摘要
本研究的目的是利用1995/1996年英国健康调查(一项全国性的大型横断面研究),为英国人口推导新的肺量测定参考方程。
测量所用的是一秒用力呼气量(FEV)1)和强迫肺活量(FVC)的样本为6053名“健康”(无哮喘或呼吸系统症状的非吸烟者)≥16岁的白人。以年龄和身高为预测因子,进行多元回归分析,估计平均FEV的预测方程1FVC和FEV1/FVC,分别为男性和女性。一种基于残差第5百分位的平滑多重估计的方法被用来推导正常肺功能下限的预测方程。
新的公式比欧洲煤钢共同体的公式更适合目前的英国成年人口,肺功能“低”(低于第5百分位)的人的比例更接近整个成人年龄范围(16到75岁)的预期。对于这些研究共有的年龄范围,新方程给出的估计接近于最近研究中从其他非线性方程得到的估计。
因此,建议这些新开发的预测方程可用于流行病学研究和临床实践中的英国白人人群。
该项目由英国伦敦卫生部资助。
对正常健康的非吸烟者预测的参考值通常用于流行病学工作和临床监测,以确定低肺功能和评估环境暴露的影响。目前对不同的人群有许多套预测方程,其中最广泛使用的是基于相对较老的研究1- - - - - -4.
1995年和1996年,英格兰一般人口健康调查(HSE)的重点是呼吸道疾病,对应答者的肺功能进行了测量。使用欧洲煤钢共同体(ECSC)参考值4发表的报告分析表明,这些值不能预测英国人群的正常肺功能5.这种与ECSC参考值的不匹配促使本研究基于HSE 1995和1996的综合数据集推导出一套新的参考值。文中给出了这些新的参考值,并与ECSC和其他近期参考值进行了比较。
方法
HSE是一项针对英国人口的年度全国住户调查,其设计在其他地方有详细介绍6.简单地说,1995年和1996年,英国人口的社会人口代表性分层随机样本的成员被邀请参加。这两年的平均回复率为75%,但略低于男性和内陆城市的平均水平。每个受访者的数据在两次访问中收集,使用的方法与1995年和1996年相同:一个采访者访问,在访问期间填写问卷并测量身高和体重,然后是一个护士访问,在访问期间测量肺功能(在其他调查中)。在问卷中记录吸烟习惯和任何呼吸道症状。
使用Vitalograph Escort肺活量计(Vitalograph, Buckingham, UK)测量肺功能,这是一种便携式设备。采用了标准化方案,所有接受测量的护士都接受了相同的培训,并在研究期间接受了反复的介绍。在开始在家庭内进行任何测量之前,始终使用1‐L校准注射器对肺活量计进行校准。然后护士向家庭内的受访者演示了测试程序。当处于站立姿势时(除非被绑在椅子上),被调查者被要求做一个强迫的吸气动作,然后用最大的努力呼气,不要兴奋或向前弯腰。如果没有出现以下情况,则该测试在技术上是可以接受的:呼气开始不满意、屏气、吹口堵塞或嘴唇没有正确地密封在吹口周围。连续5次读数,1秒用力呼气量(FEV)1)和强迫肺活量(FVC)记录使用任何可接受的测量的最佳值。那些只给出不满意测试的受试者被排除在分析之外。美国胸科学会(ATS)可接受性和可重复性标准7均未应用于本人群样本中。然而,为了本研究的目的,不符合重现性标准的受试者被排除在外,因为哮喘患者往往在重现性标准方面存在问题8.
该分析仅限于年龄≥16岁的白人受访者,因为众所周知,非白人和年龄较小的儿童的肺功能值与年龄较大的白人群体的肺功能值存在系统性差异。在推导预测方程时,只使用“健康”的受试者。根据ATS的建议,“健康”组被定义为非吸烟者(不包括前吸烟者和现吸烟者),没有报告诊断出哮喘或呼吸道症状(在过去12个月内出现喘息;咳嗽/痰≥3个月·年−1;夜间、与同伴在平地上行走、在平地上匆忙行走或在小山上行走时呼吸急促;或在过去12个月内服用哮喘药物的患者)(表1⇓).
统计分析
所采取的分析方法主要是BrÄndli的方法et al。1他们对瑞士人口肺功能的研究。采用多元回归分析估计平均FEV的预测方程1FVC和FEV1/ FVC。对男性和女性分别进行了分析。然后使用Healy所描述的方法,从平均值模型的残差中估计出第5百分位的方程et al。9.配对t检验用于检验不同方程预测肺功能之间的差异。
均值的预测方程
肺功能、年龄和身高之间的关系可以假定为加性或乘性两种形式之一1- - - - - -4.乘法模型已经在其他地方被证明可以更好地描述肺功能对年龄和身高的依赖性10,11,总体而言,与HSE数据的拟合度更好。该模型假设:
其中LF为平均肺功能,H为高度,cH和A年龄的参数。通过对乘法模型两边取对数,可以将模型转化为对数加性模型:
以这种方式表示模型允许使用标准线性多元回归技术对模型进行拟合。
6个乘法模型拟合HSE数据:FEV1、FVC和FEV1/FVC,男性和女性分别。乘法模型与数据的拟合是一个反复的过程。首先,建立了方程的年龄函数形式,对发现的所有模型都是二次型时,得到了最佳拟合。
一旦初步模型拟合完成,就对它们在整个身高和年龄范围内的拟合优度进行测试,并将年龄和身高预测的肺功能平均值与观测到的肺功能平均值进行对比。这一分析表明,模型在男性和女性的身高范围内都是相当接近的,在女性的年龄范围内也是相当接近的,尽管有一些迹象表明,模型在较年长的女性中不太适合。然而,对男性年龄的观察和预测均值进行比较发现,对于年龄在25岁以下的年轻男性,预测和观察均值之间存在系统性的不匹配。
为提高模型对男性的拟合性,采用分段回归法对模型进行重新拟合,其中一个回归方程拟合≤25岁的男性,另一个回归方程拟合≥25岁的男性。这两个方程受到了约束,使得两个模型在相遇点给出了相同的预测值,即。25岁以下。用这种方法划分回归方程可以显著提高FEV的拟合优度1和FVC。
第五百分位数(正常值下限)的预测方程
按照惯例,如果一个人的肺功能值为(FEV或FEV),则认为他的肺功能值为“低”1(或FVC)低于相同性别、年龄和身高的"健康"人的第五个肺功能百分位(正常下限)12.如果按年龄和身高对"健康"人口的个别观察结果的分布接近高斯分布,且残差按年龄和身高显示相同的标准差,则从回归模型可以近似估计出第5百分位的值为:
其中σ是预测平均值附近残差的sd(残差是观察到的肺功能和预测的肺功能之间的差)。FEV的分布1和植被覆盖度在人口研究中通常在中年区间满足高斯/等sd准则,但在极端区间不满足7.当不满足标准时,使用公式3,会导致肺功能“低”的错误分类;有些人被错误地归类为“低”,有些人被归类为“正常范围内”。这种错误分类在年龄范围的极端情况下尤其严重。
“自然”的替代办法是根据身高、年龄和性别的每一种组合的第5百分位数的调查数据直接作出估计,但由于每一种组合的样本数很小,这种办法是行不通的;由此产生的估计结果将非常不稳定(即。如果重复调查,不同样本之间会有所不同)。
另一种基于模型的方法是根据年龄和性别直接估计第五个百分位数,然后使用回归技术“平滑”这些估计9.这是BrÄndli使用的方法et al。1.
为了将这种方法应用于HSE数据,对个体(性别内)按年龄进行了排序。然后对前200个排序的病例计算残差的第5百分位并保存。第一个案例被丢弃,第201个案例被捡起,第二个计算并保存了第五个百分位数。第二个案例被丢弃,第二个案例被捡起,第三个计算并保存了第五个百分位数。这个过程一直进行,直到到达数据集的末尾,得到一个滚动的百分比系列。
在下一阶段,滚动百分位数与平均年龄和平均年龄平方(来自同样的200个案例)进行回归,得到:
在哪里一个是一个常数b1而且b2A和A的系数是多少2.在FEV的所有模型中1FVC和FEV1/ FVC,b2被发现显著(男性和女性分别)。
将方程4与均值方程相结合,得到了正态下限(LLN)的预测方程。
结果
在选择符合ATS重复性标准的健康非吸烟者后,共有2497名男性和3556名女性被纳入研究(表1)⇑).值得注意的是,75岁时样本量显著减少,特别是在男性中。在选择的基础上,只有6%的男性和9%的女性年龄≥75岁纳入研究,相比之下,20%的男性和24%的女性年龄<75岁纳入研究。
初步调查显示,FEV之间有很强的关系1而肺功能与体重或体重指数之间没有关系。因此,预测方程不包括体重或体重指数作为预测因子。对于男性,年龄与两种FEV之间的关系1FVC呈明显的二次曲线:肺功能在16岁至~ 25岁之间随年龄增长而略有增加,之后随年龄增长而下降。对于女性来说,25岁以上与男性有一些相似的模式,但是,在16岁到25岁之间,肺功能与年龄之间有一个小的负相关,尽管比年长的女性关系更弱(图1)⇓).
一秒用力呼气量(FEV)的年龄依赖性1) (a, c)和男性(a, b)和女性(c, d)的用力肺活量(FVC)分布(b, d)。每个受试者用一个圆点表示(——:平滑值(lowess))。
身高与FEV的关系1植被覆盖度则不那么明显,但可以被描述为具有正梯度的广义线性。
年龄函数的最佳拟合度是所有肺功能测量值的二次型,即。FEV1FVC和FEV1/ FVC。因此,这些模型可以用一般形式表示:
这种形式对预测均值和预测LLN都成立。系数如表2所示⇓.值得注意的是,尽管样本包括了广泛的身高和年龄范围(表1)⇑),发现极值不是方程的影响点。
平均- 1.645σ方法,通常用于肺功能的参考方程,意味着方程4(残差的第5百分位的方程)是常数(即。方程4的形式是5th残差的百分位=一个而不是图中所示)。百分位数对年龄的显著依赖性支持了这样一种观点:在本样本中,均值- 1.645σ方法是不充分的。肺功能低于LLN的人群的患病率估计,使用平均值- 1.645σ方法,随着年龄的增长而增加,与从第5百分位的方程得到的结果显著不同(表3)⇓).65岁以上的人尤其如此。因此,与其他研究不同的是,样本中包括了较年长的年龄组,因此有必要直接估计第五个百分位。图2⇓显示了预测的平均肺功能和预测的五百分位年龄。第五百分位和平均FEV之间的差值1/FVC在老年人中显著增加。这是因为随着年龄的增长,肺功能的变化更大。
一秒钟用力呼气量(FEV)的预测平均值(––––)和短键(短键)1) (a, d),用力肺活量(FVC) (b, e)和FEV1/FVC (c, f)在男性(身高175 cm) (a-c)和女性(身高165 cm) (d-f)中按年龄划分。
LLN的定义是,对于任何年龄和身高的组合,“健康”的白人成年人中,有~ 5%的人应该低于LLN。对LLN模型拟合优度的自然检验是估计特定年龄和身高组的这个百分比(表4)⇓).正如所预期的那样(毕竟,合理的简化模型很少能完美地拟合数据),使用HSE方程的健康人群中肺功能低于LLN的百分比存在一些变化。然而,百分比没有显著差异(即。这种变化可以归因于抽样误差),而且这种变化比使用ECSC方程时的变化要低得多。
本研究的平均值预测值与ECSC参考值之间的差异表明,ECSC方程系统地低估了这两个平均值FEV1植被覆盖度(植被覆盖度低估见图3⇓).同样,比较健康人群和整个人群(包括非健康受试者)LLN以下的肺功能流行率估计值,可以看到基于HSE方程的流行率估计值系统性地高于基于ECSC方程的流行率估计值(表4)⇑).
![图3. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/23/3/456/F3.medium.gif)
本研究中观察到的(▪)和预测的(•)平均强迫肺活量(FVC)和欧洲煤钢共同体按年龄的参考值(▴):a)男性和b)女性。
平均FEV的一致性更好1在本研究和其他近期研究的预测方程之间发现了植被覆盖度估计值(图4)⇓).所有的非线性方程都很好地拟合了HSE的数据,然而,如上所述,ECSC方程低估了两种FEV1和FVC(表5⇓).
![图4. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/23/3/456/F4.medium.gif)
平均FEV差异较大1不同预测方程组之间的/FVC差异显著,特别是在老年人中(图5)⇓).所有其他均值预测方程,除了朗哈默的et al。13与目前的研究相比,该研究在老年人中显示了更大的年龄下降。
![图5. -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/23/3/456/F5.medium.gif)
为了检验当前模型的稳健性,在调查的其他年份中,检验各种性别、年龄和身高组合的“健康”白人成年人口中,LLN以下值的流行率接近5%将是有用的。1997年HSE再次测量了肺功能,但那次调查收集的数据不允许将受访者细分为“健康”和“不健康”,因此任何健壮性检查都必须基于整个白人成年人口,而不是这一群体中的“健康”子集。比较1995年、1996年和1997年3年肺功能值低于LLN的性别和年龄组的患病率,1997年的结果与前几年非常相似。这表明了合理的健壮性(数据未显示)。
讨论
本文描述了从1995年和1996年英格兰健康调查中肺功能参考曲线的推导。在“健康”和“非健康”人群中,按年龄和性别划分的肺功能低于LLN的流行率估计在1995年和1996年HSE报告中均有介绍5,15.这些流行率估计是使用ECSC方程推导出来的,当时公认的ECSC方程给出了有偏差的估计。因此,从目前具有全国代表性的人口样本中估计出新的参考方程。当前研究的优势之一是其规模和代表性,包括相当大比例的老年受试者(年龄≥65岁),这在以前的研究中代表性不足。
通常,成人参考值从18岁开始使用,尽管这不能反映年龄、肺功能生长和体型之间的关系。事实上,尽管成年女性的肺大小在16岁时就能达到,但男性的肺生长持续到24-25岁16.在本研究中,受试者从16岁开始被纳入,但为了提供良好的拟合预测方程,我们对男性受试者拟合了两个方程,一个为年龄≤25岁的受试者,一个为年龄为>25岁的受试者。这一决定是根据数据做出的,但回过头来看,它也更好地反映了年龄、身高和肺功能测试结果之间的生物学关系。
新的预测方程来自16-94岁无症状从不吸烟人群的大样本,预测平均FEV1和FVC在当前人群中表现良好。此外,利用平滑技术直接估计LLN;这比假设平均值和第5百分位之间的恒定差值(1.645σ)更准确。
几个肺活量预测方程的比较表明,使用第五百分位准则,但不使用平均值- 1.645σ准则有很大的一致性17.ATS建议,正常范围应基于计算出的第5百分位数,而对于接近高斯分布的指数,基于- 1.645σ准则估算的第5百分位数是可以接受的18.由于HSE肺功能数据显示了残差分布的非正态性和随年龄变化的非恒定方差,特别是在老年组,因此我们转而直接估计了第5百分位。因此,宣布一个健康人显示肺功能“低”的概率与年龄无关。
使用配对t检验,平均FEV1在男性和女性中,ECSC预测的FVC与新方程预测的有显著差异(p<0.001)。本研究利用ECSC方程证实了肺功能参数的低估。相反,FEV的新方程1肺活量与近期研究导出的其他非线性方程非常一致,均表明预测的肺功能参数水平高于ECSC方程预测的水平。在老年人(年龄≥65岁)中,目前预测的平均FEV1/FVC高于其他研究1,4,14;这可能是由于存在非常健康的老年幸存者。相反,估计的第5百分位允许考虑老年人中更大的可变性,并提供LLN的良好估计。
难的et al。19已经表明使用固定的FEV1根据全球慢性阻塞性肺病倡议的建议,确定慢性阻塞性肺病的/FVC分界点(0.7)20.,可能导致老年人对慢性阻塞性肺疾病的存在和严重程度的严重程度的过度诊断。与该研究一致的是,目前的预测方程表明较低的FEV1老年人应采用/FVC比值。例如,根据本研究的预测方程(表2⇑),一名70岁男性,身高170厘米,有LLN为FEV1/覆盖度为0.63,80岁时降至0.59,90岁时降至0.55。
目前的新参考曲线是对目前用于英格兰健康调查数据初步分析的欧洲煤钢共同体参考曲线的重大改进。在未来几年英格兰健康调查的分析中使用它们应确保,首先,肺功能低于正常值下限的人的流行率估计不存在目前估计中承认存在的偏见,其次(尽管这两点密切相关),各亚组之间的比较是公平的。本研究的结果也具有明确的临床意义,因为日常的呼吸疾病诊断、治疗和预防都是基于肺功能结果与参考值的关系做出的决定。因此,建议在流行病学和临床环境中,目前基于英国白人人口的公式应优先使用欧洲煤钢共同体的公式。
致谢
英格兰健康调查受卫生部委托,由国家社会研究中心(原社会和社区规划研究中心)和伦敦大学学院流行病学和公共卫生系联合健康调查股(全英国伦敦)开展。作者感谢J. Britton(英国诺丁汉大学呼吸医学部)作为这项研究的外部顾问。
- 收到了2002年6月27日。
- 接受2003年9月11日。
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