建筑环境对脑卒中患者夜间热暴露与死亡关联的调节作用：一项中国山东省的病例交叉研究

本研究针对夜间热暴露对脑卒中患者死亡风险的影响及建筑环境的调节作用展开深入探讨。研究人员采用时间分层病例交叉设计结合逆概率加权法，发现夜间高温显著增加全因、心血管及脑卒中特异性死亡风险，尤其在滞后1-2天最为明显。研究进一步揭示高绿化度（NDVI）可有效缓解该风险，而人工夜间光照（ALAN）、住宅密度和建筑体积等因素调节作用有限。该成果为气候适应性城市规划提供了重要科学依据，对保护脆弱人群具有重大公共卫生意义。

　　

随着全球气候变暖加剧，极端高温事件频发，热相关健康风险已成为重大公共卫生问题。虽然日间高温的健康影响已被广泛研究，但夜间高温的特殊危害却长期被忽视。夜间高温会阻碍人体的体温调节功能，破坏睡眠期间的生理恢复过程，延长热应激状态，可能对脑卒中患者这一脆弱群体造成尤为严重的威胁。更复杂的是，不同建筑环境特征可能通过改变局部微气候、影响空气污染扩散或干扰人体昼夜节律等途径，显著改变个体对夜间高温的敏感性。然而，迄今为止，尚无研究系统评估建筑环境如何调节夜间热暴露与脑卒中患者死亡风险之间的关联，这为公共卫生干预和城市规划留下了重要的知识空白。

为了回答这一科学问题，研究人员在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上发表了一项开创性研究。该研究基于中国山东省2013-2019年的数据，采用了一种严谨的方法学框架——时间分层病例交叉设计结合逆概率加权（IPW）法。研究团队从山东省疾病预防控制中心的非传染病登记系统中获取了脑卒中患者的每日死亡率数据，覆盖了20个县/区的永久居民，确保城乡代表性。他们利用中国气象局陆地数据同化系统（CLDAS）的高分辨率气象数据，将夜间定义为19：00至07：00，并基于社区特定的暖季（5-10月）夜间平均温度的95百分位数来定义"热夜"。建筑环境指标包括绿化度（NDVI）、人工夜间光照（ALAN）、住宅用地密度和建筑体积，这些数据来自国家地球系统科学数据中心和MODIS卫星影像。通过将每位参与者地理编码到11，688个居住社区之一，研究实现了个体水平的环境暴露评估。统计分析中，研究人员应用逆概率加权来平衡空气污染物（PM_2.5、NO₂、SO₂、O₃、CO）和气象因素（相对湿度、风速）的时间变化混杂效应，然后采用条件逻辑回归模型来估计热夜暴露与死亡风险之间的关联。

研究结果揭示了夜间热暴露对脑卒中患者死亡风险的显著影响：

3.1. 数据描述

研究期间共记录了41，417例脑卒中死亡病例，其中29，156例为心血管疾病死亡，20，034例为脑卒中特异性死亡。大多数死亡发生在≥60岁的患者中（87.93%），城市居民占38.23%，缺血性脑卒中是最主要亚型（69.30%）。63.16%的死亡发生在低绿化度区域，建筑环境特征和空气污染水平在病例日和对照日之间存在差异。

3.2. 热夜暴露的主效应

夜间热暴露与脑卒中患者死亡风险增加显著相关。对所有死亡结局（全因、心血管和脑卒中特异性）均观察到正相关，且在滞后1-2天效应最强。在滞后2天，热夜暴露与全因死亡率（OR 1.18，95% CI：1.12-1.24）、心血管死亡率（OR 1.23，95% CI：1.16-1.30）和脑卒中死亡率（OR 1.26，95% CI：1.17-1.35）的风险升高相关。

3.3. 亚组分析

基于主要发现，滞后1-2天的分层分析显示，男性、老年人和出血性脑卒中患者的风险更高。男性显示出与脑卒中特异性死亡率的更强关联（OR 1.28，95% CI：1.16-1.41），而女性的估计值较弱且精确度较低（OR 1.09，95% CI：0.99-1.21）。≥60岁患者的关联更强（OR 1.21，95% CI：1.12-1.30），而≤60岁患者的估计值接近无效（OR 1.07，95% CI：0.87-1.31）。按脑卒中亚型分析，出血性脑卒中患者的关联更强（OR 1.26，95% CI：1.13-1.40），而缺血性脑卒中患者较弱（OR 1.15，95% CI：1.05-1.25）。城乡分析显示，农村居民在滞后0天和滞后4-5天表现出更高的风险，且其累计风险（滞后0-7天）高于城市居民。

3.4. 建筑环境的调节作用

建筑环境似乎改变了夜间热暴露与滞后1天死亡率的关联。例如，全因死亡率的关联在低绿化度区域（OR 1.21，95% CI：1.13-1.28）比高绿化度区域（OR 1.09，95% CI：1.01-1.18）更强。在高人工夜间光照（ALAN）区域（OR 1.17，95% CI：1.10-1.24）也比低ALAN区域（OR 1.15，95% CI：1.06-1.25）略强。对于建筑体积，高体积区域的OR为1.21（95% CI：1.13-1.29），低体积区域为1.11（95% CI：1.03-1.19）。相应的交互作用P值分别为：NDVI为0.031，建筑体积为0.052，ALAN为0.723，住宅密度为0.531。

3.5. 敏感性分析

敏感性分析支持主要关联的稳健性。基于替代阈值（夜间平均温度的90th、92.5th和97.5th百分位数）定义的热夜的效应估计与主要结果在方向和幅度上一致。使用增强植被指数（EVI）和不同时间尺度的年度平均值等替代绿化度指标显示出一致的保护模式。没有IPW的传统协变量调整模型的估计值与IP加权模型的估计值大致相当，尽管OR略有减弱。白天平均温度的进一步调整并没有 materially改变关联。

研究结论与讨论部分强调，该研究表明夜间热暴露与脑卒中患者短期死亡风险增加相关，而邻里绿化度似乎减弱了这些关联。这些发现凸显了将建筑环境特征、城市绿化和气象因素纳入综合气候和公共卫生战略的重要性。这种综合方法对于设计有效干预措施以减轻热相关健康负担，特别是在全球气候变化背景下的脆弱人群，可能至关重要。

从方法学角度看，传统的病例交叉设计在充分解决空气污染物的时间依赖性混杂方面存在固有局限性，这些污染物通常由于高湿度、低风速和大气停滞等共享气象条件而与高温同时发生。为解决这一限制，我们将IPW整合到病例交叉框架中，旨在减少空气污染和气象因素引起的时间依赖性混杂。这种方法创建了加权暴露组，跨测量因素的协变量平衡得到改善，从而提供了比传统条件模型更稳健的关联估计，对残留不平衡更不敏感，并且跨亚组更具可比性。

研究结果与许多其他研究支持相一致。与温带地区的死亡率风险估计直接比较具有挑战性，因为暴露指标存在差异，并且专门关注脑卒中患者这一脆弱人群的调查数量有限。例如，Cheng He等人采用个体水平、时间分层的病例交叉设计，报告在极端夜间高温（热夜暴露的97.5th百分位数）天数脑卒中风险升高，优势比为1.07（95%置信区间：1.01-1.15）。同样，Majeed和Floras（2022）分析了英国和美国的国家时间序列数据，发现60-64岁男性中，夜间表面温度每升高1°C，心血管死亡率增加3.1-4.8%。此外，一项涵盖中国15个城市的多城市研究表明，与夜间高温相关的相对风险（RR：1.38；95% CI：1.18-1.61）超过了日间热相关的风险（RR：1.10；95% CI：1.05-1.15）。

大多数研究依赖于传统的时间序列模型，如分布式滞后非线性模型（DLNM），或使用城市或区域水平平均暴露数据的单暴露病例交叉设计。这些方法通常缺乏捕捉个体水平暴露变异性的精细度，这可能限制它们提供暴露-反应关系精确估计的能力。相比之下，我们的研究整合了高分辨率卫星遥感数据与个体水平病例交叉设计，允许更精细的个人暴露评估。这种方法提高了对夜间热暴露与脑卒中死亡风险之间估计关联的信心。通过包括沿海和内陆县，并覆盖山东省内不同的城市化水平，我们的分析有助于填补重要的证据空白，并拓宽了发现 across residential settings的代表性，特别是在经常被热健康研究忽视的农村地区。

夜间热的有害生理效应可能因同时暴露于空气颗粒物而加剧，这些颗粒物诱导氧化应激，激活交感神经系统，并导致血压波动和心血管 strain增加。对于缺血性脑卒中，风险升高可能由热诱导脱水、血液粘度增加和血管内皮功能障碍解释——这些过程可能因极端夜间热事件频率上升而加剧。出血性脑卒中患者可能特别脆弱， due to the inherent fragility of cerebral vessels，使他们对这种急性生理损伤更敏感。值得注意的是，我们对出血性脑卒中更强关联的观察与一项德国研究形成对比，后者报告了较弱效应，这可能反映了区域气候、人口特征或研究设计的差异。

在人群亚组中出现了明显的脆弱性模式，反映了生理易感性和情境因素的复杂相互作用。老年人表现出风险增加，可能是由于与年龄相关的体温调节能力和耐热性下降。这种生理脆弱性通常因社会经济和行为因素而加剧，例如由于成本限制而有限使用空调，减少了在日益频繁的热夜期间夜间降温的机会。关于性别差异，男性经历与夜间热暴露相关的死亡风险增加大于女性。这种模式可能由与性别相关的生理差异解释，包括男性心血管合并症发生率较高、出汗效率差异以及更大的户外活动和饮酒等生活方式因素，这些可能加剧对热的脆弱性。

我们的分析揭示了夜间热对脑卒中死亡影响的显著城乡差异。在城市地区，关联在滞后第1天最为明显，但累计风险与农村地区相比没有显示明显差异。相比之下，农村居民在滞后0天经历更高的即时风险，在滞后1天略有下降，在滞后4-5天再次增加，7天期间的累计风险保持持续升高，表明持续脆弱性。这些差异可能反映了热适应行为、住房质量和医疗保健可及性的变化。有限的降温资源和 prolonged physiological stress可能进一步导致农村环境中观察到的超额风险。总的来说，这些发现与证据一致，即社会经济弱势群体承担了不成比例的热相关死亡率负担。我们的结果强调，热夜频率增加可能对老年人、男性、农村居民和出血性脑卒中患者施加更大负担。

大量研究充分记录了建筑环境对空气污染与死亡率关联的调节效应。相比之下，关于建筑环境如何塑造热相关健康结果异质性的证据仍然有限且不一致。在我们的研究中，邻里绿化度似乎减轻了夜间热暴露与脑卒中死亡率之间的关联，表明了一种保护作用。与此同时，我们的亚组分析显示，农村居民尽管普遍绿化水平较高，但受到夜间热的影响尤为严重。这种明显的悖论可能反映了农村地区的结构和情境劣势，包括较差的房屋 insulation、空调拥有率显著较低（根据2014年山东省统计公报，城乡每百户家庭分别为96.1和32.9台），以及获得及时医疗保健的机会有限。这些基础设施和资源的区域差异可能抵消了绿化度的保护效益，并突出了在评估脆弱性时考虑发展不平等的重要性。这一发现强调，热脆弱性不仅由绿化度塑造，还由更广泛的社会和基础设施情境塑造，这些应纳入对建筑环境调节效应的解释中。尽管其他建筑环境因素（包括ALAN、住宅密度和建筑体积）的交互分析没有产生强烈的效应修饰证据，但我们观察到一个趋势，表明较低ALAN强度和小建筑体积区域表现出相对降低的夜间脑卒中死亡风险。虽然这些发现暗示了潜在的保护关联，但缺乏强交互证据强调了需要谨慎解释。未来需要更大队列和更精细暴露评估的研究来澄清潜在的非线性或情境依赖性效应。

尽管检查建筑环境变异在热相关健康差异中的流行病学研究很少，但环境生态学的见解提供了有价值的机制视角。城市植被可能有助于调节局部微气候；建筑密度高和绿化有限的区域通常由于遮荫减少和蒸散能力减弱而经历 intensified heat stress。绿色和蓝色基础设施可以通过促进蒸发冷却和提供遮荫表面作为自然缓冲区，从而减轻城市热岛（UHI）效应，并可能降低脆弱人群（包括脑卒中患者）的热暴露。建筑环境特征对城市热状况的影响高度依赖于情境，由区域气候、景观异质性和复杂的城市形态塑造。建筑高度、街道峡谷几何形状、空间开放度和朝向等结构因素可以 substantially影响太阳辐射吸收模式、气流和对流热耗散。例如，高大密集的建筑可能 obstruct通风走廊，导致热困和局部热积累，可能加剧夜间变暖。

除了这些微气候途径外，人工夜间光照（ALAN）可能代表连接建筑环境特征与热相关心血管风险的关键生理机制。ALAN disrupts内源性昼夜节律，这些节律调节 essential心血管功能，包括内皮健康和血栓形成。实验证据表明，昼夜节律紊乱可能 precipitate心血管功能障碍。因为夜间热暴露也扰乱睡眠和昼夜节律调节，穿透卧室的ALAN可能协同加剧昼夜节律错位，从而增加对心血管事件和脑卒中死亡的易感性。此外，ALAN已被认为是一种环境压力源，可以触发炎症反应和损害免疫功能。支持这些机制的是，来自香港老年人前瞻性队列的流行病学证据表明，住宅外较高水平的室外ALAN与冠心病住院和死亡风险增加相关。

这项研究有几个显著优势。首先，它利用了一个大规模、全省范围的登记系统，涵盖超过11，000个社区级单位，从而增强了分析的代表性和统计效力。其次，我们采用了时间分层病例交叉设计结合IPW，提供了一个解决个体水平和环境混杂因素的框架。与仅依赖协变量调整的传统模型相比，这种方法可能提高关联估计的稳健性和可解释性。第三，整合高分辨率建筑环境指标，如绿化度和人工夜间照明，能够更精细地评估潜在的效应修饰。

然而，应承认几个局限性。IPW的有效性取决于倾向得分模型的正确设定；尽管协变量是基于先验知识选择的，但未测量因素（如室内降温行为或获得紧急医疗保健的机会）的残留混杂可能持续存在。IPW也可能通过严重降低具有极低暴露概率的观察值的权重来挑战阳性假设，可能降低有效样本量和估计的精确度。此外，由于室外环境温度与个体室内微环境或个人污染物暴露之间的差异，可能存在暴露错误分类。绿化度仅通过NDVI评估，没有考虑可及性或植被类型可能影响其保护潜力的方面；未来研究应纳入更全面的绿化度指标。最后，在将这些发现推断到山东省的气候和地理背景之外时应谨慎。

未来研究应纳入更详细的建筑环境特征，包括街道朝向、峡谷几何形状、与水体 proximity和植被质量，以阐明它们对微气候调节和相关健康结果的影响。将高分辨率空间数据与个人暴露指标和生理测量相结合可能会提高暴露评估准确性。此外，检查城市形态、水文特征和社会决定因素之间的相互作用可能提供更深入的见解，了解建筑环境如何塑造热相关健康风险，从而支持更有针对性的城市规划和气候适应策略。鉴于夜间热扰乱睡眠并损害生理恢复，未来研究还应整合睡眠质量指标（例如来自可穿戴设备），以探索它们在夜间热与脑卒中死亡率关联中的潜在中介作用。

总之，这项研究表明，夜间热暴露与脑卒中患者短期死亡风险增加相关，而邻里绿化度似乎具有保护作用。这些发现凸显了将建筑环境特征、城市绿化和气象因素纳入综合气候和公共卫生战略的重要性。这种综合方法对于设计有效干预措施以减轻热相关健康负担，特别是在全球气候变化背景下的脆弱人群，可能至关重要。