北京某醫院兒童每日呼吸道疾患與空氣污染的相關性

郭改麗 李云娟

空氣污染是最常見的全球環境問題之一，特別是在發展中國家[1]。細顆粒(PM2.5)毒性更大[2]。大量流行病學研究表明環境空氣污染的短期變化與不良健康事件有關[3-4]。顆粒物(PM)、二氧化氮(NO2)和臭氧(O3)與上呼吸道感染疾病有關[5]。由于兒童肺部發育不成熟，更是空氣污染的主要弱勢群體[5]。資料顯示呼吸系統疾病在兒童醫院高發。[6]北京作為中國首都，擁有2000多萬居民。探討環境污染物對兒童呼吸系統疾病的影響具有重要的意義。本研究選擇2018年1月至2019年12月期間來我院呼吸門診就診的患兒為研究對象，結合當時環境檢測數據，評估空氣污染與兒童醫院門診就診的相關性，有利于在中國提供循證優先，更好地促進兒童健康。

資料與方法

一、臨床資料

選取2018年1月至2019年12月北京新世紀兒童醫院因呼吸系統疾病就診的患兒為研究對象(0～14歲)。通過門診電子病歷系統獲取就診日期、年齡、性別和呼吸系統疾病診斷。排除非本市常住居民以及年齡≥14歲的患者。門診患者根據國際疾病分類第10版(ICD-10)中的呼吸系統疾病(J00-J99)分為四類：肺炎，J12-J18；哮喘，J45-J46；支氣管炎和上呼吸道感染(J00-J06，J20-J21，J30-J39，J40-J42)以及急性下呼吸道感染，肺氣腫，慢性支氣管炎，支氣管擴張、急性呼吸衰竭等其他呼吸系統疾病(J22，J43-J44，J47，J60-J99)[7]。本研究經我們醫院倫理委員會審查并批準(批號：2019-Z-117)，嚴格依據1964年《赫爾辛基宣言》及其后來的修正的道德標準進行。受試者知情同意。

二、空氣污染及天氣數據

北京環境檢測站監測幾種"標準"污染物水平，包括NO2(使用紫外線熒光)、二氧化硫(SO2，使用紫外線熒光)、PM10(使用β射線吸收)、PM2.5(使用β射線吸收)和O3(使用紫外線光度測量)，以及天氣狀況，如溫度和濕度。與患兒就診日期相同的每日平均空氣污染物濃度及天氣信息，包括每日平均溫度和濕度，平均溫度和濕度均為每日北京時間02、08、14、20時，四次測量的溫度和濕度的平均數值均從中國氣象科學數據共享服務網(http://cdc.cma.gov.cn/home.do)獲取。缺失數據占數據總數的不到 1%。

三、統計學分析

采用SPSS 20.0和SAS9.4統計軟件進行，計數資料符合正態分布，采用(均值±標準差)表示；非正態分布數值采用中位數和四分位間距表示(P25，P75)。計數資料采用率和百分比表示。利用spearman相關分析大氣污染物與氣象指數的相關性，以線性逐步回歸分析呼吸道疾病與空氣污染物之間的函數關系。P<0.05提示差異有統計學意義。用SAS軟件建立廣義相加模型，觀察呼吸系統疾病門診量與污染物的聯系及其滯后效應。

結 果

一、一般資料

2018-2019年，從北京新世紀兒童醫院(西城和朝陽)兩個院區共檢索到65714人次呼吸科門診記錄。剔除重復數據及外地患兒數據后總共有 58615例。依據ICD-10疾病命名重新匹配后，剔除不匹配者，最終共 55120例呼吸道疾患患兒加入本研究。按病因、性別、年齡和季節分類的入組患兒特征(見表1)。其中男孩27008人，占49%；女孩28112人，占51%。兒童的年齡從0歲到14歲不等(中位數，5歲)。支氣管炎和上呼吸道感染有26182例，占47.5%；哮喘9205例，占16.7%；肺炎12512例，占22.1%；其他呼吸道疾病有7551例，占13.7%。日就診人數在年齡或性別上沒有顯著差異(P>0.05)。上呼吸道感染、支氣管炎是就診的主要病因，不同季節每日就診人數存在明顯差異，冬季最多，夏季最少(P<0.05)。

表1 2018-2019年北京新世紀兒童醫院門診量

2018-2019年北京市每日空氣污染物、氣象因素(見表2，圖1)。兩年間北京市空氣質量為優的僅161天，占22.1%。PM2.5，PM10，SO2，O3和NO2的平均濃度分別為34μg/m3、56μg/m3、3 μg/m3、79 μg/m3和30μg/m3，而且平均溫度和相對濕度分別為16°C和57%。

圖1 主要大氣污染物時間序列圖

表2 2018-2019年北京市每日空氣污染物、天氣情況一般資料(n=729)

二、空氣污染物及氣候指標間的相關分析

如圖2所示，每日空氣污染物濃度(O3除外)冬季高于夏季。冬季PM10、PM2.5、NO2和SO2平均濃度分別為78μg/m3、42.7μg/m3、51.1μg/m3和7.8μg/m3；而在夏季這些參數的平均濃度分別為53μg/m3、35.8μg/m3、40.6μg/m3和3.6μg/m3。每日呼吸門診量存在一定的季節性。此外，PM2.5、PM10、SO2和NO2污染物之間相關性很強，相關系數從0.464到0.807不等。污染物水平與日平均溫度、相對濕度呈負相關，污染物水平越高，日平均溫度和相對濕度越低。8小時平均臭氧濃度與 PM10、PM2.5、SO2和NO2呈負相關(相關系數r從-0.31到-0.50)，與相對濕度無相關，與平均溫度呈正相關(r=0.84，P<0.05)。

圖2 不同季節空氣污染物濃度(PM10、PM2.5、NO2、SO2和O3)與兒童每日呼吸系統疾病門診量相關性分析箱式圖。箱體代表P25到P75的范圍；橫線表示中位數。

三、大氣污染物與不同病因的兒童呼吸道疾病相關性分析

利用雙變量相關和Spearman分析法分析大氣污染物與兒童呼吸道疾病相關性研究，分析發現支氣管炎上呼吸道感染與PM2.5，PM10，SO2，NO2呈顯著的正相關，與O3無相關關系；哮喘與臭氧呈明顯相關關系，與其他主要大氣污染物無關；肺炎與空氣主要污染物沒有明顯相關性；每日兒科呼吸系統疾病總門診量與大氣主要污染物均存在明顯相關性，與臭氧含量負相關，詳見表3。

表3 大氣主要污染物與兒童常見呼吸道疾病門診量的相關性(Spearman 分析)

四、模型擬合結果分析

因兒童常見呼吸道疾病門診量人數服從Poisson分布，采用SAS軟件建立空氣主要污染物與兒童呼吸道疾病的廣義相加模型，平滑函數控制時間序列資料混雜因素的影響(包括：時間趨勢、溫度和濕度、星期幾效應、法定節假日及其它與時間長期變異有關的因素)，研究空氣污染物濃度對就診人次影響的滯后效應。結果在單污染物模型中，PM2.5、PM10、NO2均在滯后當日(1ag0)對門診人次影響最明顯，但無統計學意義；SO2分別在滯后0 d和1d(1ag0和lag1)有統計學意義，以滯后0天最為顯著，SO2濃度每升高10ug/m3，兒童常見呼吸道疾病門診量的RR為1.0053(95%CI：1.0026～1.0078)。以就診人次數為因變量，以PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3為自變量進行逐步多元線性回歸，可知各空氣污染物(PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3)均對兒童呼吸系統常見疾病就診量有一定的影響，支氣管炎、上呼吸道感染主要的影響因素為SO2。支氣管炎、上呼吸道感染就診數量的回歸方程為Y=8.836+1.203*SO2，R2=0.468，F=89.542，P<0.05;總門診就診量的主要影響因素為SO2和O3；總門診就診量的回歸方程為 Y=146.430-0.205×O3+3.183×SO2，R2=0.524，F=41.297,P<0.05。

討 論

一、空氣污染是嚴重的公共健康問題

近年來兒童呼吸道疾病明顯增加的趨勢，這不僅與兒童自身免疫系統存在特殊性有關，而且與日常環境空氣污染物有一定關系[1,2,6]。室外空氣污染是中國日益嚴重的公共衛生健康問題[6]。本研究通過調查北京一家大型兒童醫院，發現空氣污染物與呼吸道疾患就診兒童數量有關。這對深入了解北京市兒童呼吸道疾病發病率的影響因素提供了新的思路。

發病率可以更敏感地反應空氣污染的危害。以往流行病學研究的發病率通常包括門診、急診和住院患者[8]。由于發達國家通過預約機制在附近診所就診，而不是第一時間到醫院就診，這樣門診和住院人數與實際發病率必然存在較大偏差。而在我國醫院就診遵循先到先得的原則。值得注意的是，我國醫院住院人數每日變化并不大，因為中國人總是優先到高級別的醫院就診，使得這些醫院住院人數趨于飽和。門診和急診就診人數反而更能夠代表我國真正的發病率。因此本研究主要選擇門診和急診數據來評估每日就診量與空氣污染物之間的關系。

二、兒童呼吸系統疾病發病率與空氣污染有關

兒童呼吸系統發育尚未完善，容易受到空氣污染的危害，呼吸系統疾病是兒童醫院門診的主要來源。本研究的一個主要優點是根據呼吸系統疾病病因進行分類分析，這可以避免潛在的偏倚。以往雖有個別研究針對單一病種門診量與空氣污染物進行比較，但主要局限于成人患者。針對北京COPD患者的研究發現，空氣PM2.5濃度每增加10 μg/m3，COPD患者急診就診量增加1.5%[9]。另一篇薈萃分析也支持空氣污染物(PM10，SO2和NO2)與COPD的發病率有關[10]。然而評估空氣污染物對兒科門診就診量影響的研究鮮見報道。之前在中國宜昌進行的研究發現PM2.5、PM10、NO2、CO和O3濃度增加，與兒科呼吸道門診量增幅分別為1.91%, 2.46%, 1.88%, 2.00%,和1.91%[11]。本文同樣發現，日兒科呼吸系統疾病門診總量與大氣主要污染物PM2.5，PM10，SO2，NO2存在明顯相關性。根據病因分類后，支氣管炎上呼吸道感染依舊與主要空氣污染物呈顯著的正相關關系。然而與之前報道不同的是，病因分類后本研究并未發現肺炎與主要空氣污染物的相關性。分析其原因可能與北京地區空氣質量較石家莊、新疆、濟南等以往文獻報道地區空氣質量好，所以疾病分層后差異并不顯著。

三、空氣污染導致兒童呼吸道疾病的可能機制

已經有許多研究對空氣污染誘發呼吸道疾病的潛在機制進行了探討。例如，空氣污染物會損害呼吸上皮細胞和巨噬細胞，可能減少呼吸道感染的宿主防御或增加氣道反應[12]。此外，短期接觸可導致部分呼出的一氧化氮水平增加和其編碼基因的去甲基化，導致氣道炎癥水平升高。兒童呼吸道發育不健全，抗氧化防御不足，清理外源性有毒物質的能力較弱[10]。

四、本研究的價值所在及不足之處

本研究結果對公眾健康有重要影響。首先，盡管北京的污染程度與世界其他地區[13-14]的影響相似，但由于北京市人口眾多，空氣污染暴露程度更普遍，門急診就診人數的增加對公共醫療的影響遠遠大于發達國家。其次，我們的研究評估了短期接觸所有標準空氣污染物與主要呼吸道疾病之間的暴露反應關聯。這可能有助于空氣污染物監測，并進一步進行健康風險評估。第三，我們還發現污染物狀態存在一定季節性差異。SO2、NO2、PM2.5和 PM10的濃度在冬季最高，在春秋季節中等，在夏季最低。在寒冷冬季，空氣污染物與兒童呼吸醫院門診量之間的關聯更密切。這提示冬季氣溫低，空氣污染物濃度高，應建議呼吸道易感兒童待在室內，關閉窗戶，減少不必要的戶外活動。

誠然，本研究也存在一些不足之處。空氣環境監測結果與兒童實際接觸空氣污染物的水平可能不完全等同，評估天氣狀況的數據完全由一個監測站提供等等，這些可能都會存在一定誤差[15]。但是本研究確實證實，環境空氣污染物與兒童呼吸道門診有關，特別是上呼吸道感染、支氣管炎患兒，在冬季的影響比夏季更強。為了保護兒童健康，我們呼吁采取更多的措施來控制空氣污染物的排放。