中國健康成年人抗凝血酶III活性參考值的地理分布

張 雷,葛 淼*,王 晶,楊 帆,葛 磊,王聰霞

(1.陜西師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院健康地理研究所,西安 710119；2.陜西省咸陽市興平市南市初級中學(xué),陜西 興平 713100；3.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院心內(nèi)科,西安 710004)

抗凝血酶III是人體內(nèi)重要的生理性抗凝血因子[1]，曹海軍等[2]指出抗凝血酶III具有凝固血液和溶解纖維蛋白的作用.胡艷等[3]認(rèn)為檢測抗凝血酶III活性對于評估人體的出、凝血狀態(tài)、檢測其病情、判斷其預(yù)后等具有重要的意義.當(dāng)抗凝血酶Ⅲ活性下降時，機(jī)體處于高凝狀態(tài)，發(fā)生血栓的危險性增加[4]；當(dāng)抗凝血酶Ⅲ活性升高時，常見于血友病、白血病和再生障礙性貧血等的急性出血期[5].前人的研究主要集中在藥物或吸煙會對抗凝血酶III活性產(chǎn)生影響，如陳衡華[6]，其研究表明肝素類藥物會對抗凝血酶III活性產(chǎn)生影響，馮小萌[7]認(rèn)為吸煙也會對抗凝血酶III活性產(chǎn)生影響.而國內(nèi)外關(guān)于抗凝血酶III活性與地理因素關(guān)系的研究處于較為淺顯階段，因此本研究從地理因素對抗凝血酶III活性的影響入手，揭示健康成年人的抗凝血酶III活性參考值在我國的地理分布，并為我國不同地區(qū)健康成年人的抗凝血酶III活性提供科學(xué)依據(jù).

1 資料來源與分析思路

1.1 資料來源

1.1.1 抗凝血酶III活性參考值來源 抗凝血酶III活性參考值數(shù)據(jù)主要來自中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫和醫(yī)院實測，數(shù)據(jù)來自我國153個縣市級單位的8 818例健康成年人(部分見附錄)，選取年齡18～80歲，排除重度高血壓及重度高脂血癥,無嚴(yán)重肝、腎疾病、糖尿病、腦血管及血液病病史.所有受測者均采用靜脈采血，并且采血后2 h內(nèi)使用全自動血凝分析儀進(jìn)行檢測，檢測方法為發(fā)色底物法[8-10].

1.1.2 地理因子資料 本研究選取三大地理指標(biāo)，即地勢指標(biāo)、氣象指標(biāo)和土壤指標(biāo)，共25小項地理因子，分別是經(jīng)度(X1)、緯度(X2)、海拔高度(X3)、年日照時數(shù)(X4)、年平均氣溫(X5)、年平均相對濕度(X6)、年降水量(X7)、氣溫年較差(X8)、年平均風(fēng)速(X9)、表土砂礫百分率(X10)、表土粉粒百分率(X11)、表土黏粒百分率(X12)、表土參考容量(X13)、表土容重(X14)、表土石礫含量(X15)、表土有機(jī)質(zhì)含量(X16)、表土pH(X17)、表土(粘土)陽離子交換量(X18)、表土(粉土)陽離子交換量(X19)、表土鹽基飽和度(X20)、表土總可交換量(X21)、T_CACO3(X22)、T_CASO4(X23)、表土堿度(X24)、表土鹽分(X25).地勢指標(biāo)來源于國家測繪數(shù)據(jù)中心共享資料，氣象指標(biāo)來源于中國氣象數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，土壤指標(biāo)來源于聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和維也納國際應(yīng)用系統(tǒng)(IIASA)所構(gòu)成的世界土壤數(shù)據(jù)庫.

1.2 分析思路

首先，在ArcGIS10.2中通過空間自相關(guān)分析確定抗凝血酶III活性與地理因子之間是否存在不可忽視的聯(lián)系，之后將所選定的數(shù)據(jù)與地理指標(biāo)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，在SPSS 24.0中進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，并確定與健康成年人的抗凝血酶III活性參考值存在相關(guān)的地理因子.其次，在SAS軟件中通過嶺回歸分析，克服回歸自變量內(nèi)部自身強(qiáng)的線性關(guān)系對回歸系數(shù)的最小二乘估計量的影響[11]，得到嶺回歸方程，進(jìn)而在全國范圍內(nèi)預(yù)測出健康成年人抗凝血酶III活性參考值，并結(jié)合配對樣本t檢驗，判斷預(yù)測值與實測值之間的擬合度，進(jìn)行結(jié)果分析對比.最后，在ArcGIS10.2中進(jìn)行地統(tǒng)計分析，選擇克里金插值法，根據(jù)待插值點與實測點的空間位置，借助(半)變異函數(shù)理論和結(jié)構(gòu)分析計算出最優(yōu)插值點[12]，從而進(jìn)行插值出圖，生成健康成年人抗凝血酶III活性參考值在我國的地理分布圖.

2 結(jié)果

2.1 空間自相關(guān)分析

空間自相關(guān)分析是一種空間統(tǒng)計方法，可以揭示空間變量的區(qū)域結(jié)構(gòu)形態(tài)[13].本文選取的是全局空間自相關(guān)，其最常用的關(guān)聯(lián)指標(biāo)是Moran’sI，Moran’sI指數(shù)值可正可負(fù)，值域為+1，本研究Moran’sI指數(shù)值為0.194，其大于零表示正相關(guān)，即我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值的變化與各地的地理因子之間具有相同的變化趨勢.全局自相關(guān)系數(shù)Z值為2.589，大于在0.01置信區(qū)間內(nèi)全局自相關(guān)系數(shù)的絕對值2.54，則認(rèn)為空間區(qū)域內(nèi)我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值的空間自相關(guān)性顯著.P值為0.009，小于其判斷值0.01，可得出我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值與各地的地理因子之間存在極其顯著的關(guān)系.綜合Moran’sI指數(shù)值、全局自相關(guān)系數(shù)Z值和P值，顯現(xiàn)出我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值具有很強(qiáng)的空間自相關(guān)性(見圖1).

圖1 健康成年人抗凝血酶III活性參考值空間自相關(guān)分析圖Fig.1 Spatial autocorrelation analysis of antithrombin III activity reference values in healthy adults

2.2 相關(guān)分析

檢測兩種現(xiàn)象(統(tǒng)計量)的變化是否存在相關(guān)性通常使用Pearson相關(guān)分析法[14]，因此在SPSS 24.0中以25項地理因子作為自變量，以健康成年人抗凝血酶III活性的參考值作為因變量，通過Pearson相關(guān)分析，可得到我國各地區(qū)健康成年人抗凝血酶III活性的參考值與25項地理因子之間的相關(guān)性系數(shù)(r)和顯著性系數(shù)(P).

25項地理因子中與我國各地區(qū)健康成年人抗凝血酶III活性的參考值存在相關(guān)性的有11項，分別是：緯度(X2)、年平均氣溫(X5)、年平均相對濕度(X6)、年降水量(X7)、氣溫年較差(X8)、表土粉粒百分率(X11)、表土容重(X14)、表土有機(jī)質(zhì)含量(X16)、表土(粘土)陽離子交換量(X18)、表土(粉土)陽離子交換量(X19)、表土總可交換量(X21).其中一般相關(guān)5項，顯著相關(guān)6項(表1).

2.3 嶺回歸分析

嶺回歸分析是一種有偏估計回歸的方法，放棄無偏性，以獲得較最小二乘估計法而言更符合實際、更可靠的回歸方法[15].本研究選用嶺回歸分析旨在解決共線性數(shù)據(jù)問題，消除各地理因子之間的相互

影響.在SAS軟件中，將自變量設(shè)為具有相關(guān)性的11項地理因子，因變量設(shè)為健康成年人抗凝血酶III活性參考值，通過嶺回歸分析繪制嶺跡圖(圖2).

表1 健康成年人抗凝血酶III活性參考值與地理因子的相關(guān)性Tab.1 Correlation between reference value of antithrombin III activity and geographical factors in healthy adults

注：*代表一般相關(guān)，**代表顯著相關(guān)

圖2 健康成年人抗凝血酶III活性參考值嶺跡圖Fig.2 Ridge map of antithrombin III activity reference value in healthy adults

在嶺跡圖中，以嶺參數(shù)K作為橫軸，各因素的回歸系數(shù)作為縱軸.當(dāng)嶺參數(shù)K=0.3時，嶺跡趨勢趨于平穩(wěn)，因此選擇K=0.3，得到回歸方程：

18.97X14-1.692X16-0.03670X18+0.01194X19-0.02360X21±8.55，

2.4 配對樣本t檢驗

t檢驗全稱studentt檢驗，是由英國統(tǒng)計學(xué)家戈塞特提出的，依t分布理論比較兩組數(shù)值的平均數(shù)差異顯著與否[16].本研究在SPSS 24.0中通過K-S檢驗發(fā)現(xiàn)我國健康成年人抗凝血酶III活性實測值呈正態(tài)分布，因此可選用配對樣本t檢驗法來檢驗在嶺回歸分析下得到的我國健康成年人抗凝血酶III活性預(yù)測值與實測值之間是否擬合，為提高配對樣本t檢驗精度，置信區(qū)間選擇99%，得出結(jié)果為：顯著性P=0.0001(P<0.05),說明預(yù)測值與實際值之間具有顯著的線性變換，線性相關(guān)程度較強(qiáng)；雙尾顯著性P=0.998(P>0.05)，雙尾顯著性值與0相減后的差值較大，表明預(yù)測值與實測值之間具有很好的擬合性.選取我國12個城市的健康成年人抗凝血酶III活性預(yù)測值與實測值進(jìn)行對比(圖3).

圖3 部分城市抗凝血酶 III活性實測值與預(yù)測值對照圖Fig.3 Comparison between measured antithrombin III activity and predicted value in some cities

2.5 地統(tǒng)計分析

地統(tǒng)計分析主要用于研究隨機(jī)且具結(jié)構(gòu)性空間分布，或具有空間相關(guān)和依賴性的自然現(xiàn)象[17].本研究選取的是地統(tǒng)計分析下的克里金插值法[18-19]，且由于K-S檢驗發(fā)現(xiàn)我國健康成年人抗凝血酶III活性預(yù)測值呈正態(tài)分布，因此選用普通克里金插值法.

在ArcGIS 10.2中，將我國2 322個縣市級的抗凝血酶III活性預(yù)測值導(dǎo)入，進(jìn)行探索數(shù)據(jù)，得到抗凝血酶III活性參考值在我國的趨勢圖(圖4).圖中的棕色點為樣本點，綠色點和藍(lán)色點分別為棕色點在ZX面和YZ面的投影，綠色曲線表示樣本東西走向的投影趨勢，藍(lán)色曲線表示樣本南北走向的投影趨勢.通過綠色曲線，可看出在我國東西走向上抗凝血酶III活性預(yù)測值從西部地區(qū)到東部地區(qū)逐漸升高；通過藍(lán)色曲線，在我國南北走向上抗凝血酶III活性預(yù)測值從北至南逐漸升高，但其只代表整體趨勢，抗凝血酶III活性參考值在我國的具體分布情況還應(yīng)結(jié)合地理分布圖得出.

得出趨勢圖后，繼續(xù)在ArcGIS 10.2中進(jìn)行地統(tǒng)計向?qū)?，選擇克里金插值法，由于預(yù)測值呈正態(tài)分布，因此具體選用普通克里金插值法，在已進(jìn)行矢量化的地圖上對2 322個縣市級的抗凝血酶III活性預(yù)測值進(jìn)行插值出圖(圖5).圖中紅色部分代表抗凝血酶III活性參考值較高地區(qū)，綠色部分代表抗凝血酶III活性參考值較低地區(qū)，色調(diào)越接近表示區(qū)域之間的抗凝血酶III活性參考值較為接近，色調(diào)差異越大表示區(qū)域之間的抗凝血酶III活性參考值差異性越大.通過抗凝血酶III活性參考值地理分布圖，發(fā)現(xiàn)我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值具體分布呈東北地區(qū)、西北地區(qū)和西南大部分地區(qū)較低；華北地區(qū)、華中地區(qū)、華東地區(qū)和華南地區(qū)較高，與我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值趨勢圖整體一致.

圖4 中國健康成年人抗凝血酶III活性參考值趨勢面分析Fig.4 Trend surface analysis of antithrombin III activity reference value in Chinese healthy adults

3 討論

在空間自相關(guān)、相關(guān)分析以及地統(tǒng)計分析的綜合分析下，可發(fā)現(xiàn)我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值的分布存在顯著地區(qū)差異性.具體分布呈東北地區(qū)、西北地區(qū)和西南大部分地區(qū)較低；華北地區(qū)、華中地區(qū)、華東地區(qū)和華南地區(qū)較高.從單相關(guān)系數(shù)結(jié)合地理因子角度出發(fā)，可以分別從地勢指標(biāo)、氣候指標(biāo)和土壤指標(biāo)三方面展開討論.

在地勢指標(biāo)方面，影響我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值最主要的是緯度因素.抗凝血酶III活性參考值與緯度因素之間存在顯著的負(fù)相關(guān)，即隨著緯度逐漸增大，抗凝血酶III活性參考值會相應(yīng)減小.通過我國中國健康成年人抗凝血酶III活性參考值趨勢面分析圖可看到我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值從北至南逐漸升高；結(jié)合我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值地理分布圖也可看出，在同一經(jīng)度，海拔差異較小的情況下，我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值緯度越小，值越大.緯度對于抗凝血酶III活性參考值的影響主要是受氣候的影響.不同緯度下，溫度、年降水等各有差異，因此會對不同緯度下的抗凝血酶III活性參考值產(chǎn)生影響.

圖5 中國健康成年人抗凝血酶III活性參考值地理分布示意圖Fig.5 Geographical distribution of antithrombin III activity reference value of Chinese healthy adults

在氣象指標(biāo)方面，對于抗凝血酶III活性參考值的影響因素有年平均氣溫、年平均相對濕度、年降水量和氣溫年較差這四項因子.其中影響最為顯著的是年平均氣溫，其相關(guān)系數(shù)為0.306，是所有與我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值有相關(guān)性的11項地理因子中的最大值，這說明我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值受年平均氣溫的影響最大.其與年平均氣溫之間存在顯著的正相關(guān)，年平均氣溫較高的地區(qū)，健康成年人抗凝血酶III活性參考值也相應(yīng)的較高.學(xué)者[20-21]認(rèn)為在高溫環(huán)境下，機(jī)體血液黏度增加，血流緩慢，抗凝血酶活性值大，結(jié)合我國三大自然區(qū)劃，即東部季風(fēng)區(qū)，西北干旱區(qū)和青藏高原區(qū)[22]，可發(fā)現(xiàn)我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值在我國的東部季風(fēng)區(qū)中較高.這是因為在我國東部季風(fēng)區(qū)，其受夏季季風(fēng)影響顯著，年降水量較為充足，年平均相對濕度大，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，氣溫年較差較小.因此健康成年人抗凝血酶III活性參考值在我國東部季風(fēng)區(qū)的數(shù)值偏高于我國西北干旱區(qū)和青藏高原區(qū).

在土壤指標(biāo)方面，表土粉粒百分率、表土容重、表土有機(jī)質(zhì)含量、表土(粘土)陽離子交換量、表土(粉土)陽離子交換量、表土總可交換量均會對我國健康成年人抗凝血酶III活性產(chǎn)生影響，這主要是由于東部季風(fēng)區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高原區(qū)內(nèi)土壤發(fā)育存在差異性而造成的.在東部季風(fēng)區(qū)中，土壤發(fā)育較好，機(jī)械組成較細(xì)，腐殖質(zhì)含量較高且可溶鹽分較少；在西北干旱區(qū)中，土壤機(jī)械組成較粗，有機(jī)質(zhì)含量有限；在青藏高原區(qū)中，土壤發(fā)育較為緩慢，成土母質(zhì)的機(jī)械組成較粗.由于我國三大自然區(qū)劃的土壤發(fā)育不同，造成表土粉粒百分率、表土容重、表土有機(jī)質(zhì)含量、表土(粘土)陽離子交換量、表土(粉土)陽離子交換量、表土總可交換量產(chǎn)生差異，從而影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物，進(jìn)而間接對人體產(chǎn)生相應(yīng)影響[23-24].

除地理因子會對抗凝血酶III活性產(chǎn)生影響之外，基因缺陷和飲酒也會對抗凝血酶III活性產(chǎn)生影響.國外學(xué)者[25]的研究表明原發(fā)性抗凝血酶III活性值低多見于基因缺陷,為常染色體顯性遺傳，其血漿中抗凝血酶III活性值為正常人的50%.Bijnen等[26]對新西蘭老年男性的研究發(fā)現(xiàn)，飲酒也會導(dǎo)致抗凝血酶III活性降低.

4 結(jié)論

通過相關(guān)分析結(jié)合嶺回歸分析和地統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)有11項地理因子會分別對我國健康成年人抗凝血酶III活性參考值產(chǎn)生不同程度的影響.主要包括緯度(X2)、年平均氣溫(X5)、年平均相對濕度(X6)、年降水量(X7)、氣溫年較差(X8)、表土粉粒百分率(X11)、表土容重(X14)、表土有機(jī)質(zhì)含量(X16)、表土(粘土)陽離子交換量(X18)、表土(粉土)陽離子交換量(X19)、表土總可交換量(X21).

本文通過建模分析，首先確定了國健康成年人抗凝血酶III活性參考值與地理因子之間存在相關(guān)性.其次還顯示了健康成年人抗凝血酶III活性參考值在我國的地理分布存在著顯著差異性——具體分布呈東北地區(qū)、西北地區(qū)和西南大部分地區(qū)較低；華北地區(qū)、華中地區(qū)、華東地區(qū)和華南地區(qū)較高.最后，若已知中國某地區(qū)的緯度、年平均氣溫、年平均相對濕度、年降水量、氣溫年較差、表土粉粒百分率、表土容重、表土有機(jī)質(zhì)含量、表土(粘土)陽離子交換量、表土(粉土)陽離子交換量、表土總可交換量，可由此結(jié)合回歸方程

18.97X14-1.692X16-0.03670X18+0.01194X19-0.02360X21±8.55

預(yù)測出該地區(qū)健康成年人的抗凝血酶III活性參考值.

由于醫(yī)學(xué)指標(biāo)數(shù)據(jù)主要來源于網(wǎng)上文獻(xiàn)以及部分書籍資料中，本研究樣本點分布相對不均，東部地區(qū)的數(shù)據(jù)稍多于西部地區(qū)，這是由于我國東西部人口聚集程度不同、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不等和醫(yī)療資源稟賦差異造成，因此關(guān)于地理因素對我國抗凝血酶III活性參考值的影響還有待結(jié)合更多數(shù)據(jù)之后進(jìn)一步研究.