心脑血管疾病预测模型研究进展

陈德喜，徐桂华

近年来，心脑血管疾病成为全球范围内首要死因。最新调查数据显示，2013 年全球死亡人数为5,400 万，其中1/3 可归为心脑血管疾病[1]。国内调查数据显示，全国共有心血管病患者2.9 亿，每5个成人中就有1 人患心血管病。城市和农村心血管病占居民疾病死亡构成分别为41.9%和44.8%，居各种疾病之首。每5 例死亡中就有2 例死于心血管病，是我国居民的头号杀手[2]。相关资料显示，2005—2015 年我国由于脑卒中、心脏病和糖尿病所致的损失达到5,580 亿美元[3]。为预测个体心脑血管疾病发病危险以采取针对性措施，西方国家陆续开发出了多种疾病预测模型。国内学者参照国外经验研究出了适合中国人的模型，并且取得了较好的效果。本文主要对国内外的预测模型进行综述。

1 国外的研究成果

1.1 弗明翰预测模型

20 世纪初，以冠心病为代表的缺血性心血管疾病成为发达国家的首要死因。从20 世纪中叶起，美国逐渐对心血管疾病的危险因素开展详细的研究。运用logistics 回归分析方法，美国于20 世纪60 年代成功开发出了预测冠心病的模型[4]。到了70 年代，又研究出各种用于疾病发病预测的统计模型[5]。到了1991 年，美国研究人员开发出了新的预测模型。该模型可用于心血管疾病、脑卒中以及冠心病的预测，模型中的影响因素包括吸烟、收缩压、舒张压、总胆固醇/高密度脂蛋白胆固醇、糖尿病、年龄、性别以及EGG-LVH[6]。1998 年，研究者将连续性变量转化为分类变量，建立起关系并预危险测模型。最终的研究结论显示，对于中年人来说，总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇以及血压是预测冠心病的主要危险因素[7]。进入21 世纪，美国组织专家对几项前瞻性研究进行比较并得出结论：弗明翰预测模型用于大多数美国成年人效果较好，但低估了华裔发病危险，对老年美国人、西班牙裔等的误差也较大[8]。

1.2 Whitehall 积分

1989 年，英国冠心病预防小组和英国心脏基金会成立了一个工作组，致力于研究一个模型用来预防冠心病。Tunstall-Pedoe 应邀开发出一个系统[9]，用来给冠心病的危险因素评分。因为当时现行的评价工具应用的不是很广泛，该教授利用logistics 回归开发出了Dundee 积分，然后根据积分划定等级：1 分,高度危险，急需干预；100 分，低度危险，一般建议即可。并开发出了Dundee 风险罗盘。该模型在实际应用中比较方便，有利于一线医学工作者的运用。

1.3 Systematic Coronary Risk Evaluation（SCORE）

虽然弗明翰研究结果可以外推到欧洲人群，但是后续的研究发现该模型高估了冠心病率低的人群的相对危险。丹麦和德国的前瞻性调查[10-11]也显示，弗明翰模型高估了这些国家人群中的冠心病风险。弗明翰研究中的非致命终点与其他大多数的队列研究的定义不完全一致。研究人员利用欧洲国家的12个队列研究开发出了SCORE 模型。该模型预测的是10 年的心血管疾病死亡危险，其特色是把年龄作为暴露时间衡量的标准，而不是作为一个变量放在模型中。特点就是基于总胆固醇和总胆固醇/高密度脂蛋白胆固醇的比值，开发了两个平行的模型。

1.4 Munster study（PROCAM）研究

此项研究[12]开始于1979 年，结束于1985 年，52 家企业的员工和当地的政府工作人员共计20,600人参与了本次研究。本研究中用了两种神经网络模型：一种是隐含层的多层感应机模型（Multi-Layer Perceptron Network with One Hidden Layer，MLP），另一种是概率神经网模型（Probabilistic Neural Network，PNN）。和传统的logistics 回归进行比较，结果发现，ROC 曲线下的面积，logistics 回归的为0.840，MLP 的为0.897，PNN 的为0.872，后二者都大于传统的logistics 回归。作者估计在中年人群中如果用MLP 来确定高危人群开展药物治疗，可以预防25%的冠心病事件，如果用常规的logistics 回归和PNN 模型，那么这个数字分别是15%和11%。

1.5 INDANA （ Individual Data Analysis of Antihypertensive Intervention Trials）研究

模型的开发是基于年龄、性别、收缩压、总胆固醇、身高、肌氨酸酐浓度、吸烟、糖尿病、左心室肥大、卒中史以及心梗史11 个影响因素。该研究有以下特点：①收集了北美和欧洲的8 个随机对照试验的研究数据，为多中心的临床研究，模型运用到其他地区的价值高；②终点事件为心血管疾病死亡，而不仅仅是冠心病引发的死亡。最终的研究结果显示，吸烟对女性和年轻人的影响更大，总胆固醇浓度对男性的影响更大。另外，糖尿病影响也更大[13]。

1.6 ETHRISK 评分

由于弗明翰模型从来没有在英国黑人和少数民族人群中验证过，所有目前仍不知道如何评估这些人群的风险。ETHRISK[14]是调整后的弗明翰模型在有色人群中的应用。样本来自英国黑人及其他6 个少数民族（菲律宾黑人、不丹裔、巴基斯坦裔、印度裔、华裔以及爱尔兰裔）。研究结果表明，10 年冠心病风险最小的是菲律宾黑人，最大的是巴基斯坦裔。心血管疾病风险最小的是华裔。该研究的重要意义在于提供了一种解决不同民族间如何正确利用弗明翰研究结果的典范。

2 国内的研究成果

2.1 中美队列研究

1979 年，中美两国签署了科技合作协议，同时成立了医学研究小组。1980 年，小组把心脑血管疾病的流行病学研究作为共同兴趣目标。1981 年，建立了正式的沟通机制和方案。小组的目标就是为中国开发流行病学调查提供所需要的各种技术和技能，同时，运用国际标准化方法开展心脑血管和心肺疾病及其危险因素的队列研究和前瞻性研究。此次研究[15]对象包括北京首都钢铁公司工人、北京石景山区农民、广州造船厂工人和广州番禺县农民4个人群。1981 和1982 年分别进行了数千人规模的预试验，1983—1984 年秋季在上述4 个人群同时进行正式基线调查。对校正后的最优模型和简易模型进行ROC 曲线分析，结果发现，男性最优模型的曲线下面积为0.799。女性最优模型的曲线下面积为0.844；无论男女，简易模型和最优模型的曲线下面积几乎完全一样。该研究的缺陷是样本地域局限，代表性差。

2.2 “十五”课题组

“六五”“七五”期间，国内完成了规模较大的高血压抽样调查、心血管疾病发病死亡监测、心血管疾病及危险因素对比研究等多项调查。后来，有研究[5]证实，中国人群中居首位的危险因素是高血压。研究中使用了COX 比例模型，自变量和因变量设置同中美队列。女性ROC 曲线下面积为0.760，女性为0.780，略低于中美队列，但仍然有很好的判别能力。“十五”攻关课题“冠心病、脑卒中综合危险度评估及干预方案的研究”[16]，初步建立了适合我国人群疾病特点的国人缺血性心血管病10 年发病危险的评估方法及简易评估工具，方便了临床一、二级预防使用。

疾病的预测是现代健康管理的关键一步，可以起到早发现、早诊断、早治疗的作用。根据生活水平的变化，利用医院人群的队列资料、综合相关临床指标的数据，建立符合国情的预测个体发病风险的模型，是今后研究的重点和难点。