡峭，發(fā)病人群年齡集中.偏度值均小于零，正態(tài)分布左側(cè)有較長(zhǎng)的尾部，說明70歲以上的人，更易發(fā)生腦卒中，70歲以下的任何年齡都有可能發(fā)生腦卒中，越來越年輕化，年齡越小，發(fā)病率越低.這也和實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相吻合.④假設(shè)該城市2007年的總?cè)丝跒?，年平均增長(zhǎng)率為0.53%，計(jì)算可知2008年比2007年發(fā)病率高，2009年較2008年有所下降，2010年較2009年又有所上升，但較2008年低.這也和我國(guó)城市腦卒中變化率在連年下降后重又上升的變化趨勢(shì)一致.⑤春季(24.9%)和冬季(24.8%)比夏季(24.1%)和秋季發(fā)病率高，秋季最低為23.6%.

表1 2007－2010年各職業(yè)發(fā)病人數(shù)Tab.1 2007－2010，the incidence of occupation

表2 2007－2010年不同性別的發(fā)病人數(shù)Tab.2 2007－2010 the incidence of different gender

表3 不同年齡段的發(fā)病人數(shù)Tab.3 The incidence of different ages

表4 2007－2010年發(fā)病人群的有效年齡統(tǒng)計(jì)Tab.4 2007－2010 the incidence of effective age statistics

表5 2007－2010每月發(fā)病人數(shù)Tab.5 2007－2010 monthly incidence

2 建立腦卒中發(fā)病率與氣溫、氣壓、相對(duì)濕度間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型

2.1 模型的建立與求解

要研究發(fā)病率與環(huán)境因素之間的關(guān)系，首先必須求出發(fā)病率，在此，假設(shè):

月發(fā)病率=本月發(fā)病人數(shù)/本年發(fā)病人數(shù)

由表中相關(guān)數(shù)據(jù)可統(tǒng)計(jì)整理出2007－2010年平均氣壓、最低氣壓、最高氣壓;平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫，平均相對(duì)濕度、最低相對(duì)濕度與發(fā)病率的統(tǒng)計(jì)表.分析該城市2007－2010年的氣象信息，并且對(duì)發(fā)病率和8項(xiàng)氣象指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，從而利用多元線性回歸分析方法［1－4］建立數(shù)學(xué)模型，得到發(fā)病率與8項(xiàng)氣象指標(biāo)的回歸方程.

1)該城市氣象特點(diǎn)分析.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，可見該城市四年的氣象特點(diǎn):①4年間每年的7、8月氣溫最高，1月份最低，3月和11月溫差較大，月平均氣溫的變化規(guī)律見圖1和表6.

表6 2007－2010年平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫統(tǒng)計(jì)表Tab.6 2007－2010 average temperature，maximum temperature，minimum temperature statistics

②4年間每年的6～9月相對(duì)濕度較大，冬春季相對(duì)濕度較小，資料顯示最高可達(dá)95%，最低可達(dá)15%，月平均相對(duì)濕度變化規(guī)律見圖2.

圖1 2007－2010平均氣溫折線圖Fig.1 2007－2010 average temperature line chart

圖2 2007－2010平均相對(duì)濕度折線圖Fig.2 2007－2010，the average relative humidity line chart

③4年間每年的12月和1月平均氣壓較高，7月份最低，氣壓變化較大的是每年的3－4月和11－12月，見表7.

表7 2007－2010年平均氣壓、最高氣壓、最低氣壓統(tǒng)計(jì)表Tab.7 2007－2010 the average pressure，maximum pressure，minimum pressure statistics

2)氣象指標(biāo)與發(fā)病率單因素相關(guān)分析.將8項(xiàng)月氣象指標(biāo)與腦卒中發(fā)病率［2］分別進(jìn)行單因素相關(guān)分析，由表2、3可見，發(fā)病率與月平均氣壓(r=0.058731)、月平均最高氣壓(r=0.085446)、月平均最低氣壓(r=0.026553)成正相關(guān)，與其余5項(xiàng)成負(fù)相關(guān).

3)氣象指標(biāo)與發(fā)病率多元線性回歸分析.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，得到2007－2010年四年的月平均溫度，月平均最高溫度，月平均最低溫度，月平均氣壓，月平均最高氣壓、月平均最低氣壓、月平均相對(duì)濕度，月平均最低濕度，見表9.

表8 氣象指標(biāo)與發(fā)病率單因素相關(guān)分析Tab.8 Meteorological Index and incidence of single factor correlation analysis

續(xù)表8:

通過excel工具菜單中的數(shù)據(jù)分析，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸的分析得到回歸結(jié)果如下:

SUMMARY OUTPUT回歸統(tǒng)計(jì)Multiple R 0.977357 R Square 0.955226 Adjusted R Square 0.835828標(biāo)準(zhǔn)誤差 0.001761觀測(cè)值 12

方差分析df SS MS F Significance F回歸分析 8 0.000199 2.48E－05 8.000348 0.057321972殘差 3 9.31E－06 3.1E－06總計(jì) 11 0.000208

Coefficients標(biāo)準(zhǔn)誤差 t Stat P－value Coefficients標(biāo)準(zhǔn)誤差 t Stat P－value Intercept 0.040858 0.519871 0.078593 0.942305 X Variable 5 0.007344 0.008466 0.867495 0.449494 X Variable 1 0.002855 0.001470 1.942526 0.147347 X Variable 6 0.000665 0.010017 0.066422 0.951221 X Variable 2 0.004493 0.023185 0.193775 0.858730 X Variable 7 －0.004980 0.013193 －0.37730 0.731059 X Variable 3 －0.000460 0.001125 －0.405920 0.712016 X Variable 8 －0.001510 0.001822 －0.831520 0.466677 X Variable 4 －0.009310 0.009940 －0.936530 0.418087

回歸方程如下:

其中R2=0.955226說明擬合度高.

由此可知:在其他七項(xiàng)指標(biāo)不變的情況下，平均溫度每增加一個(gè)單位，發(fā)病率增加0.285 5%;平均氣壓每增加一個(gè)單位，發(fā)病率增加0.4493%;平均相對(duì)濕度每增加一個(gè)單位，發(fā)病率減少0.046%;最高氣溫每增加一個(gè)單位，發(fā)病率減少0.931%;最低氣溫每增加一個(gè)單位，發(fā)病率增加0.7344%;最高氣壓每增加一個(gè)單位，發(fā)病率增加0.0655%;最低氣壓每減少一個(gè)單位，發(fā)病率減少0.498%;最低平均濕度每增加一個(gè)單位，發(fā)病率減少0.151%.

由于春季和冬季的平均氣溫，平均氣壓低，空氣相對(duì)濕度小，故而發(fā)病率高，反之，夏秋季發(fā)病率低.由于漁民生活在海邊，空氣濕度較大，所以發(fā)病率低.

2007－2010年月平均氣溫、平均氣壓、相對(duì)濕度與發(fā)病人數(shù)的散點(diǎn)圖，如圖3～5.

2.2模型分析與檢驗(yàn)

1)假設(shè)的合理性分析.該多元線性回歸模型綜合考慮了與腦卒中發(fā)病率相關(guān)的月平均氣溫，月平均最高氣溫，月平均最低氣溫，月平均氣壓，月平均最低氣壓，月平均最高氣壓，月平均相對(duì)濕度，月平均最低相對(duì)濕度8個(gè)因素，較為全面合理.

圖3 2007－2010平均氣溫與發(fā)病率散點(diǎn)圖 Fig.3 2007－2010 average temperature and incidence of scatter diagram

圖4 2007－2010年平均氣壓與發(fā)病率散點(diǎn)圖Fig.4 2007－2010 average barometric pressure and incidence of scatter diagram

2)靈敏度分析.在模型中，在置信度為95%的條件下的靈敏度分析見表10.

3)模型檢驗(yàn).模型檢驗(yàn)結(jié)果見表11.

2.3 模型的評(píng)價(jià)與改進(jìn)

1)模型優(yōu)點(diǎn).①模型建立考慮了月平均溫度，月平均最高溫度，月平均最低溫度，月平均氣壓，月平均最高氣壓、月平均最低氣壓、月平均相對(duì)濕度，月平均最低濕度八個(gè)因素對(duì)腦卒中發(fā)病率的影響，較為全面;②模型采用常用的Excel表格，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析，簡(jiǎn)單、方便、明了;③模型所使用的多元線性回歸能很便捷的在Excel中運(yùn)行，具有簡(jiǎn)潔性;④本模型可以研究受不同變量影響的疾病的發(fā)病率.

2)模型缺點(diǎn).①忽略了表中一小部分殘缺數(shù)據(jù)，會(huì)產(chǎn)生一些誤差;②線性回歸理論要求自變量與應(yīng)變量滿足特定條件，實(shí)際資料不能滿足.

3)模型改進(jìn).①月氣象指標(biāo)之間存在交互作用，應(yīng)該考慮處理交互作用以改進(jìn)模型;②采用增加或者減少變量的方式逐步回歸來得到理想的模型.

圖5 2007－2010年相對(duì)濕度與發(fā)病率散點(diǎn)圖Fig.5 2007－2010 relative humidity and incidence of scatter diagram

表10 靈敏度分析Tab.10 Sensitivity analysis

3 建議方案

根據(jù)腦卒中高危人群的重要特征和關(guān)鍵指標(biāo)，結(jié)合1、2中所得結(jié)論，對(duì)高危人群提出預(yù)警的建議方案.

1)問題的重要性分析.腦卒中是一組以腦組織缺血及出血性損傷癥狀為主要臨床表現(xiàn)的急性腦血管疾病，具有發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高和復(fù)發(fā)率高等“四高”特點(diǎn)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)中國(guó)每年發(fā)生腦中風(fēng)病人達(dá)200萬.發(fā)病率高達(dá)120/10萬.現(xiàn)幸存中風(fēng)病人700萬，其中450萬病人不同程度喪失勞動(dòng)力和生活不能自理.致殘率高達(dá)75%.中國(guó)每年中風(fēng)病人死亡120萬.已得過腦中風(fēng)的患者，還易再?gòu)?fù)發(fā)，每復(fù)發(fā)一次，加重一次.給患者及其家庭和社會(huì)帶來沉重的負(fù)擔(dān)，防控形勢(shì)十分嚴(yán)峻，定于每年的10月29日為腦卒中日.

2)腦卒中高危人群的重要特征和關(guān)鍵指標(biāo).腦卒中的危險(xiǎn)因素可分為可干預(yù)性和不可干預(yù)性兩類，可干預(yù)性危險(xiǎn)因素包括血壓、心臟病、糖尿病、高血脂、短暫性腦缺血發(fā)作、吸煙、酗酒、肥胖;不可干預(yù)性危險(xiǎn)因素包括年齡、性別、種族和遺傳因素共12項(xiàng).

三項(xiàng)及以上危險(xiǎn)因素或既往有卒中/短暫性腦缺血發(fā)作(TIA)的病史者，則判定為腦卒中高危人群.

腦卒中高危人群有如下關(guān)鍵指標(biāo)［5］:①血壓≥140/90 mmHg，或未知;②房顫和心瓣膜病;③ 吸煙;④ 高脂血癥(甘油三酯＞1.7 mmol/L ，或總膽固醇＞5.7 mmol/L，或低密度脂蛋白膽固醇(LDL)＞3.1 mmol/L，或高密度脂蛋白膽固醇HDL＜2.1 mmol/L或未知);⑤糖尿病;⑥很少進(jìn)行體育活動(dòng)(根據(jù)2000年國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)方案體育鍛煉的定義是每周體育鍛煉≥3次、每次堅(jiān)持30min、持續(xù)時(shí)間超過1年);⑦明顯超重或肥胖(BMI≥26.0 kg/m2);⑧有卒中家族史.

3)做好防御措施防止腦卒中.通過分析上述結(jié)論，可歸結(jié)出發(fā)病因素如下:內(nèi)部因素(飲食不規(guī)律不合理、不注重身體鍛煉、人體基礎(chǔ)生理功能退化、情緒不穩(wěn)定);外部因素(溫度高、溫差大，氣壓低，相對(duì)濕度).因此，我們要防治腦卒中，就要針對(duì)發(fā)病因素做好防御措施，即:①合理飲食.適量控制能量及食鹽量，適當(dāng)保持饑餓感，降低脂肪和膽固醇的攝入水平，少吃油脂，多吃粗糧，水果;均衡飲食，減少脂肪，嚴(yán)格控制血糖、血壓、血脂和體重.采用低脂肪、低膽固醇、低鈉、高鉀，高維生素的生活方式調(diào)節(jié)血容量(例如漁民的發(fā)病人數(shù)較少，海魚含有大量的蛋白質(zhì)、維生素、微量元素礦物質(zhì)等，尤其含有卵磷脂和多種不飽和脂肪酸).②適量運(yùn)動(dòng).積極參加適量的體育運(yùn)動(dòng).維持經(jīng)常性適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)，有利于增強(qiáng)心臟功能，促進(jìn)身體正常的代謝，尤其對(duì)促進(jìn)脂肪代謝(例如老年人可于早晚間做適量活動(dòng)如散步、打太極拳等).根據(jù)2000年國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)方案體育鍛煉的定義是每周體育鍛煉≥3次、每次堅(jiān)持30min、持續(xù)時(shí)間超過1年.③心情舒適.控制情緒.脾氣暴躁，遇到突發(fā)事件不能控制自己，也容易誘發(fā)腦卒中.保持心情的愉快，是身體健康的良方(例如男性的工作壓力一般來說比女性大，長(zhǎng)期處在緊張情緒中，可導(dǎo)致血壓升高、內(nèi)分泌失調(diào)以及植物神經(jīng)功能紊亂，從而大大提高中風(fēng)的發(fā)生率)［6］.④氣溫及溫差影響.夏季天熱，人體的排汗量比較大，血液循環(huán)加速，血壓較高，當(dāng)體內(nèi)水分補(bǔ)充不足時(shí)，也可能造成血液黏稠，所以要注意補(bǔ)充水分.再者，夏季由于氣溫高，易出現(xiàn)情緒煩躁、血壓波動(dòng)，加之有部分人喜歡用空調(diào)，則室內(nèi)外溫差較大，容易導(dǎo)致血管痙攣，發(fā)生中風(fēng)，所以，適當(dāng)?shù)拈_空調(diào)，調(diào)節(jié)合理的溫度，內(nèi)外溫差最好控制在8℃以內(nèi)［7］.⑤相對(duì)濕度影響.春冬季節(jié)，氣候比較干燥，許多人喜歡使用加濕器，當(dāng)空氣中的濕度低于20%時(shí)，室內(nèi)的可吸入顆粒物增多，則容易使人患上感冒;在空氣濕度為55%時(shí)，病菌較難傳播;但若空氣濕度太高，如超過90%，會(huì)使人體呼吸系統(tǒng)和黏膜產(chǎn)生不適，免疫力下降，空氣濕度過高或者過低都對(duì)人體的健康有不良的影響，所以使用加濕器一定要注意室內(nèi)的通風(fēng)和濕度的控制，最好在40% ～60%之間.⑥氣壓影響.天氣變化引起氣壓變化，影響人的生理反映，氣壓驟升聚降，會(huì)引起人體血壓大的變化.溫度下降，會(huì)引起血壓升高;溫度上升，血壓降低;氣壓還會(huì)影響人體的心理變化，主要是使人產(chǎn)生壓抑情緒，自律神經(jīng)(植物神經(jīng))趨向緊張，引起血壓上升、心跳加快、呼吸急促，血管易發(fā)生梗塞、血糖值急升等.所以不受環(huán)境的影響，培養(yǎng)良好且平衡的心態(tài)是維持身體健康的良藥［8］.⑦高危人群采取高危特防.能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)預(yù)警信號(hào)非常重要，如果突然出現(xiàn)下列情況，就要特別小心:突然肢體麻木或者乏力，特別是出現(xiàn)在身體的一側(cè);突然言語不清或者言語理解困難;突然單眼或者雙眼視物困難，或者視物重影;突然行走困難或者平衡失調(diào);突然眩暈;突然沒有原因的劇烈頭痛.以上癥狀或許就是腦卒中的發(fā)病前兆，只要發(fā)生一種都應(yīng)立即就診.⑧規(guī)范的腦卒中護(hù)理.治療結(jié)束后，在基地醫(yī)院指導(dǎo)下加強(qiáng)隨訪和規(guī)范化干預(yù)管理腦卒中康復(fù)是經(jīng)循證醫(yī)學(xué)證實(shí)對(duì)降低致殘率有效的方法，是腦卒中組織化管理中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié).除了有基礎(chǔ)的病情護(hù)理，還要注意患者的心理護(hù)理員應(yīng)積極主動(dòng)的給與病人心理疏導(dǎo)，消除不良情緒刺激.促進(jìn)病人肢體恢復(fù).

表11 模型檢驗(yàn)Tab.11 Model test

4)有關(guān)單位的合理化建議.①定期隨訪.社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)要對(duì)高危人群進(jìn)行定期隨訪，例如每個(gè)月監(jiān)測(cè)一次血壓，每六個(gè)月監(jiān)測(cè)一次血糖和血脂等，密切關(guān)注高危人群的健康狀況，降低腦血管臨床事件發(fā)生.②加強(qiáng)慢病防控能力建設(shè).完善疾控機(jī)構(gòu)、醫(yī)院和基層醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)分工負(fù)責(zé)，防治結(jié)合腦卒中疾病，提高基層醫(yī)療水平.改善醫(yī)療環(huán)境，合理配備醫(yī)護(hù)人員和治療藥品.

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