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编号:10261414
生活环境燃煤氟污染危害早期判别模型研究
http://www.100md.com 《数理医药学杂志》 2000年第1期
     作者:李安明 姜春秋 朱丽莎

    单位:李安明(湖北医科大学卫生管理学院 武汉430071); 姜春秋(湖北医科大学卫生管理学院 武汉430071 湖北医科大学第二临床学院耳鼻喉科); 朱丽莎(湖北医科大学卫生管理学院 武汉430071)

    关键词:生活环境;燃煤氟污染;判别分析;流行病学调查

    数理医药学杂志000104

    摘 要:通过生活环境燃煤氟污染的环境流行病学调查,收集4个类别人群有关环境氟来源、生活条件、体内氟负荷、症状与体征、运动功能、生化及酶学测定等指标。在单因素分析基础上,结合多因素分析建立4类判别分析模型,既可为生活环境燃煤氟污染研究提供早期敏感指标,也可为早期发现、早期诊断、早期治疗服务。

    中图分类号:X 51
, http://www.100md.com
    文章编号:1004-4337(2000)01-0008-03▲

    与社会环境人际关系系统相比,生活环境是人类赖以生存更重要的生命维持系统。虽然70年代中后期发现的燃煤氟污染及其地氟病(Endemic Fluo-rosis from Burning Coal,简称EFBC)国内学者作了大量研究,但从模型探讨并不多见。本文拟从生活环境氟来源、体内氟负荷等方面,探讨其危害的早期敏感指标,并建立其数学模型。

    1 材料与方法

    1.1 流调区及对照区的确定

    我省某燃煤氟污染区(煤含氟量1400mg/kg)距县城西北约7~10余公里,8~15岁人群氟斑牙总检出率为72.98%,重病区为100%。拍片的104人中,确诊为氟骨症32例,具有氟中毒临床症状的早期患者350人;配对对照区距县城东北约8公里,长期烧柴和农作物枯梗类,其生活习惯、劳动方式及文化经济生活水平等基本相同。
, 百拇医药
    1.2 配对调查对子的选择

    本设计选择病例和配对对照中性别、年龄组、文化、生活、劳动、文化、经济等基本相同者组成研究对子,据初步调查实际配成139对。其中病例纳入条件为:①早期病例:据以往流调资料,凡生活在病区≥5年,尿氟值≥3.0 mg/l,具有氟中毒临床症状和氟斑牙体征者即定为早期病例。②X线有改变者:符合上述条件+氟骨症的X线特征。③氟宁片治疗者:符合上述条件+氟宁片治疗4疗程。

    1.3 观察指标及其方法

    1.3.1 主要观察指标

    根据统一编码将观察指标概括为六大类,见表1。

    表1 主要观察指标及其编码 No.

    指标类别
, http://www.100md.com
    统一编码

    观察指标

    1

    环境氟来源

    X1~X3,X11

    空气、水、土壤、食物及茶叶氟测定

    2

    生活条件

    X4~X10

    住房面积、炉灶种类、烧当地石煤室内烟雾、粮、油消耗及饮茶嗜好

    3

    体内氟负荷
, 百拇医药
    X12~X15

    血、尿、指甲及毛发氟测定

    4

    症状与体征

    X16~X20

    头及肢体痛、固定否、天气关系及氟斑牙

    5

    骨关节功能

    X21~X27

    A.头部 测量头左(右)旋及头后仰

    B.上肢 左(右)肘伸曲度

    C.躯干及髋部 弯腰叉手距地高及下蹲高/身高比值
, http://www.100md.com
    6

    生化酶学指标

    X28~X39

    血清LDH、ChE、LDH同工酶、AKP(碱性磷酸酶)、Args(精氨酸酶)、S-Ca(血清钙)、S-p(血清磷)及尿羟脯氨酸测定

    1.3.2 研究方法

    肢体运动功能采用钢卷尺及自制标杆和测量器(以大圆规与活动指针结合)测定,样品含氟量、血液和尿样生化及酶学指标、主诉和既往史等收集方法参见文献[1]。

    1.4 正式调查、生物材料样品采集与测定

    根据统一布署,以1:1配对调查表对139对研究对子开展了为期半个月现场调查,收集环境及生物材料样品并测定其氟浓度。
, http://www.100md.com
    1.5 资料统计分析

    全部样品测定完毕,对资料完整的37个观察指标采用普及型MDAS软件完成单因素配对计量资料和配对计数资料分析。在此基础上,保留相对重要的变量M=21个及N=218人份(包括早期氟中毒、配对对照、X线改变及氟宁片4疗程者分别为88、88、12及30例)作多因素分析。将逐步回归分析挑选的重要变量重新编码(见表2)建数据文件,完成4个类别人群资料多类判别分析。表2 逐步回归分析挑选的变量及其编码 No.

    原指标类别

    统一编码

    分析变量

    入选

    变量

    新编码
, 百拇医药
    1

    环境氟来源

    X1~X3,X11

    X3,X11

    X3

    X1

    2

    生活条件

    X4~X10

    X5, X8

    X8

    X2

    3
, 百拇医药
    体内氟负荷

    X12~X15

    X12~X15

    X12

    X3

    4

    症状与体征

    X16~X20

    X16,X18

    X16

    X4

    5

    骨关节功能
, 百拇医药
    X21~X27

    X24

    X24

    X5

    6

    生化酶学指标

    X28~X39

    X28~33,X35~39

    X36

    X6

    2 结果

    2.1 单因素分析

    表3和表4资料分别采用配对t检验和配对χ2检验,在显著性检验水准α=0.05(双侧)条件下完成其统计分析。
, 百拇医药
    表3 定量指标单因素分析表

    X1

    X2

    X3

    X4

    X5

    X6

    X7±S

    0.02±0.01

    0.12±0.02

, http://www.100md.com     12.6±0.97

    -0.8±1.4

    1.4±6.9

    4.4±1.1

    0.05±0

    t值

    3.22

    5.17

    12.96

    0.57

    1.98

    3.96

    9.25
, 百拇医药
    概率P

    <0.002

    <0.001

    <0.001

    >0.05

    <0.05

    <0.005

    <0.001

    结论

    **

    **

    **

    -
, 百拇医药
    *

    **

    **

    X8

    X9

    X10

    X11

    X12

    X13

    X14±S

    2.1±0.2
, 百拇医药
    40.0±9.0

    70.3±22

    0.8±0.3

    0.7±0.2

    -0.4±0.5

    -3.5±1.0

    t值

    10.63

    4.44

    3.19

    3.30

    2.88

, 百拇医药     1.05

    3.49

    概率 P

    <0.001

    <0.001

    <0.002

    <0.002

    <0.01

    >0.05

    <0.001

    结论

    **

    **
, 百拇医药
    **

    **

    **

    -

    **

    X15

    X16

    X17

    X18

    X19

    X20

    X21±S
, 百拇医药
    1.43±1.1

    1.90±1.31

    0.02±0

    110±45

    -0.78±7.7

    2.89±1.2

    -1.96±.8

    t值

    1.27

    1.45

    2.36

    2.44

, 百拇医药     0.10

    2.39

    2.23

    概率 P

    >0.05

    >0.05

    <0.05

    <0.02

    >0.05

    <0.02

    <0.05

    结论

    -
, 百拇医药
    -

    *

    **

    -

    **

    *

    X22

    X23

    X24

    X25

    X26

    X27

    X28±S
, 百拇医药
    -3.7±1.2

    2.6±0.9

    -1.1±0.2

    -9.1±1.3

    -0.9±0.3

    -2.5±0.4

    -0.7±0.7

    t值

    3.21

    2.78

    4.68

    6.66
, http://www.100md.com
    2.99

    5.26

    0.98

    概率 P

    <0.002

    <0.01

    <0.001

    <0.001

    <0.005

    <0.001

    >0.05

    结论

    **
, 百拇医药
    **

    **

    **

    **

    **

    -

    注: X1=气氟;X2=水氟;X3=土壤氟;X4=人均住房面积;X5=主粮;X6=油脂;X7=血氟;X8=尿氟;X9=甲氟;X10=发氟;X11=头左旋;X12=头右旋;X13=头后仰;X14=右肘伸;X15=右肘曲;X16=弯腰叉手距地高;X17=下蹲高/身高比值;X18=LDH;X19=ChE;X20=LDH1;X21=LDH2;X22=LDH3;X23=LDH4;X24=AKP;X25=Args;X26=S-ca;X27=S-p;X28=Cyt

    * 为有显著性差别; ** 为有高度著性差别; - 为没有显著性差别 , 下同。表4 定性指标单因素分析
, 百拇医药
    X1

    X2

    X3

    X4

    X5

    X6

    X7

    X8

    X9

    X10

    χ2

    4.11

    8.89
, http://www.100md.com
    4.45

    7.32

    6.62

    5.60

    0.98

    11.50

    9.03

    3.52

    P

    <0.05

    <0.01

    <0.05

    <0.01
, 百拇医药
    <0.05

    <0.05

    >0.05

    <0.001

    <0.001

    >0.05

    结论

    *

    **

    *

    **

    *

    *
, 百拇医药
    -

    **

    **

    -

    注: X1=生活区;X2=地炉;X3=燃料;X4=室内烟雾;X5=饮茶;X6=氟斑牙;X7=头痛;X8=肢体痛;X9=固定痛;X10=与天气关系

    2.2 多类判别分析模型的建立

    在α=0.01水准经逐步回归分析选出6个显著性变量(P<0.0001):X3(土壤氟)、X8(室内烟雾)、X12(血氟)、X16(氟斑牙)、X24(右肘伸展度)及X36(血液精氨酸酶),重建数据文件后完成4个类别的判别分析。其判别方程如下:

    第1类〔氟中毒早期人群〕 :
, 百拇医药
    Y=-285.472-0.307X1+6.631X2+94.378X3+1.702X4+3.164X5+0.252X6

    第2类〔对照人群〕:

    Y=-308.054-0.608X1+9.996X2+63.125X3-5.448X4+3.308X5+0.440X6

    第3类〔X-线改变人群〕:

    Y=-273.059-0.083X1+5.839X2+131.545X3+1.606X4+3.019X5+0.176X6

    第4类〔氟宁片4疗程人群〕:

    Y=-280.252+0.072X1+5.465X2+112.999X3+4.053X4+3.052X5+0.152X6
, 百拇医药
    经显著性检验,认为4类判别函数总的差别显著(P<0.05)。将218例已知样品分别代入上述方程组,根据Y值最大判别归属新分类结果见表5。

    表5 原始样品回代误判率%及其判对符合率% 样品

    原分类

    各类

    样品

    例数

    判别分类归属

    误判

    例数

    误判

    率(%)
, 百拇医药
    判对

    符合率

    (%)

    1

    2

    3

    4

    第1类

    88

    74

    5

    2

    7

    14
, http://www.100md.com
    15.91

    84.09

    第2类

    88

    1

    87

    0

    0

    1

    1.14

    98.86

    第3类

    12

, 百拇医药     5

    0

    1

    6

    11

    91.67

    8.33

    第4类

    30

    4

    0

    1

    2

    25
, 百拇医药
    16.67

    83.33

    合计

    218

    84

    92

    4

    15

    38

    14.22

    85.78

    为验证判别方程的实用价值,令计算机自动产生随机数,藉此从每1类中随机抽取2例(类似地氟病区)新样品,除第3类中1例误判(其后验概率68.37%)外,其余样品准确判对,其后验概率高达86.39~99.99%。
, 百拇医药
    2.3 单因素与多因素结合分析

    将多因素分析选入回归方程的变量与单因素分析对比,发现仅氟斑牙是显著性差异(P<0.05),其余均为高度显著性差异(P<0.001)。

    3 讨论

    地方性氟中毒的诊断及早期诊断,长期以来主要集中在骨骼损害和X线诊断研究方面[2,3]。本文从非骨相研究[4~7]着手,假定骨骼组织比非骨相组织的代谢活性低得多,且代谢速率迟缓,故非骨相组织的异常变化理论上必然比骨相改变早,且更敏感,使得从非骨相研究建立判别模型进行早期诊断成为可能。事实上,目前国内外关于血液和尿样生化及酶学指标等方面的大量研究[4~9],均能说明这一推论是客观存在的。为验证这一假说,本研究采用流行病学调查方法,收集环境氟样品及4类人群资料进行微机分析。

    单因素分析表明,在28个定量指标中,有82.14%的指标敏感或高度敏感(P<0.05或P<0.02~P<0.001)。与配对对照组相比,病例组分别有X1(气氟)、X2(水氟)、X3(土壤氟)、X5(主粮)、X6(油脂)、X7(血氟)、X8(尿氟)、X9(甲氟)、X10(发氟)、X11(头左旋)、X12(头右旋)、X17(下蹲高/身高比值)、X18(LDH)、X20(LDH1)、X23(LDH4)计15个指标显著增高;分别有X14(右肘伸)、X21(LDH2)、X22(LDH3)、X24(AKP)、X25(血清精氨酸酶)、X26(血清钙) 、X27(血清磷)计7个指标比对照组显著降低。特别值得一提的是X14(右肘伸)这一指标能非常敏感而又客观地反映此类氟中毒患者肘部关节伸展运动功能障碍和损害状况。在10个定性指标中,有7个指标敏感,在统计学上均具有显著性( P<0.05)或高度显著性差异(P<0.01~P<0.001),仅有X6(头痛)和X9(与天气关系)无显著性差异(P>0.05)。但需注意某些无显著性差异的指标,并非无实际意义,如指标X9(与天气关系)与对照组相比差异无显著性(P>0.05),但其非常符合地方性氟中毒患者肢体痛部位固定。
, 百拇医药
    多因素分析表明,根据逐步回归分析筛选出6个重要变量(P<0.01)所作的多类判别分析,建立4类人群判别方程(P<0.05)总的判对符合率高达 85.78%(83.33%~98.86%),总合计算机随机抽样8例分析的后验概率在 86.39%~99.99%范围以及单因素配对分析结果,故可认为这些指标对燃煤型地氟病早期诊断,无论是从单因素还是多因素(非骨相早期判别模型)角度分析,均具有一定的诊断价值。■

    参考文献:

    [1] 李安明,严本武,谭晓东,等. 燃煤型地氟病非骨相早期判别模型探讨 .中华预防医学杂志. 1998;32(1):16~18.

    [2] Miklos Bely, MD. 氟中毒骨组织和关节软骨的结构和功能. 氟研究通讯, 1995, 10(2): 27~28.

    [3] 陈绪光. 我国氟骨症放射诊断研究的进展. 氟研究通讯,1995,10(1.2)合刊 : 111~115.
, 百拇医药
    [4] 李安明,谭晓东,王福元,等. 燃煤氟污染对猪肾脏超微结构和LDH同工酶影响的研究. 中华预防医学杂志, 1994,28(5): 316.

    [5] 李安明,谭晓东,王福元,等. FPBC对猪血清及组织LDH同工酶影响的现场研究. 数理医药学杂志, 1993,6(1): 52~55.

    [6] 李安明,谭晓东,严本武,等. 燃煤型地氟病非骨相早期诊断研究.中国地方病学杂志.1998;13(2):66~69.

    [7] 李安明,严本武,谭晓东,等. 燃煤型地氟病非骨相早期诊断敏感指标初探. 中国地方病学杂志.1997;12(4):194~197.

    [8] Singh, M and Kanwar, K.S. Effect of Fluoride on Tissue Enzyme Activities in Rat.Biochemical and Histochemical Studies . Fluoride, 1981,14(3): 132~141.

    [9] Bogin,E.M, et al. Effect of Fluoride on Enzymes from Serum , Kindey, Skeletal Muscle of Mice . Fluoride, 1976, 9 :42~46.

    收稿日期:1999-05-21, 百拇医药