米兰PM2.5暴露与小于胎龄儿风险的空间贝叶斯模型研究：环境与社会经济因素的双重挑战

《Environmental and Ecological Statistics》：Prenatal exposure to fine particulate matter PM2.5 and small for gestational age: a Bayesian model for area-based data in Milan

本研究针对空气污染对不良出生结局的影响，以意大利米兰为研究区，采用贝叶斯层次空间模型，分析了PM2.5暴露与小于胎龄儿（SGA）风险的空间关联。研究发现PM2.5每增加10μg/m3，SGA风险上升15%（OR: 1.153），社会经济剥夺指数也呈现显著正相关。该研究为城市空气质量管理与妇幼健康政策提供了空间流行病学证据。

　　

在生命最初的1000天——从受孕到两岁——是每个孩子身体和神经系统发育的关键窗口期。这一阶段不仅奠定了终身成长的基础，更与远期健康风险紧密相连。在诸多新生儿健康问题中，小于胎龄儿（Small for Gestational Age, SGA）尤其值得关注。这些新生儿的出生体重低于同胎龄、同性别人群的第10百分位，他们不仅是围产期死亡的主要因素之一，更面临着童年期体格与神经发育迟缓、青春期成长挑战，乃至成年后慢性病风险升高的多重威胁。尽管全欧洲SGA的患病率约为10%，其环境驱动因素，特别是城市空气污染的具体影响机制，仍存在研究空白。

意大利米兰作为人口密集的都市区，面临着空气污染与健康公平的双重挑战。细颗粒物（PM_2.5）作为城市大气中最主要的污染物之一，可通过诱发氧化应激、全身性炎症反应，以及影响胎盘血流与表观遗传机制，从而限制胎儿生长。然而，由于污染物成分的复杂性、暴露评估方法的差异以及社会经济混杂因素的空间异质性，PM_2.5与SGA之间的关联强度与空间模式仍需深入探讨。为此，Simone Colombara、Rossella Murtas、Sara Tunesi、Alessandra Guglielmi和Antonio Giampiero Russo等研究人员在《Environmental and Ecological Statistics》上发表了一项基于区域数据的研究，通过贝叶斯空间建模揭示了PM_2.5与SGA之间的地理分布规律。

为开展这项研究，作者团队整合了多个数据源。首先，他们从国家出生登记系统（CEDAP）中获取2016年米兰市活产婴儿数据，并根据严格的排除标准（如排除多胎、母体合并症、极端孕周等）筛选出7635名新生儿作为研究队列，其中SGA发生率为8.5%。随后，将个体数据聚合至500米×500米的空间网格单元，每个单元内的SGA发生数为响应变量。PM_2.5暴露数据来自“城市空气质量工具”（UTAQ）扩散模型生成的2015年平均浓度图。此外，研究还引入了社会经济剥夺指数（Deprivation Index）、归一化植被指数（NDVI）、地表温度、道路覆盖度等区域协变量，以及网格内母亲平均年龄，以控制潜在混杂。

关键分析方法为贝叶斯层次空间模型。该模型采用二项回归框架，将每个网格中SGA数量的对数比值（logit）表示为协变量的线性组合与空间随机效应之和。其中，空间依赖通过条件自回归（Conditional Autoregressive, CAR）先捕捉，参数估计采用马尔可夫链蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo, MCMC）方法。效应量以优势比（Odds Ratio, OR）及其后验四分位区间（IQR）表示。

研究结果

描述性统计显示，7635名新生儿中男性占50.9%，SGA比例为8.5%，男性SGA率（9.1%）略高于女性（7.8%）。网格单元中平均新生儿数为15人，平均SGA数为1.26。PM_2.5平均浓度为29.68μg/m3，剥夺指数均值为3.3，显示中度社会剥夺水平。

协变量效应估计

PM_2.5每增加10μg/m3，SGA的OR为1.153（IQR: 0.853–1.556），其回归系数大于1的后验概率为62%，提示虽有正相关趋势，但存在一定不确定性。剥夺指数表现出强正相关（OR: 1.075，IQR: 1.028–1.125），大于1的后验概率达86%，说明社会经济劣势显著增加SGA风险。NDVI每增加0.01单位，OR为1.007（IQR: 1.002–1.011），与常规认知相反，可能反映米兰城市绿地分布与外环高剥夺区域重叠的生态学偏倚。母亲年龄、温度与道路覆盖度均未呈现显著关联。

空间相关性

模型中标度空间依赖参数ρ的后验分布偏向较高值，表明SGA发生存在明显的空间聚集性，支持使用CAR先验捕捉地理变异。

讨论与结论

本研究通过贝叶斯空间模型揭示，PM_2.5暴露与社会经济剥夺是米兰市SGA发生的重要风险因素。尽管PM_2.5效应区间较宽，其趋势与氧化应激、胎盘功能异常等生物学机制相符；剥夺指数的影响则凸显健康不平等现象。NDVI的“反向”关联警示城市绿色空间若与弱势社群分布重叠，其健康效益可能被社会经济劣势所掩盖。未发现母亲年龄、温度与道路覆盖度的显著影响，可能与变量聚合平滑或当地环境特征有关。

研究的优势在于结合高分辨率污染数据、多维度协变量与空间随机效应，强化了因果推断的稳健性；局限性包括生态学偏倚可能及未纳入个体行为因素。未来需进一步开展纵向研究，解析PM_2.5成分特异性影响，并推动以减排和公平为导向的城市健康政策。

该研究不仅为米兰地区的环境健康评估提供了科学依据，也为全球高密度城市的母婴健康干预与空间流行病学方法应用提供了重要范例。