决策树与Logistic回归分析在社区老年人认知障碍影响因素应用的研究*

潘晶雪，陈利群，王敬丽，徐惠琴，谢博钦

（1 复旦大学护理学院，上海，200032；2 上海市宝山区大场社区卫生服务中心，上海，200442）

认知障碍是指从轻度认知功能障碍到痴呆的病理阶段［1］，临床表现为患者出现记忆功能的下降［2］。2015年中国认知障碍的患病率高达38.3%［3］，给家庭和社会造成沉重负担［4］。由于老年人的认知障碍的影响因素较多，Logistic 回归分析模型和决策树模型共同运用能优势互补，提高分析效能［5］。虽然决策树模型在医疗领域已有应用［5-6］，但尚缺乏其在国内社区老年人认知障碍影响因素应用的研究。因此，本研究通过联合运用决策树模型和Logistic 回归模型分析社区老年人认知障碍的影响因素，旨在为认知障碍的相关预防提供参考依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

2019年9 月—12月，采用便利抽样法，调查上海市某社区卫生服务中心及其下属5 个站点共852例社区老年人。样本量估算根据2015年认知障碍的患病率为38.3%［3］，代入样本量计算公式［7］：n=（Z2α/2pq）/δ2，其中，n 为样本例数；p 为样本患病率；q=1-p；α=0.05；Zα/2＝1.96；δ=0.035；考虑到10%的流失率，得到样本量至少为817 例。纳入标准：①前往社区卫生服务站体检或就诊的常住居民；②年龄≥60周岁；③能够进行正常的语言沟通。排除标准：①患有精神疾病不能配合调查者；②患有严重心肝肾等疾病者；③身体残疾者。

1.2 研究工具

1.2.1 一般资料调查表 结合相关文献［8］和预实验（36 例）自行编制一般资料调查表，内容包括患者的人口学资料：性别、年龄、文化程度、婚姻状况、家庭人均月收入、居住情况等；生活方式：运动、饮酒、吸烟、体力活动、兴趣爱好等；疾病情况：高血压、糖尿病、痴呆家族史等。

1.2.2 中文基础版蒙特利尔认知功能量表 （Montreal cognitive assessment-basic，MoCA-B）：由NASREDDINE等［9］最初研制，之后由郭起浩教授团队［10］进行汉化翻译，本文得到郭起浩教授授权。量表包括执行功能1 分、流畅性2 分、定向力6 分、计算功能3 分、抽象功能3 分、延迟回忆5 分、视知觉3 分、命名4分、 注意3 分，总分30 分。MoCA-B 的敏感度为0.81，特异度为0.86，Cronbach’s α 系数为0.82［11］。MoCA-B 量表根据教育年限的不同对应不同的认知障碍区分界值［12］，当教育年限分别为≤6年、7～12年、＞12年时，判定为认知障碍的标准分别为得分≤19 分、≤22 分、≤24 分。本研究Cronbach’s α系数为0.735。

1.3 资料收集方法和质量控制措施

研究开始前，通过复旦大学护理学院伦理委员会审核，伦理审核号为IRB#2019-12-05，所有研究对象均自愿参与本研究，并签署知情同意书。调查员参加上海市交通大学附属精神卫生中心医院认知障碍评估与干预培训班，并获得蒙特利尔认知功能评估员资质（证书编号：2019MPG036）。调查时，由1 名经过培训的调查员在研究场所的预防保健室安静的环境中采用面对面交流的形式进行调查。当研究对象对问卷条目出现不解或疑惑时，调查人员给予相应的解释与说明。考虑到本次研究对象为老年人，对于文化程度低、无法亲自填写者，由调查人员以问答形式逐条读出问卷问题及选项。调查后，调查员对问卷进行逐份核查，对于漏填者，嘱其及时补填；对于与客观观察不相符的条目，进行核实，以确保资料客观有效；对于无效问卷进行剔除；对于有效问卷进行编码。

1.4 统计学方法

数据采用Excel2019 建立录入库，进行数据录入和整理；资料经双人核对后，利用SPSS24.0 软件进行统计分析。采用频数、构成比、均数、标准差对一般资料进行描述性统计。同时分别建立Logistic 回归分析模型和决策树模型，比较两种模型的影响因素。其中决策树模型［13］采用分类回归树（classification and regression tree，CART）算法分析，纳入所有自变量进入决策树模型，将参数设计中父节点和子节点的最小个案数分别设置为40 和20，拆分及合并的检验水准α=0.05。Logistic 回归模型以有无认知障碍为因变量，纳入单因素结果分析有统计学意义的自变量建立Logistic 回归模型，P＜0.05 为差异有统计学意义。两种模型总体结果和评价采用Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验、 总体预测正确率、模型风险统计量、受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）、 特异度、 灵敏度、约登指数等指标进行评价。

2 结果

2.1 社区老年人认知功能得分、 一般资料及单因素分析

本研究共发放调查问卷852 份，回收有效问卷849 份，有效回收率为99.6%。社区老年人MoCA-B得分为（22.0±4.1）分，其中认知功能正常424 例（49.9%），认知障碍425 例（50.1%）。社区老年人认知功能得分情况见表1。由表1可见，各维度得分率中定向力（95.0%）最高，延迟回忆（46.0%）与执行功能（30.0%）最低。社区老年人年龄60～92 岁，平均（70.4±6.2）岁，其他一般资料见表2。

表1 社区老年人认知功能得分情况（n=849；分，±S）

表1 社区老年人认知功能得分情况（n=849；分，±S）

注： 得分率=量表或各维度实际得分/总量表或各维度理论最高分×100%。

条目理论最高分实际得分得分率/%执行功能流畅性定向力计算功能抽象功能延迟回忆视知觉命名注意总分1263353433 0 0.3±0.1 1.2±0.6 5.7±0.6 2.3±0.9 2.0±0.9 2.3±1.4 2.0±0.9 3.7±0.6 2.6±0.7 22.0±4.1 30.0 60.0 95.0 76.7 66.7 46.0 66.7 92.5 86.7 73.3

自变量n认知功能正常（n=424)认知障碍（n=425）χ2P家庭人均月收入（元）≤3000 3001～4000>4000医疗费用支付方式有医保无医保居住情况独居非独居吸烟89（10.5）205（24.1）555（65.4）33（7.8）97（22.9）294（69.3）56（13.2）108（25.4）261（61.4）8.495 0.014 760（89.5）89（10.5）371（87.5）53（12.5）389（91.5）36（8.5）3.672 0.055 62（7.3）787（92.7）27（6.4）397（93.6）35（8.2）390（91.8）1.093 0.296否是饮酒否是轻体力家务否是锻炼身体否是看报读书否是打牌或玩麻将否是使用微信或电脑否是兴趣爱好狭窄广泛邻居交往基本不交往交往社交活动基本不参加参加高血压否是心脏病否是糖尿病否是痴呆家族史否是235（27.7）614（72.3）581（68.4）268（31.6）69（8.1）780（91.9）312（36.7）537（63.3）431（50.8）418（49.2）731（86.1）118（13.9）211（24.9）638（75.1）352（41.5）497（58.5）380（44.8）469（55.2）305（35.9）544（64.1）340（40.0）509（60.0）521（61.4）328（38.6）516（60.8）333（39.2）130（15.3）719（84.7）112（26.4）312（73.6）284（67.0）140（33.0）14（3.3）410（96.7）101（23.8）323（76.2）166（39.2）258（60.8）350（82.5）74（17.5）40（9.4）384（90.6）84（19.8）340（80.2）145（34.2）279（65.8）86（20.3）338（79.7）187（44.1）237（55.9）264（62.3）160（37.7）284（67.0）140（33.0）82（19.3）342（80.7）123（28.9）302（71.1）297（69.9）128（30.1）55（12.9）370（87.1）211（49.6）214（50.4）265（62.4）160（37.6）381（89.6）44（10.4）171（40.2）254（59.8）268（63.1）157（36.9）235（55.3）190（44.7）219（51.5）206（48.5）153（36.0）272（64.0）257（60.5）168（39.5）232（54.6）193（45.4）48（11.3）377（88.7）0.677 0.827 26.412 60.906 45.715 8.941 107.820 163.563 38.204 90.025 5.806 0.288 13.675 10.595 0.411 0.363＜0.001＜0.001＜0.001 0.003＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001 0.016 0.592＜0.001 0.001

自变量n认知功能正常（n=424)认知障碍（n=425）χ2P脑外伤史否是807（95.1）42（4.9）405（95.5）19（4.5）402（94.6）23（5.4）0.391 0.532高血脂否是451（53.1）398（46.9）220（51.9）204（48.1）231（54.4）194（45.6）0.518 0.472听力下降否是532（62.7）317（37.3）321（75.7）103（24.3）211（49.6）214（50.4）61.611＜0.001失眠否是489（57.6）360（42.4）274（64.4）150（35.4）215（50.6）210（49.4）17.117＜0.001手术史否是402（47.3）447（52.7）183（43.2）241（56.8）219（51.5）206（48.5）5.963 0.015

2.2 社区老年人认知障碍影响因素Logistic 回归分析

以是否患有认知障碍作为因变量（赋值：认知功能正常=0，认知障碍=1），自变量赋值方式见表3。以单因素分析有统计学意义的自变量（P＜0.05）进入Logistic 回归分析模型（采用向后-条件逐步回归法，即进方程标准α纳入=0.05，α剔除=0.1）。结果发现，高龄、低教育文化程度、缺乏做轻体力家务、缺乏锻炼身体、不看报读书、不使用微信或电脑、兴趣爱好狭窄、不参加社交活动、有糖尿病、有痴呆家族史、听力下降是认知障碍的风险因素（均P＜0.05），见表4。Hosmer-Lemeshow 拟合优度检验χ2为7.251，DF=8，P=0.510，模型预测正确率为75.5%，模型拟合较好。

表3 Logistic 回归模型自变量赋值方式

表4 社区老年人认知障碍影响因素的Logistic 回归分析（n=849）

2.3 社区老年人认知障碍影响因素的决策树模型分析

将表1中所有自变量纳入决策树模型分析，自变量赋值方式按照二分类0，1，多分类变量采用0，1，2 进行赋值。结果共筛选出10 个自变量，分别是年龄、吸烟、不看报读书、不使用微信或电脑、兴趣爱好狭窄、基本不与邻居交往、不参加社交活动、糖尿病、有痴呆家族史、听力下降。其中决策树的第一层为兴趣爱好，表明兴趣爱好与社区老年人认知障碍相关性最高。兴趣爱好狭窄的老年人认知障碍发生率是76.1%，高于兴趣爱好广泛的老年人（31.6%），见图1。模型风险统计量为（0.241±0.015），且决策树模型预测正确率为75.9%，拟合效果较好。

图1 社区老年人认知障碍影响因素决策树模型图

2.4 两种模型总体结果和评价

决策树模型特异度（81.1%）高于Logistic 回归分析模型（75.9%），灵敏度（70.6%）低于Logistic 回归分析模型（75.8%），两种模型的约登指数均为0.517。分别对两种模型绘制ROC 曲线，结果显示Logistic回归分析模型的AUC 为0.838 （95%CI：0.812 ～0.864），标准误为0.013，决策树模型的AUC 为0.833（95%CI：0.806～0.860），标准误为0.014，两种模型预测价值均为中等（0.7～0.9）［14］；运用Z 检验进行比较，结果显示两种模型的预测价值比较，差异无统计学意义（Z=-0.223，P=0.824），见图2。

图2 决策树模型和Logistic 回归分析模型的ROC 曲线

3 讨论

3.1 社区老年人认知障碍患病率高

本研究结果显示，社区老年人认知障碍患病率高达50.1%，低于艾亚婷等［15］调查的武汉市60 岁及以上社区老年人认知障碍患病率的87.8%，但高于张源等［16］调查的上海市55 岁及以上社区调查者的44.2%。分析可能的原因：不同的地区、年龄段人群认知功能存在一定的差异。另一个更重要原因：本研究中选择在社区卫生服务站点体检或就诊的老年人进行认知功能调查，没有入户对居民认知水平进行调查，就诊或体检老年慢性病患者居多，慢性病如高血压、 糖尿病均会对患者的认知功能产生较大的损害，加快大脑认知障碍的进程［17］。在各维度得分率中，定向得分率最高，可能为本研究中前来就诊或体检的老年人通过跟签约的家庭社区医生电话或微信约好日期才前往熟悉的社区卫生服务站，而MoCAB 定向力的评估测试是基于患者对当前位置和当前日期的了解，这对于认知障碍患者的敏感性非常低，因此患者的定向能力得分普遍较高。而延迟回忆、执行功能得分率低，可能的原因：大脑颞叶内侧结构可储备和编码记忆，且前额叶是执行功能的重要基础［18］，一旦此结构发生萎缩，大脑相关区域脑细胞缺血坏死，白质纤维连接发生中断，大脑传递信息功能异常，患者的执行功能和延迟回忆就会发生损害［19］。执行功能是个体整合多种认知过程并实现某种目标的能力［20］。因此，建议社区老年人可以通过慢跑、太极拳［21］等有氧运动来提高其执行功能。

3.2 Logistic 回归分析模型与决策树模型对社区老年人认知障碍因素的预测情况分析

本研究结果显示，两种模型的特异度均达到75%以上；且ROC 曲线下面积AUC 两种模型预测价值均为中等。决策树模型和Logistic 回归分析模型均显示，年龄、看报读书、使用微信或电脑、兴趣爱好、社交活动、糖尿病、痴呆家族史、听力下降是社区老年人认知功能状况的共同影响因素；同时决策树模型也筛选出Logistic 回归分析模型未发现的因素：两种模型所采用检验方法不同，决策树模型分析前可纳入所有自变量，在模型运行过程中会根据自变量对因变量的贡献程度将结果展现出来［22］。当两种模型相结合时对自变量间的关系能更充分得到解释。如本研究中兴趣爱好与社区老年人认知障碍相关性最高，兴趣爱好越狭窄的社区老年人认知障碍患病率越高。且能挖掘不同自变量之间的相互关系，如对于兴趣爱好狭窄的老年人来说，使用微信或电脑的老年人认知障碍患病率（91.9%）高于不会使用微信或电脑老年人（64.5%），值得医护人员注意。而Logistic 回归分析模型发现，低教育文化程度、缺乏做轻体力家务、缺乏锻炼身体这3 个决策树分析中未筛选出的因素，分析可能的原因是：决策树分析首层的因素为兴趣爱好，故以兴趣爱好作为第一层变量，在后面的划分中，这3 个变量意义不显著，故未能进入决策树模型。

3.3 社区老年人认知障碍的影响因素

3.3.1 人口学因素 本研究发现年龄、文化程度是社区老年人认知障碍的影响因素。这是因为认知障碍是增龄相关的疾病［23］，年龄越大，认知障碍患病率越高。且文化程度较低者，其认知障碍患病率也较高，这与JOSEPH 等［24］研究结果一致。可能的原因是： 文化程度越高的个体可通过储备大量的神经网络维持其认知水平，且该网络可补偿大脑病理改变对原有神经网络的破坏，因此认知障碍患病率较低［25］。提示社区医护人员应鼓励文化程度低的老年人根据自己的兴趣爱好参加老年大学，努力提升自己的文化水平，增加认知储备能力。

3.3.2 生活方式 本研究发现吸烟、 不做轻体力家务、不锻炼身体、不看报读书、不使用微信或电脑、兴趣爱好狭窄、不与邻居交往、基本不参加社交活动等生活方式是社区老年人认知障碍的影响因素。吸烟作为认知障碍发生的危险因素，社区可普及吸烟的危害，促进个人向健康的生活方式转变。赖小星等［26］研究者发现，一定的身体活动可以预防认知障碍。因此，可让老年人在家中进行力所能及的家务劳动及坚持锻炼身体，以改善其认知水平。而决策树模型中，兴趣爱好与社区老年人认知障碍相关性最高，可能原因是兴趣爱好广泛的群体，有锻炼身体、看报读书、使用微信或电脑等爱好，且因为爱好更广泛，见多识广，更能积极促进邻居交往活动和社会交往活动，通过各方面的相互作用，老年人能更好地保持现有的认知功能，这与SHIMADA 等［27］研究结果相似。因此，社区可组织老年人定期参加一些邻里会，丰富老年人的生活，培养老年人的兴趣爱好。

3.3.3 疾病情况 本研究结果显示，有痴呆家族史、糖尿病、 听力下降是社区老年人认知障碍的危险因素。这是因为有痴呆家族史的患者会携带一种人载脂蛋白E4 类基因（apolipoprotein E4，APOE4）［28］，该基因使得其认知障碍患病风险增高。而糖尿病目前是一种大部分患者不能根治的慢性终身疾病［29］，且糖尿病的病程和血糖控制情况对认知障碍的类型和严重程度有着重要影响［30］，因此可以从生活方式入手，积极控制老年人的血糖水平。一项研究发现，听力下降与认知障碍发生相关［31］，而现有医疗技术能治疗老年人的听力下降。这提示未来社区可进行相关的听力筛查活动，改善老年人的听力水平。

4 结论

本研究发现，社区老年人认知障碍患病率高。决策树模型与Logistic 回归分析相同的影响因素是年龄、看报读书、使用微信或电脑、兴趣爱好、社交活动、糖尿病史、痴呆家族史、听力下降，其中兴趣爱好与社区老年人认知障碍相关性最高；不同影响因素分别为吸烟、邻居交往与文化程度、轻体力家务、锻炼身体。通过两种模型结合能更充分挖掘和利用信息为更准确地提出建议和预防措施提供参考依据。但由于本研究针对前往社区卫生服务站前来就诊或体检的老年人进行调查，采用便利抽样法，样本代表性有一定的局限性。未来研究可做多中心随机抽样调查，使样本更具有代表性。