蘭州市晝夜溫差對(duì)居民腦卒中住院人數(shù)的影響

張潤(rùn)平，張萬(wàn)成，令江隴，董繼元，張 莉，阮 燁

蘭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)研究所，蘭州 730000

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及生活水平的提升，居民生活方式和飲食習(xí)慣發(fā)生了較大變化，我國(guó)心血管疾病也呈現(xiàn)出逐年上升趨勢(shì)，逐漸成為危害人民生命質(zhì)量與生命安全的主要慢性疾病之一。腦卒中被定義為一種急性腦血管疾病，是由各種血管原因引起的局灶性腦功能障礙，包括缺血性和出血性腦卒中，是全球第二大死因[1]。腦卒中影響因素眾多，已有研究表明氣象因素與腦卒中關(guān)系密切[2]。晝夜溫差(diurnal temperature range，DTR)是每日最高和最低溫度的差值，是一個(gè)重要的氣象指標(biāo)。每日DTR的大幅度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致額外的環(huán)境壓力，對(duì)人類健康產(chǎn)生不利影響，特別是對(duì)已經(jīng)患有慢性疾病的患者，如心血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病[3-4]。腦卒中作為一種對(duì)氣候變異較為敏感的疾病，以往研究重點(diǎn)都集中在日均氣溫[5]、極端氣溫[6-7]與腦卒中的關(guān)系上，關(guān)于DTR與腦卒中之間關(guān)聯(lián)的研究較少。本研究旨在利用分布滯后非線性模型(distributed lag nonlinear model，DLNM)評(píng)估2014至2019年蘭州市DTR對(duì)居民腦卒中住院人數(shù)的影響，為氣溫變化導(dǎo)致腦卒中發(fā)生機(jī)制的深入研究及相關(guān)部門制定腦卒中綜合防治策略和措施提供科學(xué)依據(jù)。

資料和方法

資料來(lái)源提取2014年1月至2019年12月在蘭州市主城區(qū)二級(jí)及以上醫(yī)院住院治療的腦卒中患者(ICD10編碼：I60～I(xiàn)69)的住院信息，包括住院卡號(hào)、住院時(shí)間、身份證號(hào)、性別、年齡、家庭現(xiàn)住址，住院治療數(shù)據(jù)按照身份證號(hào)+家庭現(xiàn)住址信息剔除非蘭州市居民和重復(fù)住院病例后納為研究對(duì)象。此外，數(shù)據(jù)進(jìn)一步按性別、年齡(<65歲和≥65歲)進(jìn)行分層。2014年1月至2019年12月蘭州市每日氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于甘肅省氣象局，包括日均溫度(mean temperature，MT)、DTR和日均相對(duì)濕度(relative humidity，RH)；空氣污染物數(shù)據(jù)(PM10、SO2、NO2)日均濃度值來(lái)源于全國(guó)城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái)(http：//106.37.208.233：20035)。

分析方法通過DLNM分析DTR對(duì)腦卒中住院人數(shù)的影響，采用準(zhǔn)泊松(quasi-poisson)作為連接函數(shù)進(jìn)行擬合DTR與腦卒中住院人數(shù)的模型，將腦卒中每日住院人數(shù)作為應(yīng)變量，建立滯后時(shí)間和DTR的交叉基。根據(jù)以往的流行病學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)，通常當(dāng)兩個(gè)變量之間的等級(jí)相關(guān)系數(shù)>0.8時(shí)被認(rèn)為存在共線性[8]。因此，在分析DTR與腦卒中住院人數(shù)之間的關(guān)系時(shí)，MT、RH、PM10、SO2和NO2作為混雜因素放入回歸模型加以控制。參照相關(guān)文獻(xiàn)[9-10]，將MT、RH、空氣污染物(PM10、SO2和NO2)、控制季節(jié)性和長(zhǎng)期趨勢(shì)的時(shí)間變量、星期幾效應(yīng)與節(jié)假日效應(yīng)納入模型，核心模型如下：

Log(E(Yt))=α+βDTRt,l+γMTt,l+ns(RH,df=4)+ns(PM10,df=4)+ns(SO2,df=4)+ns(NO2,df=4)+ns(Time,df=7/year)+factor(Dow)+factor(Holiday)

Yt表示第t日腦卒中住院人數(shù)；α表示截距；t表示就診日；l表示滯后時(shí)間；DTRt，l、MTt，l是通過將DLNM應(yīng)用于DTR和MT得到的矩陣，β和γ分別是其系數(shù)，具體表現(xiàn)為：用自由度為4的自然立方樣條函數(shù)分別擬合MT-腦卒中維度的關(guān)系和DTR-腦卒中維度的關(guān)系，兩者滯后維度也用自由度為4的自然立方樣條函數(shù)擬合，最大滯后天數(shù)設(shè)為21 d；ns(RH、PM10、SO2、NO2，df=4)表示用自由度為4調(diào)整RH和空氣污染物(PM10、SO2和NO2)的影響；ns(Time，df=7/year)表示用每年自由度為7控制季節(jié)性和長(zhǎng)期趨勢(shì)；Dow代表1周中星期幾效應(yīng)的多分類變量；Holiday代表節(jié)假日效應(yīng)的二分類變量。

表1 2014至2019年蘭州市空氣污染物、氣象因素和腦卒中日住院人數(shù)

根據(jù)既往研究結(jié)果的DTR滯后效應(yīng)，選擇最長(zhǎng)滯后時(shí)間為21 d[11]，繪制DTR在不同滯后時(shí)間下對(duì)腦卒中住院影響的三維圖；根據(jù)廣義赤池信息量準(zhǔn)則[12]，將MT和RH的自由度均確定為4，每年的時(shí)間變量自由度確定為7。參照相關(guān)文獻(xiàn)[9，13]，根據(jù)DTR和腦卒中住院的暴露反應(yīng)關(guān)系確定DTR的最適宜溫度為8.9 ℃，以最適宜溫度作為參比DTR，選取P5為低水平DTR，P95為高水平DTR，計(jì)算不同水平DTR在不同的累積滯后時(shí)間時(shí)的相對(duì)危險(xiǎn)度(relative risk，RR)。為確定易感人群，按性別(男、女)和年齡(<65歲、≥65歲)進(jìn)行分層分析。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理使用R軟件(V.4.2.2)和dlnm軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，繪圖使用Origin 2023b完成。數(shù)據(jù)采用均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、第5百分位數(shù)(P5)、第25百分位數(shù)(P25)、第50百分位數(shù)(P50)、第75百分位數(shù)(P75)、第95百分位數(shù)(P95)和最大值表示。采用Spearman相關(guān)分析分析空氣污染物及氣象因素之間的相關(guān)性。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

基本情況2014至2019年蘭州市共有92 812例腦卒中患者住院，其中男53 333例、女39 479例，男女比例1.35∶1；≥65歲腦卒中住院人數(shù)49 039例，<65歲腦卒中住院人數(shù)43 773例。研究期間蘭州市MT、DTR和RH日均值分別為11.34 ℃、11.49 ℃、51.03%(表1)。

PM10、SO2和NO2與DTR、MT及RH的相關(guān)性Spearman相關(guān)分析顯示，DTR與MT、PM10、SO2、RH、NO2，PM10與SO2、NO2、MT、RH，SO2與NO2、MT、RH，NO2與MT、RH均呈顯著相關(guān)性(表2)。

表2 空氣污染物與氣象因素的Spearman相關(guān)分析

DTR對(duì)腦卒中住院人數(shù)的影響

DTR與腦卒中住院人數(shù)的關(guān)系：DTR與腦卒中每日住院人數(shù)呈非線性關(guān)系。不同水平DTR均可增加腦卒中患者的住院風(fēng)險(xiǎn)，并存在滯后效應(yīng)，當(dāng)DTR為23.9 ℃，滯后21 d時(shí)，腦卒中住院人數(shù)的RR值最大，為1.07(95%CI=1.04～1.11)(圖1A)。DTR與腦卒中的暴露反應(yīng)關(guān)系顯示，2014至2019年蘭州市DTR對(duì)腦卒中住院效應(yīng)曲線呈現(xiàn)波動(dòng)變化的趨勢(shì)，DTR在0.9 ℃～7.9 ℃和18.5 ℃～23.9 ℃腦卒中住院風(fēng)險(xiǎn)增加(圖1B)。

圖1 DTR在不同滯后天數(shù)與腦卒中住院風(fēng)險(xiǎn)的三維圖(A)和暴露反應(yīng)曲線(B)

DTR對(duì)腦卒中住院人數(shù)的累積效應(yīng)：低水平DTR(4.5 ℃)和高水平DTR(18.5 ℃)對(duì)腦卒中住院人數(shù)的累積滯后效應(yīng)顯示，與參照值(8.9 ℃)相比，低水平DTR(4.5 ℃)存在累積滯后效應(yīng)，累積滯后18 d時(shí)效應(yīng)值最大，此時(shí)RR為1.25(95%CI=1.16～1.35)。高水平DTR(18.5 ℃)與參照值(8.9 ℃)相比，對(duì)腦卒中住院人數(shù)的效應(yīng)在第15天開始出現(xiàn)，第21天達(dá)最高值，此時(shí)腦卒中住院人數(shù)的RR為 1.09(95%CI=1.01～1.18)(表3)。

表3 不同滯后天數(shù)下DTR對(duì)腦卒中住院人數(shù)的累積效應(yīng)

DTR對(duì)不同性別和年齡人群腦卒中住院人數(shù)的影響：以4.5 ℃和18.5 ℃作為低水平和高水平的DTR節(jié)點(diǎn)，繪制21 d累積滯后曲線圖，結(jié)果顯示在低水平DTR時(shí)，DTR對(duì)腦卒中住院人數(shù)的危害效應(yīng)在累積滯后1 d開始出現(xiàn)，之后呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，男性、女性、<65歲、≥65歲人群分別在18、18、21、18 d時(shí)達(dá)到高峰。在高水平DTR時(shí)，<65歲人群在21 d時(shí)危害效應(yīng)達(dá)到高峰(圖2)。

圖2 腦卒中在4.5 ℃和18.5 ℃時(shí)對(duì)不同性別和年齡人群不同滯后天數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)圖

根據(jù)DLNM模型得到不同水平DTR對(duì)不同性別和年齡人群的累積滯后效應(yīng)，結(jié)果顯示低水平DTR條件下，男性在0～18 d時(shí)，DTR與腦卒中住院的RR最大，為1.26(95%CI=1.14～1.40)，女性在0～18 d時(shí)DTR與腦卒中住院的RR最大，為1.24(95%CI=1.10～1.39)；<65歲人群在0～21 d時(shí)有最大滯后效應(yīng)，RR值為1.33(95%CI=1.18～1.51)，≥65歲人群在0～18 d時(shí)DTR與腦卒中住院的RR最大，為1.19(95%CI=1.07～1.32)，男性和<65歲人群對(duì)DTR的變化更為敏感。高水平DTR的滯后效應(yīng)均以0～21 d最強(qiáng)，<65歲人群腦卒中住院人數(shù)最大RR值為1.15(95%CI=1.03～1.30)，男性、女性和≥65歲人群的累積滯后效應(yīng)均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)(表4)。

表4 不同水平DTR在不同滯后天數(shù)對(duì)不同性別、年齡腦卒中人群的累積效應(yīng)

討 論

本研究通過搜集整理蘭州市2014至2019年氣象、空氣污染物資料和腦卒中患者的住院數(shù)據(jù)，分析蘭州市DTR變化對(duì)腦卒中住院人數(shù)的影響，結(jié)果顯示不同水平DTR均能增加腦卒中患者的住病風(fēng)險(xiǎn)，低水平DTR(4.5 ℃)在累積滯后18 d時(shí)，腦卒中住院患者的RR值最大，高水平DTR(18.5 ℃)在累積滯后21 d對(duì)腦卒中患者的住院影響達(dá)到最高值。DTR變化對(duì)不同性別和年齡的腦卒中患者住院風(fēng)險(xiǎn)均有影響，男性和<65歲人群對(duì)低水平DTR更為敏感。

本研究低水平DTR對(duì)腦卒中住院的影響大于高水平DTR，表明與每日最低和最高溫度的大幅度差異相比，最低和最高日溫度之間的微小差異更容易對(duì)腦卒中的住院風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生危害效應(yīng)。相關(guān)研究也表明，與高水平DTR相比，低水平DTR可能對(duì)健康產(chǎn)生更多的不利影響。Zha等[14]在中國(guó)慶陽(yáng)的研究顯示，在低水平DTR下，患有心血管疾病的農(nóng)民住院率更高。在廣州地區(qū)發(fā)現(xiàn)低水平DTR與中風(fēng)引起的緊急救護(hù)車調(diào)度增加顯著相關(guān)(RR=1.03，95%CI=1.01～1.04)[15]。Luo等[16]在1項(xiàng)關(guān)于中國(guó)亞熱帶特大城市的研究顯示，極低水平DTR變化對(duì)健康的影響高于極端高水平DTR對(duì)1年內(nèi)所有死因的影響。對(duì)這一現(xiàn)象的合理解釋是低水平DTR會(huì)導(dǎo)致體溫調(diào)節(jié)失敗，包括出汗、血管收縮和心率升高，隨后會(huì)出現(xiàn)大腦血液供應(yīng)減少，最終可能導(dǎo)致患腦卒中的風(fēng)險(xiǎn)增加[17]。本研究顯示暴露于高水平DTR對(duì)腦卒中的住院也有不利影響，特別是在累積滯后0～21 d，表明在更長(zhǎng)的累積滯后(長(zhǎng)達(dá)21 d)中仍能觀察到高水平DTR對(duì)腦卒中的影響。幾種潛在機(jī)制可能是高水平DTR增加腦卒中住院風(fēng)險(xiǎn)的生物學(xué)基礎(chǔ)，如快速的溫度變化會(huì)破壞身體正常的生理免疫系統(tǒng)，并影響血壓、體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和攝氧量[18]。此外，韓國(guó)的1項(xiàng)研究也顯示DTR的增加是心血管疾病(包括腦卒中)住院的危險(xiǎn)因素[19]。

考慮到男、女生理功能差異，本研究按性別分層進(jìn)行分析，結(jié)果顯示男性和女性均易受低水平DTR的影響。本研究性別效應(yīng)與以往研究不同，如Wang等[20]研究顯示在女性中DTR與急診室入院心血管疾病之間存在顯著關(guān)聯(lián)。目前的研究主要關(guān)注高水平DTR與腦卒中的關(guān)聯(lián)，而對(duì)低水平DTR的研究相對(duì)較少，尚缺乏關(guān)于低水平DTR對(duì)男性和女性腦卒中風(fēng)險(xiǎn)影響的充分研究證據(jù)。對(duì)低水平DTR年齡分層顯示<65歲人群腦卒中住院風(fēng)險(xiǎn)的RR值更高。Lim等[21]在韓國(guó)的3個(gè)城市中發(fā)現(xiàn)DTR對(duì)年輕人的影響更大。對(duì)這一原因的解釋可能是與≥65歲人群相比，<65歲人群由于職業(yè)特征和自我保護(hù)意識(shí)較弱等因素使其更容易暴露在惡劣的室外氣象條件下。

短期暴露于不同水平的DTR均會(huì)對(duì)腦卒中住院人數(shù)產(chǎn)生影響，低水平DTR對(duì)腦卒中住院人數(shù)的影響略大于高水平DTR。低水平DTR時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)男性和<65歲人群的防護(hù)。近年隨著氣候的變化，極端溫度的強(qiáng)度、頻率和極端溫度的持續(xù)時(shí)間增加，公共衛(wèi)生適應(yīng)政策應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注溫度上升和天氣變化增加的影響，本研究通過探討晝夜溫差與腦卒中住院人數(shù)的關(guān)系，為氣溫變化導(dǎo)致腦卒中發(fā)生機(jī)制的深入研究及相關(guān)部門制定與之相關(guān)的防治策略提供科學(xué)依據(jù)。