评估重新制定的汽油计划对儿童和青少年淋巴瘤发病率影响的异质性：一项贝叶斯因果推断分析

《Environmental Research》：Evaluating heterogeneity in the impact of the reformulated gasoline program on childhood and young adult lymphoma incidence: A Bayesian causal inference analysis

研究评估了1990年美国环保署改革汽油计划对儿童和青少年淋巴瘤发病率异质影响，使用贝叶斯因果多任务高斯过程模型分析SEER数据，发现Hodgkin淋巴瘤在男性、白人和20-29岁人群中的发病率显著下降，而其他亚组影响不显著。该研究首次系统评估了政策对不同人口亚组和疾病类型的影响差异

　　交通相关空气污染（TRAP）与儿童血液系统癌症之间的关系一直是研究的热点，尽管观察性研究提供了某些线索，但结果往往不够明确。然而，最近的准实验研究发现，美国针对减少TRAP的环境政策，包括1990年代实施的改性汽油计划，可能有效降低了儿童及年轻成人（CYA）淋巴瘤的发病率。尽管如此，目前尚无研究系统评估这些政策效果在不同疾病类型和人口特征群体中的异质性。本研究旨在探讨改性汽油计划对CYA淋巴瘤发病率的影响在不同疾病类型和人口特征群体中的差异。我们采用了一种新型的贝叶斯因果高斯过程模型，用于分析人口癌症登记数据，以估计该计划对不同疾病类型、性别、种族、西班牙裔民族背景以及年龄组群体的影响。我们的分析框架通过数据驱动的方式，在空间、时间和群体层面共享信息，从而实现对群体特异性效应的稳定估计。我们报告了这些效应在绝对和相对尺度上的变化。

本研究发现，改性汽油计划对淋巴瘤发病率的降低作用在霍奇金淋巴瘤患者中尤为显著，特别是在男性、白人以及20-29岁年龄组人群中。这一发现尤为重要，因为以往的TRAP研究主要关注非霍奇金淋巴瘤，而对霍奇金淋巴瘤的关注相对较少。儿童血液系统癌症的发病率通常较低，这使得研究TRAP对其影响面临诸多挑战。例如，难以准确测量TRAP暴露水平，暴露时间与疾病发生之间的关系也较为复杂，且存在多种混杂因素。这些因素限制了观察性研究的有效性，使得研究结果常常缺乏一致性。因此，采用准实验方法，通过设计消除某些类型的混杂因素，成为研究TRAP对儿童癌症影响的重要手段。

准实验方法的一个关键优势在于，它们不需要测量个体的TRAP暴露水平，从而克服了传统观察性研究中的测量难题。例如，1990年代美国环境保护署（EPA）实施的改性汽油计划，为研究TRAP对儿童血液系统癌症的影响提供了理想的准实验环境。该计划要求在某些污染严重的地区销售改性汽油，以减少空气中苯和一氧化二氮等已知致癌物的浓度。加州的研究表明，改性汽油的使用导致了空气中苯浓度的显著下降，降幅在30%至40%之间。这一变化为分析TRAP对儿童淋巴瘤的影响提供了明确的时间节点和地理范围，使得准实验方法能够更有效地评估政策效果。

近年来，一些研究利用这些准实验方法探讨了改性汽油计划对CYA血液系统癌症的影响。例如，一项研究发现，EPA的改性汽油计划可能有助于降低CYA淋巴瘤的发病率，但未对CYA白血病产生显著影响。另一项研究则分析了2011年实施的移动源空气有毒物规则（MSAT Rule）对CYA淋巴瘤的影响，该规则主要针对阿拉斯加州的空气质量问题。研究结果表明，该政策实施后，CYA淋巴瘤的发病率有所下降，但对儿童白血病的影响不明显。这些结果与以往的观察性研究有所不同，以往的研究虽然发现了TRAP与儿童白血病之间的联系，但未能充分考虑不同疾病类型的差异。

儿童血液系统癌症的发病率在不同人口群体中存在显著差异。例如，CYA非霍奇金淋巴瘤和霍奇金淋巴瘤在男性中的发病率均高于女性。此外，白人儿童和年轻成人中霍奇金淋巴瘤的发病率较高，而黑人儿童和年轻成人中非霍奇金淋巴瘤的发病率则相对较高。与白人相比，西班牙裔儿童和年轻成人中非霍奇金和霍奇金淋巴瘤的发病率较低。这些差异表明，某些人群可能对TRAP的影响更为敏感，从而使得环境政策的效果在不同群体中可能存在异质性。识别这些异质性不仅有助于理解TRAP对儿童癌症的影响机制，还能为未来政策的设计提供依据，使政策更具针对性和公平性。

此外，分析TRAP对不同疾病亚型的影响有助于揭示其对淋巴瘤发生机制的具体作用。淋巴瘤包含多种亚型，每种亚型具有独特的分子和临床特征。通过研究TRAP对这些亚型的差异化影响，研究人员可以发现特定的生物机制和易感性。例如，Diver等人研究了户外空气污染对成人血液系统癌症亚型的影响，发现气体污染物与霍奇金淋巴瘤以及某些非霍奇金淋巴瘤亚型呈正相关。研究人员认为，以往对空气污染物在血液系统癌症风险中的作用可能被低估，因为未考虑不同癌症亚型的差异。Horesh等人则研究了非霍奇金淋巴瘤在性别上的差异，发现女性中非霍奇金淋巴瘤的发病率较低，这可能与生物学因素如激素水平和免疫系统功能有关。这些研究强调了通过分析TRAP对不同淋巴瘤亚型的影响，可以更深入地理解其致癌机制，并为未来的预防和治疗策略提供指导。

本研究利用了美国国家癌症研究所（NCI）的监测、流行病学和结果（SEER）项目的数据，采用了一种新颖的准实验分析方法，以评估改性汽油计划对CYA淋巴瘤的影响在不同疾病亚型和人口特征群体中的异质性。我们采用了一种贝叶斯多任务高斯过程（MTGP）模型，在面板数据框架下进行分析，以估计群体特异性效应。这一方法通过数据驱动的方式，在疾病亚型和人口特征群体之间共享信息，从而避免了因CYA淋巴瘤发病率较低而导致的异质性效应估计不稳定的问题。为了实现全面的政策相关评估，我们估计了群体特异性效应在三种尺度上的变化：发病率的变化率、发病率的相对变化率以及病例数量的绝对变化。这些分析结果不仅有助于理解TRAP对儿童淋巴瘤的影响机制，还能为未来政策的设计提供依据，使政策更具针对性和公平性。

此外，我们的分析框架为评估政策和干预措施对罕见疾病的异质性影响提供了通用的方法。通过识别不同群体对TRAP的敏感性，政策制定者可以更有效地分配资源，优先考虑那些最可能从干预措施中受益的社区。例如，某些社区可能由于地理位置、人口结构或环境因素，对TRAP的影响更为敏感，因此需要更多的关注和支持。这种针对不同群体的政策干预不仅有助于提高公共健康效益，还能减少不同群体之间的健康差异。

在数据收集方面，我们使用了与Vega和Nethery（2024）研究相同的淋巴瘤发病率数据和准实验方法。该计划的设计旨在通过在特定的都市县实施改性汽油销售，解决严重的臭氧污染问题。该计划在1995年启动，覆盖了包括加利福尼亚、康涅狄格、新泽西、纽约、特拉华、马里兰、宾夕法尼亚、印第安纳、德克萨斯和威斯康星在内的多个州。通过这些数据，我们能够更准确地评估改性汽油计划对不同人群的影响，包括不同性别、种族和年龄组的个体。

在结果分析方面，我们发现，改性汽油计划对CYA淋巴瘤发病率的降低作用在所有群体中都较为显著，除了“其他”种族群体。我们还观察到，在改性汽油计划实施后，CYA淋巴瘤的发病率在不同性别、种族和年龄组中均有所下降。这一结果表明，改性汽油计划对TRAP的减少作用在不同人群中均有效，但对某些特定群体的影响更为显著。例如，男性、白人以及20-29岁年龄组人群的发病率下降幅度较大，这可能与这些群体对TRAP的敏感性有关。

在讨论部分，我们首次评估了EPA改性汽油计划对CYA淋巴瘤发病率的影响在不同人口特征和疾病亚型群体中的异质性。我们设计了一种评估政策对疾病影响的框架，采用贝叶斯因果MTGP模型，在不同群体之间共享信息，并估计群体特异性效应在三种尺度上的变化。这一方法不仅有助于更准确地评估TRAP对儿童淋巴瘤的影响，还能为未来政策的设计提供依据，使政策更具针对性和公平性。此外，我们的分析框架为评估政策和干预措施对罕见疾病的异质性影响提供了通用的方法，这一方法在其他领域的研究中也具有广泛的应用前景。

本研究的发现具有重要的公共卫生意义。首先，它揭示了TRAP对儿童淋巴癌的不同亚型可能具有不同的影响，这为未来的研究提供了新的方向。例如，TRAP对霍奇金淋巴瘤的影响可能比对非霍奇金淋巴瘤更大，这可能与两种疾病在发病机制上的差异有关。其次，研究结果强调了在不同人口群体中，TRAP的影响可能存在显著差异，这为政策制定者提供了重要的参考。例如，男性、白人以及20-29岁年龄组人群可能对TRAP的影响更为敏感，因此需要更多的关注和支持。

此外，本研究的分析方法具有创新性，为评估TRAP对儿童癌症的影响提供了新的工具。传统的观察性研究方法在分析TRAP对儿童癌症的影响时面临诸多挑战，例如测量误差、混杂因素和样本量小等。而准实验方法通过设计消除某些类型的混杂因素，能够更准确地评估政策效果。我们的方法在数据驱动的基础上，通过共享信息来提高估计的稳定性，这在处理罕见疾病数据时尤为重要。

在政策设计方面，本研究的结果表明，改性汽油计划对TRAP的减少作用在不同人群中均有效，但对某些特定群体的影响更为显著。因此，未来政策的设计应考虑这些异质性，以确保政策的公平性和有效性。例如，政策制定者可以优先考虑那些最可能从改性汽油计划中受益的社区，如男性较多、白人较多或20-29岁人群较多的地区。此外，政策制定者还可以考虑针对不同种族和民族背景的社区，采取不同的干预措施，以最大限度地减少TRAP对儿童癌症的影响。

在研究方法上，我们采用了一种新颖的贝叶斯多任务高斯过程模型，该模型能够在面板数据框架下进行分析，以估计群体特异性效应。这一方法的优势在于，它能够通过数据驱动的方式，在不同群体之间共享信息，从而提高估计的稳定性。在处理罕见疾病数据时，这种共享信息的方法尤为重要，因为样本量小可能导致估计不稳定。通过这种方法，我们能够更准确地评估TRAP对不同人群的影响，并为未来的研究提供新的方法论支持。

在数据和代码可用性方面，我们使用的癌症发病率数据受数据使用协议的限制，不能进行重新分发。然而，感兴趣的读者可以通过SEER网站的标准流程申请这些数据。此外，我们提供了完整的分析代码，以便其他研究者能够复现我们的研究结果。这些代码存储在GitHub上，方便研究人员访问和使用。

在资金支持方面，本研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）的资助，项目编号为K01ES032458。此外，用于本研究的癌症发病率数据也得到了加州公共卫生部、疾病控制与预防中心（CDC）的国家癌症登记项目以及美国国家癌症研究所的SEER项目的资助。这些资金支持确保了研究的顺利进行，并为数据的收集和分析提供了必要的资源。

在竞争利益声明方面，作者声明了可能存在的竞争利益。例如，Rachel Nethery报告称，本研究的资金支持来自美国国立卫生研究院。其他作者声明他们没有已知的竞争利益或个人关系，这些关系可能会影响本研究结果的客观性。这一声明确保了研究的透明度和科学性，有助于提高研究结果的可信度。

总之，本研究通过分析改性汽油计划对CYA淋巴瘤发病率的影响，揭示了TRAP对儿童癌症的不同亚型和不同人口群体可能具有不同的影响。这一发现不仅有助于理解TRAP对儿童癌症的影响机制，还能为未来政策的设计提供依据，使政策更具针对性和公平性。此外，本研究采用的新方法为评估TRAP对儿童癌症的影响提供了新的工具，有助于提高研究的准确性和可靠性。通过这些研究，我们可以更好地理解TRAP对儿童健康的影响，并为制定更有效的环境政策提供科学支持。