空气污染对院外心脏骤停的短期效应：基于时空交叉设计的伦巴第大区案例研究

本研究采用时空分层病例交叉设计，结合分布式滞后非线性模型（DLNM），系统评估了意大利伦巴第大区短期暴露于PM2.5、PM10、NO2、O3、SO2和CO对院外心脏骤停（OHCA）风险的影响，揭示了污染物浓度与OHCA事件间的暴露-滞后-响应关系，为公共卫生干预提供了重要依据。

　　

1 引言

世界卫生组织（WHO）将空气污染列为非传染性疾病的第二大风险因素。尽管全球已实施多项改善空气质量的政策，但多数人口仍暴露于超标污染物中。流行病学研究证实，短期暴露于空气污染会通过影响心血管和呼吸系统，增加非传染性疾病的发病和死亡风险。然而，空气污染与院外心脏骤停（OHCA）的关联证据仍有限且不一致。OHCA定义为医院外发生的心脏机械功能丧失伴全身循环中止，其年发病率在欧洲为67–170/10万，存活率仅8%，已成为紧迫的公共卫生问题。

2 方法与数据

2.1 研究区域

伦巴第是意大利人口最密集的大区，约1000万人居住在23844 km2的区域内。北部为阿尔卑斯山脉，城市多位于平原，气候包括南部的湿润亚热带和北部的湿润大陆性及温带海洋性气候。波河流域低地地形不利于污染物扩散，加上高度城市化、农业和工业活动，该地区常年面临空气污染问题，是欧洲污染最严重的区域之一。

2.2 暴露数据

2016–2019年每日空气污染物（PM_2.5、PM₁₀、NO₂、O₃、SO₂、CO）数据来自哥白尼大气监测服务（CAMS）再分析数据库，空间分辨率约10 km。气象数据（温度、相对湿度）来自哥白尼欧洲区域再分析数据集。所有数据按96个约10万人口的行政区进行空间聚合，以体现地理异质性。

2.3 健康结局数据

OHCA数据由伦巴第大区急救机构（AREU）提供，包含2016–2019年37613例事件。数据经匿名化和时空聚合处理，包含年龄、性别、发生地点等详细信息。

2.4 统计模型

采用两阶段模型：首先在各行政区应用时间分层病例交叉设计和准泊松分布式滞后非线性模型（DLNM），控制温度、湿度、长期趋势、季节性和节假日等混杂因素；第二阶段通过随机效应meta分析汇总区域总体风险估计。计算污染物每增加10 μg/m3（CO为100 μg/m3，SO₂为1 μg/m3）的相对风险（RR）及其95%置信区间（CI）。还按城乡、年龄、性别、季节进行分层分析，并构建双污染物模型评估交互作用。

2.4.1 敏感性分析

通过网格搜索评估模型参数（如自由度、滞后结构），依据准AIC（Q-AIC）选择最优配置。测试了温度、湿度的不同平滑函数和滞后结构，以及污染物的多种转换函数和滞后长度。

3 结果

3.1 探索性数据分析

共37613例OHCA，日均25.74例。男性占57.37%，女性42.63%；中位年龄79岁，79.12%为≥65岁老年人。53.11%发生在城市地区（占区域面积4.25%）。冬季发生最多（11258例），夏季最少（8051例）。PM_2.5、PM₁₀和NO₂超标天数分别占63.31%、11.02%和44.56%。污染物浓度冬秋季高，O₃夏季高。PM_2.5与PM₁₀高度相关（ρ=0.98），NO₂与CO相关性强（ρ=0.85），O₃与其他污染物负相关。

3.2 暴露-滞后-响应关系

主要模型中，PM_2.5、PM₁₀、O₃、NO₂和CO均与OHCA风险显著正相关。NO₂在滞后第4天风险最高（RR=1.071, 95%CI: 1.029–1.114）。PM_2.5（RR=1.029）和PM₁₀（RR=1.025）在滞后0天即显效应，O₃在滞后1天最强（RR=1.009），CO在滞后5天有微弱效应（RR=1.007）。SO₂无显著关联。城乡分层显示，SO₂在农村地区滞后0天有显著风险（RR=1.131）。季节分层发现夏季PM_2.5风险更高（滞后1–2天RR=1.092）。区域聚合模型结果与时空模型类似，但SO₂在滞后3–5天显显著。

3.3 年龄与性别效应修饰

≥65岁人群对PM₁₀、NO₂和CO风险更高，PM₁₀在滞后7天仍显著。＜65岁人群仅PM_2.5和PM₁₀有显著关联。女性中PM₁₀在滞后7天风险较高（RR=1.035），男性对NO₂和O₃更敏感。但效应修饰均无统计学显著性。O₃在老年人滞后5–6天呈负关联，可能源于“收割效应”。

3.4 双污染物模型

PM_2.5与O₃交互时风险增加，NO₂与PM_2.5、SO₂、CO交互时效应增强。O₃与NO₂负相关导致相互效应减弱。SO₂在所有模型中不显著。双污染物模型揭示污染物间存在协同或拮抗作用，而非简单相加。

4 讨论

本研究首次在伦巴第大区采用时空模型评估多污染物对OHCA的短期效应，发现PM_2.5、PM₁₀、NO₂、O₃和CO均显著增加OHCA风险，且效应滞后模式各异。结果与既往meta分析一致，但SO₂效应仅在农村地区显著，提示阈值效应。城乡、季节分层凸显暴露异质性的重要性：城市地区颗粒物风险更高，夏季O₃和PM_2.5效应更强，可能与高温交互有关。双污染物模型证实NO₂与PM_2.5或O₃存在协同效应。年龄、性别分层虽未见显著效应修饰，但老年人和男性表现更高敏感性。研究优势包括大样本、卫星反演暴露数据、高级统计模型和全面敏感性分析。局限在于缺乏OHCA临床分型、合并症数据及暴露测量误差。

5 结论

本研究证实短期空气污染暴露与OHCA风险存在显著关联，并呈现时空异质性和污染物间交互作用。结果强调需针对高污染季节和地区制定精准公共卫生策略，如优化急救资源调配。未来研究应纳入社会经济和生活方式因素，深化机制探索。