强直性脊柱炎患者心功能参数变化的数据挖掘

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　　 【摘 要】目的：基于数据挖掘方法探究强直性脊柱炎患者的超声心动图相关参数与炎症、免疫、代谢指标的相关性、关联性及危险因素。方法：对2012年6月至2018年6月强直性脊柱炎住院患者的病例资料进行整理，研究以下指标：心功能参数包括主动脉内径（AODd）、每搏输出量（SV）、左心房舒张期内径（LADd）、左室舒张末期内径（LVDd）、肺动脉压（Pmax）、射血分数（EF）、左心室短轴缩短率（FS），炎症指标包括超敏C-反应蛋白（hs-CRP），免疫指标包括免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM）、补体（C3、C4），代谢指标包括低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、肌酐（CREA）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、尿素氮（BUN）、同型半胱氨酸（Hcy）、α1-酸性糖蛋白（α1-AGP）。运用SPSS 22.0、SPSS Clementine 11.1 Aprior等统计学软件对指标进行相关性分析、关联性分析、二元Logistic回归分析。结果：①共纳入强直性脊柱炎患者72例，与正常值相比，AODd升高22例，SV降低23例。②相关性分析显示：超声心动图相关参数AODd与ALT呈正相关（P < 0.05），与Hcy呈正相关（P < 0.01），与IgM呈负相关（P < 0.05），与其余项无相关性（P > 0.05）;SV与hs-CRP呈正相关 （P < 0.05），與其余项无相关性（P > 0.05）。③关联性分析：AODd升高与hs-CRP、α1-AGP升高呈强关联;SV降低与hs-CRP升高呈强关联。④二元Logistic回归分析得出，C4、IgG、hs-CRP、AST是 AODd升高的危险因素（OR > 1），α1-AGP、IgM、IgG升高是SV降低的危险因素（OR > 1）。结论：强直性脊柱炎患者超声心动图相关参数的下降，与炎症、免疫、代谢指标的升高具有相关性，且部分指标呈有效的强关联性，hs-CRP升高可作为超声心动图相关参数值异常的危险因素，参与强直性脊柱炎心功能变化的发病及活动，具体机制有待进一步研究。
　　 【关键词】 脊柱炎，强直性;心功能参数;相关性分析;关联规则;数据挖掘
　　Data Mining of Cardiac Function Parameters in Patients with Ankylosing Spondylitis
　　LONG Yan，LIU Jian，XIN Ling，HUANG Dan，BAO Bing-xi，SUN Guang-han，ZHANG Ying
　　 【ABSTRACT】Objective：To explore the correlation between the parameters of echocardiography and the indexes of inflammation，immunity and metabolism in patients with ankylosing spondylitis based on data mining and related risk factors.Methods：The data of the patients with ankylosing spondylitis from June 2012 to June 2018 were collected and the following indexes were studied：heart function parameters including AODd，SV，LADd，LVDd，Pmax，EF and FS;inflammatory markers including hs-CRP;immune indexes including IGA，
　　IgG，IgM，C3，C4;the metabolic indexes inclu-
　　ding LDL-C，CREA，BUN，Hcy and α1-AGP.Statistical softwares such as SPSS 22.0 and SPSS Clementine 11.1 Aprior were used for
　　correlation analysis and binary logistic regression analysis.Results：①Seventy-two cases of ankylosing spondylitis were included.Compared with the normal value，AODd increased in 22 cases and SV decreased in 23 cases.②Correlation analysis showed that AODd was positively correlated with ALT（P < 0.05）and Hcy（P < 0.01），negatively correlated with IgM
　　（P < 0.05），and of no correlation with the rest（P > 0.05）.SV was positively correlated with hs-CRP（P < 0.05），
　　and of no correlation with the rest（P > 0.05）.③Correlation analysis showed that there was a strong correlation between the increase of AODD and the increase of hs-CRP and α1-AGP;and there was a strong correlation between the decrease of SV and the increase of hs-CRP.④Binary logistic regression analysis showed that C4，IgG，hs-CRP and AST were the risk factors for the increase of AODd（OR > 1），and the increase of α1-AGP， 　　IgM and IgG was the risk factor for the decrease of SV（OR > 1）.Conclusion：The decrease of echocardiographic parameters in patients with ankylosing spondylitis is closely related to the increase of inflammation，immunity and metabolism，and are highly related with some of them.The increase of hs-CRP can be used as a risk factor for the abnormal values of echocardiographic parameters，participating in the pathogenesis and activities of cardiac function changes in patients with ankylosing spondylitis.The specific mechanism needs further study.
　　 【Keywords】 spondylitis，ankylosing;cardiac function parameters;correlation analysis;association rules;data mining
　　 强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）是一种多累及中轴关节的自身免疫性结缔组织病，其具有进行性、发展缓慢、反复发作的特征，迁延难愈，随着病情发展，可累及全身大小关节，且常伴有关节外病變[1]。心脏具有丰富的结缔组织与血管，而AS属结缔组织病范畴，多引起关节以外的结缔组织病变，因此心脏较容易受累。大量的研究表明，心功能受损与结缔组织病本身的免疫平衡紊乱及细胞因子失衡密切相关[2-3]。AS心功能受损多隐匿起病，初期临床症状多不明显，易被忽视，故目前对其研究较少。本文探究心功能参数与炎症、免疫、代谢指标的相关性、关联性及危险因素，为临床预防及治疗AS提供参考。
　　1 资料与方法
　　1.1 一般资料 选取2012年6月至2018年6月在安徽中医药大学第一附属医院风湿科就诊的住院AS患者72例。主要选取以下指标：用彩色多普勒超声诊断仪测定心功能，获得主动脉内径（AODd）、室间隔厚度（IVSTD）、每搏输出量（SV）、左心房舒张期内径（LADd）、左心室舒张末期内径（LVDd）、右心室舒张末期内径（RVDd）、右心室流出道（RVOTd）、肺动脉压（Pmax）、左心室后壁厚度（LVPWTd）、射血分数（EF）、左心室短轴缩短率（FS）、主肺动脉内径（MPAD）;炎症指标主要是超敏C-反应蛋白（hs-CRP）;免疫指标包括免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM）、补体（C3、C4）;代谢指标包括低密度脂蛋白（LDL-C）、肌酐（CREA）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、尿素氮（BUN）、同型半胱氨酸（Hcy）、α1-酸性糖蛋白（α1-AGP）。
　　1.2 诊断标准 AS诊断按照1984年美国风湿病学会（ACR）修订的AS纽约诊断标准及2009年3月国际脊柱关节炎评估工作组（ASAS）发布的中轴型血清阴性脊柱关节病分类标准[2]。心功能变化诊断标准：采用彩色多普勒超声诊断仪测定AODd < 30 mm、IVSTD < 11 mm、SV > 60 mL、LADd < 35 mm、LVDd < 50 mm、RVDd < 25 mm、RVOTd < 28 mm、Pmax < 12 mm、LVPWTd 8～
　　10 mm，EF > 50%及FS > 25%、MPAD < 22 mm。根据实际的临床意义，最终选择的心功能参数为AODd、EF、SV。
　　1.3 数据挖掘 关联规则分析：采用SPSS Clementine 11.1中的Aprior模块分析指标间的关联规则，设定最小支持度为30%，最小置信度为50%。心功能参数（AODd、EF、SV）异常取值定为T，正常设定为F。其他实验室指标：炎症指标（hs-CRP），免疫指标（IgA、IgG、IgM、C3、C4），代谢指标（LDL-C、CREA、ALT、AST、BUN、Hcy、α1-AGP）正常及降低取值定为F，升高取值定为T。
　　1.4 统计学方法 采用SPSS 22.0软件进行统计分析。指标间相关性采用Spearman分析和二元Logistic回归分析方法，计量资料以表示。以P < 0.05为差异有统计学意义[4]。
　　2 结 果
　　2.1 患者一般情况 共纳入资料完整的AS患者72例，其中男48例，女24例。72例患者中伴心功能下降者45例（62.50%）;年龄15～79岁，平均（40.08±10.28）岁;平均住院时间（14.81±9.39）d;平均住院次数（1.67±1.34）次。72例AS患者超声心动图相关参数AODd升高22例（30.56%），SV降低23例（31.94%）。
　　2.2 AS超声心动图相关参数与其他实验室指标相关性分析 超声心动图相关参数AODd与ALT呈正相关（P < 0.05），与Hcy呈正相关（P < 0.01），与IgM呈负相关（P < 0.05），与其余项无相关性（P > 0.05）;SV与hs-CRP呈正相关（P < 0.05），与其余项无相关性（P > 0.05）。见表1。
　　2.3 AS超声心动图相关参数与其他实验室指标的关联规则分析 设定前项为超声心动图相关参数（AODd、SV），后项为实验室指标（hs-CRP、α1-AGP、CREA、LDL-C），设定最小支持度为30%，最小置信度为50%。经Aprior模块分析，AODd升高与α1-AGP、hs-CRP、CREA升高呈强关联，SV降低与hs-CRP、CREA、LDL-C升高呈强关联，以上关联规则支持度均 > 30%，置信度均 > 50%，提升度均 > 1。见表2。 　　2.4 AS超声心动图相关参数与其他实验室指标的二元Logistic回归分析 超声心动图及其相关参数AODd参数值升高设为0，SV参数值降低设为0、正常设为1。其他实验室指标设为自变量X，包括α1-AGP、hs-CRP、IgA、IgG、IgM、C3、C4、AST，参数值降低和正常设为0，升高设为1。所有因素同时引入二元Logistic回归模型。分析结果提示，C4、IgG、hs-CRP、AST是AODd升高的危险因素（OR > 1），α1-AGP、IgM、IgG升高是SV降低的危险因素（OR > 1）。见表3。
　　3 讨 论
　　 AS早期表现为关节内病变，可造成脊柱强直，呈“竹节样”畸形，后随着疾病的发展可引发关节外病变，如肺、心等脏器病变[5]。AS相关的心血管疾病发生率为10%～30%[6]，显著高于普通人群心血管疾病的发生率[7]。其机制可能由于AS为自身免疫性疾病，随着病情发展，易引起关节外结缔组织的病变，富含结缔组织的心脏首当其冲。齐亚军等[8]研究发现，AS患者体内活性氧、活性氮等氧化指标含量升高时，Keap1、Nrf2表达上升，Keap1-Nrf2-ARE信号通路活化后，机体抗氧化能力下降，促使细胞因子失衡、炎症指标升高，导致免疫复合物异常沉积增多，在引起AS发病的同时出现心功能降低。
　　 本研究中72例AS患者心功能异常者45例（62.50%），其中AODd升高22例（30.56%），SV降低23例（31.94%）。通过数据分析发现，AS患者炎症、免疫、代谢指标的异常升高与超声心动图及其相关参数的改变具有相关性，且部分呈有效的强关联性。其中AODd升高與Hcy升高呈正相关（P < 0.01），与hs-CRP、α1-AGP
　　升高呈强关联。SV降低与hs-CRP升高呈强关联;二元Logistic回归分析得出，hs-CRP是AODd升高的危险因素（OR > 1），参与AS患者心功能降低的发展。BAKAN等[9]研究发现，AS患者血浆Hcy浓度明显高于健康对照者，得出高Hcy是AS发病的独立危险因素的结论。有研究表明，血浆Hcy浓度升高与多项心血管疾病（CVD）关系密切[10]，可导致脂类代谢紊乱，血管平滑肌细胞增殖及血管内皮损伤;可诱导发生炎症反应等[11]。莫合塔伯尔·莫敏等[12]研究发现，Hcy是急性冠状动脉综合征（ACS）患者临床心力衰竭的危险因素，且ACS患者血浆Hcy水平越高LVEF越低，与临床心功能严重程度相关。心力衰竭（HF）患者Hcy水平较非HF患者显著升高，且与患者的心功能及心肌重构关系密切[13]。本文分析得出AS心功能降低者的Hcy与AODd具有强相关性（P < 0.01），与上述研究结论相符合。
　　 本研究关联规则相关性分析显示，AODd升高、SV降低皆与hs-CRP升高呈强关联，支持度均 > 30%，置信度均 > 80%，提升度均 > 1。AODd升高与α1-AGP/CREA升高呈强关联，SV降低与LDL-C升高呈强关联，以上关联规则支持度均 > 30%，置信度均 > 50%，提升度均 > 1。表明炎症、代谢异常的升高与AS患者心功能参数的改变有强关联。
　　 二元Logistic回归分析结果提示，C4、IgG、hs-CRP、AST是AODd升高的危险因素（OR > 1），α1-AGP、IgM、IgG升高是SV降低的危险因素（OR > 1）。研究发现，hs-CRP与CVD事件显著相关，hs-CRP和冠状动脉钙化（CAC）是CVD的独立风险预测因子[14]。WANG等[15]研究发现，随着暴露于hs-CRP的年数增加，CVD和心肌梗死的风险不断递增。YOSHINAGA等[16]进行回顾性队列研究发现，CVD患者住院病死率随hs-CRP水平的升高显著增加。冯晓波[17]分析得出hs-CRP值与心功能分级显著相关（P < 0.01）。本文分析结果与之相符，故可得出hs-CRP是AS心功能下降的独立危险因素。
　　 综上所述，AS合并心功能降低患者炎症、免疫、代谢指标的异常升高与心功能参数的降低具有相关性，且部分呈有效的强关联性。本研究AS心功能下降的危险因素作为AS合并心功能降低的监测因素，对指导临床AS患者心功能变化的预防及治疗具有积极意义。
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　　收稿日期：2019-04-25;修回日期：2019-08-27
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