基于聚类分析的原发性高血压无创血流动力学特征的研究

蔡静,刘泽

(1.广州军区广州总医院 干部病房五科，广东 广州 510010；2.广州中医药大学，广东 广州 510000)

高血压是目前全世界最为常见、关注度最高的慢性病之一，全球约有15%的发病率。我国的高血压患病率呈增长趋势，目前国内的高血压患者不少于2亿[1]。人体处于长时间高血压状态可引起心脏、血管、脑等靶器官出现功能性、器质性的改变[2]。心阻抗法作为无创血流动力学监测技术，在高血压的诊断及指导治疗方面具有重要意义[3]。本研究用无创阻抗心动图技术获取高血压患者的血流动力学数据，分析和研究不同年龄段原发性高血压患者的无创血流动力学特征，深入探讨不同年龄段原发性高血压患者的无创血流动力学高血压分型、病理及发病机制，为指导临床更加合理的用药提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择广州军区广州总医院心内科专家门诊2016年9月至2017年7月收治的高血压患者为研究对象，191例患者均符合原发性高血压诊断相关标准，男94例，女97例；年龄20～94岁，平均(63.24±14.68)岁。据WHO年龄段的划分，按年龄段将患者分成3个亚组:将年龄≤44岁归入青年组，45～59岁归入中年组，≥60岁的患者均归为老年组[4]。其中老年组108例(占56.54%)，中年组66例(占34.55%)，青年组17例(占8.90%)。诊断标准：未服用降血压药物情况下，于非同日3次诊室测量血压，收缩压均≥140 mmHg和(或)舒张压≥90 mmHg，或者既往确诊为高血压病目前在服用降压药物治疗，血压虽<140/90 mmHg亦符合高血压诊断。根据血压升高的情况，又进一步将高血压分为1级、2级和3级[5]。

1.2 纳入标准及排除标准

1.2.1 纳入标准 (1) 年龄≥18岁；(2) 临床诊断为高血压(新诊断或已经明确诊断且正在接受口服降压药物治疗，血压仍未达标的高血压患者)。

1.2.2 排除标准 (1) 继发性高血压患者；(2) 高血压合并先天性心脏病患者；(3) 高血压合并其他系统严重疾病患者；(4) 高血压合并肿瘤患者；(5) 妊娠高血压患者。

1.3 研究方法

采用无创血流动力监测系统(香港千帆公司CSM- 3000)，所有患者每次随访时由经过训练的人员收集无创血流动力学(ICG)数据。ICG检查患者取仰卧位，检查前休息5 min。ICG通过放置4对电极(2对在颈部，2对在胸部)检测胸生物电阻抗。记录受试者的收缩压、舒张压、平均动脉压、心率、心输出量(CO)、心脏指数(CI)、心搏量(SV)、心搏指数(SI)、心率变律性、胸液传导性(TFC)、每搏变异率(SVV)、血管容积、每博外周阻力(SSVR)、系统阻力(SVR)、血管弹性、左心室每搏做功(LSW)、左心室每搏做功指数(LSWI)、射血前期(PEP)、左室射血时间(VET)、收缩时间比(STR)、射血收缩指数(EPCI)、变力状态指数(ISI)、收缩变力性[6]。

1.4 统计学处理

采用Excel 2010与SPSS 19.0进行数据整理及统计学分析。首先，通过Excel 2010对不同类型高血压患者做频数及频率统计。然后，使用SPSS19.0对Excel 2010数据进行整理，对采集的数据资料进行频数分析。采用KMO检验、Bartlett球形检验、主成分分析法进行因子分析，采用离差平方和法(Ward法)进行系统聚类分析(层次聚类)，用平方欧式距离进行距离测量。采用树状图显示数据。通过聚类分析法可以把数据中一些相似程度较大的数据归为一类，把一些相互疏远的归为不同的类，从中寻找出不同年龄段高血压患者ICG特征。

2 结 果

2.1 高血压患者ICG信息

对所有的异常ICG值进行频数分析，将对病情分析无意义的数据删除，详见表1。

表1不同年龄的高血压患者ICG信息分布例

注：括号内为构成比

由表1可见，纳入的191例不同年龄高血压患者HCG数据的分布情况，共有35组数据。其中青年组出现百分比最高的数据是“HR高于75次·min-1”，有8个数据所占的百分比大于40%；中年组出现百分比最高的数据是“SSVRI偏高”，有7个数据所占的百分比大于40%；老年组出现百分比最高的数据是“SSVRI偏高”，有7个数据所占的百分比大于40%。

2.2 ICG信息聚类分析的结果

通过树状图(图1)可以观察到：当类间距离为2.5时，可将上述35个ICG信息分为5大类(表2)，其中收缩变力性偏低、HR高于75次·min-1、SSVR偏高、心率变律性偏低、SV偏低、LSW偏高、EPCI偏低为Ⅰ类，SI偏低、血管弹性偏高、ISI偏低、SSVRI偏高、SVR偏高为Ⅱ类，SVV偏高、EPCI偏高、CI偏高、LSWI偏高、SV偏高、LSW偏低、血管容积偏低、CO偏高、VET偏低、SSVR偏低、SSVRI偏低、PEP偏高、TFC偏高、收缩变力性偏高、心率变律性偏高、SI偏高为Ⅲ类，CO偏低、血管容积偏高、CI偏低为Ⅳ类，TFC偏低、VET偏高、LSWI偏低、HR低于75次·min-1为Ⅴ类。依据ICG改变的高血压临床分型，聚类分析的结果显示，Ⅰ类属于混合型(高阻力高动力低血容量型)，Ⅱ类属于高阻力型(高阻力正常动力正常血容量型)，Ⅲ类属于高动力型(正常阻力高动力正常血容量型)，Ⅳ类属于高容量型(高阻力低动力高血容量型)，Ⅴ类混合型(正常阻力高动力低血容量)。

2.3 因子分析的结果

以每一聚类信息为变量，根据聚类结果及ICG变量在不同年龄段高血压患者中出现的频数，分析聚类结果，挖掘对不同年龄段高血压患者贡献较大的ICG信息，取载荷0.5以上的ICG信息，分析结果详见表3。

按照因子分析的一般要求，并结合临床实际进行进一步因子分析，青年组提取3个公因子，对总方差的累计贡献率为92.273%；中年组提取7个公因子，对总方差的累计贡献率为85.664%；老年组提取6个公因子，对总方差的累计贡献率为88.557%，运用最大方差法进行旋转，提取公因子最相关的指标，将其归纳为某一类型高血压要素。根据各公因子包含的ICG信息，参考相关文献资料，得出青年组高血压多为高动力型，中年组高血压类型多为高动力型和高阻抗型，老年组高血压类型多为高阻抗型及混合型(高阻力高动力低血容量型)，见表3。

3 讨 论

本研究结果显示，青年高血压患者的ICG异常主要多表现在心率偏快，心排量大致正常，前负荷(TFC)偏高，后负荷(SSVR、SSVRI、SVR)出现增高的趋势，高血压分型主要是高动力型，表明青年组原发性高血压患者心肌收缩力增强，影响心肌的等长调节，博出量增加，心率加快；SSVR、SSVRI、SVR出现增高的趋势；由于长期的精神紧张，各类感受器传入的病理信号增加，交感神经活动增强，引起小动脉收缩，周围血管阻力上升。国内外均有研究表明，青年原发性高血压的发病率呈上升趋势[7- 8]，成为一个不容忽视的高血压人群[9]。魏兰芳等[10- 11]研究认为,发病年龄≤45岁的青年人工作学习压力大，容易焦虑，精神紧张，与运动量少、高盐高脂饮食等不良的生活习惯相互作用，诱发高血压。这个结论与本研究的结果不谋而合，青年高血压患者长期处于紧张焦虑状态，所以心率偏快，心肌收缩力偏高；加之高盐高脂饮食、运动量少，所以出现年轻人血压上升的情况，因此青年人群放松心情、劳逸结合、合理调整饮食结构，是管理血压的有效方法。

中老年原发性高血压患者血流动力学异常的特点主要表现在心排量(CO、CI、SV、SI)降低，外周血管阻力(SVR,SSVR,SSVRI)明显升高，心肌收缩力(EPCI、ISI)降低。王茜等[12]通过大量的临床研究也得出类似的结论。随着年龄的增长，血流动力学状态也会发生改变，大动脉血管硬化，动脉顺应性和CI降低，导致血管的外周阻力增高、动脉压及脉压的增高[13]，因此中老年患者多属于高阻抗型高血压，此型若治疗不及时可引起脑血管意外。中老年人心脏功能下降，患高血压时更易出现心功能失代偿[14]。

通过ICG监测对高血压进行分型诊断，补充目前高血压分型诊断方面的不足，为临床医师提供可靠的诊断依据，结合患者的实际情况给予患者治疗性的生活干预建议，选择合适的降压药物，有利于患者控制血压，提高降压的效果。

本研究运用聚类分析和因子分析的方法对191例原发性高血压患者的血流动力学的数据进行探索研究，从不同的角度分析高血压患者的ICG数据，根据数据内部的规律，得出不同年龄段患者高血压分型，研究结果符合临床实际[15]，为进一步的临床研究提供了思路。同时为不具备ICG监测设备的科室提供诊断和治疗高血压的依据，从一定程度上减少因为医师主观判断造成的误差及多次更换降压药给患者带来的不便。

图1Ward联接的树状分析图

表2191例患者的聚类分析特征

分类ICG信息Ⅰ类收缩变力性偏低、HR高于75次/分、SSVR偏高、心率变律性偏低、SV偏低、LSW偏高、EPCI偏低Ⅱ类SI偏低、血管弹性偏高、ISI偏低、SSVRI偏高、SVR偏高Ⅲ类SVV偏高、EPCI偏高、CI偏高、LSWI偏高、SV偏高、LSW偏低、血管容积偏低、CO偏高、VET偏低、SS-VR偏低、SSVRI偏低、PEP偏高、TFC偏高、收缩变力性偏高、心率变律性偏高、SI偏高Ⅳ类CO偏低、血管容积偏高、CI偏低Ⅴ类TFC偏低、VET偏高、LSWI偏低、HR低于75次/分

表3不同年龄段高血压患者ICG信息主成分分析结果

年龄段分类ICG信息因子分析累计贡献度/%青年组高动力型HR高于75次·min-1(5.458)、SV偏低(1.266)、TFC偏低(0.658)92.273中年组高动力型高阻抗型CO偏低(3.469)、SV偏低(1.413)、TFC偏低(1.008)、SSVR偏高(0.963)、PEP正常(2.963)血管容量偏高(0.601)EPCI偏低(1.543)85.664老年组高阻抗型混合型CO偏低(3.824)、SV偏低(1.55)、TFC偏低(1.11)、SSVR偏高(0.601)、SVR偏高(0.732)、收缩变力性偏低(2.553)88.557

注：括号内为旋转后因子荷载系数