基于GAMLSS方法構(gòu)建重慶地區(qū)6～12歲兒童血清維生素A參考值的橫斷面調(diào)查

瞿 平 羅業(yè)濤 梁小華 王旭芹 劉友學(xué) 李廷玉 陳 潔 楊 亭

維生素A(VA)是機(jī)體必需營(yíng)養(yǎng)素，主要的生理功能包括維持視覺(jué)、促進(jìn)胚胎發(fā)育、調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能等[1,2]。近年來(lái)，有研究認(rèn)為VA與兒童高血壓[3]、肥胖[4]、智力發(fā)育水平[5]顯著相關(guān)。因血清VA水平受營(yíng)養(yǎng)知識(shí)水平、消費(fèi)水平、飲食習(xí)慣、食物種類(lèi)的影響，不同地區(qū)、年齡、性別人群血清VA的分布水平可能不同。目前，國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)健康兒童和成人血清VA參考值范圍的相關(guān)研究報(bào)道。本研究基于位置、尺度、形狀的廣義可加模型(GAMLSS)探討重慶地區(qū)6～12歲兒童血清VA的分布情況，繪制性別別、年齡別兒童血清VA百分位數(shù)曲線(xiàn)，為我國(guó)兒童人群的VA營(yíng)養(yǎng)評(píng)估提供參考。

1 方法

1.1 研究設(shè)計(jì) 利用本課題組2014年在重慶地區(qū)已建立的6～12歲健康兒童隊(duì)列[6]，檢測(cè)血清VA，并通過(guò)橫斷面問(wèn)卷調(diào)查獲取兒童性別、年齡、既往史、服用VA補(bǔ)充劑情況等。將年齡作為自變量，通過(guò)GAMLSS擬合性別別、年齡別兒童百分位數(shù)的血清VA參考值。

1.2 樣本量估計(jì) 通過(guò)文獻(xiàn)[7]和[8]中的雙側(cè)參數(shù)估計(jì)的參考值范圍樣本量估計(jì)公式計(jì)算樣本量，

n=(1+0.5z(1+q)/22)(φ(z(1+q)/22)z(1+q)/22/δ)

設(shè)定參考值范圍的百分位數(shù)為95%，即q為0.95，容許誤差為0.01即δ=0.01，η(總體中參考值范圍理論與實(shí)際樣本上界或下界之外的人群所占的比例的差值≤容許誤差δ的概率)為0.95，帶入公式計(jì)算，所需最低樣本量為384人。

1.3 抽樣方法 區(qū)、縣、街道、小學(xué)的抽樣方法見(jiàn)文獻(xiàn)[6]，本研究納入重慶市九龍坡區(qū)和豐都縣各2個(gè)街道的所有小學(xué)。每所學(xué)校每個(gè)年級(jí)隨機(jī)抽取1個(gè)班級(jí)，班級(jí)內(nèi)的所有學(xué)生均發(fā)放靜脈采血知情同意書(shū)和調(diào)查問(wèn)卷。

1.4 納入標(biāo)準(zhǔn) ①年齡6～12歲；②家長(zhǎng)和兒童均簽署知情同意書(shū)；③兒童近期無(wú)呼吸道感染、麻疹、腹瀉等影響血清VA水平的感染性疾病，無(wú)嚴(yán)重心、肺、肝、腎等疾病。

1.5 排除標(biāo)準(zhǔn) ①VA采血管中血液量不足以進(jìn)行VA檢測(cè)；②近半年服用VA補(bǔ)充劑；③血清VA達(dá)臨床病理缺乏狀態(tài)(<0.35 μmol·L-1)；④VA檢測(cè)值異常(>2.5 μmol·L-1)。

1.6 血樣采集及VA檢測(cè)方法 兒童空腹12 h后采集3 mL靜脈血，避光條件下3 000 r·min-1離心5 min，取上層血清210 μL置于2 mL EP管中-80°C冰箱保存。

由1名從事VA臨床檢測(cè)30余年的副主任技師完成樣本的VA檢測(cè)。血清解凍后混勻，3 000 r·min-1離心5 min，精確吸取200 μL血清至2 mL離心管，先后加200 μL無(wú)水乙醇、1 mL正己烷提純萃取VA，氮?dú)獯蹈珊笥昧鲃?dòng)相(甲醇∶水=97∶3)溶解，采用高效液相色譜儀(美國(guó)Angilent Technologies 1200色譜儀、美國(guó)Waters Symmetry?C18 5 μm 4.6×150 mm色譜柱)測(cè)定血清VA濃度，檢測(cè)波長(zhǎng)UV 315 nm，進(jìn)樣量20 μL，流速1.4 mL·min-1，保留時(shí)間3.0 min。

1.7 調(diào)查問(wèn)卷 建立隊(duì)列時(shí)納入的研究對(duì)象及其監(jiān)護(hù)人填寫(xiě)了調(diào)查問(wèn)卷，問(wèn)卷內(nèi)容包括兒童的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息、近期患病情況、體力活動(dòng)、膳食等，本研究從中截取性別、年齡、疾病史和VA補(bǔ)充情況等信息。

1.8 質(zhì)量控制 ①采血后運(yùn)送至當(dāng)?shù)蒯t(yī)院檢驗(yàn)科，盡快分離血清后置-80°C冰箱保存；②為避免損耗，比檢測(cè)需要多吸取10 μL血清即210 μL保存；③由同一人用同一臺(tái)高效液相色譜儀按照同種操作步驟完成所有樣本的VA檢測(cè)；④檢測(cè)儀器使用前進(jìn)行校準(zhǔn)；⑤使用同一種VA標(biāo)準(zhǔn)品(購(gòu)于美國(guó)Sigma公司)；⑥定期做標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，定期挍正定量加樣器；⑦問(wèn)卷調(diào)查人員均經(jīng)過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與方法培訓(xùn)；⑧所有數(shù)據(jù)經(jīng)雙人雙遍整理錄入、糾錯(cuò)。

1.9 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 數(shù)據(jù)錄入采用Microsoft Access進(jìn)行雙人雙遍錄入，并進(jìn)行一致性核對(duì)。采用SAS 9.4進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述，性別間的比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，年齡組之間的比較采用方差分析，兩兩比較利用Tukey法調(diào)整P值。利用3個(gè)參數(shù)(μ、σ、ν)的Box-Cox-Cole-Green(BCCG)分布和4個(gè)參數(shù)(μ、σ、ν、τ)的Box-Cox-Power-Exponential(BCPE)分布的GAMLSS估計(jì)性別別、年齡別血清VA的P1、P5、P10、P25、P50、P75、P90、P95、P99百分位數(shù)，并繪制百分位曲線(xiàn)圖。其中μ是位置參數(shù), 代表分布的均值；σ是尺度參數(shù), 代表分布的標(biāo)準(zhǔn)差；ν和τ為形狀參數(shù), 分別代表峰度和偏度。通過(guò)貝葉斯信息準(zhǔn)則(SBC)評(píng)價(jià)模型擬合程度，Q-Q圖評(píng)估模型的適用性，最終判斷VA分布類(lèi)型和最佳擬合模型[9]。采用R3.6.1中GAMLSS程序包(5.6.0版本)實(shí)現(xiàn)GAMLSS。

2 結(jié)果

2.1 抽樣結(jié)果 重慶市九龍坡區(qū)和豐都縣各2個(gè)街道的6所小學(xué)(九龍坡區(qū)1所學(xué)校拒絕配合血樣采集工作)、36個(gè)年級(jí)的1 110名健康兒童采集了外周靜脈血，6所學(xué)校納入兒童數(shù)量分別為211、158、206、181、173和171人，1～6年級(jí)分別為144、112、195、228、232和199人。排除6名VA采血管中血液量不足以檢測(cè)VA、2名血清VA檢測(cè)值異常、6名臨床型VA缺乏、8名近半年服用VA補(bǔ)充劑、11名患有其他疾病的兒童(上呼吸道感染8例，腹瀉3例)，共1 077例健康兒童納入本研究，平均年齡(9.52±1.63)歲，男570人(52.9%)，女507人，城市480(44.6%)人，鄉(xiāng)村597人。6～12歲各年齡組的兒童樣本數(shù)分別為62、105、92、198、279、257和84人。

2.2 不同性別、年齡兒童血清VA比較 表1顯示，各年齡段男、女童血清VA測(cè)量值。6歲組男童血清VA低于女童(t=2.53，P=0.014)，其余各年齡組男、女童間VA差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在男童中，10、11和12歲組的血清VA水平高于9歲組，12歲組高于6歲組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在女童中，各個(gè)年齡組血清VA之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?？傮w上，血清VA水平(μmol·L-1)為0.94±0.253，血清VA 95%參考值范圍為0.432～1.441，男、女童中血清VA 95%參考值范圍分別為0.436～1.441和0.452～1.430。

表1 性別別、年齡別兒童血清VA(μmol·L-1)

注 1)：與男童比較，t=2.53，P=0.014；兩兩比較采用Tukey法調(diào)整P值。2)：與9歲比較，t9 vs 10=3.12，Padjust=0.030；t9 vs 11=3.29，Padjust=0.018；t9 vs 12=3.37，Padjust=0.014)。3)：與6歲組比較，t6 vs 12=3.02，Padjust=0.042

2.2 GAMLSS擬合結(jié)果 總體、男童和女童的GAMLSS結(jié)果中，BCCG分布的SBC均低于BCPE分布，擬合度均優(yōu)于BCPE分布，說(shuō)明VA服從BCCG分布，分布參數(shù)及其擬合結(jié)果見(jiàn)表2。圖1顯示BCCG分布的模型殘差Q-Q圖，理論百分位數(shù)和樣本的百分位數(shù)幾乎落在同一直線(xiàn)上，殘差分布均勻。

2.3 百分位曲線(xiàn) GAMLSS構(gòu)建了性別別、年齡別兒童血清VA的P1、P5、P10、P25、P50、P75、P90、P95、P99百分位數(shù)及百分位數(shù)曲線(xiàn)。百分位數(shù)見(jiàn)表3，百分位數(shù)曲線(xiàn)見(jiàn)圖2和3。

表2 血清VA的分布及分布參數(shù)的擬合結(jié)果

注 1)：P<0.001；2)：P<0.01; BCCG分布表示變量經(jīng)過(guò)Box-Cox轉(zhuǎn)換后服從CG分布; μ為均值, σ為標(biāo)準(zhǔn)差, ν為峰度

3 討論

圖1 GAMLSS擬合6～12兒童血清VA的殘差Q-Q圖

本研究利用分層整群抽樣的抽樣方法，在重慶市健康兒童隊(duì)列人群中根據(jù)年級(jí)分組抽樣，每個(gè)年級(jí)抽取1個(gè)班級(jí)，并嚴(yán)格按照納入排除標(biāo)準(zhǔn)篩選對(duì)象，抽樣后總樣本和男、女童樣本量均>384例。因此，樣本具有較好的代表性，研究結(jié)果可代表重慶地區(qū)6～12歲兒童VA水平。對(duì)納入的1 077例健康兒童，將性別分層后用GAMLSS法制定兒童性別別、年齡別血清VA參考值范圍。結(jié)果顯示，男、女童的血清VA水平隨年齡變化的趨勢(shì)不一致。

國(guó)內(nèi)兒童血清VA的研究中，大多數(shù)是以血清VA缺乏率或血清VA邊緣缺乏率進(jìn)行描述，或者用均數(shù)、中位數(shù)等對(duì)血清VA集中趨勢(shì)進(jìn)行描述[10,11]，少數(shù)研究提供兒童血清VA的P5、P50和P75[12]，忽略了兒童性別別、年齡別血清VA的分布情況。本研究利用GAMLSS法繪制兒童血清VA的百分位曲線(xiàn)圖，為進(jìn)一步研究?jī)和錠A提供更準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

表3 6～12歲兒童血清VA百分位數(shù)參考值(μmol·L-1)

圖2 6～12歲兒童血清VA百分位數(shù)曲線(xiàn)

圖3 6～12歲男、女童血清VA百分位數(shù)曲線(xiàn)

目前制定參考值范圍的方法眾多，基于原始數(shù)據(jù)的百分位數(shù)法、正態(tài)分布法、回歸方程法可能是國(guó)內(nèi)部分研究建立參考值范圍或者繪制參考曲線(xiàn)的主要方法[13]。這類(lèi)方法簡(jiǎn)單易行，適用于偏態(tài)、正態(tài)分布的資料，但存在繪制參考曲線(xiàn)凹凸不平的缺陷。實(shí)際中，大多生長(zhǎng)發(fā)育資料和部分血液指標(biāo)分布復(fù)雜，與年齡、性別、身高等因素存在一定的關(guān)系，傳統(tǒng)方法可能并不適用?？紤]到兒童血清VA可能與年齡呈線(xiàn)性關(guān)系，本研究曾使用線(xiàn)性回歸制定性別別、年齡別的百分位數(shù)曲線(xiàn)，但線(xiàn)性回歸模型殘差Q-Q圖顯示，殘差并不在一條直線(xiàn)上，模型擬合效果不及GAMLSS法。因此，針對(duì)分布復(fù)雜的數(shù)據(jù)需要使用偏度系數(shù)-中位數(shù)-變異系數(shù)(LMS)法、GAMLSS法等參數(shù)方法對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行平滑處理。LMS法是目前繪制生長(zhǎng)參考曲線(xiàn)的常用方法[14,15]，擬合各年齡段的具體分布時(shí)主要利用中位數(shù)μ、變異系數(shù)σ和將資料轉(zhuǎn)換為正態(tài)分布的Box-Cox指數(shù)冪λ。GAMLSS是LMS法的進(jìn)展與延伸，考慮了資料的偏度和峰度，最多可利用位置參數(shù)μ、規(guī)模參數(shù)σ、峰度ν和偏度τ 4個(gè)參數(shù)擬合生長(zhǎng)曲線(xiàn)，同時(shí)結(jié)合BCCG和BCPE等多種分布，使擬合值更接近真實(shí)值，最重要的是，GAMLSS可考慮多個(gè)自變量與因變量的關(guān)系[9,16]。目前，GAMLSS法已是WHO推薦繪制生長(zhǎng)發(fā)育曲線(xiàn)的方法，具有廣泛的適用性，在繪制兒童身高[17]、兒童青少年陰莖直徑[18]、血壓[19,20]等指標(biāo)的百分位數(shù)曲線(xiàn)和參考值標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用廣泛。

本研究利用GAMLSS法擬合了重慶地區(qū)6～12歲兒童血清VA百分位數(shù)，根據(jù)SBC和Q-Q圖確定血清VA服從BCCG分布和最佳模型?？傮w上，兒童血清VA隨著年齡的增加緩慢上升。趙靜珺等[12]的研究也顯示10～13歲兒童血清VA水平高于6～9歲兒童。這可能與體重和營(yíng)養(yǎng)狀況有關(guān)，有文獻(xiàn)指出血清VA與BMI呈正相關(guān)[21, 22]，而兒童的BMI隨著年齡的增加呈上升趨勢(shì)[23]。另有研究顯示，BMI偏高兒童的鐵和鋅的營(yíng)養(yǎng)狀況相對(duì)較好，鐵和鋅與維生素A 吸收代謝相關(guān)[24]，這也可能引起血清VA 水平變化。本研究中，男、女童血清VA隨年齡的增長(zhǎng)變化趨勢(shì)不一致。男童血清VA隨年齡呈持續(xù)緩慢上升趨勢(shì)，與高蓉等[21]研究結(jié)果類(lèi)似，女童血清VA隨年齡的增長(zhǎng)基本維持不變。王迪等[25]在12 609名兒童中的研究發(fā)現(xiàn)，女童的血清VA略高于男童。本研究顯示，不同性別各個(gè)年齡段的兒童血清VA可能不同，6～9歲時(shí)，女童血清VA的P1、P5、P10、P25、P50、P75、P90、P95、P99略高于男童，10歲時(shí)，兩者基本持平，11～12歲時(shí)男童血清VA各百分位數(shù)略高于女童。本研究第一次發(fā)現(xiàn)男童與女童VA百分位數(shù)曲線(xiàn)存在交叉情況。

本研究的局限性如下：①6歲組兒童樣本量相對(duì)較少；主要原因是本研究在4月份(即入學(xué)的第二學(xué)期)進(jìn)行血樣采集，新入學(xué)兒童大部分均已滿(mǎn)7歲。合并6歲組、7歲組和刪除6歲組后做敏感性分析，主要研究結(jié)論不變，因此本研究將6歲單獨(dú)作為1個(gè)分組。②本研究為橫斷面調(diào)查，應(yīng)進(jìn)一步設(shè)計(jì)隊(duì)列研究，納入同一兒童不同年齡段VA水平進(jìn)行分析，制定VA隨年齡變化的趨勢(shì)。還需要納入膳食VA變量。③本文研究對(duì)象僅包含重慶城鄉(xiāng)地區(qū)社區(qū)樣本，能代表重慶地區(qū)或與重慶地區(qū)膳食結(jié)構(gòu)具有相似性的區(qū)域，但缺乏其他省市的數(shù)據(jù)，在全國(guó)范圍的外推性欠佳。④本研究基于2014年兒童膳食營(yíng)養(yǎng)水平制定的VA參考值，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，有必要每5年更新參考值標(biāo)準(zhǔn)。