·调查研究·
【摘要】目的 探讨上海市大气颗粒污染物(particulate meetter, PM)对居民出血性脑卒中住院人数的影响。方法 连续监测2013年1月至2014年12月上海市大气污染物和气象资料，并收集同期居民出血性脑卒中住院资料，在调整长期、季节性趋势及星期几效应、节假日等潜在混杂因素的影响后，应用泊松回归模型结合天然样条平滑函数(广义线性模型)对数据进行分析。结果 单独滞后效应显示： PM2.5和PM10对出血性脑卒中住院人数的影响在事件当天效应达到最强；在单污染模型中，PM2.5和PM10浓度每升高10μg/m3，住院人数分别增加0.36%(95% CI： 0.27%～0.44%)和0.49%(95% CI： 0.42%～0.55%)；累积滞后效应显示： PM对出血性脑卒中住院人数的影响在滞后第3天最强，PM2.5和PM10浓度每升高10μg/m3，住院人数分别增加0.29%(95% CI： 0.16%～0.41%)和0.46%(95% CI： 0.37%～0.56%)。分层分析显示： 女性和66～85岁人群的PM效应更加明显；当PM2.5浓度每升高10μg/m3时，出血性脑卒中住院人数分别增加0.39(95% CI： 0.28%～0.49%)和0.37%(95% CI： 0.26%～0.47%)；当PM10浓度每升高 10μg/m3 时，出血性脑卒中住院人数分别增加0.50(95% CI： 0.41%～0.59%)和0.52%(95% CI： 0.44%～0.61%)。结论 上海市出血性脑卒中住院就诊人数的增加可能与颗粒污染物浓度的升高有关，在女性和66～85岁人群中效应更明显。
【关键词】颗粒污染物； 出血性脑卒中； 住院患者
出血性脑卒中(hemorrhagic stroke, HS)包含蛛网膜下腔出血和脑出血，是一种常见的多发病，占所有卒中的10%～20%[1]。我国人群中出血性脑卒中的发病率为(12～15)/10万人年，这给我国带来巨大的负担。研究[2]表明，出血性脑卒中的发病率在低温环境或寒冷季节显著升高，但大气污染物种类及浓度与出血性脑卒中的关系研究较少。这些研究大部分都是在发达国家进行的，在我国此类研究匮乏，仅有报道[3]称长沙市大气污染物与脑出血急诊人数有正向关联，当PM10、SO2、NO2每增加 10μg/m3 时，脑出血的OR(95%CI)值分别为1.190(1.106～1.281)、1.706(1.438～2.024)、1.874(1.474～2.383)。上海市室外空气污染(例如污染水平和混合物类型)的特征和上海居民的社会人口状况(例如疾病模式，年龄结构和社会经济特征)可能与发达国家有所不同。因此，本研究对上海市2013年1月至2014年12月大气颗粒污染物PM10、PM2.5与出血性脑卒中住院人数的时间序列资料进行分析，定量评估大气污染物对出血性脑卒中住院人数的影响。
1.1 一般资料
收集上海市2013年1月1日至2014年12月31日，持医保卡就诊的且被诊断为出血性脑卒中的40岁以上患者的住院资料，数据来源于上海市医疗保险事务管理中心。同期气象因素资料来源于上海市气象局，包括日最高温度、日最低温度、日均温度、相对湿度、气压。同期大气污染物浓度来源于上海市环境监测中心网站(http：∥www.semc.com.cn/aqi/home/Index.aspx)，主要包括PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3，其中O3为日均8h监测浓度均值。日均污染物浓度均为全市9个监测站的评估均值，监测站均由上海市环境监测中心设立，分别位于普陀区、杨浦区、黄浦区、青浦区、虹口区、徐汇区、静安区和浦东新区。这些站点远离主要交通要道、工业以及住宅排放源(燃煤、废液或石油等)。
1.2 统计学处理
本研究采用泊松分布的广义线性模型(GLM)对2013年1月1日至2014年12月30日(共 729d)上海市颗粒污染物浓度与出血性脑卒中住院人数之间的关系进行研究。模型以疾病日就诊人数为响应变量，用样条平滑函数拟合时间序列资料中的非线性自变量，包括时间(time=1～729)、平均气温、平均相对湿度、平均气压等，并引入星期哑元变量(DOW=1～7)、医保政策哑元变量(MARCH=1～2)等,以控制长期趋势、星期几效应和气象因素的影响。通过敏感性分析观察模型的稳定性，最终确定时间的自由度(df)为14。在单独滞后效应中，选择 lag0～lag3进行分析，其中lag0表示当日大气PM浓度，lag1表示前1日PM浓度；在累积效应中，选择lag01至lag03进行分析，其中lag01表示PM在当日和前1日的平均浓度，以此类推。
采用SPSS 19.0和R语言(version 3.2.5，https：∥www.r-project.org)中的MGCV模块进行资料描述分析和时间序列分析。P<0.05为差异有统计学意义。
2.1 描述性统计分析
上海市2013—2014年出血性脑卒中住院人数的统计描述结果见表1。研究期间，上海市出血性脑卒中住院量共达到521934例，平均每日就诊人数为715例。2013年住院总数为283550例，日均住院人数为781例，其中女性和66～85岁人群居多，分别占总人数的59.1%和59.4%；2014年住院总数为 238033 例，日均住院人数为652例，其中女性和66～85岁人群居多，日均住院人数分别为385例和388例。上海市2013—2014年气象资料和空气污染物浓度的频数分布见表2。同期日均气温为17.3℃，日均气压为1015.9kPa，日均相对湿度为70.2%。同期PM2.5、PM10日均浓度分别为56.3、76μg/m3，均高于GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值，SO2、NO2日均浓度分别为20.6、46.7μg/m3，刚刚达到国家一级标准。这说明上海市主要污染物为颗粒污染物，SO2、NO2对大气污染的影响不大。
表1 2013—2014年上海市出血性脑卒中住院人数统计描述
Tab.1 Summary of daily hemorrhagic stroke inpatients in Shanghai during 2013 to 2014
因素2013年2014年n(%)x±sn(%)x±s性别 男性115831(40.9)319±9497478(40.9)267±78 女性167719(59.1)462±160140555(59.1)385±129年龄/岁 41～6578664(27.7)217±6364005(26.9)175±52 66～85168373(59.4)464±167141492(59.4)388±134 >8536513(12.9)101±2832536(13.7)89±26
表2 2013—2014年上海市每日气象因素及大气污染物频数分布
Tab.2 Distribution of daily weather condition and air pollutant concentrations in Shanghai during 2013 to 2014
指标x±s最小值P25P50P75最大值气象因素 日均温度/℃17.3±8.9-0.99.718.024.334.9 相对湿度(%)70.2±12.631.861.171.379.697.4 日均气压/kPa1015.9±8.8995.01008.21015.91022.91038.2空气污染物/(μg·m-3) PM2.556.3±38.68.030.046.070.0255.0 PM1076.0±47.56.044.561.095.0305.0 SO220.6±14.36.012.016.023.0103.0 NO246.7±21.19.032.042.056.5136.0 O3101.5±42.613.072.096.0121.0302.0
2.2 单污染模型拟合结果
在单独滞后效应中，PM2.5对出血性脑卒中住院人数的影响在事件当天和滞后第3天，均有统计学意义，且在事件当天PM效应最强。PM2.5浓度每升高 10μg/m3，住院人数增加0.36%(95% CI： 0.27%～0.44%)；PM10对出血性脑卒中住院人数的影响在事件当天及滞后第1、2、3天均有统计学意义，且在事件当天效应最强。PM10浓度每升高10μg/m3时，住院人数增加0.49%(95% CI： 0.42%～0.55%)。在累积滞后效应中，PM对出血性脑卒中住院人数的影响在滞后第 1～3天均有统计学意义，且在滞后第3天效应最强。当PM2.5和PM10浓度每升高10μg/m3，住院人数分别增加0.29%(95% CI： 0.16%～0.41%)和0.46%(95% CI： 0.37%～0.56%)，见表3。
表3 2013—2014年上海市大气颗粒污染物浓度对居民出血性脑卒中住院人数影响的滞后效应
Tab.3 Percentage increase in hemorrhagic stroke inpatients associated with a 10μg/m3 increase in PM2.5 and PM10concentrations from lag 0 to lag 7 across all seasons (%)
污染物PM2.5(95%CI)PM10(95%CI)lag00.36(0.27～0.44)*0.49(0.42～0.55)*lag10.02(-0.06～0.11)0.12(0.05～0.19)*lag20.005(-0.08～0.09)0.07(0.01～0.14)*lag30.10(0.02～0.19)*0.18(0.11～0.25)*lag010.27(0.17～0.36)*0.41(0.34～0.49)*lag020.23(0.12～0.34)*0.40(0.31～0.48)*lag030.29(0.16～0.41)*0.46(0.37～0.56)*
*P<0.05
2.3 多污染模型拟合结果
在多污染物模型中，单独引入O3时，估计量值略有增加，见表4。当PM2.5和PM10浓度每升高 10μg/m3 时，住院人数分别增加0.38%(95% CI： 0.29%～0.46%)和0.53%(95% CI： 0.46%～0.60%)。单独引入SO2时，PM10浓度每升高10μg/m3，住院人数增加0.43%(95% CI： 0.32%～0.54%)，对出血性脑卒中发病率的影响有统计学意义(P<0.05)。单独引入NO2时出现了保护效应，原因可能是没有控制环境中的风向、各区人口差异、社会经济等因素。
表4 颗粒污染物每升高10 μg/m3引起的出血性脑卒中住院量的增加(多污染模型)
Tab.4 Percentage increase in hemorrhagic stroke inpatients associated with a 10μg/m3 increase in PM2.5and PM10concentrations (multi-pollution model) (%)
引入因素PM2.5(95%CI)PM10(95%CI)O30.38(0.29～0.46)*0.53(0.46～0.60)*SO2-0.10(-0.23～0.03)0.43(0.32～0.54)*NO2-0.99(-1.12～-0.87)-0.25(-0.35～-0.16)
*P<0.05
2.4 分层分析统计结果
在不同性别、不同年龄段(40岁以上)人群中，PM对出血性脑卒中住院人数的影响均有统计学意义(P<0.05)，且在女性和66～85岁人群中效应更强，见表5。当PM2.5和PM10浓度每升高10μg/m3时，女性人群中住院人数分别增加0.39%(95% CI： 0.28%～0.49%)和0.50%(95% CI： 0.41%～0.59%)；66～85岁人群中住院人数分别增加0.37%(95% CI： 0.26%～0.47%)和0.52%(95% CI： 0.44%～0.61%)。
表5 颗粒污染物每升高10μg/m3引起的出血性脑卒中住院量的增加(分层分析)
Tab.5 Percentage increase in hemorrhagic stroke inpatients associated with a 10 μg/m3 increase in PM2.5 and PM10concentrations at lag 0 by gender and age groups (stratified analysis) (%)
因素PM2.5(95%CI)PM10(95%CI)性别 男性0.31(0.18～0.44)*0.47(0.37～0.58)* 女性0.39(0.28～0.49)*0.50(0.41～0.59)*年龄/岁 41～650.33(0.17～0.48)*0.43(0.30～0.59)* 66～850.37(0.26～0.47)*0.52(0.44～0.61)* >850.35(0.13～0.57)*0.44(0.26～0.62)*
*P<0.05
本研究探讨了上海市大气颗粒污染物PM2.5和PM10对出血性脑卒中住院人数的影响，发现PM与出血性脑卒中住院人数存在正相关；在单独效应中，事件当天效应最强，在累积效应中，滞后3d时效应最强。Yorifuji[4]等报道，PM2.5滞后1d时对脑出血死亡率影响的效应最强，当PM2.5浓度每升高 10μg/m3 时，脑出血死亡率的相对危险度为1.04%(95% CI： 1.01%～1.07%)；Han等[5]也发现，PM10与出血性脑卒中发病率呈正相关(RR=1.09，95% CI： 1.02～1.15，P=0.012)。其机制可能有[6]： 暴露于颗粒污染物会影响血管内皮功能，增加系统性炎症，激活血小板，降低抗氧化剂酶活性，这些应激反应可能会增加血液凝血及血栓形成，致使颅内血压升高，使原本较为坚韧的动脉壁变薄、脆性增加，最终导致血管破裂出现出血性脑卒中。除此之外，也有研究[7]显示相反结果，表示出血性脑卒中发病与大气颗粒物无相关性，具体原因需做进一步调查研究。
多污染模型显示，调整O3后，PM10与PM2.5对出血性脑卒中的影响仍有正效应，且统计量略有增加；但当分别调整SO2和NO2后，只有PM10仍保留正效应。说明PM10对人群出血性脑卒中的潜在危害性更大。Yu等[8]的研究表明，当PM10浓度每升高10μg/m3时，出血性脑卒中发病的相对危险度为1.007(95% CI： 1.001～1.008)，而未发现PM2.5与出血性脑卒中发病有显著相关性，这与本研究结果相似。其原因可能是上海市主要的大气污染物来源是机动车尾气和城市扬尘[9]，而PM10一直是此类开放源的主要成分[10]，因此上海市市民遭受PM10的暴露侵袭大于PM2.5。而且PM2.5直径
人群亚组分析表明，PM对女性和66～85岁人群出血性脑卒中发病率影响效应最强，提示女性和该年龄组人群为大气污染物的易感人群。66～85岁人群仍具备外出活动的能力，暴露时间长于85岁以上人群，但身体健康程度又远低于40～65岁人群，所以PM对该年龄段人群的影响效应最强。Huang等[11]的研究结果与本研究结果不完全一致，可能是年龄分层不同、不同区域人口性别与年龄构成情况不同、居民对污染物的耐受情况不同以及个体暴露水平不同所导致的。
本研究的优点有： (1) 本研究气象因素与污染物数据来源可靠，9个气象监测站覆盖整个上海地区，数据代表性好；(2) 住院总共达到 521934 例，在同类研究中数量巨大且无缺失数据，较完整。本研究的不足之处有： 本次时间序列分析是基于出血性脑卒中住院人数与PM的浓度变化进行分析，是一个生态学研究方法，运用到个体时可能会产生偏差；此外，用固定站点监测数据作为暴露浓度，不一定能代表每个人的真实暴露水平，且由于个人使用暖气、空调、活动范围等情况不同，必然存在暴露水平的测量误差，因此需作进一步研究说明。
总之，本研究结果表明，上海市大气颗粒污染物的短期暴露可引起暴露人群的出血性脑卒中住院就诊量的增加，且PM10的影响较PM2.5强，女性以及 66～ 85岁人群对颗粒物的污染效应更敏感。因此，控制大气颗粒污染物尤其是PM10，对于出血性脑卒中患者及高危人群来说，具有重要的公共卫生学意义。
【参考文献】
[1] FEIGIN V L, LAWES C M, BENNETT D A, et al. Worldwide stroke incidence and early case fatality reported in 56 population-based studies： a systematic review[J]. Lancet Neurol, 2009,8(4)： 355-369.
[2] KIM H J, KIM J H, KIM D R, et al. Age and meteorological factors in the occurrence of spontaneous intracerebral hemorrhage in a metropolitan city[J]. J Cerebrovasc Endovasc Neurosurg， 2014,16(3)： 209-215.
[3] 周玉庆，袁洪，黄志军，等.长沙市大气污染物与脑卒中急诊关系的病例交叉研究[J].环境与健康杂志，2014,31(9)： 764-768.
[4] YORIFUJI T, KAWACHI I, SAKAMOTO T, et al. Associations of outdoor air pollution with hemorrhagic stroke mortality[J]. J Occup Environ Med, 2011,53(2)： 124-126.
[5] HAN M H, YI H J, KO Y, et al. Association between hemorrhagic stroke occurrence and meteorological factors and pollutants[J]. BMC Neurol, 2016,16： 59.
[6] MUTLU G M, GREEN D, BELLMEYER A, et al. Ambient particulate matter accelerates coagulation via an IL-6-dependent pathway[J]. J Clin Invest, 2007,117(10)： 2952-2961.
[7] QIAN Y, ZHU M, CAI B, et al. Epidemiological evidence on association between ambient air pollution and stroke mortality[J]. J Epidemiol Community Health, 2013,67(8)： 635-640.
[8] YU X B, SU J W, LI X Y, et al. Short-term effects of particulate matter on stroke attack： meta-regression and meta-analyses[J]. PLoS One, 2014,9(5)： e95682.
[9] 朱红霞，赵淑莉，阚海东．2013年我国典型城市大气污染物浓度分布特征[J].环境科学与技术,2015,38(6)： 227-233.
[10] 张开月，陈晓东，周连，等.南京市大气PM10与居民死亡关系的时间序列分析[J].环境与健康杂志，2015,32(6)： 485-488.
[11] HUANG F, LUO Y, GUO Y, et al. Particulate matter and hospital admissions for stroke in beijing, China： modification effects by ambient temperature[J]. J Am Heart Assoc, 2016,5(7). pii: e003437.
Association between ambient PM levels and daily hemorrhagic stroke inpatients in Shanghai
【Abstract】Objective To explore the effects of ambient particulate matter(PM)level on daily hemorrhagic stroke inpatients in shanghai. Methods The daily air pollution and meteorological factors between January 2013 and December 2014 in Shanghai were continuously monitored; and the data of daily hemorrhagic stroke inpatients in the corresponding period were collected. Poisson regression model incorporating natural spline smooth functions (generalized linear models, GLM) were applied to adjust for long-term, seasonal trends and weekend effect, public holiday and other confounding factors. Results Single hysteresis showed that the effect of PM2.5 and PM10 on hemorrhagic stroke inpatients was the strongest on the day of the event. In the single pollution model, for a 10μg/m3 increase of the ambient PM2.5 and PM10 concentration, the corresponding increase of hemorrhagic stroke inpatients was 0.36% (95% CI： 0.27%-0.44%)and 0.49%(95% CI： 0.42%-0.55%). The cumulative hysteresis showed that effect of PM on hemorrhagic stroke inpatients was the strongest on the third day of lagging (lag 03), for a 10μg/m3 increase of the ambient PM2.5 and PM10 concentration, the corresponding increase of hemorrhagic stroke inpatients was 0.29%(95% CI： 0.16%-0.41%)and 0.46%(95% CI： 0.37%-0.56%), respectively. Stratified analysis showed that the PM effect was more significant in females and people aged 66-85 years. When the PM2.5 concentration was increased by 10μg/m3, the number of inpatients increased by 0.39% (95% CI： 0.28%-0.49%) and 0.37% (95% CI： 0.41%-0.59%); when the concentration of PM10 was increased by 10μg/m3, the number of outpatients increased by 0.50%(95% CI： 0.41%-0.59%)and 0.52%(95%CI： 0.44%-0.61%), respectively. Conclusion The escalating levels of ambient PM are positively associated with the increase of the hemorrhagic stroke morbidity in Shanghai, and the association is particularly stronger in females and people aged 66-85 years.
【Key words】particulate matter; hemorrhagic stroke; inpatient
doi：10.16118/j.1008-0392.2017.03.024
收稿日期：2017-02-18
基金项目：上海市气象与健康重点实验室开放基金(QXJK201503);上海市卫生与计划生育委员会基金(201440312)
【中图分类号】R 743
【文献标志码】A
【文章编号】1008-0392(2017)03-0115-05