基于《国际功能、残疾与健康分类(儿童和青少年版)》的脑瘫儿童功能图谱的构建与分析

张冬梅，曹文月，吕倩倩，江钟立，林枫

脑瘫通常是胎儿或婴儿脑部在发育过程中受到非进行性损伤所致，表现为运动和姿势发育障碍，以及由发育障碍导致的活动受限[1-2]。脑瘫的世界范围患病率为2‰～3‰[3]，我国患病率为2.46‰[4]。虽然脑部损伤本身不是进行性的，但患者面临长期残疾状态，甚至可能出现进展性功能障碍，因而存在明确的康复诊疗需求[5-6]。除活动障碍外，患者在生物-心理-社会等多个水平存在错综复杂的问题，既包括认知和语言等脑高级功能的障碍，也包括继发性肌肉和骨骼系统功能受损，还涉及抚养和就学等[7-8]。如何从整体上认识脑瘫儿童的功能、健康和残疾水平，以及如何从诸多障碍、损伤和影响因素中解析出可干预且有助益的条目，是脑瘫康复难以回避但又尚未解决的问题。我国目前常用的脑瘫评定方法主要包括痉挛的评定、运动功能的评定、综合能力评定、Gesell发育诊断量表和言语语言评定等。上述评定方法多从单一功能层面进行障碍评估，忽略了个体的社会属性，难以为临床治疗提供指导依据[9-10]。

世界卫生组织的《国际功能、健康和残疾分类(ICF)》[11]及《国际功能、健康和残疾分类(儿童和青少年版)(ICF-CY)》[12]采用统一的术语描述健康的基本要素，把要素分为四种成分(身体结构、身体功能、活动和参与、个人和环境因素)，并设立质性架构(如能力和表现)和等级限定值，从而形成领域-类目-条目的层级描述体系(通常为1～4级)。疾病相关的健康状况可以用ICF条目组合成的核心组套来描述[13-15]。Schiariti等[16]在2013年制定了脑瘫儿童核心组套，包括一个综合核心组套(0～18岁，135项条目)、一个通用版简明核心组套(0～18岁，25项条目)和三个年龄段简明核心组套[<6岁31项条目，6～14岁35项条目，14～18岁(含14岁)37项条目][17]。Strobl等[18]提出，可以把ICF提供的术语视为健康相关的功能变量，利用从ICF便利样本访谈所获得的数据计算功能变量之间的风险相关关系并建立网状图谱，从而成为人类功能组学的技术基础点，也为可能的康复干预靶点提供依据[13]。本研究基于ICF-CY综合核心组套构建脑瘫儿童功能图谱，从整体视角认识脑瘫儿童的功能组织特征，从局部视角认识功能变量在关系结构中的地位，为进一步选择脑瘫康复治疗的靶位提供依据。

1 对象与方法

1.1 对象 收集2020年4月至2020年12月南京医科大学附属苏州医院的脑瘫儿童便利样本101例。根据ICF图建模的便利样本研究范式[19-20]，遵循最大变异原则[21]和已有的脑瘫ICF研究入组标准[17,22]，设置纳入条件如下：(1)经儿科神经学诊断脑性瘫痪(符合《中国脑性瘫痪康复指南(2015)》诊断标准[2]，持有残联机构认证的诊断证明)；(2)年龄<18岁；(3)获得监护人知情同意。排除标准：(1)伴有未控制的癫痫；(2)伴有遗传代谢性疾病；(3)伴有外伤或手术伤口未愈合；(4)影响信息采集的其他因素。入组患者均接受脑瘫粗大运动分级评估(GMFCS)。男52例，女49例；平均年龄(5.90±2.75)岁；<6岁50例，6～14岁(不含14岁)50例，14～18岁1例。痉挛型66例，不随意运动型18例，共济失调型8例，混合型9例。研究获得南京医科大学附属逸夫医院伦理委员会批准，并由患者监护人配合完成信息采集。

1.2 方法

1.2.1 条目的选取和数据采集 由专业人员采用脑瘫ICF-CY核心分类组合综合版[4,17,22]对脑瘫儿童及家长进行访谈。该综合版共含条目135项，其中身体功能(b)34条、身体结构(s)7条、活动和参与(d)58条、环境和个体因素(e)36条。对于难以评估或缺资料不足以判断限定值的条目，记为缺失值。

1.2.2 图建模和网络分析 根据Strobl等[18]和Kalish等[20]引入图建模方法构建基于ICF-CY的功能图谱[13]。(1)图建模：①缺失值处理：为避免结果偏倚，筛除缺失率超过30%的条目后，对缺失值进行填补[21-22]；②二值化处理：无障碍用“0”表示，有障碍用“1”表示；③随机重采样：采用自举法进行随机重采样，生成1 000个数据集，用于置信区间检验；④图模型构建：采用最小化绝对值缩减与变量选择算子(LASSO)探查ICF条目间的风险正相关关系，以之连接条目，构成图模型，用于进一步网络分析。(2)网络分析：①主组元：从网络中删除孤点以后形成最大子网络，其最大程度地保留了网络的关系结构。②主岛屿：从主组元中尽可能多地删除强度相对较小的连线，但又确保每个点都不至于成为孤点，所形成子网络既精简了连线关系，又保留了网络结构的连通性。③关系强度：由LASSO建模所得连线两端条目间的风险相关关系强度值，值越大，表示关系越强，体现为网络中的线权。④点度(DEG)及加权点度(wDEG)：DEG表示节点所拥有的连线数量，wDEG表示节点所拥有的连线数在连线强度加权之下的总和；DEG和wDEG衡量条目在功能图谱中的局部影响。⑤介数(BET)和接近度(CLO)：BET表示一个节点在整个网络中承担其他节点间两两相连关系的中介程度，即其他节点之间要经过连线关系相连，在多大程度上依赖于该节点；CLO表示节点通向网络中的其他节点所需路径的长短程度。BET和CLO衡量条目在整个网络中的全局影响。⑥拉普拉斯度(LAP)：LAP表示如果从网络中剔除该节点，会对网络的结构完整性产生多大影响。值越大，表示节点在网路中越不可缺少。LAP是对网络局部和整体结构的综合度量。⑦网络交集：为两个年龄组(<6岁组和6～18岁组)分别构建ICF功能图谱，计算两种图谱的交集，并为每条连线保留两个线权中的最低值。该交集反映的是两组均存在的条目间风险相关关系。除wDEG以外，DEG、BET、CLO和LAP都是非加权指标。

1.2.3 统计学方法 采用R3.6.1进行分析，缺失值填补采用k-近邻法[23]。网络参数间采用Pearson相关分析，以P<0.05为相关关系有显著性。采用Pajek 5.09及其插件进行网络分析与可视化[24]。

2 结 果

2.1 不同年龄组患者GMFCS情况的比较 马赛克图显示，<6岁组和6～14岁(不含14岁)组GMFCS差异无统计学意义(P>0.05)(图1)，且组内各级别以及级别内各年龄组的样本频数分布均与预期值差异无统计学意义(均P>0.05)，提示样本在年龄组内和年龄组间无明显功能偏倚。

图1 GMFCS评估结果分布的马赛克图

2.2 功能图谱的构建与分析 135条ICF条目中，有5条因缺失值超过30%而被删除，包括d845(得到、保持或终止一份工作)、d860(基本经济交易)、e160(土地开发用的用品和技术)、e165(资产)和e590(劳动和就业的服务、体制和政策)。剩余130条ICF条目构建的功能图谱(图2)中，有119项条目借助528条连线构成主组元(包括b条目30项、d条目52项、s条目7项和e条目30项)。主组元网络可视化图提示脑瘫儿童的四类ICF条目存在复杂的关系结构，其中对维持网络结构完整性具有重要性的条目，多数属于身体功能(b条目)以及活动和参与(d条目)。但是从关系强度来看，则有一些环境和个体因素(e条目)占据了较高的关系强度，例如e115(个人日常生活用的用品和技术)。

图2 主组元网络可视化图 节点大小与LAP成正比，连线粗细与关系强度成正比。红色为身体功能(b)、黄色身体结构(s)、草绿色为活动和参与(d)、蓝色为环境和个体因素(e)。图中显示了主组元的所有连线

从主组元提取主岛屿，仍含有119项条目，但连线删减为215条(图3)。从占据更多且更强的风险相关关系的角度来考察，e条目(蓝色)和d条目(草绿色)占据了更重要的地位。

图3 主岛屿强度排序前10%的风险相关关系网络可视化图 节点大小与wDEG成正比，连线粗细与关系强度成正比。图中仅显示强度排序前10%的风险相关关系(共22条连线)。红色为身体功能(b)、黄色为身体结构(s)、草绿色为活动和参与(d)、蓝色为环境和个体因素(e)

图4显示，主岛屿的wDEG与CLO和LAP呈轻度负相关(均P<0.05)，提示在考虑关系强度的情况下，wDEG较大的ICF条目并非与网络中其他节点(CLO所示)都靠近，也并非对整个网络不可或缺的节点(LAP所示)，故wDEG和其他两种参数(CLO和LAP)为考察条目在关系结构中的重要性提供了两种不同的视角。

图4 主岛屿的wDEG与其他网络参数的相关关系

根据wDEG和LAP选出取值最高的10项ICF条目(表1、表2)，其条目并不相同。<6岁组和6～14岁组的功能图谱交集网络共含78项条目，其中含有3项及以上节点的子网络共有7个，主要涉及认知功能(红色，22项)、呼吸语言(蓝色，7项)、运动(草绿，7项)、环境设施(白色，6项)、环境人员(橙色，5项)、教育条件(粉色，4项)、骨关节与口腔的结构(黄色，3项)(图5)。结果发现，占据强连线关系的条目其相互间的连通结构较少。

表1 wDEG最高的10项ICF条目

表2 LAP最高的10项ICF条目

图5 <6岁和6～18岁组ICF功能图谱交集 节点大小与LAP成正比，连线粗细与关系强度成正比，颜色表示各个子网络

3 讨 论

脑瘫儿童不仅存在运动功能障碍，还可能合并不同程度的其他功能障碍，如智力发育障碍、语言障碍、视觉障碍以及吞咽障碍等[8]。目前，有数十种方法可用于脑瘫儿童健康状况和康复治疗效果评估，甚至有研究者[25]提出用“脑瘫谱系障碍”来替代原有的诊断术语，单一功能障碍难以概括描述脑瘫儿童的健康问题和评估结果，而ICF综合核心组合为考察这种复杂性提供了一种基于统一描述框架和术语体系的工具。目前我国已建立糖尿病、多囊卵巢综合征和脑卒中等疾病的ICF功能图谱[26-28]，本研究将该方法拓展至脑瘫儿童。脑瘫系中枢性神经损伤，康复目的是功能改善最大化。构建ICF功能图谱、找到核心的ICF条目及相关的条目路径，对改善甚至改变儿童康复模式具有创新性的临床应用意义。从康复功能恢复角度来说，ICF的活动和参与层面涉及人际交互关系在内。从康复“回归家庭和社会”的专业愿景而言，不能忽视脑瘫儿童不能离开且最终必须置身于其中的社会网络。因此，基于ICF的脑瘫儿童功能图谱研究具有康复专业性和思维创新性。本研究基于该综合核心组合，对脑瘫儿童的健康和残疾影响因素之间的关系结构进行了初步探索。

本研究中，因缺失值超过30%而被删除的条目只有5条，且均与成年患者有关，故合理删减这些条目。在剩余的130条ICF条目构建的功能图谱中，位于主组元的条目共有119条，而从主组元网络可视化图中(图2)可以发现，脑瘫儿童的四类条目之间有这错综复杂的关系结构，需要量化分析每个条目的关系数据，才能厘清其中的脉络。因此，在主组元提取的基础上，进一步采取岛屿解析技术，修剪掉主组元中的弱关系连接之后，获得主岛屿结构，用以观察网络中保持连通性所需的框架结构。在主岛屿可视化(图3)结果中可以发现，e条目和d条目占据了更强的风险相关关系连接。进一步对条目在网络中的关系指标进行相关性分析发现，wDEG与DEG(P=0.059)和BET(P=0.11)无明显相关关系，但与LAP(P=0.036)和CLO(P=0.0057)呈负相关(图4)。由此提示wDEG高(局部影响强度高的)的条目对网络的综合影响力(LAP所示)可能反而会偏低。虽然CLO和BET都是对条目的全局影响力的度量，但二者并不都与wDEG显著相关。因此，本研究选择进一步呈现高wDEG和高LAP的条目(表1、表2)。

表1显示了wDEG最高的10项ICF条目，有8项都是d条目，其中d510、d520、d550和d560都与日常生活活动能力相关。脑瘫儿童日常生活活动能力是研究重点。Nieuwenhuijsen等[29]在对脑瘫患者的功能障碍进行半结构化访谈时发现，70%的参与者在日常生活中遇到困难，多为娱乐与休闲(30%)、准备膳食(29%)、做家务(14%)和穿衣(14%)方面。脑瘫儿童还存在自我护理方面的障碍，如护理身体各部(d520)、盥洗自身(d510)等，较好的自理能力和较好的粗大运动功能、较少的健康问题以及高水平的适应性行为呈现正相关[30-31]。临床工作者可以基于此，为儿童自我护理干预设定目标，提高其生活自理能力，从而能够更好的参与社会生活[30]。除此以外，卫生专业人员的个人态度(e450)如也会对患者造成影响。例如Willoughby等[32]发现，脑瘫患者髋关节移位置换率高达35%，临床工作者却存在对脑瘫患者髋关节移位或脱位的认识不够以及缺乏监测的现象。

表2显示了LAP最高的10项ICF条目。这些条目同样符合已有的临床知识。就d230而言，Chiarello等[33]发现，患者早期研究的重点应该确定幼儿参与的各种日常事务，自理是日常活动的基础，而父母认为自理是患者活动和参与的重中之重。关于基本认知功能(b163)，Stadskleiv[34]发现，认知功能在学术、沟通、参与和社会功能中扮演着重要的作用，应该关注。约1/3的患者具有特定的学习障碍，例如视觉空间认知障碍等。任何类型的脑瘫儿童进行基于运动训练的早期干预(例如强制性运动疗法)都能改善认知及运动[35]。在复杂人际交往障碍(d720)方面，一项前瞻性队列研究[36]表明，脑瘫儿童在成年前出现人际交往困难，需要及时进行个性化治疗；Brossard-Racine等[37]发现，脑瘫儿童可能在人际交往过程中出现依赖性增加、退缩、固执和反社会特征，并且同龄人的偏见会造成患者难以建立和维系人际关系，也难以融入社会。在不同的气质和人格特征(b126)方面，Heiver等[38]在对脑瘫儿童和正常组进行人格问卷调查时发现，脑瘫组具有更为强烈的恐惧反应、难以应对压力、求知欲较低和利他主义等特征；Chen等[39]报道脑瘫儿童相对于正常人适应性、接近性和持久性更低，可根据气质类型设计更灵活的治疗策略。在关于参加娱乐和休闲活动能给患者娱乐以及和别人相处的机会(d920)方面，相关专业人员认为玩耍是孩子生活的主要领域，娱乐活动能促进患儿发育，提供一种掌控感，确认自我概念，增进人际关系[40]。针对患者娱乐和休闲活动的设计的交互式计算机游戏能够帮助患者改善姿势控制和平衡，近年来也受到广泛重视[41]。

对比表1和表2可以发现，LAP最高的10项条目与wDEG最高的10项条目并不相同。考虑到脑瘫儿童的发育性，本研究小组将数据按照年龄进行分组[<6岁组和6～14岁组(不含14岁)]，对数据重新进行图模型处理发现，占据强连线关系的条目拥有较少的相互连通结构(图5)，如e310(直系亲属家庭)和e315(大家庭)。综合上述发现，提示在选取条目时有两种不同的策略可供选择，即关系强度策略(wDEG)和关系结构策略(非加权的LAP)。关系强度策略所选的连线两端的ICF条目可能在实际情况下较难相互鉴别，或有着明确的紧密联系，例如d175(解决问题)和d177(做出决策)。关系结构策略则可以服务于另一条思路，即在功能模块化的基础上对功能条目进行重要性排序，从而在功能模块中辨析枢纽性的节点，用作康复评估或治疗的靶点。例如，d455(到处移动)和b156(知觉功能)。

本研究还有一些不足之处。首先，从便利样本角度，本研究中14～18岁的脑瘫儿童病例仅有1例，因此6～14岁(不含14岁)与14～18岁年龄分组没有区分分析讨论。另外尚待扩展不同临床分型的脑瘫的样本，从而实现分组建模分析，即建立不同临床类型的功能图谱。其次，从临床随机对照研究的角度，尚待在不同粗大运动分级上扩增样本，从而实现分层建模分析，即建立不同功能级别上的功能图谱。第三，需要在脑瘫的康复实践中，把本研究所获图模型用于康复业务流程。在真实世界应用中，不断获取数据和更新模型，形成有实证依据的脑瘫康复的ICF质控体系[42]。在“脑瘫谱系障碍”角度进行的康复研究正处于发展阶段，ICF功能图谱这一新兴的研究范式，有可能为此带来更多的思考空间。

综上，基于ICF-CY条目风险相关关系的脑瘫儿童功能图谱，在关系强度和关系结构上均符合已有的临床知识。采用网络分析技术可以从功能图谱中提取脑瘫康复治疗的备选靶条目，从而为发展新型康复业务范式提供依据。