综述：流感、肺炎和呼吸道合胞病毒与环境因素关联的时空分析：一项系统综述

《Public Health》：Spatiotemporal analysis of influenza, pneumonia, and respiratory syncytial virus in association with environmental factors: A systematic review

　　

目的：流感、肺炎和呼吸道合胞病毒（RSV）是全球呼吸系统发病率和死亡率的主要诱因。环境因素影响这些疾病的传播，然而在不同气候和地理尺度下，这些关系的建模方式仍存在显著差异。本系统综述评估时空框架在调查环境因素与这些疾病之间关系中的应用。

研究设计：系统综述。

方法：对PubMed、Embase和Scopus进行系统检索，确定使用时空建模方法研究环境因素与流感、肺炎和呼吸道合胞病毒之间关系的同行评审研究。采用空间方法学评价工具（Spatial Methodology Appraisal of Research Tool，SMART）评估方法学质量。本综述遵循系统综述和荟萃分析优先报告条目（PRISMA）2020指南，并在PROSPERO注册。

结果：12项研究符合纳入标准。温度和湿度是最常被识别的环境决定因素。贝叶斯层次模型（Bayesian hierarchical models）是处理空间和时间依赖性的主要分析框架。环境因素与区域社会经济状况之间的相互作用显著影响局部感染风险。总体而言，研究结果表明这些关系通常是非线性的，并随地点而异，阈值效应和地理异质性被频繁报告。

结论：时空建模是调查环境因素与呼吸道感染风险之间关联的有价值工具。所综述的证据表明，这些关系通常是复杂的、具有滞后性的，在某些情况下是非线性的。本研究强调温度和湿度是影响呼吸道感染的主要环境因素，并指出当地社会经济状况强烈影响其作用。有效的公共卫生监测应结合地方环境特征和社会经济脆弱性，以更好地应对不同地区的疾病风险。

1. 引言

呼吸道感染仍是全球重大公共卫生问题，给医疗系统带来沉重负担。流感、肺炎和呼吸道合胞病毒（RSV）是各年龄组呼吸系统发病和死亡的主要原因。季节性流感每年约造成十亿病例和高达65万呼吸系统死亡；肺炎导致五岁以下儿童每年超130万死亡；RSV在五岁以下儿童中每年导致超360万住院。尽管抗病毒治疗和国家免疫规划不断推进，这些病原体仍引起反复的季节性流行和不可预测的疫情。

越来越多的证据表明这些疾病对环境因素高度敏感。环境因素可直接影响病原体生命周期和存活能力，温度与湿度决定病原体在地理上的持续和传播。实验室和流行病学研究显示，呼吸道病毒在10-25°C的中等温度范围内存活和复制增强，30°C以上复制减少。相对湿度影响飞沫行为和病毒存活，降雨和风模式也参与传播。然而，不同地区的研究证据往往碎片化且不一致，原因包括气候差异、人群特征以及研究间方法学异质性。空间尺度、时间分辨率、暴露测度、滞后结构、邻域定义及统计建模方式均会影响估计结果，使直接比较变得困难。大多数流行病学研究未能充分考虑空间依赖和时间滞后效应，非空间分析可能过度简化传播动态。时空分析能够整合空间与时间模式，以研究疾病传播的动态本质。目前,广义线性模型仍在使用，但贝叶斯层次模型、积分嵌套拉普拉斯近似（INLA）和分布式滞后非线性模型等高级方法日益受到重视。本系统综述旨在综合评估时空分析框架在探讨环境因素与流感、肺炎和RSV之间关系中的应用。

2. 方法

2.1 研究设计

本研究对使用时空分析方法调查环境因素与流感、肺炎和RSV关联的已发表研究实施系统综述，遵循PRISMA 2020指南，并已在PROSPERO注册。

2.2 检索策略

时空分析被定义为同时考虑空间依赖（地理邻近性和区域连通性对疾病风险的影响）和时间动态（纵向趋势或时间序列变异）的统计建模。系统检索了Scopus、PubMed和Embase三个电子数据库，检索于2025年12月31日进行，对发表日期和地域范围不设限制。检索策略包含三个主题块：传染病、环境变量和时空建模。

2.3 纳入和排除标准

纳入标准为同行评审的英文期刊文章，采用时空建模方法调查环境变量与人类这三种疾病病例之间的关联。排除非人类研究、会议摘要和致编辑的信件，并排除仅使用空间或仅使用时间建模的方法学研究。

2.4 研究选择与筛选

检索结果以研究信息系统文件格式导出并导入Covidence软件。移除重复记录后，先由两名独立审稿人对标题和摘要进行筛选，随后进行全文评估。分歧通过讨论或咨询第三名审稿人解决。数据提取内容包括研究的基本特征、流行病学和环境数据来源、协变量、时空模型结构、空间单元、时间滞后结构、邻里配置、验证指标及软件使用等。

2.5 质量评估

采用空间方法学评价工具（SMART）对纳入研究进行方法学质量评估。该工具涵盖方法学初步、数据质量、空间数据问题和空间分析方法四个领域。两名审稿人独立进行评价，分歧通过共识解决。

3. 结果

检索共获得4410篇文献，去除1085篇重复后，3325篇进入标题、摘要和关键词筛选，139篇接受全文评估，最终12篇符合纳入标准。所有纳入研究发表于2010年至2025年，来自8个国家。

3.1 数据来源和时空分辨率

多数研究（75%）依赖国家或区域监测数据，部分使用IQVIA医疗索赔数据或政府通报系统。环境数据多来自国家气象机构（如澳大利亚气象局、美国国家海洋和大气管理局NOAA、台湾中央气象局）或国际再分析资料。空间分辨率受健康记录行政尺度限制，42%的研究为省级或州级分析，部分研究使用邮政编码、统计局部区域等更精细的地理单元。时间尺度上，周间隔最常用（50%），日分辨率用于检测对突发气象变化的急性反应，月单位则用于长期趋势或年代际气候研究。

3.2 传染病与环境协变量之间的关联

温度和湿度被确定为感染的主要驱动因素，但关联方向和强度取决于地方气候背景。流感和RSV与温度常呈反向关系，在温带地区气温下降与发病增加显著相关，且经常呈非线性。大气湿度表现出复杂的非线性关联，常见“U型”或“J型”曲线。北方高纬度地区低比湿驱动流感，而热带地区高湿有利于传播。PM2.5浓度与RSV风险增加呈正相关。降水模式和社会经济因素对肺炎尤为重要，雨季降雨增加或最高气温升高与肺炎就诊和急诊次数增加相关。社会经济指数（如SEIFA）较低与传播增强相关，表明社会脆弱性在某些方面可能超过环境因素的作用。

3.3 时空建模方法和方法学特征

纳入研究使用的统计框架可分为时空回归模型、机制传播模型、集成滞后非线性模型、机器学习时空模型和贝叶斯空间回归模型。贝叶斯方法占主导（75%），频率派方法占25%。估计技术上，MCMC最常用，INLA用于两项研究。泊松和准泊松贝叶斯层次模型最为普遍，零膨胀泊松/负二项模型用于处理过多零值。空间邻域结构主要基于邻接或邻接矩阵，10项研究使用一阶邻接；另有研究使用3公里道路网络距离缓冲区或网格单元。空间依赖性主要通过条件自回归（CAR）模型捕获，包括Besag-York-Mollié（BYM）、内在CAR等变体。时间动态使用样条、自回归或深度学习编码。时空交互类型包括Type IV结构化交互（5项）、Type II地点特定趋势（2项）、Type I非结构化交互（2项）以及仅主效应模型（3项）。常用软件包括WinBUGS/GeoBUGS、R/RStudio，以及ArcGIS、QGIS、MATLAB和SaTScan。

3.4 结果的可视化和报告

研究使用空间或时间图表展示结果，但很少提供包含原始数据、模型风险和估计不确定性的完整视觉总结。空间报告主要采用等值线图显示原始发病率或相对风险，少数研究进一步绘制结构化或非结构化随机效应的后验均值。聚类分析方面，仅四项研究使用局部空间关联指标（LISA）或SaTScan来识别疾病热点，一项研究使用道路网络缓冲区。时间模式采用时间序列图和季节趋势分析加以说明。预测和比较可视化用于预警系统和深度学习预测。

3.5 模型诊断

模型评估主要使用信息准则，贝叶斯框架常用偏差信息准则（DIC），确定性比较使用赤池信息准则（AIC）。预测性能用均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和决定系数（R²）衡量。一项研究报告了后验标准差和95%可信区间等不确定度指标。

3.6 质量评估

根据SMART量表，九项研究（75%）实现高度依从，三项研究为中度依从，无低度依从。所有研究基于提供的方法学信息均可复现。少数遗漏涉及数据质量报告、空间尺度论证或敏感性分析。

4. 讨论

4.1 温度与呼吸道病原体的非线性动力学

综述发现温度与感染风险之间的关系很少呈线性，常表现为复杂的“U型”风险曲线，即极端低温和极端高温都会增加感染概率。在温带气候，低温可能增强病毒气溶胶稳定性并损害宿主粘膜纤毛清除功能；在亚热带地区，高温期风险上升可能与室内拥挤等行为有关。研究还显示不同地区存在差异。方法学上，分层空间分布滞后