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1、766虫垦里生缠盐垫!生!旦筮垫鲞筮!塑方法介绍LMS法：一种适用建立肺功能全年龄段正常参考值曲线方法4江梅1，2【提要】 目的探讨一种适用于建立肺功能全年龄段正常值参考值曲线的方法，为临床提供更准确的正常参考值，从而更好指导l临床应用。方法利用LMS法对4个中心共5723名正常男性1 S用力呼气容积(FEV，)建立全年龄段正常参考值曲线，并对该模型进行评价，以及跟其他模型进行比较。结果LMS方法考虑个体间变异，适用于那些不服从正态分布的偏峰数据，计算得到的不同年龄的正常参考值最低下限更符合实际。结论LMS法是建立全年龄肺功能正常参考值曲线一种很有效的统计方法。【关 】GAMLSSLMS方法肺
2、功能测定正常参考值曲线肺功能检测和结果判断是呼吸系统疾病诊断、疗效判断和 后推 的重要 成部分，所以肺功能各参数的正常 是 价肺功能 果不可缺少的参考依据。缺乏从儿童到成年全年 段 的肺功能 计方程心。以往肺功能正常参考值的建立都采用传统的多重回归模型，而该模型前提是很难满足，因此得到的结果有所偏倚，不能正确反映肺功能各个指标和年龄、身高等参数的复杂关系”“。LMS方法是由 学家Cole和Green共同提出，被广泛应用于建立生长参考曲线一种统计方法曲o。国内尚未见有研究将LMS法应用在肺功能正常值建立，而国外也只有Cole教授等人应用过心46。本研究探讨LMS法用于建立肺功能正常值参考曲线可行
3、性，判断其是否能为临床建立更准确描述肺功能各指标和身高、年龄关系的肺功能正常参考值，以利于在临床 用， 疾病的早期 断、治 效果及 后 行 估提供参考依据。 料来源与分析 件本研究以全球肺部倡议(global lungs initiative)组织提供肺功能数据为例，可到其网站免费下载(WWW1ungfunctionorggamlssatworkzip)。 数据集收集来自4个中心5723名正常男性iS用力呼气容积(FEV，)、年龄、性别和身高。建模过程是通过R 件(Version 2141，http：wwwrprojectorg)中的GeneralizedAdditiveModelsofLoc
4、afionScaleandShape(GAMLSS)软件包来实现。：广东省科技计划项目(20098060700082) 1，广州医学院第一附属医院，广州呼吸疾病研究所，呼吸疾病国家重点实验室2中山大学公共卫生学院流行病与卫生统计系万方数据原理与方法5t61假设变量Y0，不服从正态分布，变量Y随着协变量t变化而变化。利用三个参数BoxCox指数A、中位数弘和变异系数盯，可通过BoxCox变换将其转换成正态分布，其中转换公式为：z=r垃；鹾土，Ao，A；：，z服从标准正态分布。a(1ambda)l型上世，A：0主要用于BoxCos变换改变原分布偏度，使其转换成正态分布；弘(median)反映了结局
5、变量Y如何随着解释变量变化而变化；tr(sigma)则是用于量化偏离中位数的程度和校正非均一的离散。根据这三个参数的首字母，把此方法命名为LMS法。如果A 4z和 用 量r表示，并 它 行光滑， 可以得到三条光滑曲 L(t)、M(f)和S(t)，所以上述公式相应变为：f比磐娑，L(r)oL尸。I1-(f)S(f)掣川=o根据这三条光滑曲线，可以得到Y变量的百分位数：c。 M(t)1+L(t)xS(t)Z口IL”川。L(t)、M(t)和S(t)通过最大惩罚似然估计(maxi mum penalized likelihood)法估计参数，因此综合考虑了曲线拟合的两个方面：拟合优度和光滑度。并采用三
6、次自然光滑样条函数(cubic splines)进行平滑曲线。模型 判 准是Schwarz Bayesian Criterion(SBC)准则，选择最小SBC的模型为最佳模型，其中SBC=一21nLikelihood+dfX InN，其中 本量， 自由度。另外 从Q-Q 和残差分析来 模型 合程度进行评价。!i!鉴!里!旦!尘!堂!堕堕：坠!Q!：!：!Q：堕!：!767结果2预测模型通过LMS法对本资料进行拟合，选择Schwartz1基本情况Bayesian Criterion(SBC)最小作为最佳模型(见表该资料包含了5723名非吸烟的正常儿童和成人1)。利用LMS法可以得到A，肛和矿三个
7、方程，方程的FEV。数据，平均年龄为(26561871)岁(689的基本形式为：岁)，平均身高为(162961880)cm(102207Y=a+bHeight+CAge+Splinecm)。其中Y、Height和Age有可能进行对数变换。表1基于LMS法建立FEV预测模型的系数从图l可以看到FEV跟年龄的关系并不是线性差分布也证实模型拟合效果不错。的，而且不同年龄的变异是不一样的。FEV先随着年龄增大而增高，大约在20岁左右达到最高，然后随着年龄增大而降低。通过LMS法拟合FEV的预测值较好地把该趋势显示出来。3模型诊断因为LMS方法是由统计学家Cole和Green共同提出，所以在GAMLSS
8、中就以两位名字缩写BCCG来命名该方法。SBC是用来评价模型拟合常用指标，它不仅考虑模型拟合精度，而且还考虑模型复杂程度。表2比较了几个不同模型，其中对身高、年龄和FEV，都进行对数变换的模型拟合最好，SBC是最小(5465428)比传统的多重回归模型(SBC：5547125)还少81，说明LMS法更适合拟合该数据。图2残图1校正身高后的FEV预测值表2男性FEV预测模型的比较万方数据768生国里生堕盐垫!生!旦筮!鲞笙!塑FittedValuesmmSageintrvlDensityEstimateNormal Q-Q PlotFEV，的残差分布LMS法应用在肺功能正常值建立，为建立全年龄肺
9、功讨论能正常参考值曲线提供了一种很有效的统计方法。本肺功能检测是呼吸系统疾病诊断的重要组成部研究的结果也证实：LMS法考虑个体间变异，适用于分，而肺功能检测结果需要跟正常值比较，从而判断该那些不服从正态分布的偏峰数据，还可以校正身高的个体的肺功能是否正常，因此正确选用肺功能预计值影响；而且在实际运用中利用R软件中的GAMLSS对肺功能的解释十分重要。如果选用不合适的预计值软件包，无需对年龄进行分组预处理，因此计算得到的公式，可直接影响评价结果，可能会出现某些呼吸系统不同年龄的正常参考值最低下限更符合实际，能为临疾病患病率增高或降低，出现假阴性或假阳性的结果。床建立更准确的肺功能正常参考值，为临
10、床应用提供Stanojevic et al旧。对学前儿童肺功能正常值参考重要的参考依据。方程进行综述，认为影响建立肺功能正常参考方程主参考文献要因素有：是否大样本，是否清晰描述人口特征、设备和实施方案，以及是否采用更先进的统计方法。目前】Lung function testing：selection of reference values and interpretative strategiesAmerican Thoracic SocietyAm Rev Respir Dis，1991，144：发表的肺功能正常值大多基于传统的多重回归模型，而该模型基于各项肺功能指标满足以下假设H J：与年
11、龄等指标是线性关系，方差齐性、服从正态分布，而且协变量之间共同作用具有可加性，但事实上是很难满足，因此得到的结果有所偏倚，不能正确反映肺功能各个指标和年龄、身高等参数的复杂关系。加上目前大多数肺功能正常值都是分别基于儿童或者成人人群单独建立的，缺乏从儿童到成年全年龄段连续的肺功能预计方程譬4o。然而不断转换使用基于不同人群建立的不同预计方程，容易在对肺功能解释时引入偏移。在用于构建生长曲线的多种统计方法中，LMS方法被世界卫生组织推荐使用的其中一种。尚磊等人一删曾用LMS法建立过儿童青少年身高、BMI指数、体重百分位数曲线，但是仅考虑年龄一个影响因素，并未校正其他因素的影响；而且应用前还需要对
12、原始数据进行年龄分组。Stanojevic和Cole教授等人将120212182Stanojevic S，Wade A，Cole TJ，et a1Spirometry centile charts for young Caucasian children：the Asthma UK Collaborative Initiative Am J Respir Crit Care Med，2009，180：5475523 Stanojevic S，Wade A，Lum S，et a1Reference equations for pulmonary function tests in prescho
13、ol children：a reviewPediatr Pulmonol，2007；42：962-9724Stanojevic S，Wade A，Stocks J，et al Reference ranges for spirome仃y across all ages：a new approach Am J Respir Crit Care Med，2008，177：2532605Cole TJGreen PJSmoothing reference centile curves：the LMS method and penalized likelihood Stat Med，1992，11：1
14、 305-13196Cole TJ，Stanojevic S，Stocks J，et a1Ageand sizerelated reference ran ges：a case study of spirometry through childhood and adulthood Stat Med，2009，28：8808987尚磊，周引荣，张水平，等用LMS法建立西安市018岁儿童青少年身高百分位数曲线中国儿童保健杂志，1999；7：2112138尚磊，徐勇勇，陈长生，等用LMS法建立西安市018岁人群体重百分位数曲线中国卫生统计，2000，17：8-109尚磊，徐勇勇，江逊，等陕西省儿童青少年超蓐与肥胖的体质指数年龄别JF常值一，国公共7lJk，200218：1364一1366(责任编辑：丁海龙)万方数据