張 頻，陳 銘，蔡天盼，龍靜文，吳 磊

(南昌大學公共衛(wèi)生學院、江西省預防醫(yī)學重點實驗室，南昌 330006)

預計到2020年，我國60歲以上人口將達2.75億[1]。中國老齡化進程加快，由體質(zhì)不佳而引起的慢性疾病如高血壓、心臟病、糖尿病和阿爾茨海默病[2-3]等嚴重威脅著老年人的身心健康和生活質(zhì)量。體質(zhì)(physical fitness)是指能單獨、安全的完成日常生活和活動的一種能力[4]。我國老年人的體質(zhì)研究始于1998年，相對于青少年學生和成人體質(zhì)的研究來說，存在開展不廣泛、不深入、研究起點晚等特點[5]。傳統(tǒng)的體質(zhì)測評方法[6]雖有一定的代表性，但是在評估人體各種指標和指標的相互作用、復雜性和多樣性方面存在一定的缺陷。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(artificial neural network,ANN)模型適用于同時考慮多種因素的處理需求和不精確的生物醫(yī)學信號處理問題；特別是對疾病預測或健康相關(guān)行為的綜合評價更有優(yōu)勢，可以通過模糊學習和評判，進行健康相關(guān)行為、影響因素等方面綜合評價[7-8]。神經(jīng)網(wǎng)絡模型已經(jīng)在醫(yī)學研究中有很好的進展，比如應用于齲齒、生殖不育、癌癥、老年癡呆[9-10]等研究。國內(nèi)神經(jīng)網(wǎng)絡模型也取得較好進展，如應用于績效評估、疾病癥狀和體質(zhì)評價[11-12]等。本研究采用ANN構(gòu)建老年人體質(zhì)模型進行綜合評價，以篩選體質(zhì)測量的敏感指標，為老年人提升體質(zhì)提供更好的建議。

1 對象與方法

1.1 研究對象與研究現(xiàn)場

于2018年6月至2019年9月，在前期已選定的研究現(xiàn)場[5,13]繼續(xù)開展老年人體質(zhì)測量和持續(xù)監(jiān)測，即分別抽取“60～64歲”“65～70歲”年齡段老年人，其中男性和女性各500人。研究對象納入標準：1)60歲以上居民；2)在調(diào)查地有常住戶口，調(diào)查時居住在調(diào)查地；3)依從性好，能積極配合調(diào)查；4)排除心、腦、肺、腎病，無意識和心理障礙等的記錄。排除標準：不能單獨或者在輔助情況下依然不能完成體質(zhì)測量。

1.2 研究方法

本研究依據(jù)前期研究成果篩選的評價身體素質(zhì)的系列指標：肌肉力量、反應能力、平衡性、柔韌性、耐力等[5,13]。所有研究對象均進行上述指標的現(xiàn)場測量，測量方法主要參考課題組前期擬定的標準[13]。采用Excel 2016對數(shù)據(jù)進行初步處理，測量結(jié)果用均值±標準差表示。參考《國民體質(zhì)測定標準手冊:老年人部分》[6](以下簡稱標準)進行評分。最終采用上述系列指標的體質(zhì)測量值為輸入層，體質(zhì)評分是否合格為輸出層，使用IBM SPSS Modeler14.1建立ANN模型，并應用該模型對社區(qū)老年人體質(zhì)進行綜合評價。

2 結(jié)果

2.1 基本情況

由于《標準》[6]中目前只有60～69歲老年人評分標準，因此該研究目前只針對該年齡段老年人。本次共收集1739份樣本，其中男性718人，60～64歲年齡段347人，65～70歲年齡段371人；女性1021人，60～64歲年齡段512人，65～70歲年齡段650人。老年人的文化程度為初中和小學及以下居多，占比達74.70%；職業(yè)以工人和農(nóng)民為主，占比達70.73%；87.00%的老年人已婚。兩年齡段男女比例相當(P>0.05)。

2.2 體質(zhì)現(xiàn)況分析

各項測量指標分不同年齡段和不同性別進行分析，如表1所示，男性60～64歲年齡段的肺活量、抓背試驗、臺階試驗和6分鐘步行試驗等指標明顯強于65～69歲年齡段(P<0.01)，女性在脈壓差、肺活量、選擇反應時、握力和臺階試驗等指標在不同年齡段下降較明顯(P<0.01)。從表中可發(fā)現(xiàn)男性肺活量、握力、選擇反應時、單腳站立時間以及6分鐘步行明顯強于女性，女性抓背測試和椅子坐位體前屈等明顯強于男性(P<0.01)。

表1 老年人體質(zhì)指標分析

表1(續(xù))

2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡模型的初步構(gòu)建

本研究采用ANN模型進行建模，數(shù)據(jù)選自經(jīng)調(diào)查所得的60～69歲老年人樣本，根據(jù)《標準》[6]進行評分，共6個指標(總分30分)，總分≥15分時為體質(zhì)合格。神經(jīng)網(wǎng)絡模型以體質(zhì)測量的所有指標為輸入層，體質(zhì)合格與不合格為輸出層。分別構(gòu)建不同性別老年人體質(zhì)的多層感知器(MLP)神經(jīng)網(wǎng)絡模型，男、女性老年人各指標所占權(quán)重值如表2所示。男性體質(zhì)測量權(quán)重占比前3的分別為握力、肺活量、坐位體前屈；女性體質(zhì)測量權(quán)重占比前3的分別為肺活量、選擇反應時、坐位體前屈。

2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡模型的初步應用

神經(jīng)網(wǎng)絡模型將數(shù)據(jù)按照7:3分為訓練樣本與預測試樣本，本次研究中測試樣本男女分別為224、296人，分別占比為31.20%、29.00%，男、女性數(shù)據(jù)經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡模型測試與訓練樣本數(shù)據(jù)如表3所示。使用ROC曲線下面積(area under curve，AUC)來檢驗ANN模型的準確性，男性體質(zhì)ROC曲線面積為0.935，女性為0.907，其值接近1，準確率較高。見圖1—2。

表2 各指標構(gòu)建ANN模型所占權(quán)重 n=1739

表3 神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測老年人體質(zhì)結(jié)果

3 討論

老年人健康與其體質(zhì)狀況直接相關(guān)，而對于老年人的健康風險及身體素質(zhì)降低的評價，體質(zhì)測評是非常有價值的篩檢工具。本研究在南昌市部分社區(qū)進行了60歲以上的樣本人群的綜合體質(zhì)測試，結(jié)果顯示男性60～64歲年齡組的肺活量、計時起立行走等指標明顯強于65～69歲年齡組，這與陳文威[14]對2014年江西省60～69歲老年人體質(zhì)現(xiàn)狀分析描述的有所差距，究其原因可能是因為本研究只針對南昌市社區(qū)，且樣本量較少，所以導致部分偏差。女性年齡對比的體質(zhì)結(jié)果、男女體質(zhì)對比的結(jié)果與陳文威等[14-15]對60～69歲老年人體質(zhì)的研究結(jié)果基本一致。

構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡模型顯示男性神經(jīng)網(wǎng)絡模型體質(zhì)權(quán)重前3位為：握力、肺活量、坐位體前屈；女性前3位為：肺活量、反應時間、坐位體前屈。研究指出肺活量與慢性阻塞性肺疾病有很大關(guān)聯(lián)[16-17]，握力是老年人死亡率的潛在預測因子[18]，椅子坐位體前屈對于預防老年人摔倒具有重要作用[19]，鍛煉選擇反應時能夠預防老年人跌倒[20]。以上指標提示女性老年人應相對更加關(guān)注反應能力、力量和平衡性的鍛煉；男性老年人則注重肺功能、柔韌性和力量的鍛煉。

本研究所構(gòu)建的神經(jīng)網(wǎng)絡模型對老年人體質(zhì)進行了初步探索，調(diào)查樣本量較少，且測試過程中存在部分的缺失值，故需要進一步擴大研究成果，且有待對60～69歲之外的老年體質(zhì)進行測評。另，本研究因變量是通過部分測量指標評分后判斷結(jié)局，因此結(jié)果相對理想，有待引入外來標準進行評分測評。本研究提出將所有測量指標構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡模型，不同于傳統(tǒng)測評方法(對所測指標進行等權(quán)重計算得分情況，最后綜合評價體質(zhì)結(jié)果)，并尋找出老年人體質(zhì)權(quán)重占比較高的指標，構(gòu)建的模型結(jié)果準確率較高，皆在90%左右，這為老年人體質(zhì)的個性化評價提出了新的思路與方法。