ICC 如何衡量单份样本的代表性
这项研究要回答的是:一次尿液测量能否代表整个孕期的暴露。回答所用的指标是组内相关系数(ICC),它表示经 log2 转换并按比重标准化的浓度中,有多少总变异来自不同参与者之间的差异,而不是同一参与者随时间的变化。ICC 接近 1,说明参与者在各次采样间保持相对位次,一份样本能携带关于孕期其余时段的信息;ICC 接近 0,说明参与者自身浓度变化足够大,单个数值主要只描述那一刻。
这一区分解释了为什么论文的答案不是简单的“能”或“不能”。作者在每位参与者的三份尿样中测定了 12 个化学类别的 154 种分析物,采样时间覆盖妊娠 6 至 37 周。随后,他们按队列站点分别估计了在该站点检出率超过 60% 的 58 种分析物的 ICC;对检出率在 20% 至 60% 之间的 56 种分析物,则用 kappa 统计量检验三个时间点的检出情况是否一致。
可靠性差异更多来自站点而非化学物
最突出的结果是异质性。ICC 跨度从 -0.12 到 0.91,且三个站点的模式并不一致:对羟基苯甲酸酯类在伊利诺伊站点持续较高(>0.5),在波多黎各和纽约站点较低;二苯酮类在纽约站点较高;抗菌剂在波多黎各站点较高;多数邻苯二甲酸酯和多环芳烃代谢物在伊利诺伊站点为中到高,在波多黎各站点较低;多数芳香胺在纽约站点为中到高,在伊利诺伊站点较低。
只有三种分析物在各站点表现一致:二苯酮-1 和对羟基苯甲酸丙酯在所有站点的 ICC 均高于 0.5,双酚 F 在所有站点的 ICC 均低于 0.1。作者把站点差异解读为一种信号,即人口学和地理特征、以及可能的季节性暴露模式,会影响生物标志物看起来有多稳定。这一解释只是作者提出的说明,本研究设计并未把它作为原因加以检验。
浓度较高通常对应更稳定的生物标志物
论文按各站点中位浓度相对于检出限(LOD,即检测方法能可靠区分的最低水平)的比值对分析物分组。中位数与 LOD 之比高于 50 的分析物在整个孕期通常更稳定,包括二苯酮类、对羟基苯甲酸丙酯、抗菌剂和萘类。比值低于 10 的分析物 ICC 通常较低。
两个例外让解读更清晰。二苯酮-8 的中位数与 LOD 之比低于 10,但在三个站点的 ICC 都高于 0.3,作者认为这可能反映低水平但近乎持续的暴露。相反,几种邻苯二甲酸酯代谢物浓度相对其 LOD 较高,ICC 却较低,作者将其归因于偶发的高强度暴露,而非稳定暴露。因此,浓度本身并不能决定可靠性。
检出情况随时间同样不一致
对检出率在 20% 至 60% 之间的 56 种分析物,衡量三个时间点检出一致性的 kappa 统计量范围为 -0.22 至 0.53。与 ICC 类似,检出率较低时一致性通常也较低,但部分邻苯二甲酸酯代谢物例外。对羟基苯甲酸苄酯、几种邻苯二甲酸酯代谢物、几种杀虫剂和有机磷酸酯,以及 3,4-二氯苯胺,在三个站点的 kappa 值都持续偏低(低于 0.2)。
这项次要分析之所以重要,是因为它回答的是与 ICC 不同的问题。ICC 描述浓度之间如何相互跟随;kappa 描述样本是否高于或低于检出阈值。一种化学物可能在一个指标上不可靠而在另一个指标上可靠,因此判断单份样本是否足够时,不应把两者互相替代。
三站点设计能回答与不能回答的问题
样本为三个“环境对儿童健康结局影响”(ECHO)队列站点的 90 名参与者,每人三份样本。各站点采样窗口不同:纽约样本多来自孕早中期,波多黎各多来自孕中期,伊利诺伊覆盖全部三个孕期,采样窗口最宽。由于 ICC 是在各站点内分别估计而非合并估计,站点特异性估计依赖较小的分组,应视为站点层面的描述,而非全国平均水平。
作者还指出,所有样本均以同一检测方法在随机批次中测定;使用未按比重标准化的数值以及用 LOD/√2 替代未检出值的敏感性分析,结果相似。本研究刻画的是变异性,并未将其与健康结局关联,因此无法说明单份样本造成的暴露错分是否会使某一特定关联朝某一特定方向产生偏倚。
低 ICC 分析物应收窄暴露时间窗
实用结论来自 ICC 数值本身,而非某一种化学物。对在三个站点 ICC 或 kappa 统计量都偏低的分析物,作者建议把单次测量解读为采样前后的暴露,而不是整个孕期的平均值。对 ICC 持续较高的分析物,例如二苯酮-1 和对羟基苯甲酸丙酯,单份样本携带的关于更广孕期时段的信息更多。
论文还量化了为什么单纯增加样本并非通用解法:它引用一项模拟研究的发现,即 ICC 低于 0.2 的化学物,每人需要超过 35 份样本,才能把健康结局关联中朝向零值的偏倚降到 10% 以下。由于这不切实际,作者列出替代方案:纳入重复测量的验证子研究并做测量误差校正、把采样时间对准易感关键窗口、对多份样本做受试者内混合以降低检测成本,或使用能反映更长期暴露的生物样本(如头发)。
把二苯酮类与双酚 F 视为相反案例
本文最具决策意义的区分,是在孕期保持位次的分析物与未能保持位次的分析物之间。二苯酮-1 和对羟基苯甲酸丙酯是仅有的在所有站点 ICC 都高于 0.5 的分析物,二苯酮-8 尽管浓度接近检出限,ICC 仍高于 0.3;这些是单份孕期样本最可被辩护为较广暴露标志物的情况。双酚 F 在所有站点 ICC 都低于 0.1,是最明确的案例:不应把一份样本读作孕期整体测量。
在这两极之间,站点特异性结果反对把一个队列的可靠性估计直接搬到另一个队列。计划开展研究的读者应核查手头特定分析物和人群的 ICC;若 ICC 偏低,要么收窄所声称的暴露时间窗,要么在设计阶段纳入重复测量,而不是假定一份样本覆盖整个孕期。
本文引用的文献
Intra-individual variability of urinary non-persistent chemical concentrations during pregnancy in the ECHO Cohort.
在 ECHO 队列三个站点共 90 名孕妇中,58 种高频检出尿液分析物的 ICC 范围为 -0.12 至 0.91,且随站点变化;只有二苯酮-1 和对羟基苯甲酸丙酯持续高于 0.5,双酚 F 持续低于 0.1,这意味着对多数非持久性化学物而言,单份孕期样本更能代表采样前后的暴露,而非整个孕期。
