吉林省长春市大气污染物暴露与脑卒中入院风险的关联性分析

赵天业, 周丽婷, 张雪婷, 齐 雯, 李 旭, 王树越, 叶 琳

（1. 吉林大学公共卫生学院环境卫生与劳动卫生学教研室，吉林 长春 130021；2. 吉林大学中日联谊医院门诊，吉林 长春 130033）

脑卒中是世界范围内导致死亡和残疾的主要原因之一。在全球范围内，约29%的脑卒中风险可归因于大气污染［1］。对来自欧洲共99 446 例参与者的11 项研究进行分析，结果表明：大气中细颗粒物（particulate matter 2.5，PM2.5） 和可吸入颗粒物（particulate matter 10，PM10） 升高时，卒中发生 的 风 险 也 增 加［2］。DESIKAN 等［3］对2005—2012 年伦敦1 800 例卒中患者进行随访研究，结果表明：长期暴露于PM2.5的大气污染中，使初次卒中后5 年生存率下降28%。另外一项队列研究［4］还分析了二氧化氮（nitrogen dioxide，NO2） 对卒中的影响，结果表明NO2增加了致死性卒中的发生率。

目前，在我国脑卒中导致的死亡和残疾已引起重视。一项最新的流行病学调查［5］结果显示：我国现有脑卒中患者1 100 多万，每年新发脑卒中240 多万，每年死于脑卒中110 多万，同时我国也是目前世界上大气复合污染最严重的国家之一。近年来我国大气污染对脑卒中状况的影响受到广泛关注［6］。对中国深圳市2008—2014 年缺血性脑卒中的研究［7］表明：暴露于极端高浓度二氧化硫（sulfur dioxide，SO2）、NO2、PM10和臭氧（ozone，O3）等均能够增加缺血性脑卒中发生的风险。辽宁省沈阳市的一项研究［8］显示：大气环境中NO2浓度 为18～78 μ g•m－3，调 整 混 杂 因 素 后NO2升 高10 μg•m－3，脑卒中死亡风险增加144%。此外，一项对中国172 个城市进行的大气污染与缺血性脑卒中入院时间序列的研究［9］显示：中国南北方在大气污染物的浓度水平和大气污染物对缺血性脑卒中入院的影响上均存在明显差异。吉林省长春市是中国东北部城市，冬季寒冷，且集中供暖排放的污染物会造成大气污染，增加了大气污染对脑卒中影响的复杂性。但是关于吉林省长春市大气污染物暴露与脑卒中入院或发病关系的研究较少。病例交叉设计是一种常用于研究大气污染暴露与某特定疾病发病、入院和死亡等急性事件关联性的方法［10］。本研究采用病例交叉设计分析吉林省长春市大气污染物暴露对脑卒中入院风险的影响，可为预防大气污染物暴露所致脑卒中等居民健康损害提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 脑卒中患者资料收集收集2018年10月1日—2019 年10 月30 日在吉林大学第一医院神经内科诊断为“脑梗死”、“脑出血”的缺血性脑卒中与出血性脑卒中住院患者的住院资料，包括性别、年龄、入院日期、现住址和出院检查等。纳入标准：诊断明确（通过核磁共振或者脑部CT 诊断发现有脑出血或者脑梗死），符合脑卒中的诊断指标，年龄大于18 岁。排除标准：①患有其他需要诊断、干预或治疗的慢性疾病；②其他系统有严重或未控制的并发症；③外省市来长春市就医患者。

1.2 大气污染资料收集通过吉林省生态环境厅官网（http：//sthjt.jl.gov.cn/）收集2018年10月—2019 年10 月长春市每日PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO 和O3日平均浓度。

1.3 统计学分析采用SPSS 24.0 进行统计学分析。大气污染物之间的相关性采用Spearman 相关分析，采用Cox 回归分析拟合条件Logistic 回归分析，首先将不同滞后天数的同一污染物纳入回归模型，分析各种污染物的最佳滞后期；将最佳滞后期作为暴露期，为控制“星期几效应”，以暴露期前1 周作为对照期，进行多因素条件Logistic 回归分析，分析各种大气污染物对脑卒中入院风险的影响。选用比值比（odds ratio，OR）及其95%可信区间（confidence interval，CI）评价大气污染物对脑卒中入院人次影响的效应指标。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 病例特征研究期间入院且诊断为“脑梗死”（缺血性脑卒中）和“脑出血”（出血性脑卒中）的病例共6 605 例。根据纳入标准和排除标准，本研究共纳入病例3 633 例。研究对象的基础信息见表1。

表1 研究对象基本信息Tab.1 Basic informations of subjects (n=3 633）

2.2 大气污染物情况研究期间主要大气污染物情况见表2。研究期间吉林省长春市PM2.5、PM10、SO2、 NO2、 CO和O3日最高浓度依次为197 μg•m－3、278 μg•m－3、37 μg•m－3、78 μg•m－3、2.7 mg•m－3和224 μg•m－3。研究期间主要大气污染物浓度之间Spearman 相关性分析的结果见表3。除O3外，另5 种主要大气污染物之间均呈正相关关系（P＜0.01），O3与PM10、SO2和CO 呈负相关关系（P＜0.05 或P＜0.01）。这些结果提示各污染物会受到其他污染物的影响，不是单独作用于人体。

表2 研究期间主要大气污染物情况Tab.2 Main air pollutants during study period

表3 研究期间主要大气污染物之间Spearman 相关性分析Tab. 3 Spearman correlation analysis among main air pollutants during study period

2.3 大气污染物对脑卒中入院风险的滞后效应采用单污染物模型分别分析每种大气污染物对脑卒中入院风险的影响，不同滞后天数大气污染物与脑卒中入院风险的关联性见表4。各污染物的最佳滞后期为Lag4 PM2.5［OR=1.001，95%CI（1.000，1.003）］，Lag4 PM10［OR=1.001，95%CI（1.000，1.002）］，Lag6 SO2［OR=1.005，95%CI（0.996，1.014）］，Lag4 NO2［OR=1.118，95%CI（0.951，1.314）］，Lag4 CO［OR=1.002，95%CI（0.999，1.006）］，Lag3 O3［OR=1.001，95%CI （1.000，1.003）］。

2.4 大气污染对脑卒中入院人次影响的多污染物模型分析大气污染对脑卒中入院影响的最佳滞后期为发病前4 d。将发病前4 d 作为暴露期，发病前11 d 为对照期，纳入多污染物模型回归分析。大气污染对脑卒中入院人次影响的多污染物模型分析结果见表5。发病前4 d 的大气PM2.5、SO2、CO 和O3浓度可影响脑卒中入院人次。PM2.5浓度每升高10 μg•m－3，脑卒中入院风险增加3.0% ［95%CI（1.007，1.054）］；SO2浓度每升高10 μg•m－3，脑卒中入院风险增加22.6% ［95%CI （1.165，1.291）］；CO 浓度每升高10 mg•m－3，脑卒中入院风险增加14.0%［95%CI （1.101，1.180）］；O3浓度每升高10 μg•m－3，脑卒中入院风险增加3.7%［95%CI（1.029，1.046）］。

表4 不同滞后天数各大气污染物浓度与脑卒中入院风险的关联性Tab.4 Correlations between concentrations of air pollutants and stroke hospitalization risk with different lag days

表5 大气污染对脑卒中入院风险影响的多污染物模型分析Tab. 5 Multi-pollutant model analysis on impact of air pollutions on stroke hospitalization risk

3 讨 论

目前普遍认为大气污染物暴露与脑卒中发病有关，但具体机制尚不清楚。几种潜在的机制可以解释大气污染物暴露与脑卒中发病之间的关系，如暴露于空气污染会损害血管功能，导致血压升高和血浆黏度升高［11］，以及可引发炎症反应［12］。研究［13-14］表明：颗粒物暴露与脑卒中的入院或发病相关。一项纳入了超过5 800 万中国住院患者的时间序列分析显示：PM2.5每增加10 μg•m－3，入院患者增加0.19%［95%CI（0.07，0.30）］，其中中国南方地区PM2.5每增加10 μg•m－3，在滞后0 d 入院患者人数增加0.38%［95% CI（0.20，0.55）］，而北方地区滞后2 d 与入院患者人数呈正相关关系，增加0.15% ［（95%CI（0.04，0.27）］［15］。此前的病例交叉研究［9，16］表明：PM2.5短期暴露可能会增加缺血性脑卒中风险，这2 项时间序列研究结果显示：颗粒物暴露与缺血性脑卒中发病存在近似线性的暴露-反应关系。PM2.5浓度每增高10 μg•m－3，缺血性脑卒中入院率增高0.80%［95%CI （0.64，0.96）］和0.34%［95%CI（0.20，0.48）］。然而颗粒物暴露与脑卒中发病的队列研究的结果并不一致。美国脑卒中地理和种族差异原因（Reasons for Geographic and Racial Differences in Stroke，REGARDS）队列研究［17］显示：PM2.5短期暴露对缺血性脑卒中风险的发病无明显影响，提示相关研究或应着眼于PM2.5的特定成分及PM2.5的长期暴露。安大略省人口健康与环境队列［18］（Ontario Population Health and Environment Cohort，ONPHEC）分析结果显示：即使在非常低的浓度下，大气污染物暴露，特别是PM2.5，也与脑卒中发病有关。

既往研究［19］表明：大气SO2与NO2浓度与人群脑卒中入院率呈正相关关系，入院当天的SO2暴露与脑卒中入院的关联最大，并且受季节因素影响。一项纳入了约200 万患者的时间序列分析显示：SO2浓度每增高10 μg•m－3，入院患者增加1.37%［95%CI（1.05，1.70）］；NO2浓度每增高10 μg•m－3，入院患者增加1.82% ［95%CI（1.45，2.19）］；在双污染物模型中，缺血性脑卒中与SO2和NO2的关联仍然显著［9］。有关CO 与O3的研究报道相对较少。有关CO 的研究结果存在争议，有研究［9，20］认为短期CO 暴露与脑卒中入院风险存在正相关关系，也有研究［21-23］认为无显著关联或呈负相关关系。有关O3的研究结果同样存在争议，有研究［24］认为短期O3暴露与脑卒中入院有关联，也有研究［9］认为二者无关联。

本研究采用病例交叉设计，通过条件Logistic回归分析大气污染物对脑卒中入院风险的影响。回归分析结果显示：不同的大气污染物对脑卒中的入院有滞后作用。在多污染物模型中，根据最大OR值确定各大气污染物最佳滞后期，在滞后4 d，PM2.5、SO2和O3浓度每升高10 μg•m－3，脑卒中入院人次增加3.0%、22.6%和3.7%。CO 浓度每升高10 mg•m－3，脑卒中入院人次增加4.0%。大气PM2.5、SO2、CO 和O3浓度升高是脑卒中入院的危险因素。本研究结果显示：大气污染物对吉林省长春市脑卒中入院的影响有滞后作用。吉林省长春市大气中PM2.5、SO2、CO 和O3浓度升高可增加当地脑卒中入院风险。