兒童期早期的生長軌跡
M Hermanussen, S Lange and L Grasedyck
University of Kiel, Germany
摘要
目的：兒童生長受到許多因素的調(diào)節(jié)，特別是在嬰兒期和兒童期，生長通常趨向無規(guī)律的模式，在達(dá)到后來的生長通道前跨越許多的百分位數(shù)。本文的目的是使多樣化的個(gè)體生長形象化。
設(shè)計(jì)：來自德國基爾市4所兒科診所的無慢性病的333名女孩和329名男孩。在自然的情況下，即在兒童因預(yù)防保健檢查和小病就診時(shí)進(jìn)行測(cè)量，年齡0.25(范圍±0.08)歲, 0.5 (范圍±0.16)歲, 0.75 (范圍±0.16)歲, 1.0 (范圍±0.25)歲, 以及年齡1.5, 2, 3, 4和5(范圍±0.25)歲。使用德國縱向生長標(biāo)準(zhǔn)作為參照背景，將每名兒童的生長曲線轉(zhuǎn)換為系列的身高SDS。然后將身高SDS轉(zhuǎn)換為SDS殘數(shù)（每次測(cè)量的身高SDS與個(gè)人平均身高SDS的差值）。使用聚類分析，將有類似身高SDS殘數(shù)的兒童歸類（生長軌跡），每類至少包含10名兒童。單個(gè)兒童或個(gè)體少于最低限度的兒童拒絕進(jìn)入進(jìn)一步的分析。
結(jié)果：在男孩，鑒別出了10種生長軌跡，每類含有11~52名兒童。有111名男孩的生長很不同而不能歸類。在女孩，鑒別出11種生長軌跡，每類由12~48名女孩所組成，112名女孩不能歸類。約7%的男孩和15%的女孩在嬰兒期末表現(xiàn)出間斷性的微小生長突增。某些生長軌跡幾乎水平，或是在3~4歲前身高SDS殘數(shù)下降，無兒童早期生長突增表現(xiàn)。另外一些軌跡在嬰兒期早期急劇下降或無規(guī)律。當(dāng)使用橫斷標(biāo)準(zhǔn)作為參照時(shí)，得到的結(jié)果類似。
結(jié)論：聚類分析提供了嬰兒期和兒童早期生長多樣化局限于尚未知生物學(xué)意義的少數(shù)窄而特定軌跡的證據(jù)。
Acta Padiatr 2001; 90: 381–386.
關(guān)鍵詞：兒童期生長，聚類分析，生長模式，生長軌跡，ICP模型，嬰兒生長
兒童生長受到許多因素的調(diào)節(jié)，遺傳、內(nèi)分泌疾病、營養(yǎng)、疾病、出生次序、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境條件、社會(huì)階層、個(gè)人平均所得、家庭兒童數(shù)量等等。這些因素解釋了生長的多樣性和預(yù)測(cè)個(gè)體生長的普遍難度。特別是在嬰兒期和兒童期早期，子宮內(nèi)和母親對(duì)生長的影響消失，非母親的影響因素占優(yōu)勢(shì)，兒童生長通常趨向明顯無規(guī)律的方式，在達(dá)到后來的生長通道前跨越許多百分位數(shù)。
在1987年，Karlberg與其同事分析了縱向生長數(shù)據(jù)，提出了將人類生長過程劃分為三個(gè)加成的并部分重疊的階段-嬰兒期，兒童期和青春期數(shù)學(xué)模型（ICP模型）。他們觀察到，在嬰兒期中期生長速度迅速下降（嬰兒期組分），通常在1歲末之前生長速度得以恢復(fù)。他們使用這種現(xiàn)象來鑒別第二個(gè)明顯不同的生長階段的開始（兒童期組分），并將這些觀察與內(nèi)分泌現(xiàn)象聯(lián)系起來。
在兒童發(fā)育中時(shí)常發(fā)生間歇性短期生長停滯和生長突增，無疑并非排它性的反映內(nèi)分泌因素，而是環(huán)境條件改變，攝食習(xí)慣，斷斷續(xù)續(xù)的疾病和其它許多條件的反映。特別是在嬰兒期末，精神運(yùn)動(dòng)發(fā)育的巨大變化以及生存條件也完全可能導(dǎo)致生長的改變。但是，與內(nèi)源性青春期生長突增不同，嬰兒期和兒童期早期明顯缺乏類似的生長特征。本研究分析不僅將生長多樣性形象化，而且也分析個(gè)體生長的普遍特性。
材料與方法
我們分析了德國基爾市4所兒科診所的333名女孩和329名男孩，排除有慢性疾病的兒童。由于倫理的原因，在取得數(shù)據(jù)后即刻匿名。在生命的第1年，至少每3個(gè)月測(cè)量一次，在第2年至少每年2次測(cè)試，在5歲前至少每年1次測(cè)試。所有測(cè)量數(shù)據(jù)在自然情況下取得，即在預(yù)防保健檢查和小病就醫(yī)的不同時(shí)刻測(cè)量。為便于統(tǒng)計(jì)分析，我們僅使用了在年齡0.25 (范圍±0.08)歲, 0.5(范圍±0.16) 歲, 0.75 (范圍±0.16)歲, 1.0 (范圍±0.25)歲, 和年齡1.5, 2, 3, 4, 5 (范圍±0.25)歲時(shí)測(cè)量的數(shù)據(jù)。如果在各年齡范圍內(nèi)不能獲得數(shù)據(jù)，由線性內(nèi)推獲取缺失值。使用常規(guī)兒科方法測(cè)量，嬰兒期測(cè)量仰臥位身長，其后站立測(cè)量身高，測(cè)量誤差<0.3cm。
將每名兒童的生長曲線轉(zhuǎn)換為系列的身高SDS（標(biāo)準(zhǔn)差分值）。按照慣例，我們使用德國最好的生長標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)參照。該標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)于縱斷研究數(shù)據(jù)，描述了嬰兒期和兒童早期生長速度穩(wěn)定下降的特征，在嬰兒期末沒有間歇性生長突增。
生長標(biāo)準(zhǔn)肯定并非不容置疑的，而且因?yàn)槲覀儾淮_定由縱斷數(shù)據(jù)獲得的身高生長標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)參照是否正當(dāng)，所以我們也使用兩項(xiàng)橫斷生長標(biāo)準(zhǔn)-1980年荷蘭標(biāo)準(zhǔn)和最近的德國兒童標(biāo)準(zhǔn)將身高轉(zhuǎn)換成身高SDS。
在平行于百分位數(shù)的生長情況下，個(gè)體身高SDS系列是水平的，當(dāng)個(gè)體生長跨越身高百分位數(shù)時(shí)，偏離水平線。為了生長模式的比較，不管高身高還是矮身高，我們都使用相同的算法，確定每名兒童身高SDS的平均數(shù)，然后計(jì)算身高SDS與個(gè)體平均身高SDS之間的差值，得到身高SDS殘數(shù)。盡管身高SDS仍然反映了高或低身高，但身高SDS殘數(shù)則不再反映身高的高低。身高SDS殘數(shù)在0左右波動(dòng)，但保持了個(gè)體生長模式的特征（圖1）。算法分析類似于身高SDS殘數(shù)的個(gè)體模式，并鑒別出有類似方式（生長軌跡）的兒童。
每類別中兒童的最低數(shù)量決定了聚類的數(shù)量，也決定了將進(jìn)入各類別的兒童數(shù)量，或者說決定了剩余類別中的兒童數(shù)量。如果每類兒童的最低數(shù)量大，那么產(chǎn)生的類別數(shù)較少并寬大，剩余類別中的兒童更多。如果每類兒童的最低數(shù)量少，那么將產(chǎn)生許多小類別，剩余類別中的兒童也少。我們?nèi)匀徊涣私忸悇e的最佳數(shù)量和大小，因此武斷決定每類別至少含有原樣本的3%，即至少10例。
結(jié)果
將身高轉(zhuǎn)換為身高SDS依賴于基礎(chǔ)參照標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)常規(guī)，我們使用了最好的德國縱斷生長研究。圖1舉例說明，根據(jù)生長類似性的數(shù)學(xué)分析，所選擇出的1個(gè)類別中26名男孩的身高SDS和身高SDS殘數(shù)（圖2的生長軌跡1）。這些兒童的生長以生命第1年身高SDS下降為特征，在第2年有輕微的恢復(fù)。
這個(gè)圖示中的樣本有高、一般和低身高兒童所組成，并繪圖說明了個(gè)體身高SDS模式，下圖列出了身高SDS殘數(shù)。因?yàn)樯砀逽DS殘數(shù)的平均數(shù)等于0，所以不包括身高高或矮的信息，而是僅描述了這些個(gè)體的生長模式特征，即嬰兒期身高SDS下降，第2年恢復(fù)。圖2（軌跡1）描述了這個(gè)生長軌跡的平均數(shù)和95%的置信區(qū)間。
在男性，聚類分析將329身高SDS模式中的218個(gè)分為了10個(gè)類別，每一類別含有11~52名個(gè)體（圖2），也就是說，分析確定了由生長類似兒童所組成的10種生長軌跡。其余的11名男孩很不一致，不能確定至少有10名兒童的生長軌跡，這些個(gè)體組成了剩余類別，被排除分析。因此，圖2描述了男孩早期生長的10種主要生長軌跡。生長軌跡的95%的置信區(qū)間是窄的，很少超過身高的1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。在女性，聚類分析將333身高SDS殘數(shù)模式中的221個(gè)分類到了11個(gè)類別中，每類別由12~48名個(gè)體（圖3）組成。其余女孩的生長模式非常不一致，不能確定至少有10名兒童的生長軌跡。
男、女孩的生長表現(xiàn)出顯著的可變性。僅約7%的男孩（軌跡2和軌跡8）和15%的女孩（軌跡2和軌跡3，可能軌跡4和軌跡10）在嬰兒期末表現(xiàn)出間歇性微小生長突增。其它的生長軌跡幾乎是平行的（例如男孩的軌跡7），或在兒童期早期身高SDS殘數(shù)下降，而沒有任何間歇性生長突增的跡象，例如男孩軌跡2,6,9,10。幾種軌跡表現(xiàn)為嬰兒期早期的急劇下降，例如女孩的軌跡1和軌跡2，男孩的軌跡8。其余則表現(xiàn)為無規(guī)律的生長模式。
我們也使用了荷蘭標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)參照，這樣做可使我們將258名女孩身高SDS殘數(shù)系列分為10類，每類含有11~72名女孩（其余的75名女孩不能分類）；將231名男孩身高SDS殘數(shù)系列分為9類，每類含有11~70名男孩。當(dāng)使用合成的德國生長標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)參照時(shí)，267名女孩分為10類，每類汗11~86名女孩；265名男孩分為9類（數(shù)據(jù)未列出）。
討論
轉(zhuǎn)換身高SDS的基礎(chǔ)參照標(biāo)準(zhǔn)是本研究中最重要的問題。開始分析時(shí)，我們使用德國最好的縱斷生長研究標(biāo)準(zhǔn)，類似于其它當(dāng)代生長研究，具有嬰兒期和兒童期早期生長速度穩(wěn)定下降的特征，在1歲左右沒有間歇性的生長突增。
與人群身高平均數(shù)平行生長（與百分位數(shù)曲線平行的生長）的嬰兒和兒童，身高SDS的生長是水平的；而偏離人群身高平均數(shù)，或跨越百分位數(shù)生長的兒童，身高SDS也偏離水平線。在嬰兒期中期生長速度減速的以及兒童期開始趕上生長的兒童，身高SDS殘數(shù)系列表現(xiàn)是非水平的，與嬰兒期身高SDS平行或下降，此后身高SDS升高。
本文的分析根據(jù)德國基爾市4歲兒科診所333名健康女孩和329名健康男孩縱向身長和身高數(shù)據(jù)。身長和身高被轉(zhuǎn)換為身高SDS，并為了排除高、低身高對(duì)分析的影響，又進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為身高SDS殘數(shù)。使用計(jì)算機(jī)聚類分析，將有類似生長模式兒童的身高SDS殘數(shù)分類。這些類別表現(xiàn)出了個(gè)體生長的共同特征。這種共同的生長模式稱為“生長軌跡”。兩種男孩的軌跡和4種女孩的生長軌跡，含有約7%的男孩和約15%的女孩，具有嬰兒期-兒童期-青春期（ICP）模型所提出的生長模式。然而，大部分其它兒童的生長與此不同。我們發(fā)現(xiàn)了平行于百分位數(shù)曲線生長的軌跡、穩(wěn)定下降的生長軌跡、嬰兒期早期急劇下降的生長軌跡，以及很無規(guī)律的生長軌跡。
本文分析依據(jù)于參照標(biāo)準(zhǔn)，但這樣的標(biāo)準(zhǔn)存在爭論。德國生長標(biāo)準(zhǔn)是一項(xiàng)縱斷的標(biāo)準(zhǔn)，由于其有名望而采用。但是，曾經(jīng)證明這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的百分位數(shù)稍窄于同種族背景橫斷大樣本制定的標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們也根據(jù)荷蘭和最近德國兒童的橫斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了驗(yàn)證。這兩種參考標(biāo)準(zhǔn)似乎更適合這種分析，因?yàn)槟軌蚴刮覀儗⒏蟀俜謹(jǐn)?shù)的兒童分類。但是，關(guān)于基礎(chǔ)參照的最低條件的最后結(jié)論，我們?nèi)匀辉讵q豫。
我們?nèi)匀辉趯ふ腋倪M(jìn)數(shù)學(xué)模型的方法，以使能夠分類更高百分?jǐn)?shù)的生長模式，并將這些模式特征與環(huán)境因素、疾病和營養(yǎng)聯(lián)系起來。特別是，已經(jīng)證明喂養(yǎng)方式影響嬰兒期的生長。我們甚至推測(cè)，嬰兒期早期身高SDS迅速下降模式可能反映了母乳喂養(yǎng)期中熱量的限制，但最后，我們有意克制了包括出生大小、父母大小、父母青春期史等的分析，并推遲可能影響早期生長模式因素的廣泛討論。
本研究為嬰兒期和兒童期早期生長多樣性局限于少數(shù)窄而典型的軌跡提供了證據(jù)，這些生長軌跡的生物學(xué)意義仍然不清楚。
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