基于极值理论与混合Copula建模的身体质量指数与联合血压指数关系研究

《BMC Medical Research Methodology》：A joint extreme value and mixed copula framework for modeling blood pressure extremes and BMI association

　　

摘要

背景

超重和高血压是两个关键的心血管危险因素，这使得身体质量指数（BMI）与血压（BP）之间的关系对于早期预防尤为重要。现有方法或分别对收缩压（SBP）和舒张压（DBP）建模，或将血压简化为二分类的高血压指标，这要么忽视了两者固有的生理相关性，要么丢弃了具有临床意义的连续信息。此外，依赖基于均值的回归方法无法捕捉到对心血管风险评估最为关键的血压极端升高情况。

方法

我们提出了一种结合极值理论和混合copula建模的框架，用于构建联合的连续血压指数。使用对数正态-广义Pareto分布复合模型拟合收缩压和舒张压的边缘分布，并通过混合copula捕捉其依赖结构。随后，使用加权最小二乘法将所得血压指数对BMI进行回归。该框架应用于中国苏州41,451份健康体检记录（2021-2023），按年龄和性别分层，并以39,740份（2011-2013）和114,096份（2016-2018）记录作为时间参照。

结果

在所有年龄和性别亚组中，对数正态-广义Pareto分布复合模型相比单一参数分布提供了对经验收缩压和舒张压分布的更优拟合。混合copula在所有亚组中捕捉依赖结构的表现均优于单一copula。在最新的2021-2023队列中，年轻和中年成年人表现出强烈的上尾依赖性（表明极端收缩压和舒张压存在显著的共同变动），而老年人则表现出两项指标的逐步脱钩。在同一时期内，BMI与血压指数在几乎所有亚组中呈正相关。在三个研究时期中，依赖结构和BMI系数均显示出异质性和非单调模式，2021-2023年期间BMI系数的显著降低主要集中在几个男性年龄组中。

结论

所提出的框架捕捉了边缘尾部行为和收缩压-舒张压的联合依赖性，并为血压同时升高提供了连续性的总结。按年龄和性别分组的结果揭示了不同人口统计学组和研究时期间依赖结构和BMI关联的异质性。这些发现凸显了将尾部模型和依赖模型纳入流行病学分析的潜在价值，未来研究应在独立的前瞻性队列中验证该框架。