氣象因素與急性閉角型青光眼發(fā)作關(guān)系的研究

李 柳，金 昱，劉 淼

（1.南昌市第一醫(yī)院眼科，江西 南昌 330008；2.中山大學(xué)中山眼科中心南昌眼科醫(yī)院，江西 南昌 330008）

急性閉角型青光眼（acute angle-closure glaucoma，AACG）是由于前房角突然關(guān)閉而造成眼壓大幅度上升的眼部疾病[1]，發(fā)病時患者自覺劇烈眼痛，甚至惡心、嘔吐，并有顯著的視力障礙[2，3]。一般認(rèn)為此病的誘因除情緒大幅度波動、極度疲勞外[4]，還與特定的氣象條件相關(guān)[5]。氣象因子可引起人體的內(nèi)分泌系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，從而影響身體健康[6]。有科學(xué)研究報(bào)導(dǎo)氣象因素與心血管疾病發(fā)病有關(guān)[7]。但目前國內(nèi)外并無對氣象因素與AACG 發(fā)病關(guān)聯(lián)的研究。本研究通過對不同氣象條件下AACG 就診人次進(jìn)行分析，探討南昌市氣象條件下AACG 發(fā)病特點(diǎn)與規(guī)律以及極端溫度對AACG 發(fā)病的影響，建立南昌市AACG 逐月就診人次數(shù)的預(yù)測模型，為AACG 病因?qū)W的探討、診治和預(yù)防提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2015 年1 月1 日～2019 年10 月31 日在南昌市規(guī)模較大的綜合性三級甲等醫(yī)院門診就診的所有AACG 發(fā)病病例，AACG 診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]：①視力驟降、有確定的發(fā)病時間；②眼壓≥30 mmHg；③眼痛、頭痛、畏光、流淚、部分患者惡心、嘔吐等癥狀；④裂隙燈檢查有睫狀或混合充血；角膜和結(jié)膜水腫；前房較淺；瞳孔散大、變形或固定。搜集與AACG 就診資料數(shù)據(jù)同步的氣象資料，含日平均溫度Ta（℃）、日最高溫度Th（℃）、日最低溫度Tl（℃）、日均值氣壓Pa（hpa）、日最大氣壓Ph（hpa）、日最小氣壓Pl（hpa）、日均值空氣濕度Ha（%）、日最低濕度Hl（%）。以2015 年1 月1 日～2018 年10 月31 日（共46 個月）的數(shù)據(jù)用來擬合ARIMA 模型，2018 年11 月1 日～2019 年10 月31 日（共12 個月）的數(shù)據(jù)用于模型預(yù)測效果評價(jià)。

1.2 圓形分布計(jì)算流程 將12 個月轉(zhuǎn)換成360°，1

天相當(dāng)于0.9863°，以每月的月中值為組中值（αi）。按下列流程進(jìn)行計(jì)算：①計(jì)算cosαi及sinαi的均值，分 別 以X 和Y 表 示。，fi為頻數(shù)，n 為AACG 總?cè)藬?shù)；②計(jì)算角度離散程度指標(biāo)γ 值；③計(jì)算平均角的正弦及余弦。，由上述結(jié)果推算值；④計(jì)算角離差S或S=；⑤檢驗(yàn)方法為雷氏Z 值檢驗(yàn)。Z=nγ2，Z＞Z0.05，表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.3 建立ARIMA 模型 時間序列的特征分析及平穩(wěn)化：建立時間序列，通過自相關(guān)系數(shù)函數(shù)圖（Autocorrelationfunction，ACF）和偏自相關(guān)系數(shù)函數(shù)圖（Partialautocorrelationfunction，PACF）分析序列的平穩(wěn)性，因?yàn)锳RIMA 模型只適用于平穩(wěn)序列分析，非平穩(wěn)序列需通過自然對數(shù)轉(zhuǎn)換、一般差分或季節(jié)差分等方法進(jìn)行處理。

1.3.1 模型識別和定階 根據(jù)ACF 圖、PACF 圖和SPSS 23.0 軟件初步擬合結(jié)果，定階預(yù)先考慮使用ARIMA（p，d，q）或ARIMA（p，d，q）×（P，D，Q）模型，對模型參數(shù)從低階到高階進(jìn)行逐項(xiàng)試驗(yàn)，根據(jù)文獻(xiàn)資料[9]，該模型的階數(shù)一般不超過2，因此可以在二階以下逐一檢驗(yàn)。

1.3.2 備選模型的參數(shù)估計(jì)和診斷 通過非線性最小二乘法估計(jì)參數(shù)，對模型的殘差進(jìn)行Ljung-BoxQ（白噪聲）檢驗(yàn)，以判定模型是否具有合理性。對各模型的AIC 和SBC 值進(jìn)行綜合比較。AIC 和SBC 值與模型的預(yù)測效果負(fù)相關(guān)。選擇三個擬合優(yōu)度統(tǒng)計(jì)量（AIC 和SBC）最小的模型為備選模型。

1.3.3 明確最優(yōu)模型 用備選模型預(yù)測2018 年11 月1 日～2019 年10 月31 日（共12 個月）AACG 就診人數(shù)，并與具體就診人數(shù)進(jìn)行對比，選擇預(yù)測相對誤差最小的模型為最優(yōu)模型。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 選用Excel 錄入以上AACG 就診資料及當(dāng)期氣象因素?cái)?shù)據(jù)信息，選用SPSS 23.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析不同季節(jié)AACG 就診率，采用圓分布方法分析AACG 就診集中趨勢，應(yīng)用單因素相關(guān)分析及多元逐步回歸分析8 項(xiàng)氣象因素與AACG 就診的關(guān)聯(lián)性，建立ARIMA 模型，繪制相應(yīng)的預(yù)測效果圖。

2 結(jié)果

2.1 南昌市AACG 就診集中趨勢 2015 年1 月1日～2019 年10 月31 日記錄的AACG 就診人數(shù)顯示，冬季發(fā)生AACG 的例數(shù)最多，見表1。

表1 各年度AACG 就診人數(shù)月份分布情況（n）

2.2 氣象因素與AACG 就診人次數(shù)的關(guān)聯(lián)性 將8項(xiàng)氣象因素（Ta、Th、Tl、Pa、Ph、Pl、Ha、Hl）與AACG就診人數(shù)分別進(jìn)行單因素相關(guān)性分析，結(jié)果顯示AACG 與Ta、Th、T1 呈負(fù)相關(guān)，與Pa、Ph、Pl、Ha、Hl呈正相關(guān)，見表2；多元逐步回歸分析顯示，Ta、Th、T1、Hl 與AACG 就診人次數(shù)有關(guān)（P＜0.05），見表3。

表2 氣象因子與AACG 就診人次數(shù)的單因素相關(guān)性分析

表3 氣象因素與AACG 就診人次數(shù)的多元逐步回歸分析

2.3 ARIMA 預(yù)測模型

2.3.1 南昌市AACG 發(fā)病趨勢 依據(jù)2015 年1 月1日～2018 年10 月31 日南昌市AACG 就診人數(shù)隨時間的趨勢分析，見圖1，初步認(rèn)為南昌市AACG 搜集病例的時間序列是非平穩(wěn)曲線，每年12 月～次年2月為一個發(fā)病高峰，2017 年12 月～2018 年1 月就診的病例較多，且呈顯著的單峰分布。ACF 和PACF圖均不截尾，但有拖尾，見圖2，提示該時間序列為非平穩(wěn)序列。

圖1 AACG 就診人數(shù)時間序列圖

圖2 AACG 就診人數(shù)ACF 和PACF 函數(shù)圖

2.3.2 序列的平穩(wěn)化及模型識別 對2015 年1 月1日～2018 年10 月31 日南昌市AACG 數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自然對數(shù)轉(zhuǎn)化和1 階差分處理，獲得差分后的ACF圖和PACF 圖，見圖3。相關(guān)系數(shù)在滯后編號12 時尚未落入95%的置信區(qū)間內(nèi)，初步說明需建立的最優(yōu)ARIMA（p，d，q）或ARIMA（p，d，q）×（P，D，Q）模型將比較復(fù)雜。

圖3 AACG 就診人數(shù)數(shù)經(jīng)自然對數(shù)轉(zhuǎn)化和1 階差分處理后ACF 和PACF 函數(shù)圖

2.3.3 模型的初步建立、確定 在滿足模型簡潔、各參數(shù)都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）和Ljung-BoxQ 統(tǒng)計(jì)量所對應(yīng)的P＞0.05 的情況下，選擇標(biāo)準(zhǔn)化BIC 最?。?.651）、平穩(wěn)R2最大（0.658）、均方根誤差較?。?.124）的ARIMA（1，0，0）（2，0，0）12模型，其Ljung-BoxQ=9.762，P=0.834，殘差序列為白噪聲。圖4 顯示，殘差序列ACF、PACF 均落入置信區(qū)間內(nèi)，表示模型信息提取較為充分，時間序列各項(xiàng)之間沒有相關(guān)性。

圖4 模型ARIMA（1，0，0）（2，0，0）12 殘差序列ACF、PACF 函數(shù)圖

2.3.4 模型預(yù)測分析 以2015 年1 月1 日～2018 年10 月31 日AACG 就診人數(shù)時間序列擬合ARIMA（1，0，0）（2，0，0）12后，再以2018 年11 月1 日～2019年10 月31 日的數(shù)據(jù)為驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測分析，根據(jù)預(yù)測值與實(shí)際值的相對誤差判斷模型的預(yù)測實(shí)際效果，見表4，并繪制實(shí)際值和預(yù)測值序列圖，見圖5。實(shí)際值與本模型預(yù)測的結(jié)果基本一致，且未超出95%可信區(qū)間。其中，2019 年5、9、10 月預(yù)測值大于實(shí)際值，2018 年12 月～2019 年2 月和2019 年7、8月預(yù)測值小于實(shí)際值。

圖5 AACG 就診人數(shù)趨勢預(yù)測分析圖

表4 AACG 就診人數(shù)預(yù)測值與實(shí)際值比較（n）

3 討論

3.1 AACG 發(fā)病的特征 AACG 是由于房角突然關(guān)閉，使得房水流出受阻，并最終導(dǎo)致眼壓升高，其發(fā)生往往有內(nèi)在的或外在的促發(fā)因素，臨床上最多見的是情緒波動，亦見于過度疲勞、近距離用眼過度、暗室環(huán)境、全身疾病等等。本研究共收集因AACG就診的患者226 例，其中50～70 歲最多，與臨床流行病學(xué)研究結(jié)果一致[10]。

3.2 AACG 發(fā)病的季節(jié)規(guī)律 南昌處在北半球亞熱帶，氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，每年的7～8 月份溫度最高，1～2 月份溫度最低且溫差變化較大。本研究對226 例AACG 患者不同月份就診人數(shù)進(jìn)行分析，就診人次數(shù)與月份分布表表明，AACG 的多發(fā)于冬季（12 月～次年2 月）。從2015 年1 月～2019 年10月的AACG 就診人數(shù)時間序列分析圖可得出，AACG 就診人數(shù)隨時間波動，波峰為每年12 月～次年2 月。圓分布方法分析結(jié)果表明，每年的12 月12日是AACG 就診高峰日。

3.3 氣象因素與AACG 發(fā)病的關(guān)聯(lián) 分析8 個氣象因素與AACG 日就診人數(shù)的關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)顯示AACG與Ta、Th、T1 呈負(fù)相關(guān)（R=-0.216、-0.167、-0.171，P＜0.05），與Pa、Ph、Pl、Ha、Hl 呈正相關(guān)（R=0.048、0.049、0.041、0.079、0.074）。從相關(guān)系數(shù)值來看，AACG 發(fā)病與單一氣象因素的相關(guān)系數(shù)較小。進(jìn)一步多元逐步回歸分析顯示，Ta、Th、T1、Hl 與AACG就診人次數(shù)有關(guān)（P＜0.05）。表明溫度、氣濕會影響AACG 的發(fā)病。分析其原因可能是溫度突變影響了調(diào)節(jié)中樞，自主神經(jīng)引起房角關(guān)閉，進(jìn)而導(dǎo)致眼壓的升高，并最終引起急性閉角型青光眼大發(fā)作。因此，需高度關(guān)注溫度變化，溫度驟降時，應(yīng)當(dāng)盡量避免戶外活動；出門時，必須做好防寒保暖工作，避免閉角型青光眼大發(fā)作。

3.4 AACG 就診人次數(shù)的預(yù)測模型 本研究構(gòu)建了ARIMA 預(yù)測模型，該模型相比于線性回歸模型，對波動性、隨機(jī)性較大的數(shù)據(jù)擬合效果較好、預(yù)測精度較高，其將多種因素（包含未知因素）的綜合效應(yīng)都蘊(yùn)含于時間變量，常用于預(yù)測某一疾病與季節(jié)變換的關(guān)系[11，12]。本研究以46 個時間點(diǎn)長度的AACG 就診人數(shù)為預(yù)測數(shù)據(jù)，以12 個時間點(diǎn)的數(shù)據(jù)為驗(yàn)證數(shù)據(jù)，經(jīng)過模型的識別、估計(jì)和診斷，最終明確含有氣象因素的預(yù)測模型：ARIMA（1，0，0）（2，0，0）12模型，該結(jié)果表明平均溫度等氣象因子對AACG 就診人數(shù)有一定影響。模型各參數(shù)、Box-Ljung 統(tǒng)計(jì)量、平穩(wěn)R2、標(biāo)準(zhǔn)化BIC 和均方根誤差等指標(biāo)均表明ARIMA 模型對AACG 就診人次數(shù)序列的擬合效果良好，進(jìn)一步分析模型對AACG 發(fā)病的預(yù)測結(jié)果顯示2018 年11 月1 日～2019 年10 月31 日模型預(yù)測值與具體情況基本一致，2018 年11 月1 日～2019年10 月31 日就診人數(shù)各實(shí)測值均落入預(yù)測值的可信區(qū)間內(nèi)，表明模型對AACG 就診的預(yù)測分析實(shí)際效果較好，可用于預(yù)測分析AACG 就診情況，能為AACG 的預(yù)防和治療提供依據(jù)。

總之，AACG 多發(fā)于冬季，其發(fā)病與溫度、氣濕相關(guān)，氣象因子之間協(xié)同作用影響AACG 的發(fā)生。溫度驟變引起AACG 發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)升高。ARIMA（1，0，0）（2，0，0）12對AACG 的發(fā)病預(yù)測實(shí)際效果比較理想，可用于預(yù)測AACG 月就診情況，實(shí)現(xiàn)警示預(yù)報(bào)功效。