個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方法及實(shí)現(xiàn)

胡天天 余駿雯 何加敏 金依霖 楊中方 朱政,2,3

(1.復(fù)旦大學(xué)護(hù)理學(xué)院,上海 200032;2.上海市循證護(hù)理中心,上海 200032;3.紐約大學(xué)護(hù)理學(xué)院,紐約 10010)

近年來,隨著大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的不斷發(fā)展,癥狀網(wǎng)絡(luò)的概念迅速興起[1-3],為臨床和現(xiàn)實(shí)生活中理解多種癥狀之間的復(fù)雜關(guān)系提供了新的視角[4-5],這一研究范式已逐漸應(yīng)用于心理學(xué)、精神病學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域[6-8]。從功能上看,癥狀網(wǎng)絡(luò)不僅可以提供癥狀的發(fā)生率和嚴(yán)重程度等指標(biāo),還可以通過節(jié)點(diǎn)特征指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)整體特征指標(biāo),反映癥狀在網(wǎng)絡(luò)中的交互作用?；诎Y狀的數(shù)據(jù)類型,通常癥狀網(wǎng)絡(luò)具有以下3種類型分類:同期網(wǎng)絡(luò)、個(gè)體化網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)。本文將從個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的定義、常用網(wǎng)絡(luò)特異性指標(biāo)、R軟件的實(shí)現(xiàn)和局限性等方面對(duì)基于單個(gè)個(gè)體癥狀數(shù)據(jù)的個(gè)體化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行介紹,旨在為推廣和規(guī)范癥狀組學(xué)領(lǐng)域的研究提供理論支持,為將來的精準(zhǔn)癥狀管理和干預(yù)提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。

1 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)定義和常用網(wǎng)絡(luò)特異性指標(biāo)

1.1個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的定義 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)(temporal/individualized symptom network)是指在某一段測(cè)量時(shí)間段內(nèi),患者個(gè)體所表現(xiàn)出的癥狀所構(gòu)成的具有時(shí)效性特征的癥狀網(wǎng)絡(luò)。個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)與同期網(wǎng)絡(luò)不同之處在于,個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)是基于個(gè)體多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的橫斷面數(shù)據(jù)構(gòu)建而成。基于癥狀數(shù)據(jù)的3種類型網(wǎng)絡(luò)可視化,見圖1。

圖1 基于癥狀數(shù)據(jù)的3種類型網(wǎng)絡(luò)可視化

個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)可以為研究者提供實(shí)時(shí)的患者個(gè)體化癥狀發(fā)生率和嚴(yán)重程度等信息,同時(shí)也能協(xié)助臨床醫(yī)護(hù)人員更好地掌握患者多種癥狀的動(dòng)態(tài)變化,以及更好地識(shí)別個(gè)體精準(zhǔn)干預(yù)的時(shí)間點(diǎn)和靶點(diǎn)。個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)同樣可以幫助研究者了解個(gè)體在某段時(shí)間內(nèi)多因多果的癥狀問題,對(duì)于挖掘個(gè)體癥狀干預(yù)時(shí)間點(diǎn)具有特殊意義。本研究團(tuán)隊(duì)于2020年6月-2021年12月采用經(jīng)驗(yàn)取樣法,對(duì)144例上海市公共衛(wèi)生臨床中心VCT門診就診的HIV感染者每周開展11次調(diào)查, 1個(gè)月為1周期,然后分別在第1個(gè)月、第4個(gè)月和第7個(gè)月共3個(gè)周期開展前瞻性隊(duì)列調(diào)查。經(jīng)過進(jìn)行6個(gè)月的軀體癥狀隨訪,本研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)個(gè)體癥狀網(wǎng)絡(luò)連通性具有其特殊的預(yù)測(cè)價(jià)值,這也從側(cè)面驗(yàn)證了癥狀個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)對(duì)于患者健康特殊預(yù)測(cè)意義[9]。以下相關(guān)方法部分將基于以上述案例展開具體闡述。

1.2個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)中常用的網(wǎng)絡(luò)特異性指標(biāo) 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)中常用的網(wǎng)絡(luò)特異性指標(biāo)同樣包括節(jié)點(diǎn)指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)擬合指標(biāo)和差異性檢驗(yàn)指標(biāo)4類,見表1。其節(jié)點(diǎn)指標(biāo)包括強(qiáng)度/橋梁強(qiáng)度中心性、緊密度/橋梁緊密度中心性、中介/橋梁中介中心性和(橋梁)預(yù)期影響系數(shù);網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)包括邊緣權(quán)重系數(shù)、網(wǎng)絡(luò)連接性、網(wǎng)絡(luò)密度和模塊度;網(wǎng)絡(luò)擬合指標(biāo)包括邊緣權(quán)重的精確性和中心性的穩(wěn)定性,差異性檢驗(yàn)指標(biāo)包括網(wǎng)絡(luò)差異性、節(jié)點(diǎn)差異性和邊緣差異性。

表1 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)中常用的網(wǎng)絡(luò)特異性指標(biāo)

2 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)分析內(nèi)容和R軟件的實(shí)現(xiàn)

2.1個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)分析內(nèi)容 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包含每個(gè)受試者對(duì)每個(gè)癥狀的得分或等級(jí)。其中,對(duì)于不同個(gè)體網(wǎng)絡(luò),生成實(shí)時(shí)的個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行多次調(diào)試,若數(shù)據(jù)發(fā)生率過低,可能無法生成網(wǎng)絡(luò)。如本研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)對(duì)144例患者進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的軀體癥狀隨訪中,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)試發(fā)現(xiàn)4周里所得癥狀數(shù)據(jù)即4次(每周1次)數(shù)據(jù)可以生成較為有意義的實(shí)時(shí)個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)[9]。

2.2個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)R軟件的實(shí)現(xiàn) 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)R軟件的實(shí)現(xiàn)和同期網(wǎng)絡(luò)的步驟類似,癥狀網(wǎng)絡(luò)可視化前的步驟包括對(duì)癥狀數(shù)據(jù)收集、編碼、轉(zhuǎn)化、整理以及在命名和定義群組。個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)可視化步驟,見圖2(掃后文二維碼獲取)。

2.2.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和清理 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)分析的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和清理需要特別要注意以下幾點(diǎn):(1)個(gè)體化癥狀數(shù)據(jù)收集和歸類:數(shù)據(jù)收集過程當(dāng)中要注意對(duì)于收集時(shí)間點(diǎn)的記錄,以及根據(jù)不同時(shí)間對(duì)每個(gè)個(gè)體的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類。(2)轉(zhuǎn)化個(gè)體化癥狀數(shù)據(jù)時(shí)需記錄數(shù)據(jù)收集時(shí)間:將個(gè)體的癥狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為構(gòu)建個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)所需的形式時(shí),可以將需要的變量提取出來保存為csv格式。按照時(shí)間順序,個(gè)體化癥狀數(shù)據(jù)將會(huì)生成多個(gè)csv格式數(shù)據(jù),注意與收集時(shí)間進(jìn)行對(duì)應(yīng)。數(shù)據(jù)整理完后需要設(shè)置工作目錄、讀取數(shù)據(jù)、讀取qgraph命令包。

2.2.2命名和定義群組 如果需要探索個(gè)體多個(gè)癥狀群之間的關(guān)系,仍然需要對(duì)這些癥狀進(jìn)行命名和分類。如果研究使用了標(biāo)準(zhǔn)化量表,那么可以根據(jù)量表中推薦的維度和分量表對(duì)癥狀進(jìn)行分類。但是,如果原量表沒有維度區(qū)分,或者研究者想要探索一組癥狀是否以某種方式與另一組癥狀相關(guān)聯(lián),那么建議使用因子分析或主成分分析來探索癥狀群。

2.2.3可視化 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)同樣可以使用qgraph命令將癥狀網(wǎng)絡(luò)可視化,其基本R語言和同期癥狀網(wǎng)絡(luò)分析R語句類似。但是,由于個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)相比于同期網(wǎng)絡(luò)的R語句要求也為更加精細(xì),label.cex,vsize,cut,node.width等參數(shù)都需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整(label.cex可以用來控制樹狀圖中標(biāo)簽的大小,默認(rèn)值為1;vsize用于控制樹狀圖中節(jié)點(diǎn)的大小,默認(rèn)值為0.5;cut用于控制樹狀圖中節(jié)點(diǎn)的形狀,默認(rèn)值為0.5,可調(diào)整范圍為0～1;node.width用于控制樹狀圖中節(jié)點(diǎn)的寬度,默認(rèn)值為1),個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)分析R語句,見框1,掃二維碼獲取圖2和框1。本研究團(tuán)隊(duì)于2020-2021年經(jīng)對(duì)144例患者進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的軀體癥狀數(shù)據(jù)收集以及清理之后,采用框1代碼進(jìn)行可視化分析,便于對(duì)患者個(gè)體在單個(gè)時(shí)間的癥狀和癥狀群進(jìn)行捕獲和收集,并進(jìn)行縱向比較和分析,辨別患者個(gè)體癥狀發(fā)生變化的干預(yù)最佳時(shí)間點(diǎn)和最佳癥狀或是癥狀群[9]。

2.2.4中心化指標(biāo)分析 在個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)中,中心性指標(biāo)是描述節(jié)點(diǎn)核心地位的重要指標(biāo),主要包括強(qiáng)度中心性、緊密中心性和中介中心性。這些指標(biāo)可以用來確定核心癥狀,為臨床癥狀管理干預(yù)措施的制定提供指導(dǎo);同時(shí)個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)考慮了時(shí)間因素,和中心性指標(biāo)的結(jié)合還可以用來確定臨床癥狀管理干預(yù)較為精準(zhǔn)的時(shí)間點(diǎn),同時(shí)也有助于研究人員更好地跟蹤網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)變化。其中強(qiáng)度中心性是網(wǎng)絡(luò)中心性指標(biāo)中最有說服力的指標(biāo),數(shù)值越大表示該癥狀是機(jī)制上越核心的癥狀。在癥狀網(wǎng)絡(luò)中,使用spring布局,可使核心癥狀居于圖中央。

2.2.5橋梁分析 橋梁中心性指標(biāo)可用于探索連接不同癥狀群、不同疾病或同一疾病不同亞組的橋梁癥狀,可以使用"bridge"命令獲取。其中,橋梁強(qiáng)度中心性(Bridge Strength)是最有說服力的指標(biāo),數(shù)值越大代表該癥狀在機(jī)制層面上可能是連接2個(gè)癥狀群的關(guān)鍵癥狀。

3 討論

3.1測(cè)量次數(shù)和頻率對(duì)于個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的重要性 時(shí)間是評(píng)估和管理個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵因素,因?yàn)榘Y狀的出現(xiàn)、持續(xù)時(shí)間和嚴(yán)重程度都會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化。既往研究[10-11]表明,癥狀網(wǎng)絡(luò)存在交叉滯后現(xiàn)象,即不同癥狀之間的發(fā)展不是同步的,這可能是由于不同癥狀在發(fā)病機(jī)制和病理生理機(jī)制上的存在差異,而患者的個(gè)體癥狀也會(huì)隨著時(shí)間產(chǎn)生變化。Klipstein等[12]在對(duì)個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的探索過程當(dāng)中,也闡述研究結(jié)果外推性要考慮到兩個(gè)測(cè)量時(shí)間之間的距離。同樣,這也是研究個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此,建議研究者不斷在此方向給予探索,同時(shí)臨床醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行癥狀管理時(shí),需要考慮到癥狀的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì),并制定較為及時(shí)相應(yīng)的個(gè)體化干預(yù)策略。

3.2個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的意義 個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)是一種主要用于研究個(gè)體中癥狀變化的網(wǎng)絡(luò)模型。個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)是充分考慮了個(gè)體的獨(dú)特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)演化的影響。這種網(wǎng)絡(luò)模型有以下幾方面的意義:(1)揭示個(gè)體的獨(dú)特性。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型往往忽略了個(gè)體之間的差異性[10],而個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)能夠更好地捕捉到不同個(gè)體的特點(diǎn),這有助于研究人員更深入地理解癥狀網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)個(gè)體的癥狀特點(diǎn)和干預(yù)時(shí)機(jī)。(2)預(yù)測(cè)未來網(wǎng)絡(luò)演變。未來可以借助個(gè)體化癥狀數(shù)據(jù)建構(gòu)個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)模型,構(gòu)建更為精確的預(yù)測(cè)方法,實(shí)時(shí)掌握患者癥狀信息和預(yù)測(cè)其癥狀走向,根據(jù)其變化并及時(shí)給予干預(yù)措施。

3.3個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)和信息化系統(tǒng)的結(jié)合,促進(jìn)癥狀的生態(tài)瞬時(shí)評(píng)估 隨著信息化系統(tǒng)的發(fā)展,個(gè)體化網(wǎng)絡(luò)與信息化系統(tǒng)相結(jié)合是未來研究的發(fā)展方向,既往研究[12-13]當(dāng)中,將個(gè)體化心理癥狀數(shù)據(jù)用于疾病的診斷和治療是未來的一個(gè)方向。個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)未來可以也借助信息化系統(tǒng)低成本、高效管理的優(yōu)勢(shì),將個(gè)體病例中的癥狀和患者自我報(bào)告的癥狀結(jié)合,同時(shí)結(jié)合疾病和治療方案等信息,形成個(gè)體化的病史檔案,將這些信息與時(shí)間軸相結(jié)合,以反映病情的發(fā)展和演變,更好捕捉疾病發(fā)展的動(dòng)態(tài)變化。有研究[13-14]顯示,個(gè)體化的特定癥狀網(wǎng)絡(luò)通常具備著同期網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì),也考慮到了時(shí)間的因素。一方面,能確定患者的核心癥狀;另一方面,能夠較為及時(shí)確定患者相關(guān)癥狀需要干預(yù)的時(shí)間,以此幫助患者更好管理病情。此外,傳統(tǒng)的量表研究常常給患者帶來一定的量表測(cè)量負(fù)擔(dān),從而影響數(shù)據(jù)收集質(zhì)量,同時(shí),受試者的自我評(píng)估可能存在一定的主觀性和回憶偏倚[15-16]。個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)與信息化系統(tǒng)相結(jié)合的生態(tài)順勢(shì)評(píng)估則可減少這一局限性,利用患者實(shí)時(shí)自我報(bào)告數(shù)據(jù)形成個(gè)體化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)體癥狀的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和跟蹤和更精細(xì)的個(gè)體化評(píng)估,有助于探索疾病過程中患者多種癥狀的干預(yù)靶點(diǎn)和干預(yù)時(shí)機(jī)。此外,如果將個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與其他生態(tài)瞬時(shí)的指標(biāo)如連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)(CGM)、動(dòng)態(tài)心電圖或腦電圖(EEG)等指標(biāo)結(jié)合起來,可以更加全面地評(píng)估受試者的身體和心理健康狀態(tài)。如結(jié)合CGM可以獲得更全面的代謝信息,從而更好地評(píng)估糖尿病患者的身體狀況;結(jié)合動(dòng)態(tài)心電圖或腦電圖可以獲得更全面的心理和認(rèn)知信息,從而更好地評(píng)估受試者的心理狀況。因此,個(gè)體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)合生態(tài)瞬時(shí)評(píng)估在臨床和研究中具有廣闊的前景,可以為身體和心理健康的評(píng)估提供更加全面、客觀和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

4 小結(jié)

本研究從個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的定義、常用網(wǎng)絡(luò)特異性指標(biāo)、R軟件的實(shí)現(xiàn)、個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)的意義和應(yīng)用等方面對(duì)基于個(gè)體癥狀數(shù)據(jù)的個(gè)體化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了介紹。個(gè)體化癥狀網(wǎng)絡(luò)作為一種具有重要意義的網(wǎng)絡(luò)模型,為研究者研究復(fù)雜系統(tǒng)中個(gè)體內(nèi)動(dòng)態(tài)關(guān)系提供了新的分析工具和分析思路,有助于揭示網(wǎng)絡(luò)演化的本質(zhì)并為實(shí)際問題提供解決方案;同時(shí),其也具備著揭示個(gè)體獨(dú)特性、預(yù)測(cè)未來網(wǎng)絡(luò)演變、提高癥狀監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性與全面性以及構(gòu)建更精細(xì)的個(gè)體化評(píng)估及干預(yù)等諸多價(jià)值。希望本研究能為該領(lǐng)域的研究者提供一定的參考價(jià)值。