氣象因素和室溫對(duì)心腦血管疾病影響研究綜述

杜佩陽(yáng)， 王昭俊

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院，黑龍江哈爾濱150006；2.寒地城鄉(xiāng)人居環(huán)境科學(xué)與技術(shù)工業(yè)和信息化部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱150090)

1 概述

隨著我國(guó)人民生活水平提高，人們更加長(zhǎng)壽，人口老齡化成為趨勢(shì)，心腦血管疾病已經(jīng)成為危害我國(guó)中老年人健康和生命的主要疾病。近20年來，我國(guó)的高血壓發(fā)病率大大增加，由高血壓引發(fā)的心腦血管疾病的死亡率已排到所有疾病死亡率的首位，成為人體健康的頭號(hào)殺手。全國(guó)現(xiàn)有高血壓患者2.7×108人、腦卒中患者1 300×104人和冠心病患者1 100×104人[1]，每年死于心腦血管疾病的患者近300×104人，占我國(guó)每年總死亡患者的50%以上。

21世紀(jì)以來，極端天氣頻發(fā)，對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。研究表明，極端天氣會(huì)對(duì)心腦血管疾病造成很大的影響。因此，研究心腦血管疾病與各種氣象因素以及室內(nèi)溫度(簡(jiǎn)稱室溫)之間的關(guān)系十分必要。本文介紹目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于心腦血管疾病與氣象因素和室溫關(guān)系的研究進(jìn)展。

2 氣象因素引發(fā)心腦血管疾病的生理機(jī)制

在低溫刺激下，人體兒茶酚胺分泌增加，且心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，具體表現(xiàn)為細(xì)胞缺氧、心肌細(xì)胞凋亡，從而造成心肌損傷[2]。另一方面，低溫會(huì)使血小板聚集，促使血栓形成，從而導(dǎo)致冠狀動(dòng)脈痙攣，引發(fā)心肌梗死[3]。在極端低溫刺激下，心肌細(xì)胞膜離子通道功能紊亂，致使心肌病理狀態(tài)惡化，容易誘發(fā)心血管疾病[2]。

當(dāng)氣溫急劇下降時(shí)，人體交感神經(jīng)興奮，同時(shí)腎上腺素以及去甲狀腺素分泌增加，這些都使得心率加快、血管收縮、心臟排血量增加，從而誘發(fā)高血壓。若動(dòng)脈血管在此之前已發(fā)生病變，則會(huì)引發(fā)腦梗死、腦出血等腦血管疾病[3-4]。

當(dāng)氣壓急劇變化時(shí)，人體血管的收縮程度可能難以適應(yīng)氣壓的變化，從而引發(fā)中風(fēng)。另一方面，當(dāng)氣壓較低時(shí)，人體可能會(huì)發(fā)生缺氧，從而致使血管痙攣、腎素分泌增加、心率加快、血液處于高凝狀態(tài)，這些都進(jìn)一步導(dǎo)致血壓升高，從而誘發(fā)心力衰竭、冠心病以及腦間質(zhì)水腫[4]。

濕度對(duì)人體健康的影響體現(xiàn)在熱代謝和水分代謝兩方面。夏季空氣濕度較高會(huì)妨礙人體正常的熱代謝，體內(nèi)的熱量無法通過汗液蒸發(fā)散出，導(dǎo)致體溫升高、心率加快，從而誘發(fā)高血壓[5]。冬季空氣濕度較低則可能妨礙人體正常的水分代謝。人體內(nèi)水分減少，則血液濃稠度增加、血液瘀滯，容易形成血栓，進(jìn)一步誘發(fā)心肌梗死[6]。

3 氣象因素對(duì)心腦血管疾病影響的研究

3.1 氣溫對(duì)心腦血管疾病的影響

大量研究顯示，氣溫的改變，特別是氣溫的驟然變化，可導(dǎo)致心腦血管疾病發(fā)病率、死亡率增加。本文從低溫和寒潮這兩個(gè)方面介紹氣溫對(duì)心腦血管疾病的影響。

① 低溫對(duì)心腦血管疾病的影響

對(duì)澳大利亞居民的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)馗啐g人群的腦梗死發(fā)病率隨著冬季室外最高溫度的增加而減少[7]。對(duì)英格蘭等地居民的研究發(fā)現(xiàn)，冬季心腦血管疾病死亡率顯著上升[8]。有學(xué)者對(duì)美國(guó)50個(gè)城市的死亡事件和天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)由于心腦血管疾病(尤其是心臟驟停)而死亡的人數(shù)，極寒天氣情況下會(huì)大大增加[9]。對(duì)雅典和希臘居民的研究表明，急性冠狀動(dòng)脈綜合征住院率隨著日平均溫度降低而增加，且由于急性心肌梗死而死亡的人數(shù)在冬季最高[10-12]。Braga等人[13]研究發(fā)現(xiàn)，低溫與心腦血管疾病的增加有關(guān)，且低溫的影響可持續(xù)數(shù)日。對(duì)以色列居民的研究發(fā)現(xiàn)，在冬季猝死的發(fā)生率最高，且對(duì)于已患有心臟疾病的人群，在寒冷的天氣下更容易發(fā)病[14]。日本的研究發(fā)現(xiàn)，腦出血和蛛網(wǎng)膜下腔出血在冬季的發(fā)病率最高，夏季最低[15]。

我國(guó)學(xué)者對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)的研究結(jié)果如下。哈爾濱冬季在氣溫低于-19 ℃時(shí)，由于冠心病和腦栓塞死亡的人數(shù)顯著增加[16]。長(zhǎng)春市的流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，有近50%的心腦血管疾病患者認(rèn)為，冬季他們的病情更容易復(fù)發(fā)和加重[17]。烏魯木齊的研究表明，冬季是急性心肌梗死的發(fā)病高峰[18]。

對(duì)寒冷地區(qū)的研究結(jié)果如下。北京居民的心腦血管疾病死亡率與氣溫呈負(fù)相關(guān)，且當(dāng)年平均溫度達(dá)到最低值時(shí)，死亡率達(dá)到最高值。腦卒中的發(fā)病率在周平均溫度低于8.6 ℃時(shí)，開始高于基線發(fā)病率；急性冠心病發(fā)病率在周平均溫度低于6 ℃時(shí)，開始高于基線發(fā)病率，且二者都隨著氣溫降低而升高[19-21]。天津居民腦出血在冬季高發(fā)，夏季低發(fā)[6]；對(duì)太原地區(qū)的研究結(jié)果與之類似[22]。此外，大連居民急性缺血性卒中冬季高發(fā)，占全年的34.6%；夏季低發(fā)，占全年的17.9%，表明低溫環(huán)境容易誘發(fā)腦卒中[23]。

對(duì)夏熱冬冷以及夏熱冬暖地區(qū)，也有相關(guān)研究。湖北省居民腦出血發(fā)病以低溫天氣多見，且腦卒中患病人數(shù)在冬季達(dá)到峰值[24-25]。蘇州居民出血性卒中、杭州居民腦卒中、上海居民腦血管病都于冬季高發(fā)，夏季低發(fā)，且差異較為顯著[26-28]。另有對(duì)南京和上海居民的研究表明，心腦血管疾病總發(fā)病人數(shù)以及日死亡居民人數(shù)與平均氣溫存在線性關(guān)系，平均氣溫越低則發(fā)病率越高，說明低溫是誘發(fā)心腦血管疾病的主要因素[29-30]。對(duì)深圳居民的研究發(fā)現(xiàn)，腦卒中發(fā)病率與周平均溫度呈顯著的負(fù)相關(guān)，溫度降低則發(fā)病的危險(xiǎn)程度增加[31]。

② 寒潮對(duì)心腦血管疾病的影響

寒潮是一種災(zāi)害性天氣過程，表現(xiàn)為氣溫驟降。研究表明，寒潮期間心腦血管疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加，其對(duì)高血壓的影響最大，缺血性腦卒中、心肌梗死以及冠心病的發(fā)病人數(shù)也急劇增加。

對(duì)美國(guó)居民的研究[32]發(fā)現(xiàn)，寒潮導(dǎo)致的心血管疾病死亡率比冬季低溫更高。對(duì)意大利居民的研究表明，溫度驟降會(huì)引起心肌梗死的發(fā)作[33]。Kysely等人[34]認(rèn)為，心腦血管疾病死亡率隨著寒潮的到來而升高。

對(duì)我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)甘肅金昌居民的研究表明，當(dāng)?shù)馗哐獕鹤≡喝藬?shù)受寒潮的影響，并且此影響存在滯后效應(yīng)，即由于高血壓而住院的人數(shù)，在寒潮過境后，先增加后減少[35]。

對(duì)寒冷地區(qū)也有相關(guān)研究。對(duì)北京居民的研究結(jié)果顯示，冷鋒與寒潮過境時(shí)心腦血管疾病容易被誘發(fā)。特別是溫度降幅大且伴隨高氣壓的寒潮，在此天氣下心腦血管疾病的死亡風(fēng)險(xiǎn)顯著升高[36-37]。對(duì)青島居民的研究表明，在秋冬以及冬春的季節(jié)交替時(shí)期，腦出血的發(fā)病率有所升高，說明心腦血管疾病在氣溫急劇變化時(shí)易被誘發(fā)[38]。對(duì)蘭州居民的研究發(fā)現(xiàn)，氣溫驟然變化、忽高忽低，會(huì)對(duì)心腦血管疾病住院率產(chǎn)生較大影響，特別是當(dāng)氣溫驟降時(shí)，發(fā)病人數(shù)明顯增多，患者病情加重[39]。

對(duì)夏熱冬冷及夏熱冬暖地區(qū)的研究結(jié)果如下。對(duì)合肥居民的研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于一般性降溫的天氣，寒潮對(duì)人體產(chǎn)生的影響更大，尤其是對(duì)心腦血管疾病的影響最為顯著[40]。對(duì)南昌市居民的研究表明，冬季極端降溫會(huì)增加腦出血和腦梗死的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[41]。對(duì)上海居民的研究結(jié)果[42]顯示，當(dāng)?shù)匦难芗膊〉淖≡郝孰S著寒潮到來而增加。對(duì)廣州市居民的研究發(fā)現(xiàn)，低溫寒潮會(huì)導(dǎo)致心腦血管疾病死亡率增加，且死亡高峰出現(xiàn)在寒潮過境的第3天[43]。對(duì)南寧市居民的研究表明，氣溫驟降導(dǎo)致心肌梗死人數(shù)急劇增加[44]。

3.2 氣壓對(duì)心腦血管疾病的影響

對(duì)美國(guó)居民的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣壓高于一定程度時(shí)，當(dāng)?shù)啬X出血和腦梗死的發(fā)病率會(huì)增加[45]。對(duì)法國(guó)居民的研究顯示，急性冠心病的發(fā)病率與氣壓有關(guān)，且不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。當(dāng)氣壓為101.6 kPa時(shí)發(fā)病率最低，當(dāng)氣壓小于或大于此值時(shí)發(fā)病率都會(huì)有所增加[46]。對(duì)俄羅斯居民的研究表明，當(dāng)?shù)啬X卒中發(fā)病率與氣壓呈負(fù)相關(guān)[47-48]。Honig等人[49]的研究也發(fā)現(xiàn)，氣壓降低會(huì)增加腦深部出血的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)北京市居民的研究發(fā)現(xiàn)，氣壓變化對(duì)冠心病、心肌梗死、腦出血等都有影響，且影響存在差異。冠心病受氣壓影響最大，發(fā)病率與氣壓呈正相關(guān)。心肌梗死和腦出血的發(fā)病率在日增壓幅度較大時(shí)顯著上升。腦血栓的發(fā)病率則與之不同，當(dāng)氣壓較高、氣壓較低時(shí)發(fā)病率均會(huì)增加[50]。而另一項(xiàng)對(duì)北京市居民的研究則表明，腦血管疾病受氣壓的影響最大[51]。對(duì)山東煙臺(tái)市居民的研究表明，若是氣壓和氣溫的升降配置不正常，或者氣壓在短時(shí)間內(nèi)忽高忽低，則腦血管疾病發(fā)病率升高[52]。對(duì)南寧市居民的研究發(fā)現(xiàn)，在冷鋒過境期間，氣壓上升、溫度驟降，高血壓和腦出血發(fā)病率與死亡率顯著上升[53]。而對(duì)南京市居民的研究與之相反，認(rèn)為心腦血管疾病日死亡人數(shù)在日平均地面氣壓降低時(shí)增加[29]。

3.3 濕度對(duì)心腦血管疾病的影響

當(dāng)溫度舒適時(shí)，濕度的變化對(duì)人體的影響較小。但在高溫天氣或者短期內(nèi)濕度急劇變化的條件下，濕度則對(duì)人體健康有影響。

對(duì)太原市居民的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)啬X梗死發(fā)病率與日最小相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)[22]。對(duì)天津市居民的研究發(fā)現(xiàn)，腦出血、腦梗死發(fā)病率與當(dāng)?shù)厝掌骄鶟穸扔嘘P(guān)，日平均濕度越低，腦卒中發(fā)病人數(shù)越多[6]。對(duì)惠州市居民的研究也表明，腦卒中發(fā)病率與月平均相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)[54]。但也有研究表明，武漢市居民腦血管疾病發(fā)病率與相對(duì)濕度呈顯著正相關(guān)[55]。

4 室溫對(duì)心腦血管疾病的影響

心腦血管疾病不僅受氣象因素的影響，也受室溫的影響。

日本學(xué)者采用案例組和對(duì)照組的方法，研究了兩個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)構(gòu)成不同的城鎮(zhèn)室內(nèi)熱環(huán)境與中風(fēng)死亡率的關(guān)系[56]。其中，農(nóng)業(yè)鎮(zhèn)Shiwahime的中風(fēng)死亡率較高，而漁業(yè)鎮(zhèn)Karakuwa的中風(fēng)死亡率較低。案例組選擇了過去5年中51～79歲因中風(fēng)死亡居民的房屋，對(duì)照組隨機(jī)選擇了與案例組中死者的性別和年齡相同居民的房屋，案例組中受訪者是死者的配偶或孩子。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)照組的室溫通常比案例組高，表明室溫較高的住宅內(nèi)的老年人處于相對(duì)健康的狀態(tài)，提示應(yīng)更加關(guān)注室內(nèi)熱環(huán)境的改善，以降低中風(fēng)死亡率，特別是在寒冷氣候區(qū)。

隨后，日本學(xué)者對(duì)以上研究結(jié)果進(jìn)行認(rèn)證性調(diào)查[57]。他們?cè)O(shè)計(jì)了3種不同規(guī)模的調(diào)查，并分階段進(jìn)行。調(diào)查區(qū)域與之前的調(diào)查區(qū)域相同，為詳細(xì)了解供暖期的熱環(huán)境，研究者測(cè)量了每個(gè)房間的溫度并記錄了研究對(duì)象(65歲以上老年人)的血壓和活動(dòng)。共調(diào)查了55戶，每個(gè)區(qū)15～20戶。

該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論與之前基本一致。研究結(jié)果表明，受試者的血壓隨著室溫變化而變化。即室溫升高，血壓降低；室溫下降，血壓升高。受試者居住的房間，冬季供暖的室溫與停止供暖后的室溫差值為5～20 ℃。受試者的血壓在供暖期較低，而在停止供暖后明顯升高，說明較低的室溫容易誘發(fā)高血壓。Hozawa等人[58]通過長(zhǎng)期測(cè)量西水津居民的血壓，預(yù)測(cè)當(dāng)氣溫低于10 ℃時(shí)，血壓更容易受到室溫的影響。此研究支持了Hozawa等人的研究成果。研究表明，在熱環(huán)境較差的房屋中，室溫波動(dòng)很大，人體血壓也趨于波動(dòng)。

為了得到血壓與室內(nèi)外溫度的關(guān)系，Saeki等人[59]在較冷月份(10月至次年4月)對(duì)868名老年人進(jìn)行了血壓的監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，隨著氣溫降低，血壓與氣溫?zé)o明顯相關(guān)性。相比之下，室溫與白天和清晨血壓的增加，以及夜間血壓的下降都顯著相關(guān)。說明在較冷的月份中，相比氣溫，血壓與室溫的關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)。因此，評(píng)估心腦血管疾病死亡率與室溫之間的聯(lián)系，以確定改善房屋的熱環(huán)境是否可以降低冬季心腦血管疾病的死亡率非常重要。

為了確定家庭供暖是否可以提高室溫并降低老年人的血壓，Saeki等人[60]在冬季對(duì)359名參與者進(jìn)行了對(duì)照試驗(yàn)。在調(diào)整了年齡、性別、降壓藥物、家庭收入和體育鍛煉等影響因素后，采取干預(yù)措施使客廳溫度顯著提高了2.09 ℃，參與者收縮壓、舒張壓分別降低了4.43、2.33 mmHg。結(jié)果表明，對(duì)室溫的相關(guān)干預(yù)(供暖)可以顯著降低收縮壓，這對(duì)于冬季預(yù)防心腦血管疾病十分有效。

Shiue等人[61]在蘇格蘭范圍內(nèi)研究了高血壓風(fēng)險(xiǎn)與室溫的關(guān)系，計(jì)算了室溫低于一定程度的人群患心腦血管疾病的危險(xiǎn)性。結(jié)果顯示，室溫低的家庭更容易出現(xiàn)高血壓患者，尤其是室溫低于18 ℃的家庭，他們患有高血壓的風(fēng)險(xiǎn)更高。如果室溫低于16 ℃，則發(fā)生高血壓的概率大大增加。建議在冬季通過供暖手段將最低室溫控制在18 ℃以上，以防止血壓升高，從而預(yù)防心腦血管疾病的發(fā)生。

Nakajima等人[62]分析了早晨血壓與夜間臥室溫度之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)若夜間室溫高于18 ℃，則對(duì)早晨血壓沒有影響；若夜間室溫低于18 ℃，則早晨的收縮壓隨著室溫降低而增加。提示可以通過改善室內(nèi)熱環(huán)境，以控制高血壓和預(yù)防心血管疾病。

我國(guó)北方地區(qū)冬季采用集中供暖，室內(nèi)外溫差過大。有學(xué)者在嚴(yán)寒地區(qū)進(jìn)行了3種不同室內(nèi)外溫度變化對(duì)人體健康和熱舒適影響的實(shí)驗(yàn)研究[63]。對(duì)18名受試者進(jìn)行皮膚溫度測(cè)試與主觀問卷調(diào)查。研究表明，從20 ℃的環(huán)境進(jìn)入0 ℃的環(huán)境時(shí)，由于溫差過大，極易引起身體不適，誘發(fā)心腦血管疾病。實(shí)際上，我國(guó)北方很多地區(qū)冬季的室溫都可達(dá)到20 ℃，且室外溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0 ℃。因此，嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)心腦血管疾病的發(fā)病率可能會(huì)大大增加。

李振海等人對(duì)上海市65歲以上老年人的居住環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，用問卷和實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法研究了心腦血管疾病與居住環(huán)境之間的關(guān)系，記錄了連續(xù)7天受試者住宅內(nèi)臥室、客廳以及廁所的溫度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，老年人的血壓與室溫呈負(fù)相關(guān)。較低的室溫可能加重老年人的高血壓癥狀，進(jìn)而提高并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[64]。

有學(xué)者研究了大連市供暖期心腦血管疾病與室內(nèi)居住環(huán)境的關(guān)系[65]。對(duì)大連地區(qū)城市和農(nóng)村各50戶住宅的室溫進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并對(duì)高齡者進(jìn)行血壓測(cè)試。城市平均室溫達(dá)到21 ℃以上，而農(nóng)村平均室溫在16 ℃以下，發(fā)現(xiàn)農(nóng)村受試者的平均收縮壓與舒張壓都高于城市。

何亞男研究了嚴(yán)寒地區(qū)的室內(nèi)冷輻射環(huán)境對(duì)人體的影響，分析了在冷工況和中性工況條件下冷輻射環(huán)境對(duì)心率和血壓的影響。研究結(jié)果表明，人體的局部皮膚溫度和全身平均皮膚溫度都會(huì)隨著室溫變化而變化，其中后背和小腿的皮膚溫度受室溫影響最為顯著。心率會(huì)隨著室溫升高而加快，但血壓在不同的室溫下無明顯變化[66]。

王蕾[67]研究了嚴(yán)寒地區(qū)村鎮(zhèn)居住環(huán)境對(duì)老年人心血管健康的影響。發(fā)現(xiàn)老年人收縮壓、舒張壓、平均動(dòng)脈壓都與室溫有關(guān)。室溫越低，老年人血壓越高，越容易造成心腦血管疾病復(fù)發(fā)。

5 結(jié)論

① 冷刺激和溫度的驟然變化對(duì)心腦血管疾病的影響非常明顯。低溫和寒潮環(huán)境下心腦血管疾病的發(fā)病率與死亡率均會(huì)增加，特別是在寒冷的冬季。

② 不同學(xué)者對(duì)心腦血管疾病與氣壓之間關(guān)系的研究結(jié)果差別較大，目前尚無定論。

③ 由于濕度和溫度是耦合的，因此關(guān)于心腦血管疾病與濕度之間的關(guān)系目前尚無定論。

④ 心腦血管疾病發(fā)病率與室內(nèi)溫度呈負(fù)相關(guān)。冬季室內(nèi)溫度較低時(shí)，更易引發(fā)心腦血管疾病。在較冷的月份中，相對(duì)于氣溫，血壓與室內(nèi)溫度的相關(guān)性更強(qiáng)。