糖尿病患者发生心绞痛的影响因素分析及其贝叶斯网络风险预测

doi:10.13481/j.1671-587X.20250419

摘要/Abstract

摘要：

目的探讨糖尿病（DM）患者发生心绞痛的影响因素，构建贝叶斯网络模型探索影响因素间的网络关系，并对DM患者发生心绞痛的风险进行预测。方法基于英国生物银行（UKB）数据库，使用Logistic回归分析模型筛选DM患者发生心绞痛的影响因素。采用禁忌搜索算法进行结构学习，贝叶斯估计方法进行参数学习并构建贝叶斯网络模型。结果共纳入22 712例DM患者。DM患者发生心绞痛的影响因素为患者性别、年龄、体质量指数（BMI）、甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、糖化血红蛋白（HbA1c）、患高血压、母亲分娩前后吸烟、吸烟状况、饮酒状况、规律运动、失眠、睡眠时长和儿童时期相对体型共14个变量（P<0.05）。构建1个包含15个节点和22条有向边的贝叶斯网络模型，其中患者年龄、HbA1c、患高血压、规律运动、BMI和睡眠时长与DM患者发生心绞痛直接相关，患者性别、吸烟状况、饮酒状况、TC、TG、失眠、儿童时期相对体型、母亲分娩前后吸烟与DM患者发生心绞痛间接相关。结论患者年龄、HbA1c、患高血压、规律运动、BMI和睡眠时长是DM患者发生心绞痛的直接影响因素，控制HbA1c、血压和BMI水平，进行规律运动和保持适当的睡眠时长有利于降低DM患者发生心绞痛的风险。

关键词: 糖尿病, 心绞痛, 贝叶斯网络, 风险预测, 禁忌搜索算法

Abstract:

Objective To discuss the influencing factors of angina pectoris in the patients with diabetes mellitus （DM）， to construct a Bayesian network model to explore the network relationships among the influencing factors， and to predict the risk of angina pectoris in the patients with DM. Methods Based on the UK Biobank（UKB） database， the Logistic regression aralysis model was used to screen the influencing factors of angina pectoris in the patients with DM. The taboo search algorithm was used for structure learning， and the Bayesian parameter estimation method was used for parameter learning to construct the Bayesian network model. Results A total of 22 712 DM patients were included. The influencing factors of angina pectoris in the patients with DM included 14 variables： gender， age， body mass index （BMI）， triglycerides （TG）， total cholesterol （TC）， glycated hemoglobin （HbA1c）， hypertension， maternal smoking around delivery， smoking status， alcohol consumption， regular exercise， insomnia， sleep duration， and childhood relative body size （P<0.05）. A Bayesian network model was constructed with 15 nodes and 22 directed edges. Among them， age， HbA1c， hypertension， regular exercise， BMI， and sleep duration were directly associated with the occurrence of angina pectoris in the patients with DM， while gender， smoking status， alcohol consumption， TC， TG， insomnia， childhood relative body size， and maternal smoking around delivery were indirectly associated with the occurrence of angina pectoris in the patients with DM. Conclusion Age， HbA1c， hypertension， regular exercise， BMI， and sleep duration are direct influencing factors of angina pectoris in the patients with DM. Controlling HbA1c， blood pressure， and BMI levels， engaging in regular exercise， and maintaining appropriate sleep duration are beneficial for reducing the risk of angina pectoris in the patients with DM.

Key words: Diabetes mellitus, Angina pectoris, Bayesian network, Risk prediction, Taboo search algorithm

中图分类号:

R587.1

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图/表 9

表1

DM患者发生心绞痛相关变量及其赋值情况"

Variable	Assignment
Gender	Female=0， Male=1
Age	$<$ 60=0， $≥$ 60=1
Nation	Others=0， White=1
BMI （kg· $m - 2$ ）	Normal=0， Overweight=1， Obesity=2
LDL-c （mmol·L^-1）	<4.14=0， $≥$ 4.14=1
HDL-c （mmol·L^-1）	<1.04=0， $≥$ 1.04=1
TC （mmol·L^-1）	<5.2=0， $≥$ 5.2=1
TG （mmol·L^-1）	<1.7=0， $≥$ 1.7=1
HbA1c （mmol·L^-1）	20-42=0， >42=1
Smoke status	Never=0， Previous=1， Current=2
Drink status	Never=0， Previous=1， Current=2
Maternal smoking around birth	No=0， Yes=1
Breastfeeding	No=0， Yes=1
Comparative body size in childhood	Average=0， Thinner=1， Plumper=2
HBP	No=0， Yes=1
Regular exercise	No=0， Yes=1
Healthy diet	No=0， Yes=1
Insomnia	Never=0， Sometimes=1， Usually=2
Sleep duration	7-8 h=0， <7 h=1， >8 h=2
Angina	No=0， Yes=1

表1

表2

DM患者发生心绞痛的单因素分析 (n（η/%）)"

Variable	Non-Angina （n=19 540）	Angina （n=3 172）	$χ 2$	P
Gender			199.348	<0.001
Female	7 906（40.461）	866（27.301）
Male	11 634（59.539）	2 306（72.699）
Age（Year）			307.417	<0.001
$≤$ 60	8 396（42.968）	840（26.482）
>60	11 144（57.032）	2 332（73.518）
Nation			7.720	0.006
Others	2 520（12.897）	353（11.129）
White	17 020（87.103）	2 819（88.871）
BMI（kg· $m - 2$ ）			123.255	<0.001
Normal	1 506（7.707）	119（3.752）
Overweight	4 521（23.137）	604（19.042）
Obesity	13 513（69.156）	2 449（77.206）
LDL-c（mmol·L^-1）			31.424	<0.001
<4.14	18 521（94.785）	3 080（97.100）
$≥$ 4.14	1 019（5.215）	92（2.900）
HDL-c（mmol·L^-1）			103.052	<0.001
<1.04	6 273（32.103）	1 309（41.267）
$≥$ 1.04	13 267（67.897）	1 863（58.733）
TC（mmol·L^-1）			151.702	<0.001
$≤$ 5.2	15 050（77.021）	2 751（86.728）
>5.2	4 490（22.979）	421（13.272）
TG（mmol·L^-1）			93.441	<0.001
$≤$ 1.7	8 930（45.701）	1 158（36.507）
>1.7	10 610（54.299）	2 014（63.493）
HbA1c（mmol·L^-1）			39.046	<0.001
20-42	4 060（20.778）	507（15.984）
>42	15 480（79.222）	2 665（84.016）
Smoke status			8.692	<0.001
Never	17 399（89.043）	2 769（87.295）
Previous	1 615（8.255）	299（9.426）
Current	526（2.692）	104（3.279）
Drink status			51.580	0.013
Never	1 689（8.642）	291（9.174）
Previous	1 342（6.867）	329（10.372）
Current	16 500（84.441）	2 552（80.454）
Maternal smoking around birth			10.615	<0.001
No	14 465（74.028）	2 261（71.280）
Yes	5 075（25.972）	911（28.720）
Breastfeeding			1.925	0.165
No	3 248（16.622）	496（15.637）
Yes	16 292（83.378）	2 676（84.363）
Comparative body size in childhood			9.007	0.011
Average	8 944（45.773）	1 368（43.128）
Thinner	6 614（33.848）	1 151（36.286）
Plumper	3 982（20.379）	653（20.586）
HBP			144.562	<0.001
No	8 967（45.890）	1 093（34.458）
Yes	10 573（54.110）	2 079（65.542）
Regular exercise			12.667	<0.001
No	17 230（88.178）	2 866（90.353）
Yes	2 310（11.822）	306（9.647）
Healthy diet			0.353	0.552
No	15 804（80.880）	2 587（81.557）
Yes	3 736（19.120）	594（18.443）
Insomnia			159.495	<0.001
Never	4 292（21.965）	466（14.691）
Sometimes	8 606（44.043）	1 296（40.858）
Usually	6 642（33.992）	1 410（44.451）
Sleep duration			103.074	<0.001
7-8 h	11 864（60.716）	1 652（52.081）
<7 h	5 317（27.211）	973（30.674）
>8 h	2 359（12.073）	547（17.245）

表2

表3

DM患者发生心绞痛的多因素Logistic回归分析"

Variable	B	SE	Wald χ²	P	OR（95%CI）
Age（referring to <60）
$≥ 60$	0.702	0.043	266.169	<0.001	2.018（1.855-2.196）
Gender（referring to female）
Male	0.573	0.047	151.011	<0.001	1.773（1.618-1.943）
Nation（referring to others）
White	-0.067	0.067	0.994	0.319	0.935（0.820-1.067）
BMI（referring to normal）
Overweight	0.276	0.082	11.391	0.001	1.318（1.123-1.547）
Obesity	0.507	0.081	39.606	<0.001	1.661（1.418-1.946）
LDL-c（referring to <1.04 mmol·L^-1）
$≥$ 1.04 mmol·L^-1	0.003	0.125	0.009	0.983	1.003（0.784-1.282）
HDL-c（referring to <4.14 mmol·L^-1）
$≥$ 4.14 mmol·L^-1	-0.043	0.044	0.950	0.330	0.958（0.879,1.044）
TC（referring to $≤$ 5.2 mmol·L^-1）
>5.2 mmol·L^-1	-0.528	0.064	69.000	<0.001	0.590（0.520-0.668）
TG（referring to $≤$ 1.7 mmol·L^-1）
>1.7 mmol·L^-1	0.257	0.043	35.075	<0.001	1.293（1.188-1.408）
HbA1c（referring to 20-42 mmol·L^-1）
>42 mmol·L^-1	0.175	0.053	10.758	0.001	1.191（1.073-1.323）
Insomnia（referring to never）
Sometimes	0.378	0.059	41.623	<0.001	1.459（1.301-1.636）
Usually	0.654	0.060	119.198	<0.001	1.923（1.710-2.162）
HBP（referring to no）
Yes	0.306	0.042	54.367	<0.001	1.358（1.252-1.474）
Comparative body size in childhood （referring to average）
Thinner	0.124	0.045	7.675	0.006	1.131（1.037-1.235）
Plumper	0.061	0.054	1.298	0.255	1.063（0.957-1.181）
Maternal smoking around birth（referring to no）
Yes	0.141	0.045	9.917	0.002	1.152（1.055-1.257）
Smoke status（referring to never）
Previous	0.227	0.069	10.791	0.001	1.255（1.096-1.438）
Current	0.264	0.113	5.441	0.020	1.302（1.043-1.626）
Drink status（referring to never）
Previous	0.084	0.094	0.797	0.372	1.088（0.905-1.308）
Current	-0.320	0.073	19.015	<0.001	0.726（0.629-0.838）
Regular exercise（referring to no）
Yes	-0.199	0.066	9.095	0.003	0.820（0.721-0.933）
Sleep duration（referring to <7 h）
7-8 h	0.173	0.047	13.794	<0.001	1.189（1.085-1.303）
>8 h	0.377	0.056	45.365	<0.001	1.458（1.307-1.627）

表3

图1

表4

DM患者发生心绞痛部分条件概率表"

BMI	HbA1c[c_B/(mmol·L^-1)]	HBP	Regular exercise	Sleep duration	Age （year）	Angina
BMI	HbA1c[c_B/(mmol·L^-1)]	HBP	Regular exercise	Sleep duration	Age （year）	No	Yes
Normal	20-42	No	No	7-8 h	$<$ 60	0.976	0.024
Normal	20-42	No	No	<7 h	$≥$ 60	0.919	0.081
Normal	20-42	No	No	>8 h	$<$ 60	0.998	0.002
Overweight	20-42	No	No	7-8 h	$<$ 60	0.966	0.034
Overweight	20-42	No	No	<7 h	$≥$ 60	0.871	0.129
Overweight	20-42	No	No	>8 h	$<$ 60	0.928	0.072
Obesity	20-42	No	No	7-8 h	$<$ 60	0.952	0.048
Obesity	20-42	No	No	<7 h	$≥$ 60	0.727	0.278
Obesity	20-42	No	No	>8 h	$<$ 60	0.795	0.205
Normal	>42	No	No	7-8 h	$<$ 60	0.984	0.016
Normal	>42	No	No	<7 h	$≥$ 60	0.869	0.131
Normal	>42	No	No	>8 h	$<$ 60	0.999	0.001
Overweight	>42	No	No	7-8 h	$<$ 60	0.941	0.059
Overweight	>42	No	No	<7 h	$≥$ 60	0.825	0.175
Overweight	>42	No	No	>8 h	$<$ 60	0.952	0.048
Obesity	>42	No	No	7-8 h	$<$ 60	0.932	0.068
Obesity	>42	No	No	<7 h	$≥$ 60	0.785	0.215
Obesity	>42	No	No	>8 h	$<$ 60	0.872	0.128

表4

图2

图3

表5

图4

参考文献 23

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