何慧婧，單廣良

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)學(xué)院 流行病學(xué)與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)系, 北京 100005)

生理參數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)存在人種、民族和地區(qū)間的差異[1-2]。制定符合不同人群生長發(fā)育規(guī)律的生理參數(shù)值范圍，可使疾病篩查和臨床實(shí)踐更有針對(duì)性[4]。

生理參數(shù)參考區(qū)間(reference interval, RI)的計(jì)算有嚴(yán)格的方法學(xué)和規(guī)范化要求，美國臨床實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(clinical and laboratory standards institute, CLSI)第3版RI制定指南(C28A3)[3]系統(tǒng)介紹了RI的計(jì)算方法及其應(yīng)用，然而國內(nèi)目前尚無相關(guān)方法學(xué)介紹。因此，本文旨在系統(tǒng)介紹生理參數(shù)RI的制定方法及其應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)。

1 制定生理參數(shù)值參考區(qū)間的流程

1.1 明確研究目的和目標(biāo)人群

針對(duì)不同人群特點(diǎn)和指標(biāo)類型，RI的計(jì)算需要考慮的因素略有不同。例如兒童臨床指標(biāo)RI的制定，需要考慮按年齡等影響因素進(jìn)行亞組劃分[4]；而老年人也可能在某些生理指標(biāo)方面與一般人群存在差異，RI因此也會(huì)不同[5]。一些在民族或種族間存在差異的生理指標(biāo)，在制定RI時(shí)也須明確目標(biāo)人群來源[6-7]。

1.2 確定參考人群

明確目標(biāo)人群后，還需明確參考人群(reference individual)。如制定中國健康成人血壓值的RI，首先要定義“健康”。然而，絕對(duì)的健康是難以界定的，在實(shí)際應(yīng)用中往往根據(jù)研究目的而制定健康的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)[4, 8-9]，即參考人群中不存在影響血壓值的病理因素。根據(jù)研究目的不同，可以有不同的納入和排除標(biāo)準(zhǔn)。

C28A3中列舉了一些常見的需要排除的人群(因研究而異，表1)。另外，還可通過文獻(xiàn)查閱、專家咨詢等方式，確定影響某個(gè)或某類指標(biāo)的影響因素，制定出具體的研究對(duì)象納入和排除標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)，可通過問卷調(diào)查、體格測(cè)量、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)等獲得人群健康相關(guān)信息，從而按照納入排除標(biāo)準(zhǔn)限定參考人群。

1.3 異常值的識(shí)別和處理

1.3.1 異常值(outlier)的識(shí)別:排除可能影響生理參數(shù)值的因素后，還需要識(shí)別和處理異常值。研究者可首先把分析指標(biāo)的分布情況以圖形方式展示(散點(diǎn)圖、箱式圖、概率密度圖等)，大致了解數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)[3]。識(shí)別異常值的方法主要有參數(shù)法和非參數(shù)法兩類。

1) 非參數(shù)法，其中有代表性的為Dixon-Reed法則。主要思路是：一組數(shù)據(jù)按大小排序后，如果極值(最大值或最小值)與其相鄰數(shù)值的差值(differ-ence, D)大于該組數(shù)據(jù)(包括該極值)極差(range, R)的1/3，則判斷為異常值，即D/R>1/3。雖然Dixon-Reed法易于理解，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在一定的局限性：當(dāng)數(shù)據(jù)一端存在多個(gè)異常值時(shí)，該法則存在“掩蓋性”(masking)[3, 9]。非參數(shù)法判斷異常值的優(yōu)勢(shì)為不依賴數(shù)據(jù)分布特點(diǎn)，易于理解，有較廣泛的適用性。

2) 參數(shù)法，其中有代表性的Tukey法則。與Dixon-Reed法不同，該方法要求數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分布，因此是一種參數(shù)估計(jì)法。對(duì)于不滿足正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以應(yīng)用Box-Cox轉(zhuǎn)換[10]。將非正態(tài)分布數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布后，計(jì)算該組數(shù)據(jù)的四分位數(shù)間距(interquartile range, IQR)和第25、75百分位數(shù)值(Q1，Q3)，應(yīng)用以下公式確定數(shù)據(jù)的上下限界值：

上限：Q3+1.5×IQR；下限：Q1-1.5×IQR

Tukey法的優(yōu)點(diǎn)是不存在Dixon-Reed法則的異常值掩蓋問題，但缺點(diǎn)是可能將一些本不屬于異常值的數(shù)據(jù)誤刪，進(jìn)而導(dǎo)致RI范圍變窄；此外，如果數(shù)據(jù)變換后仍不滿足正態(tài)分布，使用Tukey法刪除異常值，可能會(huì)使參考區(qū)間的估計(jì)存在偏差。

1.3.2 異常值的處理:按照以上兩種方法識(shí)別出異常值后，是否將其刪除尚存在爭(zhēng)議。C28A3認(rèn)為，除非有證據(jù)表明異常值為錯(cuò)誤記錄，否則不宜將其刪除。事實(shí)上，在應(yīng)用非參數(shù)法估計(jì)參考區(qū)間時(shí)，是否刪除異常值對(duì)結(jié)果幾乎沒有影響。不過也有學(xué)者建議，無論應(yīng)用非參數(shù)法或穩(wěn)健估計(jì)法計(jì)算參考值區(qū)間，都應(yīng)刪除異常值，以獲得更準(zhǔn)確的區(qū)間估計(jì)[9]。無論Tukey法或Dixon-Reed法在識(shí)別異常值方面均存在一定的局限性，對(duì)異常值的取舍要結(jié)合研究目的與樣本數(shù)據(jù)特點(diǎn)謹(jǐn)慎選擇。

表1 可能需要考慮的參考人群排除因素(視具體研究目的而定)[3]

1.4 參考區(qū)間的計(jì)算方法

確定樣本人群后可計(jì)算RI。RI是由下限和上限所限定的一個(gè)范圍，通常為95%，表示樣本人群95%的指標(biāo)值落在該范圍內(nèi)。RI的計(jì)算方法主要包括參數(shù)法、非參數(shù)法和穩(wěn)健估計(jì)(robust estimation)法3類。

1.4.1 非參數(shù)法:該方法基于數(shù)據(jù)的百分位數(shù)分布來確定參考值范圍。例如，擬計(jì)算某指標(biāo)95%的RI，下限即第2.5百分位數(shù)(P2.5)，上限即第97.5百分位數(shù)(P97.5)。非參數(shù)法思路容易理解，易于操作，且對(duì)數(shù)據(jù)分布類型沒有要求，適用性廣，因此也是C28A3推薦使用的RI估計(jì)方法。中國健康漢族成人全血細(xì)胞數(shù)值RI估計(jì)即采用非參數(shù)法[11]。

1.4.2 參數(shù)法:該方法要求數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，不滿足正態(tài)分布時(shí)需首先進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。應(yīng)用轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，基于正態(tài)分布的曲線下面積進(jìn)行RI估計(jì)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法可采用Box-Cox轉(zhuǎn)換。應(yīng)用Box-Cox轉(zhuǎn)換得到y(tǒng)值后，再將其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)分布轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，即：z=sign(y)·|y|K，其中K為常數(shù)。將變換的數(shù)值z(mì)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，符合正態(tài)分布后應(yīng)用以下公式計(jì)算RI：

1.4.3 穩(wěn)健估計(jì):適用于小樣本數(shù)據(jù)的RI估計(jì)，可以視為一種介于參數(shù)與非參數(shù)估計(jì)之間的方法[3]。無論是參數(shù)法還是非參數(shù)法，按照國際臨床檢驗(yàn)聯(lián)盟的建議，都要求計(jì)算RI的樣本數(shù)據(jù)不少于120[12]。然而某些人群很難達(dá)到參數(shù)區(qū)間估計(jì)的最小樣本量要求，如新生兒等特殊人群，應(yīng)用傳統(tǒng)估計(jì)方法可能會(huì)使RI估計(jì)產(chǎn)生較大偏差。此時(shí)可采用穩(wěn)健估計(jì)[13]。該方法可適用于僅有20～40個(gè)樣本的RI估計(jì)。

1.4.4 不同RI計(jì)算方法的比較:對(duì)于樣本量較大的數(shù)據(jù)，應(yīng)用3種方法估計(jì)RI結(jié)果相差不大(見表2)。對(duì)于小樣本數(shù)據(jù)，更適合使用穩(wěn)健估計(jì)。此外，無論使用哪種估計(jì)方法，應(yīng)用樣本統(tǒng)計(jì)量推斷總體參數(shù)，都需要計(jì)算RI上下限的可信區(qū)間，以對(duì)估計(jì)的精度進(jìn)行評(píng)估。

綜上所述，制定生理參數(shù)RI的流程與方法可概括為圖1。

2 生理參數(shù)參考區(qū)間制定的應(yīng)用與注意事項(xiàng)

生理參數(shù)RI估計(jì)對(duì)于健康評(píng)估、疾病篩查與診斷、治療效果評(píng)估等具有重要意義。本文為國內(nèi)學(xué)者估計(jì)生理參數(shù)RI提供了方法學(xué)依據(jù)和參考。除了方法學(xué)之外，還需要注意以下方面。

首先，信息收集的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)信息的真實(shí)性和準(zhǔn)確性、生物樣品的規(guī)范采集和存儲(chǔ)是保證RI準(zhǔn)確估計(jì)的前提，因此必須依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和相關(guān)實(shí)驗(yàn)室指南進(jìn)行規(guī)范化操作。此外，不同實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器分析結(jié)果也可能存在差異，需進(jìn)行結(jié)果比較和偏倚估計(jì)[14]。

表2 非參數(shù)法、參數(shù)法和穩(wěn)健估計(jì)法計(jì)算參考區(qū)間(RI)的方法學(xué)比較Table 2 Comparison of non-parametric, parametric, and robust methods in reference interval(RI) estimation

圖1 制定生理指標(biāo)值參考區(qū)間(RI)的流程Fig 1 Flow chart of reference interval(RI) estimation

其次，參考區(qū)間估計(jì)的適用性。生理參數(shù)RI估計(jì)，不僅要考慮統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，還要考慮在臨床或疾病篩查時(shí)的適用性以及衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)效益。因此，人體生理參數(shù)參考區(qū)間的制定，應(yīng)是綜合科學(xué)性、可行性、適用性的應(yīng)用研究。

3 結(jié)語

生理參數(shù)參考區(qū)間的制定對(duì)于完善本土化的疾病篩查與診斷有重要意義。本文通過對(duì)國內(nèi)外參考區(qū)間方法學(xué)的回顧，系統(tǒng)梳理了RI制定的方法和流程，可為中國學(xué)者完善生理參數(shù)參考區(qū)間的制定和應(yīng)用提供有價(jià)值的參考。

志謝：中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所韓偉老師為本文提供了方法學(xué)支持，特此感謝。