《BMC Public Health》：Investigating environmental heat exposure and its effects on maternal and fetal health in rural Northern Ghana (Physio-HeMAB Study): a study protocol for a cluster randomized trial
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气候变化增加了热事件的发生频率和强度。既往研究已证实热暴露与不良妊娠结局相关，包括早产、死胎及其他孕产妇和胎儿健康并发症。然而，关于妊娠期热应激生理机制的证据，以及热适应策略能否改变这些反应，仍十分有限，尤其在低资源环境中如此。该研究旨在评估环境热暴露对暴露于
气候变化增加了热事件的发生频率和强度。既往研究已证实热暴露与不良妊娠结局相关，包括早产、死胎及其他孕产妇和胎儿健康并发症。然而，关于妊娠期热应激生理机制的证据，以及热适应策略能否改变这些反应，仍十分有限，尤其在低资源环境中如此。该研究旨在评估环境热暴露对暴露于热适应策略和未暴露的孕妇群体之孕产妇及胎儿生理反应的影响。Physio-HeMAB是一项干预性整群随机研究，由加纳纳弗朗戈卫生与人口动态监测系统（Health and Demographic Surveillance System, HDSS）主办。该研究整合：（i）高分辨率环境监测，包括家庭水平的湿球黑球温度（Wet-Bulb Globe Temperature, WBGT）及区域水平的通用热气候指数（Universal Thermal Climate Index, UTCI）环境数据；（ii）通过可穿戴设备连续监测孕产妇生理参数，包括心率（HR）、心率变异性（HRV）、核心体温（CBT）、体力活动及睡眠；以及（iii）胎儿健康评估，包括胎儿心率及多普勒指数。这一多模态框架支持详细评估不同程度的环境热暴露如何与孕产妇生理变化及胎儿健康指标相关联。研究将采用描述性及多变量统计方法进行数据分析。更好地理解妊娠期热应激的生理机制，并评估针对性适应策略能否减轻其影响，对于保护孕产妇及新生儿健康至关重要。Physio-HeMAB研究整合了个体水平对环境热暴露及热适应策略的生理反应。该方法为制定具有情境特异性和性别敏感性的公共卫生干预措施提供了有力证据。
气候危机已被公认为21世纪全球最大的健康威胁之一。气候变化作为"威胁倍增器"，加剧了现有的社会、经济和健康不平等，对脆弱人群造成 disproportionate impact（不成比例的影响），尤其是孕妇群体，由于结构性不平等交叉作用及适应资源获取受限，在卫生系统脆弱地区尤为突出，凸显了气候韧性与性别平等之间的关键联系。热浪频率和强度的增加是全球天气相关死亡的主要原因之一，也是当前国际社会面临的最紧迫问题。撒哈拉以南非洲（Sub-Saharan Africa, SSA）对气候变化复杂影响的脆弱性尤为突出，加纳等西非国家极端高温日数增加，威胁孕产妇及新生儿健康。据Climate Central数据，加纳75%的妊娠相关热风险日可直接归因于人为气候变化。世界气象组织预测这一趋势将在未来数年加剧。
SSA已占全球年度孕产妇死亡数的近三分之二，且承担了全球早产的不成比例负担，而这一趋势可能因极端热暴露而恶化。Lakhoo等发表在《自然·医学》的荟萃分析报告称，较高热暴露与低出生体重几率增加29%相关；短期热暴露与每升高1°C早产几率增加4%、热浪期间增加26%相关。晚期早产与妊娠34-37周温度暴露增加相关，提示妊娠晚期存在关键热敏感期。此外，高热暴露还与死胎几率增加（OR=1.13）、妊娠期糖尿病（OR=1.28）及热浪期间产科并发症增加25%相关。
妊娠的生物学特性增加了热相关健康风险的脆弱性。妊娠涉及大量心血管适应以满足胎儿生长的代谢和循环需求，这些适应主要由孕产妇自主神经系统（Autonomic Nervous System, ANS）调节。Bester等的证据表明，妊娠进展与自主反应减弱及系统复杂性降低相关，可能反映了维持妊娠期生理平衡所必需的稳定且严格调控的ANS。然而，降低的自主灵活性可能限制孕产妇快速应对热暴露等外部环境应激源的能力。妊娠还伴随进一步的生理和解剖变化，包括因胎儿生长导致的更大代谢产热、更高体重指数（BMI）及降低的表面积-质量比，因此机体维持核心体温（CBT）于37±0.5°C狭窄范围内的体温调节能力可能受损，使散热更加困难。热暴露期间，出汗增加（即体液丢失）和液体摄入不足可导致脱水，引起电解质失衡和内分泌紊乱，可能触发早产。其他途径包括葡萄糖代谢改变、炎症反应、胎盘发育受损及母体血流障碍等。
研究级可穿戴设备（wearables）和环境数据记录仪的使用，促进了真实世界条件下热暴露生理反应的详细评估。可穿戴技术在非洲农村地区的可行性和可接受性已得到证实，支持其在妊娠期纵向监测中的应用。除HR和HRV等ANS指标外，可穿戴设备还可用于估计体力活动模式和睡眠特征，两者均为热暴露可能影响孕产妇福祉的相关途径。在高温环境下，孕产妇热暴露与睡眠障碍、疲劳和热相关疾病相关，尤其在体力劳动繁重和住房无法有效降温的情境中。这些影响因性别规范和性别化劳动分工而进一步加剧，限制了孕产妇在家庭中获得的支持，意味着即使在极端高温期间，无报酬的家庭劳动和小型农场劳动仍需继续。
在加纳，建设气候韧性卫生基础设施的初步步骤已经展开。《国家气候变化政策》将"重点领域3：提高脆弱社区对气候相关风险的韧性"列为优先事项，明确承认妇女为脆弱群体，并概述了加强社区韧性的行动。其他加纳政策和计划也旨在将气候风险纳入卫生部门。尽管有这些初步努力，气候变化适应策略在政策和国家级计划中的实施仍不完善，主流化受限于协调不足、信息系统欠缺以及资金不足。虽然妇女被确认为脆弱群体，但妊娠及其独特脆弱性常被政策制定者和项目实施者忽视，反映了低资源环境中普遍存在的趋势。这凸显了以证据为基础的性别变革性适应策略的紧迫需求。
Physio-HeMAB研究正是在此背景下开展的。该研究通过整合环境热暴露测量、可穿戴设备连续孕产妇生理监测和胎儿健康评估的多层数据收集设计，专门评估暴露于热适应策略和未暴露个体的孕产妇及胎儿生理反应。
该研究的主要目标为：评估热暴露（有/无热适应策略）对孕产妇心率（作为孕产妇热应激的代理指标）的影响；次要目标包括评估对孕产妇心率变异性、生理应变指数、睡眠时长、体力活动及胎儿应变的影响。
研究在加纳上东区（Upper East Region, UER）纳弗朗戈HDSS覆盖区域开展，该地区为全国最热区域，干季（11月至次年4月）温度可达40°C。气候数据表明全国平均气温上升1°C，而UER增幅最大，估计达2.0-2.5°C。HDSS监测约172,000人和38,400户家庭，年记录出生约4,000例。
研究设计方面，Physio-HeMAB是一项嵌入更大规模HeMAB母试验（PACTR202510765394928）的干预性整群随机子研究。母试验通过整群随机化将热适应策略分配至16个卫生中心，主要结局为出生体重的变化。Physio-HeMAB本身不进行随机化，而是利用现有试验框架内已建立的随机化分配来评估干预对生理结局的影响，因此按定义构成具有整群随机设计特征的干预性研究。每个Physio-HeMAB集群包含两个卫生设施（一个医院及其附属卫生中心），以确保全面数据收集。
概念框架明确了从环境热暴露、调节因素（孕产妇因素和行为）到生理反应（孕产妇热应激、胎儿应变、睡眠质量）再到妊娠结局（出生体重、胎龄、死胎）的因果路径。
测量方法采用多层次数据收集：医疗机构数据包括产科医生通过末次月经或双顶径超声测定孕周、脐动脉及大脑中动脉多普勒超声及脑胎盘比测定、胎心监护；标准临床测量（鼓膜温度、脉搏、血压）；以及孕产妇因素问卷、日常活动、液体摄入和睡眠日志问卷。传感器数据方面，五个传感器在七天研究期内连续收集数据：Bittium Faros
? 180心电图（ECG）设备记录心电活动并推导HR和HRV；Calera Research核心体温传感器从皮肤温度和热通量连续监测推导CBT；GENEActiv Original加速度计进行三轴加速度记录以评估体力活动和睡眠；PCE-WB 20SD湿度计置于室外测量WBGT；SwitchBot Meter记录室内温湿度。区域UTCI数据来自哥白尼气候数据存储的ERA5数据集。
样本量基于主要结局变量孕产妇心率（次/分钟，bpm）进行计算。假设可检测均数差为5 bpm，共同标准差为10 bpm，双侧显著性水平α=0.05，统计功效80%，每组需63例。研究共招募200名参与者，干预组和对照组各100名，以应对首次在该情境开展此类研究可能存在的脱落、数据丢失和个体间变异。
统计方法采用多层次分析框架，包括描述性分析、按干预状态等分组的亚组比较，以及线性和非线性混合效应模型（Linear Mixed Effects Models, LMMs），纳入时变协变量（WBGT、一天中的时间）和个体水平固定协变量（年龄、BMI、孕周、产次、职业），检验干预与热暴露的交互作用。
数据安全方面，所有生理和环境数据连续记录七天，临时存储于各设备后，进行假名化处理，安全导出至加密密码保护的研究计算机，并备份至两个加密外置硬盘，随后安全传输至马丁路德大学本地计算机进行分析。研究未设置辅助和试验后护理，因预期试验参与不会造成 harm（伤害）。
研究局限性包括：每位参与者七天监测期可能无法完全捕捉热暴露、行为适应或生理反应的长期变异性；作为该情境下首次针对孕妇开展的此类研究，存在参与者保留、数据完整性、个体间变异及多设备野外条件下性能表现的不确定性。研究通过加大样本量、实施保留增强程序和应用严格数据质量控制协议来应对这些挑战。
Physio-HeMAB研究结论指出，该研究旨在生成宝贵的方法学和生理学见解。通过将个体水平生理反应与环境热暴露及适应策略相联系，研究为制定具有情境特异性、性别敏感性和可扩展性的公共卫生干预措施提供证据支持，以保护变暖气候下的孕产妇和胎儿健康。该研究发表于《BMC Public Health》。
