基于多層感知器模型的左室Tei指數(shù)參考值地理分布

韓嘯董婕葛淼王子軒

(陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院健康地理研究所，陜西西安710119)

摘要〔〕目的探討地理環(huán)境因素納入左心室Tei指數(shù)正常參考值制定的考量范圍內(nèi)及分析其對(duì)健康人左室Tei指數(shù)參考值的影響。方法選取地形、氣候、土壤3大類25項(xiàng)地理環(huán)境指標(biāo)與健康人左心室Tei指數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，選取有顯著相關(guān)的9項(xiàng)指標(biāo)參與多層感知器與RBF網(wǎng)絡(luò)建模，通過(guò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練加強(qiáng)預(yù)測(cè)精度建立模型，與未參與建模的實(shí)測(cè)值對(duì)比，基于多層感知器模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值擬合效果較好，在95%的置信度下，二者無(wú)顯著差異。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的正態(tài)性檢驗(yàn)分析，選取析取克里金插值法內(nèi)插出基于多層感知器模型預(yù)測(cè)的中國(guó)健康人左心室Tei指數(shù)參考值的地理分布圖，擬合參考值的三維空間趨勢(shì)圖并分析環(huán)境對(duì)指標(biāo)的影響機(jī)制。結(jié)果左心室Tei指數(shù)與緯度，年平均氣溫，年降水量，氣溫年較差，年平均風(fēng)速，表土粉土陽(yáng)離子交換量，表土CaSO4含量，表土堿度，表土鹽分有顯著相關(guān)性，基于多層感知器模型的預(yù)測(cè)值分布趨勢(shì)由北向南依次遞減，自西向東先減小后增大。結(jié)論綜合生理因素和地理環(huán)境因素對(duì)參考值的影響，能夠更加科學(xué)地確定參考值的分布。

關(guān)鍵詞〔〕左心室Tei指數(shù)；多層感知器；RBF網(wǎng)絡(luò)；析取克里金插值；空間趨勢(shì)

中圖分類號(hào)〔〕Q142〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(40971060)

通訊作者：葛淼(1960-)，男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事健康地理學(xué)研究。

第一作者：韓嘯(1989-)，女，在讀碩士，主要從事健康地理及全球變化與災(zāi)害防治研究。

Geographical distribution of left ventricle Tei index of healthy people based on the multilayer perceptron model

HAN Xiao,DONG Jie,GE Miao,etal.

College of Tourist and Environment Science，Shaanxi Normal University，Xi'an 710119，Shaanxi，China

Abstract【】ObjectiveTo analyze the relationship between geographical environment factors and the left ventricular Tei index,explore the distribution of Tei reference values of different geographic environment, and provide a scientific basis for clinical examination.Methods25 geographical factors and left ventricle Tei index were selected to extract 9 geographical factors which had significant correlation for building the multilayer perceptron model and radial-basis function model respectively. The prediction precision of the model was strengthened by training and learning,the multilayer perceptron model fitting was better than radial-basis function for the comparison between predicted values and measured values that were not participate in the modeling.Through the test of normality for the predicted values based on the multilayer perceptron model, the interpolation method of disjunctive kriging was chosen to make the geographical distribution of left ventricle Tei index and matched the trend analysis diagram,in addition,analyze the influence mechanism of geographical environment factors and left ventricle Tei index.ResultsThere were significant correlations between left ventricle Tei index and latitude,the annual average temperature, annual precipitation, annual temperature range,the annual average wind speed, soil cation exchange capacity(slit), calcium sulfate content in topsoil,alkalinity in topsoil,salinity in topsoil. The predictive values based on the multilayer perceptron model were decreased from north to south,decreased first and then increased from west to east.ConclusionsIt could be more scientific to formulate the left ventricle Tei index distribution on the basis of synthesizing the physiological factors and the geographical environment factors.

【Key words】Left ventricle Tei index；Multilayer perceptron；Radial-basis function；Disjunctive Kriging；Space trend

Tei指數(shù)即心肌做功指數(shù)，又稱心肌綜合指數(shù)(MPI)，在成人中隨年齡變化的幅度較小，測(cè)量方法簡(jiǎn)便，且不受心率、心室?guī)缀涡螒B(tài)的影響，可綜合評(píng)價(jià)心室收縮和舒張的整體功能〔1，2〕。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)研究及左心室Tei指數(shù)正常參考值的測(cè)定，基于過(guò)往病史、性別、身高、年齡等生理因素的考量，未將地理環(huán)境因素納入影響范圍之內(nèi)。關(guān)于地理因素對(duì)左心室Tei指數(shù)的影響，國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)諸報(bào)道，無(wú)統(tǒng)一的參考值標(biāo)準(zhǔn)。

地理環(huán)境對(duì)人體的影響可以被認(rèn)為是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，即為了維持正常的健康狀態(tài)，機(jī)體對(duì)相應(yīng)的環(huán)境溫度、濕度、含氧量等進(jìn)行適應(yīng)性的改變，進(jìn)行生理機(jī)制的調(diào)節(jié)，維持內(nèi)環(huán)境的健康穩(wěn)定。事實(shí)上，地理環(huán)境與心功能的關(guān)系十分密切，地理環(huán)境通過(guò)地形、氣候、土壤等自然因素，以及飲食水平、生活方式等人文因素綜合作用于心臟。所以，分析地理因素，尤其是自然地理因素對(duì)于左心室Tei指數(shù)的影響，能夠更好地進(jìn)行心功能的綜合評(píng)價(jià)。

1資料與方法

1.1左室Tei指數(shù)資料通過(guò)對(duì)中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)，重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)，中國(guó)期刊網(wǎng)優(yōu)秀博、碩士論文、年鑒數(shù)據(jù)庫(kù)，中國(guó)期刊網(wǎng)全文數(shù)據(jù)庫(kù)，維普中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索，收集了中國(guó)97個(gè)市(縣)級(jí)醫(yī)院及相關(guān)研究單位和醫(yī)學(xué)高等院校測(cè)定的5 274例健康人左室Tei指數(shù)值；排除心肌病、心力衰竭、風(fēng)心病、原發(fā)性舒張功能不全、冠心病、糖尿病、高血壓、心律不齊、先心病等影響左心室功能的疾病，無(wú)既往病史，數(shù)據(jù)搜集的年限為2003~2013年，年齡選擇依據(jù)聯(lián)合國(guó)世界衛(wèi)生組織(WHO)對(duì)于年齡的統(tǒng)一劃分標(biāo)準(zhǔn)(44歲以下為青年人；45~59歲為中年人；60~74歲為年輕的老年人；75~89歲為老年人；90歲以上為長(zhǎng)壽老人)。由于Tei指數(shù)從出生后至3歲之間有所下降，但3歲以后至成人階段保持相對(duì)穩(wěn)定〔3,4〕，所以選擇3~75歲的健康人群作為研究對(duì)象，包括青年、中年、年輕的老年人，采取男女無(wú)差別統(tǒng)計(jì)。由于組織多普勒測(cè)量方法在評(píng)價(jià)心臟的收縮和舒張功能方面優(yōu)于脈沖多普勒〔5〕，所以選擇在組織多普勒模式下，測(cè)量二尖瓣口處A峰結(jié)束至下一個(gè)心動(dòng)周期E峰開(kāi)始的時(shí)間間隔，記為a，測(cè)量主動(dòng)脈瓣口處射血時(shí)間ET，記為b，a減去b即為心室等容收縮時(shí)間(ICT)與心室等容舒張時(shí)間(IRT)之和，即左心室Tei指數(shù)=(a-b)/ b=(ICT+IRT)/ET。數(shù)據(jù)分布東部平原區(qū)的資料多于西部高原區(qū)，沿海地區(qū)的資料多于內(nèi)陸地區(qū)，且多集中于城市。

1.2地理環(huán)境資料地形資料來(lái)源于國(guó)家測(cè)繪局?jǐn)?shù)據(jù)中心提供的共享資料，氣候資料來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，土壤資料來(lái)源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(Harmonized World Soil Database)。三類自然地理環(huán)境指標(biāo)包含25個(gè)亞指標(biāo)，分別為地形指標(biāo)，包括經(jīng)度X1，緯度X2，海拔高度(m)X3；氣候指標(biāo)，包括年日照時(shí)數(shù)(h)X4，年平均氣溫(℃)X5，年平均相對(duì)濕度(%)X6，年降水量(mm)X7，氣溫年較差(℃)X8，年平均風(fēng)速(m/s)X9；土壤指標(biāo)，包括表土砂粒百分率(% wt)X10，表土粉粒百分率(% wt.)X11，表土黏粒百分率(% wt.)X12，表土參考容重(kg/dm3)X13，表土容重(kg/dm3)X14，表土石礫含量(%vol.)X15，表土有機(jī)質(zhì)含量(% wt.)X16，表土pH值X17，表土粘土陽(yáng)離子交換量(cmol/kg)X18，表土粉土陽(yáng)離子交換量 (cmol/kg)X19，表土基本飽和度(%)X20，表土總可交換量(cmol/kg)X21，表土CaCO3含量(cmol/kg)X22，表土CaSO4含量(cmol/kg)X23，表土堿度(cmol/kg)X24，表土鹽分(dS/m)X25共25項(xiàng)。

1.3方法在SPSS19.0中建立數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，分別將25項(xiàng)地理環(huán)境指標(biāo)值與左室Tei正常參考值進(jìn)行雙變量相關(guān)分析，提取具有顯著相關(guān)性的地理因子，在Clementine 12.0中構(gòu)建多層感知器網(wǎng)絡(luò)模型和經(jīng)向基函數(shù)(RBF)網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)行左室Tei參考值的預(yù)測(cè)，通過(guò)對(duì)模型的檢驗(yàn)和實(shí)測(cè)值的比較，選擇較優(yōu)模型，最后利用析取克里金插值法內(nèi)插出中國(guó)健康成年人左室Tei指數(shù)參考值的地理分布圖并擬合出參考值的三維空間趨勢(shì)圖。

2結(jié)果

2.1相關(guān)分析在25項(xiàng)地理環(huán)境指標(biāo)中，左心室Tei指數(shù)參考值與X2、X5、X7、X8、X9、X19、X23、X24、X25有相關(guān)性(r分別為0.217、-0.218、-0.222、0.193、0.164、0.189、0.179、0.193、0.167，均P<0.05)；與X1、X3、X4、X6、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X20、X21、X22無(wú)明顯相關(guān)性，r分別為-0.104、0.088、0.117、-0.115、0.040、0.002、0.067、-0.079、-0.111、0.029、-0.017、-0.011、0.125、-0.029、-0.050、0.032，均P>0.05。

2.2多層感知器與RBF網(wǎng)絡(luò)〔9〕在Clementine 12.0軟件中，以緯度，年平均氣溫，年降水量，氣溫年較差，年平均風(fēng)速，表土粉土陽(yáng)離子交換量，表土CaSO4含量，表土堿度，表土鹽分9個(gè)地理環(huán)境指標(biāo)作為輸入變量，以左室Tei指數(shù)為輸出變量，進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，基于對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性估計(jì)，進(jìn)一步提高模型預(yù)測(cè)精度，進(jìn)行專家模式訓(xùn)練，最終采用3個(gè)隱藏層，第1層為10個(gè)神經(jīng)元，第2層為15個(gè)神經(jīng)元，第3層為20個(gè)神經(jīng)元，進(jìn)行持續(xù)1 000次的訓(xùn)練。見(jiàn)圖1。

圖1　多層感知器模型預(yù)測(cè)結(jié)果

圖2　RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)結(jié)果

從模型預(yù)測(cè)結(jié)果可看出，預(yù)測(cè)精度達(dá)到94.162%，其中年平均氣溫和年降水量及表土CaSO4含量對(duì)左心室Tei指數(shù)的影響程度較大，與相關(guān)分析的顯著性結(jié)果比較一致。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多層感知器網(wǎng)絡(luò)類似，同為3層前向網(wǎng)絡(luò)，第2層為隱藏層，其隱藏神經(jīng)元以基函數(shù)為激活函數(shù)，通過(guò)徑向基函數(shù)對(duì)輸入產(chǎn)生非線性映射，和其他前向網(wǎng)絡(luò)相比，具有最佳的函數(shù)逼近性能和全局最優(yōu)特性〔9,10〕。在Clementine 12.0軟件中，同樣以緯度，年平均氣溫，年降水量，氣溫年較差，年平均風(fēng)速，表土粉土陽(yáng)離子交換量，表土CaSO4含量，表土堿度，表土鹽分9個(gè)地理環(huán)境指標(biāo)作為輸入變量，以左室Tei指數(shù)為輸出變量，建立數(shù)據(jù)流，通過(guò)調(diào)整隱節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)(5)，學(xué)習(xí)率(0.9)，徑向覆蓋長(zhǎng)度(1.0)以及持續(xù)學(xué)習(xí)周期(30)等參數(shù)不斷訓(xùn)練，提高模型預(yù)測(cè)精度，使其達(dá)到90%以上，最終得到的建模結(jié)果見(jiàn)圖2。從模型預(yù)測(cè)結(jié)果可看出，預(yù)測(cè)精度達(dá)到了90.983%，其中表土鹽分和表土堿度對(duì)左室Tei指數(shù)的影響程度較大，年降水量和年平均風(fēng)速的重要性較低。

2.3模型檢驗(yàn)在實(shí)際應(yīng)用模型的過(guò)程中，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值會(huì)產(chǎn)生一定的擬合偏差，為了獲得較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果，選擇未參加建模的數(shù)據(jù)，與預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)。選取北京、天津、上海、重慶、廣州等19個(gè)城市中未參與模型訓(xùn)練的健康人左心室Tei指數(shù)參考值，將多層感知器網(wǎng)絡(luò)和RBF網(wǎng)絡(luò)通過(guò)訓(xùn)練得到的預(yù)測(cè)值與未參與模型訓(xùn)練的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表1。

表1　健康人左心室Tei指數(shù)預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值

將19個(gè)城市健康成年人左心室Tei指數(shù)的實(shí)際測(cè)量值和兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型估計(jì)的預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，繪制曲線圖，可看出，多層感知器網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)值與真實(shí)測(cè)量值擬合的效果較好，誤差相對(duì)較小，加之多層感知器模型預(yù)測(cè)的變量重要性與相關(guān)分析中的變量顯著程度比較一致，所以選擇多層感知器網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的模型進(jìn)行全國(guó)健康人左心室Tei指數(shù)參考值的預(yù)測(cè)。見(jiàn)圖3。

圖3　左室Tei指數(shù)預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

為更進(jìn)一步驗(yàn)證模型效果，在SPSS19.0中，運(yùn)用成對(duì)樣本t檢驗(yàn)，比較實(shí)測(cè)值與多層感知器模型預(yù)測(cè)值，在95%的置信度下，對(duì)應(yīng)的雙側(cè)P值為0.346>0.05，所以認(rèn)為預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間無(wú)顯著性差異，即健康人左心室Tei指數(shù)實(shí)測(cè)值和預(yù)測(cè)值之間存在較好的一致性。

2.4空間分布選取全國(guó)2 322個(gè)市縣作為觀測(cè)點(diǎn)，根據(jù)緯度，年平均氣溫，年降水量，氣溫年較差，年平均風(fēng)速，表土粉土陽(yáng)離子交換量，表土CaSO4含量，表土堿度，表土鹽分9個(gè)地理環(huán)境指標(biāo)值，利用多層感知器網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行健康人左心室Tei指數(shù)參考值的預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)值進(jìn)行空間插值。

2.4.1正態(tài)性檢驗(yàn)利用K-S方法〔11〕檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)性，檢驗(yàn)結(jié)果Z值為5.553，顯著性P值為0.000<0.05，所以數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布。

2.4.2克里金插值〔12〕空間分布圖針對(duì)本文數(shù)據(jù)非正太分布的特點(diǎn)，選取析取克里金插值的方法。選擇ArcGIS19.0軟件下的地統(tǒng)計(jì)模塊進(jìn)行析取克里金插值導(dǎo)入的中國(guó)基礎(chǔ)地理信息地圖來(lái)源為國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中心的1∶400萬(wàn)中國(guó)地圖。見(jiàn)圖4。

圖4　中國(guó)健康人左室Tei指數(shù)參考值空間分布圖

2.4.3空間趨勢(shì)圖利用ArcGIS中的空間趨勢(shì)分析模塊對(duì)左心室Tei指數(shù)進(jìn)行趨勢(shì)分析，將二維平面點(diǎn)提高到研究區(qū)域的三維圖中，樣點(diǎn)的位置據(jù)經(jīng)緯度繪制在x，y平面上，在每個(gè)樣點(diǎn)的上方，左心室Tei值由z維中的高度給定，值將會(huì)作為散點(diǎn)圖投影到x，z平面和y，z平面上，據(jù)此可以清楚地看到數(shù)據(jù)的空間趨勢(shì)變化。見(jiàn)圖5。

圖5　左心室Tei指數(shù)空間趨勢(shì)面圖

3討論

由現(xiàn)代心臟生理學(xué)相關(guān)介紹可知，等容收縮期縮短伴隨著左心室射血時(shí)間的延長(zhǎng)是心肌的收縮能力增強(qiáng)、射血排空增加的表現(xiàn)，而心室收縮末期由于心室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)的改變可產(chǎn)生一種促使心室復(fù)位的舒張勢(shì)能，心室收縮愈好這種勢(shì)能也就愈大，對(duì)心室的舒張也就愈有利〔13〕。由于良好的心室舒張勢(shì)能來(lái)自并起始于強(qiáng)有力的收縮，這使得IRT亦縮短，分子(ICT、IRT)變小，分母(LVET)增大，Tei指數(shù)值變小〔14〕，所以心肌收縮力強(qiáng)弱是影響左心室Tei指數(shù)的重要條件，心肌收縮能力增強(qiáng)，Tei指數(shù)減小。

3.1氣候環(huán)境對(duì)左室Tei指數(shù)的影響年平均氣溫越高，說(shuō)明全年溫度中屬氣溫高值的天數(shù)較多，在較高溫度的環(huán)境中，機(jī)體由于應(yīng)激導(dǎo)致交感神經(jīng)興奮，腎上腺髓質(zhì)活化，分泌腎上腺素〔15〕。腎上腺素作為兒茶酚胺的一種，在血液中含量水平增高，則心肌收縮力增強(qiáng)，機(jī)體處于此種環(huán)境的時(shí)間偏多，對(duì)較熱環(huán)境產(chǎn)生熱習(xí)服，長(zhǎng)此以往，心肌收縮功能力增強(qiáng)，Tei指數(shù)變小。所以從此角度考慮，年均溫與Tei指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。據(jù)伯努利方程中論述的風(fēng)速與壓強(qiáng)關(guān)系可知，流速高處壓力低，流速低處壓力高。所以隨著年平均風(fēng)速的增強(qiáng)，大氣壓強(qiáng)相對(duì)減弱，在進(jìn)行呼吸作用時(shí)，吸氣使胸內(nèi)負(fù)壓增大，促進(jìn)靜脈回流，若外界大氣壓減小，則胸內(nèi)負(fù)壓相對(duì)減小，靜脈回流量相對(duì)減少。在一定范圍內(nèi)，靜脈回流量減少，心室充盈度減小，心肌初長(zhǎng)減小，心肌收縮力則相對(duì)減弱，人體對(duì)此種環(huán)境產(chǎn)生習(xí)服，心肌收縮強(qiáng)度減弱，Tei指數(shù)增加，所以年平均風(fēng)速與Tei指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。

據(jù)大氣含氧量公式ρ=80.67(p-e)/(273+t)可知(ρ為含氧量(g/m3，t為氣溫℃，p為氣壓hPa，e為水汽壓hPa)，大氣含氧量與空氣中的大氣壓、溫度、水汽壓等有直接關(guān)系。在大氣環(huán)境中，隨著溫度t的升高，氣壓p會(huì)隨之下降，而年平均相對(duì)濕度和年降水量越高，則空氣中的水汽含量越大，水汽壓e隨之增大，所以若溫度升高，降水量增大，則大氣含氧量下降。由于心臟不停地舒縮活動(dòng)，心肌要從冠狀動(dòng)脈循環(huán)中攝取氧氣，而心肌耗氧量的多少與心肌收縮力相關(guān)，心肌收縮力強(qiáng)，心肌耗氧量大，若長(zhǎng)期處于大氣含氧相對(duì)較低的環(huán)境，為維持血氧供需平衡，機(jī)體進(jìn)行習(xí)服過(guò)程，減少其心肌耗氧量，則心肌收縮強(qiáng)度相對(duì)較低，Tei指數(shù)增大。從這一角度考慮，則年均溫與降水量與Tei呈正相關(guān)關(guān)系。

地球熱量源自于太陽(yáng)輻射，隨著緯度的增加，接受的地表熱量輻射在不斷的減小，年平均氣溫隨之降低，氣溫年較差隨之增大。在中國(guó)大陸地區(qū)，年降水量在同一經(jīng)度水平上隨緯度的升高而明顯降低〔16〕，所以緯度對(duì)心功能的作用主要是通過(guò)影響其他地理環(huán)境因子而實(shí)現(xiàn)的。

3.2土壤環(huán)境對(duì)左室Tei指數(shù)的影響土壤是比大氣環(huán)境更為穩(wěn)定的生活環(huán)境，土壤中許多元素對(duì)于人類健康是必需的，這些元素大多通過(guò)食物和飲用水，以及呼吸作用進(jìn)入人體。巖石通過(guò)風(fēng)化作用分解形成土壤，而土壤是構(gòu)成人類食物供應(yīng)的農(nóng)作物得以生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，作為水文循環(huán)的一部分，飲用水在巖石和土壤中移動(dòng)〔17〕。所以人類健康與自然地質(zhì)環(huán)境緊密相關(guān)，地質(zhì)環(huán)境中的微量元素通過(guò)土壤-水-植物-食物-人這一食物鏈進(jìn)入人體，影響人體的生長(zhǎng)發(fā)育和機(jī)體功能〔18〕。分析結(jié)果表明，若土壤中的Ca2+基本上以碳酸鹽的形式存在，可溶性碳酸鹽可以很好地被植物吸收并大量溶于水，通過(guò)此種間接的方式進(jìn)入人體，影響體液中的離子循環(huán)。CaSO4作為一種微溶物質(zhì)，極少量的溶于水，所以不能被植物較好的吸收利用，表土CaSO4含量越多，則土壤中Ca2+以沉淀作為存在方式的量越多，通過(guò)飲食和水進(jìn)入人體的Ca2+含量則越少。從人體機(jī)能方面考慮，心肌的收縮性能對(duì)細(xì)胞外液中的Ca2+濃度有明顯的依賴性，在一定范圍內(nèi)，細(xì)胞外液中Ca2+的濃度高，興奮時(shí)內(nèi)流的Ca2+量多，心肌的收縮力強(qiáng)〔19,20〕，Tei指數(shù)則增大。

研究表明，在堿性環(huán)境中植物會(huì)更多地吸收陽(yáng)離子，抑制陰離子交換，向外放出較多H+，使外部環(huán)境向中介點(diǎn)移動(dòng)〔21〕。但由于外部存在的土壤-水體這一循環(huán)環(huán)境，部分土壤中的H+會(huì)通過(guò)水體環(huán)境進(jìn)入人體，H+濃度的升高，會(huì)與Ca+產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)作用，因?yàn)镠+濃度的增加可以取代心肌中與肌鈣蛋白結(jié)合的Ca2+，從而使心肌收縮力減弱，影響Tei指數(shù)增大。局部體液調(diào)節(jié)是較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的人體調(diào)節(jié)機(jī)制，通過(guò)外環(huán)境進(jìn)入人體內(nèi)環(huán)境的各種離子不斷參與人體體液循環(huán)，若體內(nèi)酸性物質(zhì)和離子相對(duì)增多，會(huì)使血管相對(duì)舒張，導(dǎo)致心臟泵血的外周阻力降低，使左心面對(duì)的血管內(nèi)阻力負(fù)荷變小〔14〕，從而減少了心肌做功強(qiáng)度，Tei指數(shù)也會(huì)隨之增大?？傊煌貐^(qū)的土壤，其理化性質(zhì)包括孔隙度、土壤肥力及pH值等差異明顯，導(dǎo)致土壤中人體所必需的元素及其賦存形態(tài)也有較大差異，影響植物及水體對(duì)元素和離子的吸收攝取，間接的影響人體心臟的收縮與舒張功能。關(guān)于左室Tei指數(shù)的正常參考值，目前的臨床研究尚未有統(tǒng)一。Eto等〔4〕研究表明：3歲以下兒童Tei指數(shù)隨年齡增長(zhǎng)而降低，到3歲以后將不再變化。年齡≤3歲者，左室Tei指數(shù)為0.40±0.09，年齡>3歲者，左室Tei指數(shù)為0.33±0.02，叢娟等〔22〕在組織多普勒方法下的測(cè)定，正常人的左心室Tei值為0.41±0.07，各年齡組間Tei指數(shù)測(cè)值無(wú)明顯差別(P>0.05)，而B(niǎo)ruch等〔23〕通過(guò)心導(dǎo)管檢查測(cè)得正常人左室 Tei 指數(shù)為0.39±0.05。這些研究都是基于醫(yī)學(xué)生理基礎(chǔ)進(jìn)行考量測(cè)定，并未將地理環(huán)境因子納入考量范圍內(nèi)。大量的研究表明，環(huán)境和人體有著密切的聯(lián)系，對(duì)人體內(nèi)環(huán)境起著潛移默化的改變，人體為維持其正常生理狀態(tài)也不斷調(diào)整自身對(duì)環(huán)境的適應(yīng)機(jī)能，所以不同的地理環(huán)境造就不同的生理健康指標(biāo)，將地理環(huán)境對(duì)左心室Tei指數(shù)的影響納入指標(biāo)正常值的考量之下。綜合生理因素和地理環(huán)境因素對(duì)參考值的影響，能夠更加科學(xué)準(zhǔn)確地制定參考值范圍。

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〔2014-06-16修回〕

(編輯袁左鳴)