气象因素与医院呼吸系统疾病急诊人次的相关性研究

气象因素与医院呼吸系统疾病急诊人次的相关性研究目录一、研究背景21.气侯与健康22.气象因素对人体健康的影响23.各种气象因素对呼吸系统的影响33.1 气温33.2 气压43.3 湿度43.4 风速43.5 雾霾53.6 滞后效应64.气象因素与呼吸道疾病65.目前研究中存在的不足7二、研究目的8三、研究资料8四、研究内容及研究方法81.原始数据整理82.统计分析8五、预期结果10六、调研结果10一、研究背景1.气侯与健康全球气候变化问题是这几年国际上的热点话题之一，各个领域的相关研究方兴未艾，而气候变化对人类健康的影响是其中重要的内容之一。随着人们对预防疾病和健康生活方式的重视及近几年异常气候的频繁出现，气候环境的变化与人类健康的关系引起了公众和研究人员的广泛关注。明确各种气象因素与人类疾病发生和死亡的关系，逐渐成为全人类共同的需求，也是亟待我们环境卫生工作者解决的问题之一。气象因素包括气温、气湿、气压、气流、降水等方面，对机体的冷热感觉、体温调节、心血管功能、呼吸系统功能，神经功能、免疫功能、新陈代谢等多种生理功能产生影响。合适的气象条件可使机体处于良好的、舒适的状态。当气象条件变化超过机体调节能力的范围，例如酷暑、严寒、高温、低气压、暴风雨等，均能引起机体代偿能力下降，从而引起疾病，如心脑血管疾病、呼吸系统疾病、关节疾病等。此外，气象因素对大气污染物的扩散，也具有极为重要的作用。2.气象因素对人体健康的影响研究显示，很多疾病的发生受气象条件的影响或者表现出很强的季节性。目前关于气象因素的健康效应的研究主要集中在心血管系统和呼吸系统。Alfsio L. F. Braga 等在美国21个城市的时间序列分析发现某些气象因素（主要是温度）与呼吸系统和循环系统疾病的死亡存在显著联系。范惠洁等分析了1993年-1997年顺义医院住院情况与气象因素的关系，发现冠心病的发病与日平均气温呈线性负相关，与气压呈正相关。日增压幅度大于等于5mmHg时,心肌梗塞的发病(加重) 危险性增加，日降压幅度大于等于5mmHg时脑出血发病的危险性增加，低气压和高气压天气均为脑血栓发病的危险因素； 低温天气是肺炎和慢喘支发病(发作) 的危险因素。3.各种气象因素对呼吸系统的影响3.1 气温气温对人类的生存和繁衍起着重要的作用，气温过高、过低或其变化超过了人体的承受能力，将会对人体的健康产生不良影响。有很多研究探讨了气温对呼吸和循环系统疾病的影响，其结果之间存在有不一致现象。大部分研究结果显示，气温与呼吸和循环系统疾病的发病和死亡间存在负相关，低气温是疾病发病和死亡的危险因素，其效应通常持续一段时间，或是具有延迟效应；另有一些研究结果显示，气温与呼吸和循环系统疾病的发病及死亡间存在正相关，高温是疾病发病和死亡的危险因素，其效应更多倾向为急性效应。上呼吸道细菌感染(简称上感)包括普通感冒、病毒引起的流行感冒、急性咽喉炎、气管炎、疱症性咽炎等。气温下降时，人的鼻黏膜受到刺激，抵抗外界病菌侵袭的能力降低，一些抵抗病毒的免疫物质(特别是鼻腔内局部分泌的免疫球蛋白A)在明显减少，为病毒入侵提供了有利条件，从而引起疾病。环境温度降低时，人体血管收缩，人体纤毛运动受到抑制，反应延迟，从而削弱了气道防御能力，气道反应性增高，容易诱发慢性支气管炎。慢性支气管炎病人的体温调节功能较差：正常人吸入冷空气后，时间肺活量变化不大；而慢性支气管炎病人吸人冷空气后时间肺活量下降，在寒冷环境中，肺泡吞噬细菌的能力减低，使支气管粘膜纤毛柱状上皮细胞大幅度脱落，加重了病情。肺炎是肺实质的炎症，可由多种病原体引起的传染病。肺炎的诱发因素很多，但它的发生、恶化也与寒冷存在着较明显的时间对应关系，随着冷空气的逼近而加剧。对于人体最适温度的研究表明，最适温度暑热地区要高于冷凉地区。如北京地区最适温度为19-22，中国台湾为26-29，而在相对较寒冷的荷兰为16.5。Curriero和keatinge研究得出类似的结论，居住在暑热地区的人们对冷凉较敏感，而居住在冷凉地区的人们对热比较敏感。可能是因为人体自身具有一定的适应能力，不同地区所处纬度不同，其气候冷暖不同，暑热地区的人们对高温的适应能力较强，而冷凉地区的人们对低温的适应能力较强，结果导致最适温度在不同地区有明显差异。3.2 气压大气压是包围在地球表面大气层对地球表面或表面物体所造成的压力。在夏季，当气压降低时，氧分压随之降低，大气中的氧分压与人体肺泡之间的氧分压差缩小，影响了肺泡气体的交换和血液携氧与结合氧在组织中释放的速度，导致机体供氧不足，产生缺氧，人体的抵抗力减弱，给病毒的入侵提供了条件。空气密度越大，温度和湿度越低，气压就越大，各种脑血管疾病死亡人数增多与气压高、气温低有关。高气压常伴有冷空气，冬季冷空气刺激人体交互神经兴奋，血液循环外周阻力增加，血压增高所致。低气压使各种过敏源和空气污染物、粉尘等刺激物不容易向高处扩散，而易于向低处散落吸入呼吸道。而且气压骤然降低可使支气管粘膜上的细小血管扩张，气管分泌物增加，支气管管腔变得狭窄易诱发哮喘。佟发功等研究发现平均气压偏低（840-907hpa）或偏高（926-971hpa）时，呼吸系统疾病发病率高。马玉霞发现银川市慢性支气管炎发病人数与日平均气压呈显著正相关即气压越高，发病人数越多；气压越低，发病人数越少。对气压的研究一般方法是进行线性回归得出其相关性。3.3 湿度研究结果和临床实践证明，支气管炎、肺炎、支气管哮喘等呼吸道疾病对空气湿度比较敏感。空气湿度达到5565时，有利于各种呼吸道疾病的治疗和康复，冬、秋季空气湿度较低(一般都小于5)常常会导致病情加重。正常人的气道能够通过不断分泌黏液，使吸人的干燥空气得到加湿变成饱和水蒸气。从而顺利通过气道并在肺内进行气体交换。对患者而言，由于病菌的侵入，气管及肺组织水肿，有炎性分泌物渗出而成为痰液，此时如果空气湿度过小，就容易造成痰液黏稠或结成干痂不易排出，不仅使贮留的痰液成为病毒和细菌的滋生地加重感染，而且结成干痂的痰液会固定于支气管黏膜上皮，使得黏膜顶端的纤毛不能依靠正常运动来帮助排痰，进一步破坏黏膜纤毛的生理功能加重病情。3.4 风速大风能带走人体的热量，使人感到寒冷，刺激人体交感神经兴奋，诱导甲肾上腺素分泌增多，同时也使肾上腺髓质分泌肾上腺素增多，全身小动脉收缩，外周阻力增大，血管发生收缩从而使血压升高。风速还与大气污染物的扩散有关，可间接影响呼吸系统疾病的发生。苏斌研究发现广西地区的平均风速均小于3m/s时，大气污染重，使正离子增加，作用于呼吸道，使气管纤毛活动减弱，引起喉干燥和头痛；大气酸度增加，可使人的气管粘膜细胞皱缩，出现气管炎症等。3.5 雾霾流行病学调查显示，大气污染对呼吸系统疾病的发生和死亡存在短期和长期的影响，大气污染物对呼吸系统的急性效应包括肺功能下降、呼吸道 症状加剧、慢性阻塞性肺疾病急性加重感染多以呼吸系统疾病的死亡率增加。根据研究表明，空气 中颗粒物（PM10和PM2.5）浓度每升高10微克/立方米，呼吸系统疾病的死亡风险就会升高约1%，而呼吸系统疾病的住院率和急诊就诊率会升高2%3%，据美国的研究表明，PM10每增加10微克/立方米，慢性阻塞性肺疾病住院率就会上升1.47%，肺炎住院率将增加0.84%，PM2.5每增加10微克/立方米，肺心病的死亡风险增加6%,欧洲有一项研究显示，PM10浓度每增加10微克/立方米，呼吸道疾病的住院率增加0.59%， 慢性阻塞性肺疾病住院率就会增加0.67%，下呼吸道感染住院率增加1.91%，呼吸道疾病死亡率增加3.95%，而且医院外的的病死风险比医院内高很多。PM2.5不仅与儿童哮喘发病率、急诊就诊率和住院率增加有关，还与成人哮喘相关，而且还会增加慢性阻塞性肺疾病患者的首次住院率。PM2.5还与肺癌的死亡率相关，其浓度每增加10微克/立方米，肺癌的死亡率增加增加15%27%。流行病学调查显示，PM0.1对肺功能影响比PM2.5更大，（这里解释下PM0.1的概念：是指直径小于0.1微米以上的可吸入颗粒物，它会携带大量细菌和病毒，PM0.1比PM2.5对人体的危害要更大，它可以毫无障碍地直接进入人体的肺泡和血液，引起各种心脏疾病、血液疾病的发生，）。除颗粒物以外，国内研究还发现，SO2、NO2日均浓度的增加也会导致呼吸系统疾病急诊就诊率增加。空气中NO2和O3每增加10微克/立方米，儿童中哮喘急性加重的发生率分别增加3%6%t和5%6%，空气中NO2浓度也会增加呼吸系统的住院率和死亡率，且作用更强、持续时间更长，影响甚至超过PM10和PM2.5对人体的危害。大家知道雾霾天气对人体危害与吸入大气污染物的量、颗粒物大小及人体代谢息息相关的，大气污染对人体的健康影响分为急性作用和慢性作用两种，产生亚健康、患病到 死亡等一系列效应。急性作用是指高浓度大气污染物在短期内引起的身体不适和中毒病状，表现为疾病住院率、急诊就诊率和死亡率在短期内升高，但这种急性作用 有时也存在滞后效应，可能不会立刻体现出来 ，不同疾病滞后时间不同，呼吸系统疾病死亡和率增加在数天后都会出现。3.6 滞后效应温度、湿度、气压、风速等气象因素不仅影响当日心脑血管与呼吸道疾病的发病率和死亡率，对以后几天的病情也会产生影响，即当日疾病的发病和死亡情况不仅受当天气象因素的影响，还会受到前几天气象因素的影响。喻迎春等对江西南昌市进行研究时发现，气温或气压的变化对疾病的诱发或加重具有一定的滞后性。张梅等对辽阳市1992-2001年的上呼吸道疾病进行研究，发现在日气温小于等于0的季节里，当前后2d温度变化大于等于3时，病情容易加重。王祖承等研究冷空气对武汉市人群呼吸道和心脑血管疾病的影响时得出疾病的发病高峰日并不出现在冷空气入侵的当日，其中上呼吸道感染和下呼吸道感染发病住院的滞后效应最为明显，分别在峰后的第5d和第6d达到高峰，而脑梗塞和心血管疾病的滞后期为1-4d。Hajat研究发现呼吸系统疾病的就诊人数与其前15d的日平均气温有很强的相关性，尤其是在温度降至5以下时。产生这种时滞现象的部分原因在于资料选取方面，一般采用的分析资料为入院资料，而患病到入院存在一定的时间差，所以结合门急诊资料会更加准确。4.气象因素与呼吸道疾病呼吸系统疾病中急诊就诊的主要是呼吸道疾病。呼吸道疾病是由多种病毒或细菌感染所引起的发生在呼吸道的急慢性病症，是比较常见的多发病，主要包括急性上呼吸道感染（感冒）、气管炎、支气管炎、肺炎等，危害较大。国内外很多研究报道表明，气象条件的变化与呼吸道疾病的发生关系密切。夏丽花等在福州的研究发现呼吸道疾病发病有明显的季节性变化,7月是呼吸道疾病的高发期,3月是下呼吸道疾病的另一高发期,冬季冷空气影响及转折性天气是呼吸道疾病增多的诱因,夏季高气温、低气压是呼吸道疾病增多的诱因。李春春等分析了北京市1996-1997年气温、气压及空气湿度的变化与呼吸道疾病发病人数多少的关系, 并用逐步回归法建立了逐月呼吸道疾病发病等级预报方程。南京米娜等用时间序列分析方法建立了哮喘、流行性感冒等呼吸道疾病的条件异方差模型和动态回归模型(ARIMA模型)对疾病进行预报。韩建康等研究发现湖州市常见呼吸道疾病发病与最低气温、水汽压、相对湿度、最小湿度、降水量、日照时数等气象因素有紧密的关系，运用决策树领域的AID算法可根据相对湿度和风速2个主要气象因子对呼吸道疾病发病情况做出预测。高少华等选出对呼吸道疾病发病有显著影响的气象因子，回归分析建立了月气象要素，与呼吸道疾病发病人数的逐日预报方程，发现有冷空气活动，气温明显下降后的1-2天呼吸道疾病发病人数明显高于日平均发病人数。5.目前研究中存在的不足研究内容上，尽管国内外针对气象因素及其健康效应的研究数量众多，但其中健康资料主要来源于住院或死亡病例，门急诊资料少，不能充分反映气象因素的健康效应，而气象因素对呼吸系统多为急性效应，不一定入院或者死亡，因此有必要对门急诊资料进行分析。在方法上，国外以时间序列分析居多，应用已经比较成熟，而国内分析方法多为简单相关分析，混杂因素多，缺少有效的模型。气象因素通常是非平稳时间序列数据，随时间发展具有长期趋势和季节趋势。在分析两个随时间发展具有长期趋势或季节趋势的数据序列间的相关性时，应控制其趋势，否则即使这两个数据序列间不存在相关性，也很可能表现出相关性。因此研究一段时期内，一个地区气象因素对人类健康的效应，采用时间序列分析是比较合理的。因此，本研究希望通过运用时间序列分析进行急诊呼吸疾病与气象因素关系的探讨，补充完善这一方面的研究；同时尝试建立根据气象条件变化和大气污染物浓度对某些敏感呼吸疾病急诊量变化进行预测的模型。二、研究目的1. 分析呼吸系统疾病急诊就诊情况与不同气象因素的相关性2. 建立各种气象因素对呼吸系统疾病急诊就诊量的暴露反应关系模型三、研究资料1. 北京市某区居民每日急诊就诊资料：来源于北京各大三甲医院病案记录，包括2011.1.1-2014.12.31每日急诊就诊，具体如下：急诊就诊者急诊病历号、急诊就诊科室、病例来源、性别、出生日期、年龄、身份证号、职业、住址、电话、来诊日期、来诊时间（几时几分）、初步诊断（前5个）2. 大气气象资料气象资料：来源于国家气象中心公布的地面气象资料数据库，为每日监测收集的北京市气象数据。包括每日平均气温、最高气温、最低气温，PM2.5，湿度，风向，风速日平均值，日最高及日最低值等。3. 大气污染物日均浓度资料：由北京市环境监测中心提供，为北京市城区大气污染常规监测数据，即城区8个国控监测点数据的算术平均值。包括PM10、SO2和NO2日均浓度。可直接用于分析。四、研究内容及研究方法1.原始数据整理采用excel对急诊数据进行整理，将北京市某院急诊就诊人次按照就诊日期、年龄别和确诊疾病进行分类汇总，根据ICD-10筛选出呼吸系统疾病病例，包括上感、COPD、支气管炎、肺炎等。剔除无效数据。采用excel对气象数据进行整理，拟选择日均，最低最高气温，相对湿度，风速等指标。2.统计分析采用spss13.0对急诊数据和气象数据进行描述性统计，并做相关性分析。采用广义相加模型进行气象因素健康效应的时间序列分析：时间序列广义相加模型（Generalized Additive Model，GAM)：由Schwartz J首次提出，它是时间序列广义线性模型（Generalized Linear Model，GLM）的进一步扩展，可以实现不同形式的函数间的加和，故可以将与因变量间存在线性关系和复杂非线性关系的自变量都同时拟合入模型里，而不是只考虑与因变量间存在线性