兰州市昼夜温差对居民脑卒中住院人数的影响

张润平，张万成，令江陇，董继元，张 莉，阮 烨

兰州大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学研究所，兰州 730000

随着经济的发展及生活水平的提升，居民生活方式和饮食习惯发生了较大变化，我国心血管疾病也呈现出逐年上升趋势，逐渐成为危害人民生命质量与生命安全的主要慢性疾病之一。脑卒中被定义为一种急性脑血管疾病，是由各种血管原因引起的局灶性脑功能障碍，包括缺血性和出血性脑卒中，是全球第二大死因[1]。脑卒中影响因素众多，已有研究表明气象因素与脑卒中关系密切[2]。昼夜温差(diurnal temperature range，DTR)是每日最高和最低温度的差值，是一个重要的气象指标。每日DTR的大幅度波动会导致额外的环境压力，对人类健康产生不利影响，特别是对已经患有慢性疾病的患者，如心血管疾病和呼吸系统疾病[3-4]。脑卒中作为一种对气候变异较为敏感的疾病，以往研究重点都集中在日均气温[5]、极端气温[6-7]与脑卒中的关系上，关于DTR与脑卒中之间关联的研究较少。本研究旨在利用分布滞后非线性模型(distributed lag nonlinear model，DLNM)评估2014至2019年兰州市DTR对居民脑卒中住院人数的影响，为气温变化导致脑卒中发生机制的深入研究及相关部门制定脑卒中综合防治策略和措施提供科学依据。

资料和方法

资料来源提取2014年1月至2019年12月在兰州市主城区二级及以上医院住院治疗的脑卒中患者(ICD10编码：I60～I69)的住院信息，包括住院卡号、住院时间、身份证号、性别、年龄、家庭现住址，住院治疗数据按照身份证号+家庭现住址信息剔除非兰州市居民和重复住院病例后纳为研究对象。此外，数据进一步按性别、年龄(<65岁和≥65岁)进行分层。2014年1月至2019年12月兰州市每日气象数据来源于甘肃省气象局，包括日均温度(mean temperature，MT)、DTR和日均相对湿度(relative humidity，RH)；空气污染物数据(PM10、SO2、NO2)日均浓度值来源于全国城市空气质量实时发布平台(http：//106.37.208.233：20035)。

分析方法通过DLNM分析DTR对脑卒中住院人数的影响，采用准泊松(quasi-poisson)作为连接函数进行拟合DTR与脑卒中住院人数的模型，将脑卒中每日住院人数作为应变量，建立滞后时间和DTR的交叉基。根据以往的流行病学研究经验，通常当两个变量之间的等级相关系数>0.8时被认为存在共线性[8]。因此，在分析DTR与脑卒中住院人数之间的关系时，MT、RH、PM10、SO2和NO2作为混杂因素放入回归模型加以控制。参照相关文献[9-10]，将MT、RH、空气污染物(PM10、SO2和NO2)、控制季节性和长期趋势的时间变量、星期几效应与节假日效应纳入模型，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日脑卒中住院人数；α表示截距；t表示就诊日；l表示滞后时间；DTRt，l、MTt，l是通过将DLNM应用于DTR和MT得到的矩阵，β和γ分别是其系数，具体表现为：用自由度为4的自然立方样条函数分别拟合MT-脑卒中维度的关系和DTR-脑卒中维度的关系，两者滞后维度也用自由度为4的自然立方样条函数拟合，最大滞后天数设为21 d；ns(RH、PM10、SO2、NO2，df=4)表示用自由度为4调整RH和空气污染物(PM10、SO2和NO2)的影响；ns(Time，df=7/year)表示用每年自由度为7控制季节性和长期趋势；Dow代表1周中星期几效应的多分类变量；Holiday代表节假日效应的二分类变量。

表1 2014至2019年兰州市空气污染物、气象因素和脑卒中日住院人数

根据既往研究结果的DTR滞后效应，选择最长滞后时间为21 d[11]，绘制DTR在不同滞后时间下对脑卒中住院影响的三维图；根据广义赤池信息量准则[12]，将MT和RH的自由度均确定为4，每年的时间变量自由度确定为7。参照相关文献[9，13]，根据DTR和脑卒中住院的暴露反应关系确定DTR的最适宜温度为8.9 ℃，以最适宜温度作为参比DTR，选取P5为低水平DTR，P95为高水平DTR，计算不同水平DTR在不同的累积滞后时间时的相对危险度(relative risk，RR)。为确定易感人群，按性别(男、女)和年龄(<65岁、≥65岁)进行分层分析。

统计学处理使用R软件(V.4.2.2)和dlnm软件包进行数据统计，绘图使用Origin 2023b完成。数据采用均数、标准差、最小值、第5百分位数(P5)、第25百分位数(P25)、第50百分位数(P50)、第75百分位数(P75)、第95百分位数(P95)和最大值表示。采用Spearman相关分析分析空气污染物及气象因素之间的相关性。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

基本情况2014至2019年兰州市共有92 812例脑卒中患者住院，其中男53 333例、女39 479例，男女比例1.35∶1；≥65岁脑卒中住院人数49 039例，<65岁脑卒中住院人数43 773例。研究期间兰州市MT、DTR和RH日均值分别为11.34 ℃、11.49 ℃、51.03%(表1)。

PM10、SO2和NO2与DTR、MT及RH的相关性Spearman相关分析显示，DTR与MT、PM10、SO2、RH、NO2，PM10与SO2、NO2、MT、RH，SO2与NO2、MT、RH，NO2与MT、RH均呈显著相关性(表2)。

表2 空气污染物与气象因素的Spearman相关分析

DTR对脑卒中住院人数的影响

DTR与脑卒中住院人数的关系：DTR与脑卒中每日住院人数呈非线性关系。不同水平DTR均可增加脑卒中患者的住院风险，并存在滞后效应，当DTR为23.9 ℃，滞后21 d时，脑卒中住院人数的RR值最大，为1.07(95%CI=1.04～1.11)(图1A)。DTR与脑卒中的暴露反应关系显示，2014至2019年兰州市DTR对脑卒中住院效应曲线呈现波动变化的趋势，DTR在0.9 ℃～7.9 ℃和18.5 ℃～23.9 ℃脑卒中住院风险增加(图1B)。

图1 DTR在不同滞后天数与脑卒中住院风险的三维图(A)和暴露反应曲线(B)

DTR对脑卒中住院人数的累积效应：低水平DTR(4.5 ℃)和高水平DTR(18.5 ℃)对脑卒中住院人数的累积滞后效应显示，与参照值(8.9 ℃)相比，低水平DTR(4.5 ℃)存在累积滞后效应，累积滞后18 d时效应值最大，此时RR为1.25(95%CI=1.16～1.35)。高水平DTR(18.5 ℃)与参照值(8.9 ℃)相比，对脑卒中住院人数的效应在第15天开始出现，第21天达最高值，此时脑卒中住院人数的RR为 1.09(95%CI=1.01～1.18)(表3)。

表3 不同滞后天数下DTR对脑卒中住院人数的累积效应

DTR对不同性别和年龄人群脑卒中住院人数的影响：以4.5 ℃和18.5 ℃作为低水平和高水平的DTR节点，绘制21 d累积滞后曲线图，结果显示在低水平DTR时，DTR对脑卒中住院人数的危害效应在累积滞后1 d开始出现，之后呈现上升趋势，持续时间较长，男性、女性、<65岁、≥65岁人群分别在18、18、21、18 d时达到高峰。在高水平DTR时，<65岁人群在21 d时危害效应达到高峰(图2)。

图2 脑卒中在4.5 ℃和18.5 ℃时对不同性别和年龄人群不同滞后天数的风险关联图

根据DLNM模型得到不同水平DTR对不同性别和年龄人群的累积滞后效应，结果显示低水平DTR条件下，男性在0～18 d时，DTR与脑卒中住院的RR最大，为1.26(95%CI=1.14～1.40)，女性在0～18 d时DTR与脑卒中住院的RR最大，为1.24(95%CI=1.10～1.39)；<65岁人群在0～21 d时有最大滞后效应，RR值为1.33(95%CI=1.18～1.51)，≥65岁人群在0～18 d时DTR与脑卒中住院的RR最大，为1.19(95%CI=1.07～1.32)，男性和<65岁人群对DTR的变化更为敏感。高水平DTR的滞后效应均以0～21 d最强，<65岁人群脑卒中住院人数最大RR值为1.15(95%CI=1.03～1.30)，男性、女性和≥65岁人群的累积滞后效应均无统计学意义(P均>0.05)(表4)。

表4 不同水平DTR在不同滞后天数对不同性别、年龄脑卒中人群的累积效应

讨 论

本研究通过搜集整理兰州市2014至2019年气象、空气污染物资料和脑卒中患者的住院数据，分析兰州市DTR变化对脑卒中住院人数的影响，结果显示不同水平DTR均能增加脑卒中患者的住病风险，低水平DTR(4.5 ℃)在累积滞后18 d时，脑卒中住院患者的RR值最大，高水平DTR(18.5 ℃)在累积滞后21 d对脑卒中患者的住院影响达到最高值。DTR变化对不同性别和年龄的脑卒中患者住院风险均有影响，男性和<65岁人群对低水平DTR更为敏感。

本研究低水平DTR对脑卒中住院的影响大于高水平DTR，表明与每日最低和最高温度的大幅度差异相比，最低和最高日温度之间的微小差异更容易对脑卒中的住院风险产生危害效应。相关研究也表明，与高水平DTR相比，低水平DTR可能对健康产生更多的不利影响。Zha等[14]在中国庆阳的研究显示，在低水平DTR下，患有心血管疾病的农民住院率更高。在广州地区发现低水平DTR与中风引起的紧急救护车调度增加显著相关(RR=1.03，95%CI=1.01～1.04)[15]。Luo等[16]在1项关于中国亚热带特大城市的研究显示，极低水平DTR变化对健康的影响高于极端高水平DTR对1年内所有死因的影响。对这一现象的合理解释是低水平DTR会导致体温调节失败，包括出汗、血管收缩和心率升高，随后会出现大脑血液供应减少，最终可能导致患脑卒中的风险增加[17]。本研究显示暴露于高水平DTR对脑卒中的住院也有不利影响，特别是在累积滞后0～21 d，表明在更长的累积滞后(长达21 d)中仍能观察到高水平DTR对脑卒中的影响。几种潜在机制可能是高水平DTR增加脑卒中住院风险的生物学基础，如快速的温度变化会破坏身体正常的生理免疫系统，并影响血压、体温调节系统和摄氧量[18]。此外，韩国的1项研究也显示DTR的增加是心血管疾病(包括脑卒中)住院的危险因素[19]。

考虑到男、女生理功能差异，本研究按性别分层进行分析，结果显示男性和女性均易受低水平DTR的影响。本研究性别效应与以往研究不同，如Wang等[20]研究显示在女性中DTR与急诊室入院心血管疾病之间存在显著关联。目前的研究主要关注高水平DTR与脑卒中的关联，而对低水平DTR的研究相对较少，尚缺乏关于低水平DTR对男性和女性脑卒中风险影响的充分研究证据。对低水平DTR年龄分层显示<65岁人群脑卒中住院风险的RR值更高。Lim等[21]在韩国的3个城市中发现DTR对年轻人的影响更大。对这一原因的解释可能是与≥65岁人群相比，<65岁人群由于职业特征和自我保护意识较弱等因素使其更容易暴露在恶劣的室外气象条件下。

短期暴露于不同水平的DTR均会对脑卒中住院人数产生影响，低水平DTR对脑卒中住院人数的影响略大于高水平DTR。低水平DTR时应加强对男性和<65岁人群的防护。近年随着气候的变化，极端温度的强度、频率和极端温度的持续时间增加，公共卫生适应政策应重点关注温度上升和天气变化增加的影响，本研究通过探讨昼夜温差与脑卒中住院人数的关系，为气温变化导致脑卒中发生机制的深入研究及相关部门制定与之相关的防治策略提供科学依据。