Graves眼病相關(guān)因素的關(guān)聯(lián)分析

劉尚輝，王露，鄭德祿

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)1.計(jì)算機(jī)中心；2.附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，沈陽(yáng) 110001）

Graves眼病相關(guān)因素的關(guān)聯(lián)分析

劉尚輝1，王露2，鄭德祿2

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)1.計(jì)算機(jī)中心；2.附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，沈陽(yáng) 110001）

目的進(jìn)行Graves眼病相關(guān)因素研究，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘形成關(guān)聯(lián)規(guī)則。方法 甲狀腺疾病相關(guān)資料來(lái)源于中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院病案室，收集該院2000～2009年的甲狀腺疾病住院病例數(shù)據(jù)。內(nèi)容包括與甲狀腺疾病相關(guān)的15項(xiàng)臨床指標(biāo)。首先將各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)離散化為計(jì)數(shù)資料，將源數(shù)據(jù)庫(kù)映射為挖掘數(shù)據(jù)庫(kù)；然后設(shè)置最小支持度為0.1，最小置信度為0.8，利用Apriori算法進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，最后由臨床免疫科專家解釋及檢驗(yàn)所產(chǎn)生的規(guī)則。結(jié)果 共形成241個(gè)強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則，這些強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則中蘊(yùn)含著Graves眼病發(fā)病與甲狀腺功能系列及血常規(guī)指標(biāo)、性別、年齡等因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。結(jié)論通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘方法挖掘目前醫(yī)院中大量醫(yī)療病例，從而發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含的新信息、新知識(shí)，為醫(yī)院大量病案信息提供了新的研究方法，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

Graves眼病；甲狀腺??；數(shù)據(jù)挖掘；關(guān)聯(lián)規(guī)則；Apriori

Graves 眼病（Graves’ophthalmopathy，GO）又稱甲狀腺相關(guān)性眼?。═Ao），是一種與自身免疫性甲狀腺疾病密切相關(guān)的器官特異性自身免疫性眼病。在成人眼眶疾病中約占20%，位于第一位［1］。該病與Graves甲亢相關(guān)，在甲亢中，大約有13%～45%的患者患有GO［2］。臨床上本病常見(jiàn)于患者眼內(nèi)有異物感、脹痛、畏光、流淚、復(fù)視、斜視、視力下降；檢查見(jiàn)突眼，眼臉腫脹，結(jié)膜充血水腫，眼球活動(dòng)受限，嚴(yán)重者眼球固定，眼臉閉合不全、角膜外露而發(fā)生角膜潰瘍、全眼炎，甚至失明。GO的發(fā)病被認(rèn)為是多因素相互作用的結(jié)果，除遺傳易感因素外，多種環(huán)境因素和甲狀腺自身功能狀態(tài)等亦可影響GO的發(fā)生、發(fā)展［3］。

1 材料與方法

1.1 資料來(lái)源

甲狀腺疾病資料來(lái)源于中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院病案室，采集2000～2009年間的甲狀腺疾病病例數(shù)據(jù)信息。具體為患者住院號(hào)、性別、年齡、既往病史、家族病史、彩超檢查結(jié)果、ECT檢查結(jié)果、CT檢查結(jié)果、FT3、FT4、TSH、TGAB、TPOAB、WBC 、中性粒細(xì)胞數(shù)、淋巴細(xì)胞數(shù)、左右眼突眼度等。

1.2 數(shù)據(jù)處理

分析采集的原始數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘?qū)I(yè)知識(shí)對(duì)數(shù)據(jù)集中的“臟數(shù)據(jù)”進(jìn)行清洗，使數(shù)據(jù)記錄量和特征屬性的數(shù)量都得以精簡(jiǎn)。根據(jù)GO歐洲研究組（EUGOGO）提出GO病情的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，將突眼度分為3級(jí)：輕度（突眼度19～20mm）、中度（突眼度21～23mm）、重度（突眼度>23mm）。根據(jù)關(guān)聯(lián)分析特征屬性的要求將本分析的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為布爾型的二值數(shù)據(jù)，如：性別、是否患甲亢、是否患Graves眼病、是否患橋本病是離散的等級(jí)資料；將年齡每隔10歲分為1組進(jìn)行離散化；根據(jù)血液檢查參考值范圍將FT3、FT4、TSH、TGAB、TPOAB、WBC、中性粒細(xì)胞數(shù)、淋巴細(xì)胞數(shù)等連續(xù)數(shù)據(jù)離散化為3個(gè)等級(jí)，分別是高于正常值水平、正常值水平和低于正常值水平的等級(jí)資料，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，得到一個(gè)可供數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3 方法

1.3.1 關(guān)聯(lián)規(guī)則定義［4］：關(guān)聯(lián)規(guī)則主要反映了事物之間的關(guān)聯(lián)性。對(duì)反映同一事物的一條記錄而言，若其具有特征屬性A的同時(shí)，也具有特征屬性B，則稱特征屬性A和B是關(guān)聯(lián)的，即A→B。這種關(guān)聯(lián)性僅表現(xiàn)為“共生現(xiàn)象”，即兩者同時(shí)存在，但并不一定表現(xiàn)兩者之間必然存在前后因果的關(guān)系。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域這種關(guān)聯(lián)現(xiàn)象也是存在的，如某種疾病可能同時(shí)表現(xiàn)出幾種相關(guān)聯(lián)的癥狀，本研究目的就是通過(guò)這種關(guān)聯(lián)挖掘分析，提出有價(jià)值的甲狀腺疾病各種因素間的相互關(guān)系。

1.3.2 關(guān)聯(lián)規(guī)則的判定指標(biāo)：通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘得到的關(guān)聯(lián)規(guī)則也要進(jìn)行驗(yàn)證。這可以通過(guò)支持度和置信度做判斷，“支持度”表達(dá)了某一關(guān)聯(lián)規(guī)則在總體中發(fā)生的概率，是關(guān)聯(lián)規(guī)則重要性的定性度量?！爸眯哦取北磉_(dá)了構(gòu)成關(guān)聯(lián)規(guī)則的一個(gè)特征屬性A發(fā)生時(shí)，另一個(gè)特征屬性B的發(fā)生概率，反映了這兩個(gè)特征屬性之間關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度。因此，挖掘出來(lái)的某條規(guī)則如果同時(shí)滿足最小支持度和最小置信度則稱其為強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則。

1.3.3 挖掘關(guān)聯(lián)規(guī)則的方法：關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘方法通過(guò)統(tǒng)計(jì)軟件Clementine11.1V來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用經(jīng)典算法Apriori建模，從而有效地實(shí)施關(guān)聯(lián)分析。該研究設(shè)定最小支持度為0.10，最小置信度為0.80，輸出結(jié)果中包含滿足要求的所有規(guī)則以及每條規(guī)則的支持度、置信度。

2 結(jié)果

Graves眼病的發(fā)病與甲狀腺功能系列、甲狀腺抗體系列、血常規(guī)等檢驗(yàn)指標(biāo)、年齡、性別等關(guān)系如表1所示。設(shè)置支持度為0.10，置信度為0.8后，共形成1879個(gè)強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則，為了從這些規(guī)則中提取出我們更感興趣的規(guī)則，本研究設(shè)計(jì)了一個(gè)模板，規(guī)定了規(guī)則的組成形式為：Relevant factor->Graves=t，從而在強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則中，再次選出右邊結(jié)果是Graves=t，即結(jié)果是Graves眼病的規(guī)則，最終得到241條規(guī)則。經(jīng)過(guò)臨床免疫科專家解釋及檢驗(yàn)所產(chǎn)生的規(guī)則結(jié)果表明：（1）甲狀腺功能系列（FT3、FT4、TSH）異?？沙霈F(xiàn)Graves眼病癥狀，且以甲功功能（FT3、FT4）偏高，甲狀腺軸功能的敏感指標(biāo)（TSH）偏低的癥狀表現(xiàn)出來(lái)。（2）Graves眼病患者出現(xiàn)左、右及左右眼同時(shí)發(fā)生重度突眼的支持度與置信度幾乎相同，即單眼與雙眼發(fā)生重度突眼的發(fā)病概率幾乎相同。（3）甲狀腺抗體（TGAB或TPOAB）偏高可出現(xiàn)Graves眼病癥狀。（4）血常規(guī)中淋巴細(xì)胞偏高、中性粒細(xì)胞和白細(xì)胞偏低情況下可出現(xiàn)Graves眼病。（5）Graves眼病在30至50歲之間較易出現(xiàn)，與性別的關(guān)系不大。

表1A p r i o r i算法所形成的部分關(guān)聯(lián)規(guī)則T a b.1P a r t o f b a s e d o n A p r i o r i a l g o r i t h mf o r ma t i o n a s s o c i a t i o n r u l e s No.Association rulesSupport（%）Confidence（%）140Graves 12.49 100.02FT3=High AND TGAb=High=>Graves 15.93 99.80350Graves 13.14 99.72430Graves 11.62 99.315Hashimoto disease AND TSH=Low=>Graves 11.04 98.426Neutrophil=Low OR WBC=Low=>Graves 15.46 98.037left eye GO=Severe OR right eye GO=Severe=>Graves 10.78 96.838FT3=High AND TSH=Low=>Graves 24.77 96.349FT3=High AND TPOAb=High=>Graves 12.23 96.1510 TGAb=High AND TSH=Low=>Graves 11.04 96.0811 TGAb=High OR TPOAb=High=>Graves 20.12 95.6512 left and right eyes GO=Severe=>Graves 10.09 95.2013 Neutrophil=High/Low OR Hashimoto disease=>Graves 10.27 92.5614 TSH=Low=>Graves 20.74 89.9015 Lymphocytes=High=>Graves 10.01 88.30…241 FT3=High OR FT4=High=>Graves 16.27 86.74

3 討論

在本研究中，通過(guò)對(duì)病人所患疾病、年齡、性別、甲功系列、甲狀腺抗體及血常規(guī)等之間關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，以期發(fā)現(xiàn)一些潛在、有意義的關(guān)聯(lián)規(guī)則。

通過(guò)上述分析可見(jiàn)，關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘能夠帶給我們一些有價(jià)值的信息，而這些信息用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法很難發(fā)現(xiàn)。在進(jìn)行該關(guān)聯(lián)規(guī)則分析時(shí)，產(chǎn)生了數(shù)量過(guò)多的且包含過(guò)多冗余信息的規(guī)則，我們采用“模板”來(lái)限定需要的關(guān)聯(lián)規(guī)則形式，以此來(lái)精簡(jiǎn)所產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)規(guī)則數(shù)量。本研究實(shí)現(xiàn)了從10年積累的甲狀腺疾病數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)相關(guān)因素之間關(guān)聯(lián)規(guī)則的信息挖掘，以幫助人們加深對(duì)Graves眼病的理解和重視。

為了探討Graves眼病是否與性別存在相關(guān)性，我們單獨(dú)對(duì)Graves眼病相關(guān)資料進(jìn)行了關(guān)聯(lián)挖掘分析，得到這樣兩條規(guī)則{性別=女=>Graves眼病，支持度=53.45%，置信度=95.7%}，{性別=男 =>Graves眼病，支持度=46.55%，置信度=97.4%}，從支持度可以看出男、女性發(fā)生Graves眼病的支持度均接近50%，說(shuō)明男、女患者比例幾乎1∶1，可見(jiàn)Graves眼病與性別沒(méi)有明顯的相關(guān)性。從表1顯示出的年齡的支持度來(lái)看，30到50歲間的支持度幾乎一致且置信度很高，可以認(rèn)為在30至50歲之間較易出現(xiàn)GO。但不同種族和地區(qū)人群的患病年齡并不一致，我們的結(jié)果與Bednarczuk等的報(bào)道基本一致［3，5］。

［1］宋國(guó)祥.眼眶病學(xué)［M］.北京：人民軍醫(yī)出版社，1999：367－369.

［2］史軼蘩，王妲.協(xié)和內(nèi)分泌和代謝學(xué)［M］.北京：北京醫(yī)科大學(xué)、中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社，1992：12－13.

［3］陳光明，沈飛霞.Graves眼病與CTLA-4基因第1外顯子A49G多態(tài)性及臨床特點(diǎn)的相關(guān)性研究［J］.實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志，2007，23（5）：642－644.

［4］章魯，龔著琳，等.生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2008：46－47.

［5］Bednarczuk T，Hiromatsu Y，F(xiàn)ukutani T，et al.Association of cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen-4（CTLA-4）gene polymorphism and non-genetic factors with Graves’ophthalmopathy inEuropean and Japanese population［J］.Eur J Endocrinol，2003，148（1）：13－18.

（編輯孫憲民，英文編輯劉寶林）

Related Factors Study on Graves Ophthalmopathy in the Application of Apriori Association Rules

LIU Shang-hui1，WANG Lu2，ZHENG De-lu2
（1.Computer Center，China Medical University，Shenyang 110001，China；2.Endocrinology Division，Department of Medicine，China Medical University，Shenyang 110001，China）

ObjectiveTo study the relevant factor of Graves ophthalmopathy and to get the association rules by data analyzing.MethodsThe cases with thyroid disease were obtained from 2000to 2009in the First affiliated Hospital of China Medical University.15indexes about thyroid disease were observed.First each index was discredited into count data.And source database was mapped to mining database.then set the minimum support of 0.1，minimum confidence of 0.8，using Apriori algorithm for mining association rules，and finally by the Clinical Immunology specialists to explain and test the rules generated.Results241strong association rules were formed，containing the relationships of onset of Graves ophthalmopathy with the sex，age，function of hypothyroid，and parameters of blood.ConclusionThe method of this study could new information by the data mining.It was valuable for supplying a new approach to assess the huge medical information.

Graves ophthalmopathy；thyroid disease；data mining；association rules；apriori

R771.3

A

0258-4646（2011）05-0472-03

doiCNKI：21-1227/R.20110523.1815.021

http：//www.cnki.net/kcms/detail/21.1227.R.20110523.1815.021.html

劉尚輝（1963-），女，副教授，碩士.E-mail：cmnlsh@126.com

2011-01-07

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2011-05-1815：25