孫文橋 石 磊* 何 健

腦卒中又稱“中風(fēng)”、“腦血管意外”，是由于腦部血管突然破裂或因血管阻塞導(dǎo)致血液不能流入大腦而引起的腦組織損傷，包括缺血性和出血性卒中，且患者年齡多在40歲以上，男性多于女性，嚴(yán)重者可引起死亡，是當(dāng)今威脅人民生命健康的主要疾病之一。高血壓是腦卒中諸多危險因素中最重要的因素，糖尿病、吸煙、血脂異常等因素也被許多研究證實與卒中發(fā)生具有直接關(guān)聯(lián)[1-2]。腦卒中病死率與致殘率均相當(dāng)高，已經(jīng)成為我國第一位病死原因，也是我國成年人殘疾的首要原因。目前，對于腦卒中由于一直缺乏有效的治療手段，因此對腦卒中的預(yù)防和預(yù)測尤為重要[3]。為此，本研究通過大規(guī)模腦卒中初篩數(shù)據(jù)分析，對腦卒中發(fā)病的危險因素規(guī)則模式進(jìn)行研究。

1 研究資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)來源于國家腦卒中篩查與防控數(shù)據(jù)中心(China Stroke Screening and Prevention Databank Rev：2012.03)，數(shù)據(jù)采集于北京、河南、山東等11個省份，共取得862 244份腦卒中風(fēng)險初篩社區(qū)評估表。該評估表為衛(wèi)生部腦卒中防治委員會制定的卒中危險因素初篩表，針對＞40歲的人群，依據(jù)危險因素進(jìn)行卒中風(fēng)險評估。

1.2 腦卒中危險因素

篩選的腦卒中危險因素共9個，其中包括：①既往有短暫性腦缺血發(fā)作(transient ischemic attack，TIA)；②高血壓病(血壓≥140/90 mmHg或正在服用降壓藥)；③房顫或瓣膜性心臟病；④吸煙；⑤血脂異常；⑥糖尿??；⑦體育鍛煉很少或輕體力勞動者；⑧明顯超重(BMI≥26 kg/m2)；⑨腦卒中家族史。根據(jù)每個受調(diào)查者所具有的危險因素，評估工具將調(diào)查者分為高危人群、中危人群和低危人群[4-5]。

1.3 危險因素初篩表數(shù)據(jù)基本統(tǒng)計

危險因素初篩表數(shù)據(jù)來源于北京、河南、山東、山西、四川、陜西等11個省份的86萬份數(shù)據(jù)。其中，男性397 765人，占總?cè)藬?shù)的46.1%；女性464 479人，占總?cè)藬?shù)的53.9%。所有初篩表中，有477 972項來源于城市人群，占55.4%；384 272項來源于農(nóng)村人群，占44.6%。所有受調(diào)查者中，腦卒中患者為16 862人，占總?cè)藬?shù)的2.0%。

2 結(jié)果

2.1 腦卒中危險因素分布

(1)通過對86萬份數(shù)據(jù)的分析，統(tǒng)計出各危險因素在人群中所占的比例。同時，使用Pearson相關(guān)系數(shù)檢驗各危險因素與腦卒中發(fā)病的關(guān)聯(lián)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TIA和高血壓與腦卒中發(fā)病的相關(guān)系數(shù)分別為0.198和0.163，均＞0.1，屬于弱相關(guān)；腦卒中家族史的相關(guān)系數(shù)為0.098，可近似認(rèn)為與腦卒中發(fā)病弱相關(guān)。其余各危險因素均不直接相關(guān)，見表1，如圖1所示。

表1 腦卒中危險因素數(shù)據(jù)在人群中的分布(條)

圖1 危險因素在人群中分布情況統(tǒng)計圖

(2)每個人所具有的危險因素數(shù)量從0項到9項，隨著個人所具備的危險因素增加，腦卒中患病率有顯著增長，見表2。

表2 具有不同數(shù)量危險因素人員腦卒中發(fā)病情況

2.2 腦卒中危險因素關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘

2.2.1 單一規(guī)則分析

(1)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法用于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后事物之間可能存在的關(guān)聯(lián)或聯(lián)系，該算法屬于無監(jiān)督學(xué)習(xí)，用以學(xué)習(xí)一個事物中，各事件同時出現(xiàn)的規(guī)律和知識模式[6]。在分析腦卒中各危險因素與腦卒中發(fā)病的規(guī)律和模式的問題中，9個危險因素和腦卒中發(fā)病共10個事件被視為“項目集合(項集)”，即項集I={TIA，高血壓，房顫或瓣膜性心臟病，吸煙，血脂異常，糖尿病，體育鍛煉很少，明顯超重，腦卒中家族史，腦卒中發(fā)病}。本研究針對9個危險因素和腦卒中發(fā)病的10個事件，分析與腦卒中發(fā)病共同出現(xiàn)的危險因素，其規(guī)則是形如X-＞Y的蘊(yùn)含表達(dá)式，其中X和Y是不相交的項集。X是前9項危險因素的任意組合，也可稱為規(guī)則先導(dǎo)；Y={腦卒中發(fā)病}，也可稱之為后繼。如患有TIA且腦卒中發(fā)病的規(guī)則可表示為{TIA}-＞{腦卒中發(fā)病}。

(2)本研究通過關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘中3個重要的參數(shù)來判斷規(guī)則的有效性。針對規(guī)則X-＞Y，支持度(Support)定義為Support(X-＞Y)=P(X∪Y)，置信度(Confidence)定義為Confidence(X-＞Y)=P(Y|X)，提升度(Lift)定義為Lift(X-＞Y)=P(Y|X)/P(Y)。支持度(Support)描述該規(guī)則的重要程度，可信度(Confidence)描述規(guī)則的準(zhǔn)確程度，提升度(Lift)是一種相關(guān)性度量，反映該危險因素出現(xiàn)對腦卒中發(fā)病發(fā)生了多大的變化。提升度等于1(Lift=1)時，表示該危險因素與腦卒中發(fā)生是獨(dú)立且不相關(guān)；提升度＞1(Lift＞1)時，表示該危險因素與腦卒中發(fā)病正相關(guān)。在數(shù)據(jù)挖掘中，當(dāng)提升度＞3時才認(rèn)為挖掘出的關(guān)聯(lián)規(guī)則有價值。

(3)分析單個危險因素對腦卒中發(fā)病的支持度，置信度，提升度，其結(jié)果見表3。

表3 單個危險因素與腦卒中發(fā)病的關(guān)聯(lián)規(guī)則

表3顯示，TIA、高血壓、糖尿病和腦卒中家族史提升度＞3，與腦卒中發(fā)病明顯相關(guān)，所有危險因素提升度均＞1，也即與腦卒中發(fā)病有一定程度的相關(guān)性。

(4)年齡在某種意義上也屬于腦卒中發(fā)病的危險因素[7]。隨著年齡增長，機(jī)體的功能和活力都有不同程度的下降與損傷，同時，年齡增長也會伴隨著以上探討的數(shù)個危險因素的出現(xiàn)。本研究統(tǒng)計不同年齡段人群的腦卒中發(fā)病情況，同時也使用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法計算了年齡對腦卒中發(fā)病的支持度與置信度，其結(jié)果見表4。

表4顯示，發(fā)病率情況與置信度相同。從提升度數(shù)據(jù)可知，60歲以上對腦卒中發(fā)病有影響，結(jié)合重要性(支持度)和準(zhǔn)確性(置信度)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，年齡作為腦卒中發(fā)病的危險因素，影響力大于吸煙、血脂異常、體育鍛煉很少或輕體力勞動以及明顯超重這4個傳統(tǒng)危險因素。

2.2.2 多規(guī)則分析

(1)本研究使用Apriori算法分析腦卒中發(fā)病的多因素關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，由于9個危險因素的所有組合數(shù)量候選集數(shù)量較大，Apriori算法可以使用頻繁項集的先驗知識，逐層搜索迭代，最終在所有頻繁集中找出強(qiáng)規(guī)則。算法的閾值選擇中，由于所有受調(diào)查者中腦卒中發(fā)病率為2%，因此最小支持度必須＜2%。本研究選擇最小支持度為0.1%，最小置信度為10%，其結(jié)果見表5。

表5 腦卒中發(fā)病模式規(guī)則

(2)對于計算出的規(guī)則模式，以最后一條規(guī)則(高血壓，明顯超重，腦卒中家族史)為例，如果受調(diào)查者同時具有以上3條危險因素，其患有腦卒中的概率為12.52%，這條規(guī)則與腦卒中發(fā)病關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。從發(fā)現(xiàn)的腦卒中發(fā)病規(guī)則模式中，本研究發(fā)現(xiàn)高血壓和TIA出現(xiàn)在了所有有價值的規(guī)則當(dāng)中。9個初篩危險因素中，吸煙和房顫或瓣膜性心臟病這2個因素分別只出現(xiàn)了1次和2次，其重要性低于腦卒中家族史、血脂異常、明顯超重等因素。在所有挖掘出的腦卒中發(fā)病規(guī)則中，越接近右上角、顏色越深圓圈大小越大的規(guī)則越重要(如圖2所示)。

表4 不同年齡段腦卒中發(fā)病的情況

圖2 腦卒中發(fā)病危險因素規(guī)則圖

3 結(jié)論

腦卒中發(fā)病與多個危險因素相關(guān)，除了危險因素初篩表中所列舉的9個因素以外，血液病[8]、感染、同型半胱氨酸、頸動脈病變等因素都與腦卒中發(fā)病相關(guān)[9-12]。同時，本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)年齡＞60歲時年齡成為影響腦卒中發(fā)病的重要危險因素。根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法分析，TIA、高血壓、糖尿病和腦卒中家族史和年齡是影響腦卒中發(fā)病的最主要的危險因素，各危險因素對腦卒中發(fā)病的影響為TIA＞房顫或瓣膜性心臟?。灸X卒中家族史＞高血壓＞糖尿病＞年齡60歲以上＞明顯超重＞血脂異常＞體育鍛煉很少或輕體力勞動者＞吸煙。

本研究發(fā)現(xiàn)，21個與腦卒中發(fā)病有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)的發(fā)病規(guī)則模式，傳統(tǒng)的高位規(guī)則中，吸煙和房顫或瓣膜性心臟病這2個因素在發(fā)現(xiàn)的21個規(guī)則中重要性不高，而腦卒中家族史、血脂異常、明顯超重等因素在發(fā)現(xiàn)的規(guī)則中頻繁出現(xiàn)。但另一方面，各危險因素與腦卒中關(guān)聯(lián)并未完全清楚，各危險因素之間的相互關(guān)聯(lián)也需要進(jìn)一步研究。根據(jù)本研究發(fā)現(xiàn)的新規(guī)則，加強(qiáng)對具有相關(guān)危險因素人員的篩查與監(jiān)測，能夠一定程度降低腦卒中的發(fā)病率，并且能夠早發(fā)現(xiàn)早治療，提升腦卒中高危人群的生活質(zhì)量與治療效果。

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