中华急诊医学杂志  2016, Vol. 25 Issue (6): 774-778
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葛洪霞, 王旭英, 马青变, 王新, 郑亚安. 大气细颗粒物浓度与急性冠脉综合征急诊人次的相关性分析[J]. 中华急诊医学杂志, 2016, 25(6): 774-778.
Ge Hongxia, Wang Xuying, Ma Qingbian, Wang Xin, Zheng Yaan. Study of relationship between content of fine particulate matter in atmospheric and the number of emergency room visits with acute coronary syndrome[J]. Chin J Emerg Med, 2016, 25(6): 774-778.
大气细颗粒物浓度与急性冠脉综合征急诊人次的相关性分析
葛洪霞, 王旭英, 马青变, 王新, 郑亚安     
100191 北京，北京大学第三医院急诊科（葛洪霞、马青变、王新、郑亚安）；
100191 北京，北京大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系（王旭英）
收稿日期： 2016-03-22
通信作者： 郑亚安，Email：z.y.a@medmail.com.cn
摘要： 目的 探讨大气细颗粒物（fine particulate matter, PM2.5）浓度与居民急性冠脉综合征（acute coronary syndrome，ACS）急诊人次之间的相关性。 方法 收集2013年12月1日至2014年11月30日期间北京大学第三医院急诊科每日ACS就诊病例，患者均为北京市海淀区常住居民。收集同期北京市海淀区大气污染物和气象因素的监测数据。采用广义相加模型，在控制时间长期趋势、节假日效应、星期几效应以及气象因素等混杂因素的基础上，定量评估大气PM2.5浓度与急性冠脉综合征急诊人次的相关性。 结果 研究期间北京市PM2.5年平均浓度为85.44 μg/m3，北京大学第三医院急诊科共确诊ACS患者619例。大气PM2.5浓度与PM10、SO2、NO2浓度呈正相关，相关系数分别为0.88、0.48和0.67，均有统计学意义（P＜0.05），与日均气温呈负相关,相关系数〖JP3〗为-0.04（P＜0.05）。污染模型中，PM2.5浓度与ACS急诊人次呈正相关，PM2.5浓度每上升10 μg/m3，ACS急诊相对危险度Rn为1.019（95%CI：1.000～1.038）。此外，大气PM2.5浓度对ACS急诊人次的影响具有滞后效应，滞后1 d（lag1）的PM2.5浓度对急诊人次的相对危险度最大。 结论 大气PM2.5浓度升高引起ACS急诊人次的增加，并且具有滞后效应。
关键词： 急性冠脉综合征     细颗粒物     急诊人次     广义相加模型     大气污染     滞后效应    
Study of relationship between content of fine particulate matter in atmospheric and the number of emergency room visits with acute coronary syndrome
Ge Hongxia, Wang Xuying, Ma Qingbian, Wang Xin, Zheng Yaan     
Emergency Department of Peking University Third Hospital, Beijing, 100191 China(Ge HX, Ma QB, Wang X, Zheng YA);
Department of Occupational and Environmental Health, School of Public Health, Health Science Center, Peking University, Beijing 100191 China (Wang XY)
Abstract: Objective To explore the relationship between content of fine particulate matter (PM2.5) in atmospheric and the number of emergency room(ER) visits with acute coronary syndrome(ACS). Methods Daily data of ER visits to Peking University Third Hospital for ACS was collected from December 1st, 2013 to November 30th, 2014. All patients were resident population of Haidian District, Beijing. The daily meteorological data and contents of air pollutants in Beijing were also collected in the same time period. Generalized Additive Model（GAM）was fitted to estimate the association between the ambient PM2.5 and the ER visits for ACS, under controlling for time trends, holiday effect, day of week effect and weather conditions. Results The annual average amount of PM2.5 was 85.44 μg/m3 over the study period. There were 619 cases with ACS as ER visits. PM2.5 was positive related with PM10, NO2 and SO2. The corresponding correlation coefficients were 0.87, 0.48 and 0.67, respectively (P<0.05). But PM2.5 was negative related with mean temperature (r=-0.04, P<0.05). In the polluted model, there was positive association between PM2.5 and ER visits with ACS. When each increament in PM2.5 with 10 μg/m3 , the relative risk strength of ER visits with ACS was 1.019 (95%CI: 1.000-1.038). PM2.5 concentrations had a delayed effect on the onset of ACS occurred on the next day. This lagged 1 day phenomenon showed the most significant influence of PM2.5 on ER visits for ACS. Conclusions The ambient concentrations of PM2.5 are positively associated with ER visits for ACS. And there is a lag effect.
Key words: Acute coronary syndrome     Fine particulate matter     Emergency room visits     Generalized additive model     Air pollution     Lag effect    

随着社会经济的迅猛发展、城市化进程的不断加快，中国许多大中城市的颗粒物污染较为严重且呈逐年加重的趋势，雾霾成为街头巷尾的热议话题，而细颗粒物 (fine particulate matter,PM2.5)是加重雾靈天气的罪魁祸首。

PM2.5指环境空气中空气动力学当量直径小于25 μm的颗粒物，也称细颗粒物。相对于较粗的大气颗粒物而言，PM2.5的粒径小，表面积大，且沉降速度慢，输送距离远，容易吸附空气中的细菌、病毒等有害微生物，且不易被鼻腔内绒毛所阻挡，可以直接到达肺泡并沉积,进而入血液循环,因此PM2.5不仅可直接引起肺损伤，也可间接作用于全身，特别是导致心血管疾病的发病率和死亡率增加[1, 2]。2010年美国心脏协会(AHA)发布了《大气污染与心血管疾病》的科学声明，明确指出PM2.5是心血管事件的一个重要危险因素[3]。

目前国外对PM2.5与心血管疾病的相关研究主要集中于住院率和病死率方面，北京市大型综合医院住院病床持续紧张,因此常规的住院模式难以准确反映短期大气污染的相关健康效应，相比之下,急诊就诊率的变化对于观察短期大气污染的健康效应可能更为合适。且我国对PM2.5的重视起步较晚，2012年才在《环境空气质量标准》中增加了PM2.5环境质量标准限值，目前尚且无足量的实测数据证实PM2.5与心血管疾病发病的直接联系。本研究采用广义相加模型(generalized additive model,GAM),定量评估了北京市海淀区大气中的主要污染物PM2.5与人群急性冠脉综合征(acute coronary syndrome,ACS)急诊人次之间的相关性，以期为建立区域大气污染物与健康效应的预测预警系统提供科学依据。

1 资料与方法 1.1 研究资料 1.1.1 ACS急诊资料

收集整理北京大学第三医院急诊科2013年12月1日至2014年11月30日期间确诊为ACS的患者基本资料，包括患者年龄、性别、诊断、就诊日期、家庭住址等。ACS病例的诊断均满足中华医学会心血管分会制定的ACS诊断标准[4, 5]。根据患者家庭住址信息排除非北京市海淀区长期居住的人群资料,以确保研究对象均来自当地的常住人口。北京大学第三医院是北京市海淀区最大的三级甲等综合性医院，急诊量位于北京市前列，对于分析北京市海淀区ACS急诊信息具有一定代表性。

1.1.2 大气污染物浓度和日均气温资料

同期北京市每日大气污染物常规监测资料，来源于北京市环境保护监测中心，包括可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)。日均气温来源于国家气象局。

1.2 统计学方法

本研究所有的统计分析均在R 3.1.2 软件中实现，以P<0.05为差异有统计学意义。

(1) 描述性分析：研究期间大气污染物浓度(PM2.5、PM10、SO2和NO2)、日平均温度均近似服从正态分布，以均数±标准差(x ±s)表示，同时采用P25、P50、P75、最小值和最大值进行统计描述。大气污染物与气温之间的相关性采用Spearman相关进行分析。

(2) 广义相加模型：采用广义相加模型，在控制时间的长期趋势、星期效应、节假日效应和气温的影响后，分别对大气PM2.5浓度与每日ACS急诊人次进行拟合，其基本模型如下：

Yt~Poisson(ut)log(ut)=α+s(Timet)+nDOWt+vHolidayt+PM2.5t+s(RHt)+s(Tempt)+s(WSt)

其中，t 为观察日；Yt 为观察日ACS急诊人次；α为截距；s(…)为平滑函数；DOWt 为观测日所在的星期几；Holidayt 是节假日变量，取值为1时为法定节假日。

引入PM2.5拟合污染物线性模型，并考虑其滞后效应。滞后效应即用今日的ACS急诊人次与前面若干日的大气污染水平进行回归分析，以研究前几日的污染对以后ACS急诊人次的影响。本研究考虑当日(lag 0)至滞后5日(lag 5)的作用，根据AIC(akaike information criterion，AIC)值最小准则选择最合适的滞后日进入模型评价PM2.5对ACS急诊就诊量的相对危险度大小。

2 结果 2.1 ACS急诊人次、大气污染物浓度及日均气温频率分布

2013年12月1日至2014年11月30日北京市第三医院急诊科确诊ACS共计619人次，其人口学特征见表 1。图 1显示的是研究期间年北京大学第三医院ACS急诊人次的时间序列。由图 1可见，ACS急诊人次在2014年1月至2014年3月、2014年7月、2014年10月期间分别出现了增加的情况，其他时间相对比较稳定。

表 1 2013年12月1日至2014年11月30日北京大学第三医院ACS确诊患者的基础临床资料(例，%) Table 1 Clinical data of patients diagnosed ACS in Peking University Third Hospital from December 1st,2013 to November 30th,2014(case，%)
指标ACS急性心肌梗死不稳定型心绞痛
性别 男性423(68.3)118(69.0)305(68.1)
女性196(31.7)53(31.0)143(31.9)
年龄 ＜65岁271(43.8)87(50.9)184(41.1)
≥65岁348(56.2)84(49.1)264(58.9)
总计619(100.0)171(27.6)448(72.4)
表选项

图 1 2013年12月1日至2014年11月30日研究期间ACS急诊人次的时间变化趋势 Fig. 1 Trend chart of ER visits for ACS vary with time from December 1st,2013 to November 30th,2014
图选项

研究期间北京市PM2.5、PM10、SO2 和NO2的年平均浓度和日均气温描述性统计结果见表 2。北京市年均气温为14.0℃,大气污染物中PM2.5、PM10、SO2、NO2的年平均浓度(x ±s)分别为(85.44±68.87) μg/m3，(116.24±74.60)μg/m3，(20.79±23.78) μg/m3，(54.64±23.38) μg/m3 。与我国现行《环境空气质量标准》(GB3095-2012)比较，研究期间北京市PM2.5、PM10、SO2、NO2的年平均浓度分别为我国空气质量二级标准(35 μg/m3、70 μg/m3、60 μg/m3和40 μg/m3)的2.44倍、1.66倍、0.35倍、1.37倍，PM2.5浓度严重超标。

表 2 2013年12月1日至2014年11月30日北京市大气污染物以及日均气温的描述性统计分析 Table 2 Descriptive statistical analysis of air pollutants and daily air temperature in Beijing from December 1st,2013 to November 30th,2014
指标x ±sP25P50P75最小值最大值
PM2.5(μg/m3)85.44±68.8733.5066.00115.505.00387.00
PM10(μg/m3)116.24±74.6062.00101.00149.008.00443.00
SO2(μg/m3)20.79±23.785.0011.0028.002.00133.00
NO2(μg/m3)54.64±23.3838.5049.0067.008.00135.00
日均气温(℃)14.04±10.7010.704.0015.50-6.5031.00
 注：P25 第25位百分位数；P50 第50位百分位数；P75 第75位百分位数
表选项
2.2 PM2.5与其他大气污染物及日均气温间Spearman 相关分析

由表 3可知，PM2.5浓度与PM10、SO2、NO2浓度之间呈显著正相关，相关系数(r)分别为0.88、0.48和0.67(P＜0.05)，与日均气温呈负相关,相关系数(r)为-0.04(P＜0.05)，提示其他大气污染物以及气温是研究PM2.5对ACS发病率影响的重要混杂因素。

表 3 2013年12月1日至2014年11月30日北京市大气污染物、日均气温之间的Spearman相关分析结果 Table 3 Results of Spearman correlation analysis between air pollutants and daily air temperature from December 1st,2013 to November 30th,2014
因素PM2.5PM10SO2NO2MT
PM2.51.000.88b0.48b0.67b-0.04a
PM101.000.53b0.73b-0.01a
SO21.000.65b-0.63b
NO21.00-0.30b
MT1.00
 注:aP<0.05；bP<0.01；MT为日均气温
表选项
2.3 大气污染物浓度对ACS急诊人次影响的单污染模型

控制了日均气温的影响后，单污染物模型显示，PM2.5浓度与ACS急诊人次有相关性(图 2)，且对ACS急诊人次的影响具有滞后效应。滞后1 d PM2.5浓度与北京市海淀区居民ACS就诊的相关性最大，对应的RR值为1.019，即PM2.5日均浓度每增加10 μg/m3，北京市居民中ACS急诊人次增加1.9%(95%CI：1.007～1.031)，相关性有统计学意义(P﹤0.05)。

图 2 滞后0～5 d PM2.5浓度每升高10μg/mL与ACS急诊人次的关系 Fig. 2 Relationship between every 10μg/m3 increment in PM2.5 with lagged 0-5 days and ER visits for ACS
图选项

用广义相加模型在控制了时间长期趋势、星期效应、节假日效应和日均气温的影响后，对滞后1日(lag1)PM2.5浓度拟合的暴露-反应关系曲线，结果表明，PM2.5的效应基本呈线性无阈值，即随着该暴露因素的升高，ACS发病的相对危险度增加 图 3 大气PM2.5浓度对ACS急诊人次的暴露-反应关系 Fig. 3 The concentration-response relationship between ambient concentration of PM2.5 and ER visits for ACS
图选项
2.4 PM2.5浓度对ACS急诊人次影响的多污染物模型

考虑到PM2.5浓度与SO2、NO2浓度存在正相关,因此进一步校正SO2、NO2浓度进行多污染物模型分析。同时校正NO2和SO2浓度后,PM2.5每升高10 μg/m3与ACS急诊人次的RR值为1.019 (95%CI: 1.000～1.038，P＜0.05)，即PM2.5日均浓度每增加10 μg/m3，居民中ACS急诊人次增加1.9%。

3 讨论

心血管疾病是现代社会严重威胁人类健康、导致死亡的主要疾病之一，大量流行病学研究证实大气污染物暴露与心血管疾病的住院率和死亡率具有相关性，但北京市大型综合医院住院病床持续紧张,常规的住院模式难以准确反映短期大气污染的相关健康效应，相比之下,急诊就诊率的变化对于观察短期大气污染的健康效应可能更为合适。导致死亡最常见的心血管疾病是冠心病,其中尤属急性冠脉综合征最常见，但我国对PM2.5的重视起步较晚，研究较少，查阅相关资料，关于PM2.5对ACS发病率的影响目前尚无文献报道。大气污染存在明显的地区异质性，即不同地区大气污染物成分差异明显，对机体的影响不同。本研究以北京市作为研究城市，采用广义相加模型研究北京市海淀区PM2.5污染对居民ACS急诊人次的影响，从而为建立区域大气污染物与健康效应的预测预警系统提供科学依据。

本研究证实北京市海淀区PM2.5浓度为我国现行《环境空气质量标准》二级标准的2.44倍，且PM2.5浓度的增加与居民ACS急诊人次呈显著正相关，提示北京市目前的大气污染状况对人群心血管健康存在一定危害。经GAM模型分析得知,PM2.5滞后1 d的浓度对ACS急诊人次影响最大。PM2.5浓度每增加10 μg/m3，北京市海淀区ACS发病数增加1.9%。本研究中PM2.5滞后时间与国外关于缺血性心脏病的研究报道不完全相同，Talbott 等[6]对美国华盛顿州、马萨诸塞州的研究数据与本研究一致，滞后天数均为1 d，但对美国新泽西州和纽约州研究数据中滞后天数为0，即PM2.5当天的浓度对缺血性心脏病发病的影响最大。不同地区PM2.5浓度对ACS急诊人次的影响滞后效应不同，可能原因有：(1)各地区的人群种族不同，相应的体质也有所差别，不同肤色及民族对于大气污染物的敏感性是不同的，所以会对研究结果产生差异性；(2)各地区的医疗卫生条件不同，居民的医疗就诊程序和保健意识不同，导致就诊时间的差异；(3)不同地区主要污染物的组成成分存在差异，各种污染物作用于人体的途径不同，引起的生物学效应不同，也会对该结果造成影响。

大气颗粒物的阈值问题是评价其健康效应暴露-反应关系的重要部分。 阈浓度值表示在低于该浓度时，已有的流行病学研究未观察到大气颗粒物对死亡率的影响，对于决策者制定大气质量标准有极为重要的参考价值[7]。目前，有关大气颗粒物健康效应的研究大部分都趋向于认同其效应曲线为线性无阈值类型，本研究以目前北京市常规监测的PM2.5为代表，评价其对ACS发病数的暴露-反应关系，结果亦发现PM2.5的ACS发病效应基本呈线性无阈值，说明随着暴露因素PM2.5浓度的升高，ACS发病的相对危险度增加。

目前，PM2.5导致心血管损害的机制还不十分明确。近十几年，国内外学者提出很多相关病理生理机制，主要包括氧化应激、全身炎症反应、凝血功能失调、血管内皮损害(包括结构损害和功能损害)、线粒体损害、自主神经功能变化等[8]，共同作用导致机体心率变异性减低、血压升高和动脉粥样硬化的发生，进而可能引发心律失常，引起急性冠脉综合征。

阐明PM2.5的作用机制及制造出相应的靶向药物还有漫漫长路，治理污染才理是治本之道，需要个人、政府和社会共同努力来改善我们的生存环境。

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