短期PM2·5暴露与病因特异性住院风险：基于六国和地区3.465亿住院记录的多国时间序列研究

《The Lancet Planetary Health》：Cause-specific hospital admissions associated with short-term PM 2·5 exposure: a multicountry time-series analysis

　　

背景：细颗粒物（fine particulate matter, PM_2·5）污染构成全球主要健康负担。然而，关于PM_2·5对病因特异性住院（cause-specific hospitalisations）影响的多国证据仍较缺乏，而病因特异性住院是临床显著发病的重要标志。本研究旨在评估短期暴露于环境PM_2·5污染与多国特定病因住院入院（hospital admissions）的关联。方法：研究人员收集了2000—2019年间来自六个国家和地区（澳大利亚、巴西、加拿大、智利、新西兰和台湾）949个社区的3.465亿条住院记录。在每个地点，研究人员拟合准泊松广义线性时间序列模型（quasi-Poisson generalised linear time-series models），以估计PM_2·5相关住院风险。随后，这些地点特异性估计值通过荟萃分析（meta-analysis）合并。研究人员按国家、人口学因素、收入和时间段进行了分层分析。结果：短期PM_2·5暴露与全因和病因特异性住院增加显著相关，效应持续长达21天。对于全因入院，PM_2·5浓度每增加10 μg/m³，住院风险增加8%（相对危险度[relative risk, RR] 1·080；95%置信区间[95% CI] 1·074–1·086），国家和地区间存在显著异质性。短期PM_2·5暴露与所有疾病类别的住院风险增加相关，其中关联最强的是恶性肿瘤（malignant neoplasms）（RR 1·108，95% CI 1·094–1·123）、精神障碍（mental disorders）（1·100，1·085–1·114）、其他肿瘤（other neoplasms）（1·096，1·078–1·114）和神经系统疾病（nervous system diseases）（1·085，1·069–1·102），均超过呼吸系统疾病（respiratory diseases）的RR（1·067，1·060–1·074）。与2000—2009年相比，2010—2019年所有疾病类别的风险有所减弱但仍显著。以世界卫生组织（WHO）每日指南规定的PM_2·5浓度15 μg/m³为参考，根据观察到的PM_2·5–住院关联估计的归因指标随时间下降，归因分数从2000—2009年的8·9%降至2010—2019年的3·9%，累积归因住院率从每1000人每年11·6降至3·5。解释：研究人员的发现揭示，短期PM_2·5暴露与不同环境下持续增加的住院风险相关。降低PM_2·5暴露仍是降低住院风险的重要预防措施。资助：Australian Research Council和Australian National Health and Medical Research Council。

研究人员解读如下。研究背景方面，细颗粒物（PM_2·5）污染是全球主要健康负担之一。既往证据已较充分记录短期PM_2·5暴露的不良健康效应，但多数研究以死亡为终点，可能低估实际健康负担；死亡仅反映最严重终点，而住院等非致死但临床显著事件同样可反映疾病负担及其对卫生系统和社会的影响。住院记录可提供疾病严重程度和进展信息，且诊断信息常较死亡记录更准确。既往关于PM_2·5与住院的研究多局限于单一国家或地区，或仅关注心血管和呼吸系统疾病，缺乏全面、多国、系统评估短期PM_2·5暴露与病因特异性住院关联的证据。为弥补这些空白，研究人员开展了一项大规模多国协作时间序列研究，纳入六个国家和地区（澳大利亚、巴西、加拿大、智利、新西兰和台湾）949个社区2000—2019年346 520 556条住院记录，分析短期PM_2·5暴露与全因及十类病因特异性住院的关联。该研究发表于《The Lancet Planetary Health》。其意义在于提供跨多样人群和卫生系统的稳健、可比估计，识别与PM_2·5相关住院风险较高的疾病类别，并为空气质量管理、风险沟通和医疗资源准备提供证据。

技术方法部分：该研究采用两阶段分析。第一阶段在各地点拟合准泊松广义线性时间序列模型，使用分布式滞后非线性模型（distributed lag non-linear model, DLNM）的二维交叉基函数同时估计暴露–反应和滞后–反应关系；暴露–反应设为线性，最大滞后21天；调整温度（21天移动平均，自然立方样条3自由度）、相对湿度（3自由度）、星期、长期趋势和季节性（每年8自由度）。第二阶段以随机效应荟萃分析（meta-analysis）合并地点特异性估计，计算每10 μg/m³ PM_2·5增加的相对危险度（RR）及95%置信区间（CI）。归因指标以WHO日均15 μg/m³为参考。分层分析涵盖性别、年龄、国家或地区、国内生产总值（gross domestic product, GDP）三分位和十年；敏感性分析包括臭氧调整、替代自由度等。住院记录来自六国和地区949个社区；PM_2·5来自随机森林机器学习模型，整合GEOS-Chem、地面监测、气象和地理空间协变量；温度等来自ERA5。

研究结果部分：
（一）每日PM_2·5浓度与病因特异性住院。共纳入346 520 556条入院记录，中位每日年龄调整全因住院率为25·88/100 000（IQR 16.44–58.87）。消化系统疾病入院最多，其次为呼吸和心血管；地区首位病因不同，巴西以呼吸系统疾病为主，新西兰和台湾以外因（损伤）最多。总体日均PM_2·5为15·7 μg/m³（SD 10·7），智利最高（49·4 μg/m³），其次台湾（23·5）和巴西（21·1）；十年平均浓度2000—2009年15·0，2010—2019年16·0，变化不大。
（二）滞后–反应关联。PM_2·5健康效应急性，lag 0关联最强，lag 2–6存在时间位移，最大滞后21天；国家和地区间模式一致。
（三）按性别、年龄及国家或地区分层的PM_2·5相关全因住院风险。每10 μg/m³增加，全因住院RR为1·080（95% CI 1·074–1·086；χ²=5452·20，p<0·001；I²=31·84%）。新西兰最高（1·182），加拿大（1·177）和澳大利亚（1·120）次之，台湾较弱（1·028，0·999–1·056）。男（1·078）女（1·076）相似；40—59岁风险最高（1·088），智利≥80岁最高。
（四）PM_2·5相关全因和病因特异性住院风险。所有疾病类别风险增加。最强为恶性肿瘤（1·108，1·094–1·123）、精神障碍（1·100，1·085–1·114）、其他肿瘤（1·096，1·078–1·114）和神经系统疾病（1·085，1·069–1·102），均超过呼吸系统疾病（1·067，1·060–1·074）。国家特定差异明显：精神障碍在澳大利亚（1·390）、巴西（1·204）、台湾（1·240）最受影响；肿瘤在加拿大和新西兰最受影响。
（五）按时间段分层的PM_2·5相关住院入院风险。2000—2009年总体RR 1·105（1·095–1·116），2010—2019年降至1·066（1·059–1·072）。澳大利亚、巴西、加拿大、新西兰下降；智利第二十年非显著增加（1·020，1·009–1·032 vs 1·010，0·996–1·024）；台湾从0·962（0·925–1·001）增至1·075（1·033–1·118）。归因指标下降：全因归因分数8·9%降至3·9%，年累积归因率11·6降至3·5/1000人年；呼吸系统疾病年累积归因率从1·1%降至0·3%。第一十年其他肿瘤归因分数最高11·2%，呼吸9·1%，恶性9·0%；第二十年恶性5·7%，其他肿瘤5·6%，神经4·6%。
（六）按收入水平分层的风险。GDP三分位中，全因RR中收入（1·080）低于低（1·109）和高（1·132）。GDP组差异在2000—2009年较大，2010—2019年缩小，除全因、外因和损伤外。低GDP层中医疗可及性最差者风险较低，但中、高GDP层不一致；荟萃回归显示GDP和医疗可及性与地点间变异相关，交互显著。
（七）敏感性分析。结果对替代模型设定稳健；温度、湿度、长期趋势和季节性自由度变化下估计稳定；滞后窗口扩大后累积效应增加，约lag 0—21稳定；加入臭氧后风险估计类似。

讨论部分总结：研究人员认为这是最大规模研究，短期PM_2·5暴露与全因及病因特异性住院风险增加相关。肿瘤、精神障碍、神经系统疾病住院风险高于呼吸系统疾病。2010—2019年风险下降，收入相关差异缩小。与既往中国全国研究、美国Medicare人群研究及呼吸、心血管、精神健康等单个结局研究一致，但暴露窗口和设计差异影响可比性。恶性肿瘤入院最高风险应解释为已有癌症患者的短期入院关联，可能反映急性恶化、并发症、感染、治疗相关脆弱、系统性炎症或合并症加重；既往研究常用同日或5天内窗口，可能未捕获癌症患者等待入院相关的滞后效应。年龄>40岁风险急增，可能与免疫衰退、工作及户外暴露有关；高龄风险下降可能反映竞争死亡风险而非脆弱性降低。地区差异可能与人口年龄结构、交通、医疗可及性、疾病谱、PM_2·5来源和成分有关；源特异性分析显示交通和景观火灾来源PM_2·5关联强于工业来源。归因负担应结合暴露分布解释：加拿大RR高但年归因率低，台湾和智利RR较温和但年归因率高。收入差异可能部分反映医疗可及性，但低GDP组低估计不应解释为个体脆弱性低。优势包括多国住院数据库、统一统计方法、病因特异性、滞后分析和分层分析；局限包括环境PM_2·5替代个体暴露、未考虑个体移动和时间活动、观察性设计不能因果推断、残余混杂、缺乏个体种族/遗传/生活方式/合并症信息、竞争风险、疾病类别内异质和编码差异、数据质量和住院标准差异、国家代表性有限。结论翻译：研究人员的发现表明，短期PM_2·5暴露对住院风险的影响可持续长达21天，常见疾病类别中均观察到显著关联。关联模式因地区而异，凸显脆弱性的地理差异。尽管2010—2019年住院风险较2000—2009年下降且收入水平差异缩小，PM_2·5相关健康负担仍然巨大。政策制定者应支持有针对性的空气质量管理与医疗准备。减少公众PM_2·5暴露对于降低PM_2·5相关住院负担仍然重要。