山东省平邑县日均气温对心脑血管疾病每日死亡影响的时间序列研究.pdf

收稿日期 2021-09-17摇 修回日期 2022-02-25基金项目“512 人才培育计划冶(by51201202)作者单位 1.蚌埠医学院 流行病与卫生统计学教研室,安徽 蚌埠233030;2.山东省平邑县疾病预防控制中心 慢性非传染性疾病控制科,273300作者简介 何芬芬(1998-),女,硕士研究生.通信作者 贾贤杰,硕士研究生导师,教授.E鄄mail:文章编号 1000鄄2200(2023)05鄄0646鄄06公共卫生山东省平邑县日均气温对心脑血管疾病每日死亡影响的时间序列研究何芬芬1,董意麟1,吕摇 恒1,肖莉萍1,施恒远1,许摇 娟2,朋文佳1,贾贤杰1摘要目的:探讨山东省平邑县日均气温对心脑血管疾病每日死亡的影响。方法:收集 2015-2019 年该地区心脑血管疾病每日死亡资料和同期气象数据,运用泊松线性回归结合分布滞后非线性模型,在控制季节性、长期趋势和其他气象指标等混杂因素后研究日均气温对每日心脑血管疾病总死亡的滞后与累积影响,同时依据死因和基本人口学特征(性别、年龄、住址)进行分层,以确定易感亚群。结果:平邑县日均气温与心脑血管总死亡的暴露-响应曲线为倒“J冶形,极端气温使心脑血管总死亡风险升高。极端低温具有明显延迟效应,从滞后第 2 天延续至第 10 天,效应最强出现在第 5 天(RR=1.089,95%CI:1.041 1.140),而极端高温主要是短期即时效应,在当天最强(RR=1.236,95%CI:1.154 1.324)后下降持续至滞后第 4天。极端低温的累积影响在滞后 0 21 d 最强(RR=2.565,95%CI:1.300 5.061),极端高温的累积效应在滞后 0 7 d 达到最大(RR=1.775,95%CI:1.409 2.237),冷效应累积影响强于热效应。在亚组中,心血管病与女性对冷热更敏感,65 岁年龄组与城市居民参照各自组别对极端低温更敏感,而逸65 岁与农村人群对极端高温更敏感。结论:极端低温与极端高温均是心脑血管死亡的危险因素,且前者的累积影响更强,持续时间更久。患有心血管病、女性要尤为注意极端温度的影响,65 岁以下人群和城市居民需尽量避免寒冷的危害,65 岁及以上和农村人群要警惕炎热的不利影响。关键词 日均气温;心脑血管疾病;分布滞后非线性模型中图法分类号 R 195摇 摇 摇 文献标志码 A摇 摇 摇 DOI:10.13898/ki.issn.1000鄄2200.2023.05.022Effect of the doily mean temperature on the death of cardiovascularand cerebrovascular diseases in Pingyi,Shandong Province:a time鄄series studyHE Fen鄄fen1,DOND Yi鄄lin1,L譈 Heng1,XIAO Li鄄ping1,SHI Heng鄄yuan1,XU Juan2,PENG Wen鄄jia1,JIA Xian鄄jie1(1.Department of Epidemiology and Health Statistics,Bengbu Medical College,Bengbu Anhui 233030;2.Department of ChronicNoncommunicable Disease Control,Pingyi Center for Disease Control and Prevention,Pingyi Shandong 273300,China)Abstract Objective:To explore the impact of daily mean temperature on the daily death of residents with cardiovascular andcerebrovascular diseases(CVD and CBD)in Pingyi County,Shandong Province.Methods:The daily death data of CVD and CBD andmeteorological data of the same period from 2015 to 2019 in this region were collected.The Poisson linear regression combined withdistributed lag nonlinear model was used to study the lag and cumulative impact of daily mean temperature on total death of CVD andCAD after controlling the confounding factors of seasonality,long鄄term trends and other meteorological indicators.The susceptiblesubgroups were identified by stratification based on cause of death and basic demographic characteristics(sex,age and address).Results:The expose鄄response curve of daily mean temperature and total CVD and CBD death in Pingyi County was inverted J shape,and the extreme temperature increased the risk of total CVD and CBD death.The extreme low temperature had a significant delay effect,which lasted from the second day to the tenth day,and the strongest effect appeared on the fifth day(RR=1.089,95%CI:1.041-1.140).However,the extreme high temperature was mainly a short鄄term immediate effect,which decreased after the maximum on thatday(RR=1.236,95%CI:1.154-1.324)and lasted until the fourth day behind.The cumulative effect of extreme low temperaturewas the strongest at 0-21 d(RR=2.565,95%CI:1.300-5.061),the cumulative effect of extreme high temperature reached themaximum at 0-7 d(RR=1.775,95%CI:1.409-2.237),and the cumulative effect of cold effect was stronger than that of heateffect.In subgroups,the cardiovascular disease and women were more sensitive to cold and heat,people aged less than 65 years old andurban residents were more sensitive to extreme cold for their respective groups,and people aged 65 or older and in rural areas were more摇摇摇sensitive to extreme heat.Conclusions:The extremely lowtemperature and extremely high temperature are the riskfactors of CVD and CBD death,and the cumulative effect oftheformerisstrongerandlastslonger.Peoplewithcardiovascular and women need to be particularly aware of theeffects of extreme temperatures,while people aged less than65 years old and urban residents should avoid the harmful646J Bengbu Med Coll,May 2023,Vol.48,No.5effect of cold,and those aged 65 or older and rural areas can strengthen the prevention of heat.Key words daily mean temperature;cardiovascular and cerebrovascular disease;distributed lag non鄄linear model摇 摇 作为全球范围内首要死亡原因的心脑血管疾病,已成为公共卫生领域重点关注的问题之一。2019 年,全球估计约 1 860 万人死于心脑血管疾病,占总死亡的 1/3,其中以中国最高1,约 509 万人因该病死亡,占国内总死亡的近 1/2,且仍在持续上升2。为了减轻由此造成的严重疾病负担,识别可改变危险因素具有显著的公共卫生意义3,除了个体风险外,流行病学证据强调环境因素对心脑血管病发病或死亡起决定作用,如环境温度4-5。国内外许多文献6-9指出,暴露在极端气温条件下会加速心脑血管疾病发病或死亡,但在地理区域与气候类型等环境因素影响下不同国家和地区气温对心脑血管死亡影响模式存在差异,暴露反应关系可能表现为 J 形、V 形或 U 形等,此外,环境温度对心脑血管死亡的影响可能因性别、年龄、社会经济地位等个体特征而异。我国以往关于温度与心脑血管死亡关系的证据一方面主要来自北京、广州、上海等大城市中心区的整体研究10-11,以农村为主的欠发达地区报道较少;另一方面此前大多研究忽略了暴露于冷热环境对人口亚群的风险,特别是按性别、年龄及城乡分列的最敏感人群,所知甚少12。本研究旨在探讨欠发达地区温度变化对心脑血管疾病和人群亚组死亡的影响及其时间规律,以增加更多的城市研究谱,并为相关部门采取针对性预防举措提供参考。1摇 资料与方法1.1摇 研究地区摇 平邑县,面积 1 825 km2,位于山东省东南部。四季分明,夏季温度高、湿度大,冬季寒冷且干燥期长,属温带大陆性季风气候。2019 年常住人口 96.8 万人,位居临沂市第 4 位,以农村居民为主。1.2摇 资料来源摇 2015-2019 年心脑血管病每日死亡资料来源于平邑县疾病预防控制中心,包括死因、死亡日期和基本人口学特征(性别、年龄、常住详细地址)等,死因采用国际疾病分类 ICD鄄10 编码为心血管病(I00鄄I99)和脑血管病(I60鄄I69),常住地址依据国家统计局提供的城乡分类代码划分为城市(121鄄122)和农村(220)。同时,由中国科学院资源环境科学与数据中心提供了研究期间的气象数据,包括日均气温、降水量、平均风速等。1.3摇 统计学分析方法摇因每日心脑血管死亡人数是一个近似服从泊松分布的小概率事件,且类似研究显示温度对死亡具有滞后与非线性作用,因此在建立时间序列泊松回归模型基础上,结合以交叉基函数为核心的分布滞后非线性模型(DLNM)评估日均气温对心脑血管疾病死亡的影响。近年来,国内主要以移动平均滞后模型(DLM)分析温度死亡效应,事实上此模型较简单且无法准确评估气温与死亡关系13,而 DLNM 是对 DLM 的延伸与完善,其优势在于能够将非线性关系同滞后效应相结合,准确灵活地展示在不同滞后时间温度的死亡效应14。选择日均气温而非其他温度指标作为暴露指数,因为其是反映每日温度暴露及预测死因的最佳指标15。将 21 d 作为最大滞后期16,以捕捉较为完整的效应,基本模型为:YtPoisson(滋t)Log(滋t)=琢+茁Tt,1+ns(Weather,df)+ns(Timet,df 伊5)+姿Dowt+vHolidaytT 是观察日,Yt为因 CVD 与 CBD 当日死亡数,琢 为截距,Tt,l为日均气温的交叉基矩阵,茁 为其系数,l 表示滞后日,Weather 代表其他气象因素(平均相对湿度、平均风速、降水量、日照时数),Timet是时间变量表示季节性与长期趋势,Dowt是控制星期数影响的分类变量,Holidayt是控制节假日混杂效应的二元变量,ns 是模型中控制 Weather 和 Timet混杂影响的自然三次样条函数,并根据赤池信息量准则确定(AIC)17相应的自由度 df。最终季节性长期趋势的 df 定为8,其他气象参数的 df 定为3,因为此时 AIC 值相对较小,模型建立最佳。根据时间序列分布图观察日均气温和心脑血管死亡的变化趋势。以心脑血管死亡最低风险阈值(MMT)为参考,绘制 3D 效果图、热图、剂量反应关系图及累积效应图,观察日均气温每变化 1 益对心脑血管总死亡的影响及在不同滞后期的累积效应比较。以日均气温的第 2.5 百分位(-3 益)与第97.5百分位(30 益)分别作为极端低温(冷)效应与极端高温(热)效应的温度截点,计算两者在滞后(lag)0、0 3、0 7、0 14、0 21 d 对总死亡和亚组死亡影响的累积相对风险(RR)及 95%置信区间(95%CI)。通过改变 Timet的 df(6 8)和 Weather 的746蚌埠医学院学报 2023 年 5 月第 48 卷第 5 期df(3 6);改变最大 lag(30、27、21);并观察残差分布图是否近似呈正态分布 3 种方式进行敏感性分析。所有统计分析在 R 软件(4.0.4)中进行,模型建立主要调用“splines冶和“dlnm冶程序包。检验水准 琢=0.05。2摇 结果2.1摇 基本情况摇 2015-2019 年平邑县心脑血管病总死亡 14 942 人,日均 8.18 人,其中因心血管病死亡 6 185 人,日均 3.39 人,脑血管病死亡 8 757 人,日均 4.80 人;男女死亡比为 1.12颐 1,基本均衡,以老年人(逸65 岁)死亡为主,日均 6.47 人,65 岁1.72人;农村日均死亡 6.10 人,城市 2.08 人。同期日均气温、相对湿度的均值分别为 14.7 益 与62.63%,其他具体信息见表 1。日均气温具有年周期性,但没有明显变化趋势;心脑血管死亡在研究期间持续上升,具有显著的季节性变化趋势,冬季为高峰期,夏季为低峰期(见图 1)。摇 表 1摇 2015-2019 年平邑县每日心脑血管病死亡和每日气象指标变量死亡数x 依s最小值(Min)P25P50P75最大值(Max)心脑血管病14 9428.18 依4.460571033心血管病6 1853.39 依2.26023515脑血管病8 7574.80 依3.15035721摇 男7 8904.32 依2.77024620摇 女7 0523.86 依2.71023517摇65 岁3 1331.72 依1.5101128摇 逸65 岁11 8096.47 依3.86046828摇 城市3 8022.08 依1.82012314摇 农村11 140摇6.10 依3.60045828日平均温度/益14.70 依10.06-12.45.416.023.832.3日平均相对湿度/%62.63 依16.6217.050.163.575.799.5日平均风速/(m/s)2.55 依1.160.21.72.33.27.5日降雨量/mm1.96 依8.350000153.9日平均气压/hPa997.93 依9.14972.3990.0998.0 1 005.1 1 021.9日照时数/h6.02 依3.8502.56.99.113.7摇 摇 注:P25、P50、P75分别表示日均气温的第25、第50、第75 百分位2.2摇 各气象因素间的 Spearman 相关性分析摇 日均气温 除 了 与 平 均 气 压 存 在 高 度 负 相 关(rs=-0.892,P 0.01)外,与其他气象指标均呈低度正相关(rs0.3,P 0.01)。因此,为避免共线性关系,平均气压不纳入模型,其他均纳入模型进行控制(见表 2)。2.3摇 日均气温对心脑血管疾病的死亡效应摇2.3.1摇 日均气温的总体死亡效应摇低于或高于最适温度均会增加心脑血管总死亡风险,且存在一定滞后,低温大概从 lag2 d 开始出现死亡效应,在lag5 6 d左右达到最强后下降;而高温从 lag0 d 出现最大风险后急速降低(见图 2)。在非最适宜温度下,随着死亡风险的增加,曲线始终呈倒“J冶型,低温效应较强,此时心脑血管总死亡对高温似乎不敏感(见图 3)。低温在 lag0 21 d 累积效应明显高于其它滞后期,在当天似乎是保护因素;而高温在lag0 7 d 累积影响略高于其他滞后期,在当天依旧是危险效应(见图 4)。表 2摇 各气象因素间的相关性分析结果(rs)气象因素日均气温相对湿度平均风速日照时数降水量平均气压日均气温1.000相对湿度0.267*1.000平均风速0.064*-0.129*1.000日照时数0.270*0.073*0.073*1.000降水量0.154*0.014*0.014-0.434*1.000平均气压-0.892*-0.309*-0.152*-0.185-0.246*1.000摇 摇*P 0.012.3.2摇 特定温度在不同滞后对总死亡的效应摇极846J Bengbu Med Coll,May 2023,Vol.48,No.5端低温(-3 益)死亡风险从 lag2 d 开始产生,在lag5 d 出现高峰后下降延续至 lag10 d,共持续一周之余;极端高温(30 益)以 lag0 d 最高,随后急剧下降至 lag4 d;极端低温的死亡效应延续时间较久,而极端高温以急性影响为主,持续时间较短(见图 5)。极端低温随着滞后期的延长对心脑血管总死亡的累积效应逐渐增加,在 lag0 21 d 达到最高(RR=2.565,95%CI:1.300 5.061),而 极 端 高 温 在lag0 7 d累积影响最强(RR=1.775,95%CI:1.409 2.237),随后开始下降;在最大滞后期内与热效应相比,冷效应累积影响更强(见表 3)。2.3.3摇 特定温度在不同滞后对亚组死亡的效应摇极端低温(-3 益)在不同滞后日对不同死因、性别、年龄及城乡人群的影响相似,基本从 lag2 4 d 开始出现有意义的效应持续至 lag7 12 d 左右,而城市居民在 lag19 d 似乎又出现了冷效应反弹;极端高温(30 益)对各组的影响均是在当天(lag0 d)效应最强后开始下降,在 lag3 4 d 达到最低。可见冷效应滞后时间依旧比热效应更久(见图 6)。依据极端低温与极端高温的累积影响分别在 lag0 21 d 和lag0 7 d达到最强时进行分层分析。按照死因别分组时发现,与脑血管死亡相比,心血管死亡对极端低温或极端高温更敏感(RR极冷=2.993,95%CI:1.164 7.695,RR极热=1.870,95%CI:1.360 2.570);性别分层显示,女性比男性更易受冷、热影响(RR极冷=2.753,95%CI:1.027 7.383;RR极热=2.102,95%CI:1.506 2.935)。对年龄进行亚组分析时,65岁人群承受更多低温有害影响(RR=8.216,95%CI:2.001 33.742),而逸65 岁人群收获更多高温危害效应(RR=1.866,95%CI:1.444 2.412);最后根据居住地分层时,发现城市居民似乎对极端低温更敏感(RR=7.476,95%CI:2.028 27.561),而农村居民相反更易被高温影响(RR=1.805,95%CI:1.386 2.351)(见表 4)。摇 表 3摇 不同滞后时间日极冷、极热对心脑血管死亡的累积效应RR(95%CI)滞后(lag/d)P2.5(-3 益)P97.5(30 益)01.003(0.914 1.101)1.236(1.154 1.324)0 31.185(0.932 1.506)1.707(1.441 2.021)0 71.647(1.168 2.324)1.775(1.409 2.237)0 142.111(1.267 3.515)1.709(1.211 2.413)0 212.565(1.300 5.061)1.546(0.965 2.477)摇 摇 注:以 MMT(21 益)为参考温度摇 表 4摇不同滞后时间冷、热对亚组死亡的累积效应RR(95%CI)分组P2.5(lag0 21 d)P97.5(lag0 7 d)死因摇 心血管2.993(1.164 7.695)1.870(1.360 2.570)摇 脑血管2.310(0.934 5.712)1.707(1.252 2.327)性别摇 男2.409(0.983 5.900)1.523(1.121 2.068)摇 女2.753(1.027 7.383)2.102(1.506 2.935)年龄摇65 岁8.216(2.001 33.742)1.477(0.930 2.346)摇 逸65 岁1.945(0.922 4.103)1.866(1.444 2.412)居住地摇 城市7.476(2.028 27.561)1.703(1.092 2.657)摇 农村1.791(0.823 3.895)1.805(1.386 2.351)摇 摇 注:以 MMT(21 益)为参考温度2.4摇 敏感性分析摇 分别改变模型中控制变量的 df和最大滞后天数发现模拟的结果变化较小;模型残差也基本符合时间上的随机性与正态性,因此,在结946蚌埠医学院学报 2023 年 5 月第 48 卷第 5 期合 AIC 准则基础上模型拟合较稳定。3摇 讨论摇 摇 温度对总死亡的影响:平邑县日均气温与心脑血管疾病总死亡的关系曲线表现为倒“J冶形,两者之间存在非线性关系,即低于或高于最适宜温度均会增加心脑血管死亡风险。CHEN 等18对中国 272个城市研究显示日均气温-死亡曲线呈 J 形,与本研究类似,有研究发现济南四城市温度死亡效应呈W 型19,长沙为 V 型20等。关于研究结果的差异性除了受纬度的影响,与地区特异性也密切相关21。当然,不同地区社会经济发展状况与卫生服务水平等特征同样发挥不可忽视的作用。相关部门应结合当地实际情况及人群疾病谱制定有针对性的防治策略。-3 益与 30 益对总死亡的影响:本研究发现极端低温(-3 益)的死亡效应延续时间比极端高温(30 益)长,伴有明显滞后。相关证据22表明对多数地区而言,热效应即时而显著,冷效应持久而缓慢。此外,许多流行病学研究显示不同地区冷效应似乎要强于热效应23,这在本研究也发现相似结果,即与极端高温相比,极端低温累积影响更强,在冷季心脑血管死亡人数更多。至于环境温度对心脑血管死亡影响的机制目前为止尚未完全阐明,可能与低温环境下心脑血管易收缩、血液黏稠度增加、氧化应激和血液炎症标志物的释放等有关24。总之人们应该警惕低温的不利影响,尤其极低气温。-3 益与 30 益对亚组死亡的影响:与脑血管死亡相比,心血管死亡对极低与极高气温更敏感,这与李永红等25发现重庆市极端温度对心血管死亡影响比脑血管更显著结果一致。与男性相比,女性对极高、极低温更敏感,这可能由于女性自身抵抗能力较差,与男性身体构造不同,更加畏热与寒,导致其承受更多的冷、热影响26。关于 65 岁年龄组对更易被极端低温影响,这与多数研究认为低温环境下老年人更敏感27结果不同,分析其原因,除了本研究样本量少及上述的区域差异外,可能解释为中青年由于工作等原因常暴露在室外低温环境中,而老年人极冷时一般待在室内,有暖气或空调调节气温,在一定程度上避免了接触更多极端低温的不利影响;至于 65 岁以上人群承受更多极端高温的不利影响,可能解释为老年人体质较弱,温度调节能力较差,而在高温时大量汗液丢失导致脱水,血液越来越黏稠,使循环受阻,血管压力上升,容易诱发心、脑梗死等事件发生28;此外,多数老人存在长期依赖药物现象可能影响体温调节加速死亡。迄今为止,在有限的文献参考下,关于温度对城市与农村居民影响的研究结果并不完全一致,先前研究假设认为受热岛效应影响,生活在城市的居民会受更多热效应影响29。但本研究发现平邑县城市人群收获更多冷效应,农村人群承受更多热影响,与 CHEN 等30发现浙江地区农村人群热效应风险高于城市人群结果一致,这似乎挑战了先前假设。这种不一致性同时提示未来需要更多涉及城乡分层的研究提供相关证据。本研究也有一定局限,如未获得空气污染资料纳入混杂,但有研究31称空气污染属于中介变量而非混杂因素;受监测点分布的影响,实际气温与监测值存在一定差异可能会影响结果;此外,本研究推广性可能相对较差,有条件将进一步扩大研究范围。但笔者主要致力于研究非中心城市,并将疾病更细化,人群亚组多元化,除了疾病分层的重要性外,农村与城市分层尤为突出,因为近几年农村人群心脑056J Bengbu Med Coll,May 2023,Vol.48,No.5血管死亡迅速增加,预防任务艰巨,并且以往研究结果异质性大。参考文献1摇 ROTH GA,MENSAH GA,JOHNSON CO,et al.Global burden ofcardiovascular diseases and risk factors,1990-2019:update fromthe GBD 2019 studyJ.J Am Coll Cardiol,2020,76(25):2982.2摇 中国心血管健康与疾病报告编写组.中国心血管健康与疾病报告 2019 概要J.中国循环杂志,2020,35(9):833.3摇JOSEPH P,LEONG D,MCKEE M,et al.Reducing the globalburden of cardiovascular disease,part 1:the epidemiology andrisk factorsJ.Circ Res,2017,121(6):677.4摇 SONG X,WANG S,HU Y,et al.Impact of ambient temperatureon morbidity and mortality:an overview of reviewsJ.Sci TotalEnviron,2017,586:241.5摇BHATNAGAR A.Environmental determinants of cardiovasculardiseaseJ.Circ Res,2017,121(2):162.6摇ZAFEIRATOU S,SAMOLI E,DIMAKOPOULOU K,et 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