衛(wèi)星遙感監(jiān)測環(huán)境因素與候鳥COPD患者的關(guān)系

閆 鵬，李莘莘，解立新

(解放軍總醫(yī)院呼吸內(nèi)科，北京100853)

候鳥人群主要是指夏季在北方生活、冬季北方天氣轉(zhuǎn)涼后至海南過冬的人群。目前越來越多的老年人群來海南過冬，且三亞尤為明顯。既往研究發(fā)現(xiàn)，慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary diseases, COPD)患者的病情嚴(yán)重程度、急性加重率與溫度、相對濕度、空氣質(zhì)量指數(shù)等有密切關(guān)系。候鳥COPD患者冬季來海南后其生活質(zhì)量、活動耐量、急性加重率較其在北方有明顯改善，與環(huán)境因素的改變密不可分。

衛(wèi)星遙感技術(shù)是指應(yīng)用衛(wèi)星監(jiān)測環(huán)境因素，其優(yōu)點是可以實時測量，覆蓋面積廣，同時可以監(jiān)測溫度、相對濕度、空氣質(zhì)量指數(shù)等。與地面監(jiān)測相比，不依賴于地面監(jiān)測站，覆蓋面積廣，可同時觀察多個位置。因此，其用于檢測候鳥人群遷徙的環(huán)境變化有著無可替代的地位。

1 COPD患者與溫度的關(guān)系

現(xiàn)有的研究已經(jīng)證明氣溫是影響COPD患者疾病的主要因素之一，氣溫下降往往伴隨著患者急性加重次數(shù)的增加和病情明顯加重，每年冬季12月中下旬到次年1月上旬是COPD患者的急性加重期和死亡高峰[1,2]。國外研究發(fā)現(xiàn)，COPD患者在圣誕節(jié)前后的住院率及病死率最高，被稱為“圣誕節(jié)現(xiàn)象”，是因為圣誕節(jié)前后是一年內(nèi)氣溫最低的時期，寒冷的氣候?qū)е缕洳∏榧毙约又厣踔翋夯痆1]。臺灣的一項COPD患者10年隨訪隊列研究同樣發(fā)現(xiàn)，氣溫每降低1℃，COPD急性加重率增加0.8%[3]。密西根州≥65歲的人群中，COPD患者在冬季的急性加重率和病死率增加19%[4]。新西蘭的研究表明，冬季COPD患者的病死率增加18%[5]。對上海17 874名COPD患者病死原因分析發(fā)現(xiàn)，冬季每 4天晝夜溫差每降低1℃，COPD患者的病死率增加1.57%[6]。有研究發(fā)現(xiàn)，一年中最冷的一周與最熱的一周相比，COPD患者的最大呼氣量(forced expiratory volume,FEV)可減少45 ml[7]。同時研究證明，冷空氣會導(dǎo)致氣道相對狹窄和氣道炎癥的發(fā)生[8]。最近的研究證明，寒冷的空氣會導(dǎo)致COPD患者氣道分泌黏液增多[9]。這可能是在寒冷季節(jié)導(dǎo)致COPD患者急性加重率和病死率增加的原因。

研究高熱對COPD患者的影響，主要是指一段時間內(nèi)的持續(xù)高熱，我們稱之為熱浪天氣。2003年，歐洲的熱浪天氣導(dǎo)致了大約7萬人的死亡[10]。研究發(fā)現(xiàn)，熱浪天氣對COPD老年患者是一個獨立的危險因素[11,12]。在芝加哥的研究中指出，當(dāng)溫度超過29℃，溫度每升高1℃，COPD患者的住院率增加7.6%[13]。針對美國213個城市中的125萬老年人的研究發(fā)現(xiàn)，溫度每升高10℃，COPD患者的住院率增加4.7%[14]。目前熱浪天氣對COPD患者影響的機制尚不完全清楚，可能與呼吸道的熱暴露有直接的關(guān)系。

氣溫太高或者太低都會導(dǎo)致COPD患者急性加重率和住院率的增加，甚至導(dǎo)致病死率的增加。北京地區(qū)溫度與呼吸系統(tǒng)疾病的研究表明，其最適溫度為21.3℃，15 d的平均溫度每升高或下降5℃，均會導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病的病死率升高[2]。對于COPD患者來說，溫度過高或過低都會導(dǎo)致其急性加重率增加，可能與COPD患者體溫調(diào)節(jié)差有關(guān)[15]。

2 COPD患者與空氣質(zhì)量指數(shù)的關(guān)系

城市空氣污染對COPD患者的健康也具有重要的影響?，F(xiàn)有的研究證明空氣中臭氧(O3)、可吸入顆粒物10(particulate matter 10，PM10)、PM2.5、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)等空氣污染物的含量與因肺部疾病因素發(fā)病和住院呈顯著的正相關(guān)，在冬季尤為明顯。而且空氣污染程度與肺部疾病導(dǎo)致死亡呈正相關(guān)，空氣污染甚至?xí)黠@縮短健康人群的壽命[16,17]。2012年WHO統(tǒng)計了環(huán)境污染導(dǎo)致的3700萬過早死亡病例，其中14%的患者是因為COPD急性加重或下呼吸道感染致死。目前已有明確的證據(jù)表明，交通相關(guān)的污染與COPD的形成有直接的關(guān)系[18]。

在既往的研究中，環(huán)境因素(包括交通相關(guān)的空氣污染[19]、職業(yè)接觸的粉塵和氣體)對COPD患者的短期影響已經(jīng)被證實。Faustini等[20]研究證實，空氣中PM10、PM2.5、NO2、O3含量與COPD患者的病死率相關(guān)，尤其是PM10和NO2。一項隨訪5年的研究證明，暴露在高水平環(huán)境污染中的COPD患者住院率提高15%[21]。同許多其他的危險因素不同，環(huán)境污染對COPD患者的影響是終身的[22]。目前大部分的研究證實，COPD患者的病死率和住院率與短期暴露的交通性空氣污染相關(guān)，而且很多研究集中于環(huán)境污染中的幾種組分，如PM10、PM2.5、NO2、O3等[20,23]。在環(huán)境中，多種組分是COPD患者的危險因素，而大部分的研究集中在短期的影響，長期影響尚未知[24-26]。

3 COPD患者與相對濕度的關(guān)系

有研究證明，在溫暖的季節(jié)，相對濕度較高；在寒冷的季節(jié)，相對濕度較低[27]。對于COPD患者來說，在最佳濕度下，其氣道炎癥會更低，可能會導(dǎo)致其急性加重率降低。臺灣一項研究過敏性鼻炎、哮喘、COPD患者門診就診人數(shù)時發(fā)現(xiàn)，相對濕度更低時門診就診數(shù)量多[28]。巴西的一項隨機對照研究證明，霧化吸入生理鹽水和高滲生理鹽水都能使COPD患者的6分鐘步行實驗增加，呼吸困難評分和生活質(zhì)量有所改善，其中霧化吸入生理鹽水改善更明顯[29]。而所有應(yīng)用霧化吸入生理鹽水或者化痰藥物時，均是使空氣達(dá)到飽和水蒸氣后出現(xiàn)氣溶膠，進(jìn)而吸入后增加了痰液分泌和引流，減輕了癥狀。我們的研究也發(fā)現(xiàn)，候鳥COPD患者身處相對濕度更高的三亞后，其生活質(zhì)量和活動耐量得到改善[30]。

在干粉吸入器的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，相對濕度高時，吸入的藥物顆粒更容易沉積在肺部[31]。同時研究發(fā)現(xiàn)，在空氣中細(xì)顆粒物濃度相同時，在相對濕度更大的早晨更容易形成霧霾[32]。韓國的一項相對濕度的研究發(fā)現(xiàn)，相對濕度越高，越容易形成霧霾，對呼吸系統(tǒng)疾病尤其是COPD和哮喘的影響就越大[33]。在研究北京2013年霧霾形成的原因中發(fā)現(xiàn)，相對濕度越高越容易形成霧霾，同時空氣中的有機離子也增多[34]。越來越多有關(guān)霧霾的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相對濕度>90%時，易形成霧，而相對濕度在80%～90%之間時，若氣候條件允許，則形成霧霾，所以對呼吸系統(tǒng)疾病的影響更大。

4 衛(wèi)星監(jiān)測環(huán)境因素的優(yōu)勢

城市污染在發(fā)展中國家越來越嚴(yán)重，我國情況尤為嚴(yán)重，檢測污染情況的動態(tài)變化已成為焦點。檢測霧霾一般分為兩種，一種為地面檢測，需要建立工作站，其特點是檢測準(zhǔn)確，缺點是花費較大，且檢測范圍較小；另一種為衛(wèi)星遙感監(jiān)測，其通過中分辨率成像光譜儀、多角度成像光譜儀等檢測氣溶膠光學(xué)厚度來反映污染情況，其優(yōu)點是檢測范圍廣，成本低。近幾年，應(yīng)用衛(wèi)星遙感監(jiān)測地面顆粒物逐漸增多[35]。中國一項應(yīng)用衛(wèi)星遙感監(jiān)測2004年至2013年 PM2.5濃度的研究指出，應(yīng)用衛(wèi)星遙感監(jiān)測與地面監(jiān)測的準(zhǔn)確度較高，經(jīng)過修正后其相關(guān)系數(shù)可以達(dá)到0.92[36]。因此，通過數(shù)學(xué)模型修正后的數(shù)據(jù)與地面監(jiān)測相關(guān)性較好，同時應(yīng)用衛(wèi)星遙感監(jiān)測更方便，定位更準(zhǔn)確，覆蓋范圍更廣。

5 候鳥COPD患者生活質(zhì)量增高的原因

溫度適當(dāng)升高后，導(dǎo)致氣道擴張，緩解部分小氣道阻塞；空氣質(zhì)量指數(shù)好轉(zhuǎn)，吸入更清潔的空氣，降低了氣道炎癥，進(jìn)而使得痰液分泌減少；相對濕度更高，使得氣道濕化更充分，更利于痰液稀釋和引流。海南的冬季與北方的冬季相比，擁有更高的溫度、更清潔的空氣和更高的相對濕度。因此，候鳥COPD患者來海南后，尤其是三亞，其生活質(zhì)量更高，活動耐量增加，急性加重率降低，進(jìn)而住院率和病死率降低。

隨著近些年來人們生活水平的不斷提高，由于冬季北京地區(qū)空氣污染狀況沒有好轉(zhuǎn)，目前每年有近200萬北方候鳥人群(主要是老年人)冬季來到海南居住過冬，以北京及附近省市的候鳥人群為主，初步估計超過30萬人，居住時間長達(dá)數(shù)月，其中相當(dāng)部分合并有COPD或其他肺部疾病[37]。我們初步研究發(fā)現(xiàn)，在同樣基礎(chǔ)疾病條件下，在海南的COPD候鳥患者的病情能夠明顯好轉(zhuǎn)，其活動耐量得到改善，部分候鳥COPD患者的肺功能得到緩解，生活質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于北京地區(qū)的COPD患者，這一定與海南適宜的溫度、清潔的空氣和更高的相對濕度等有著直接的關(guān)系[38]。通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測，可以找到更適合慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者生活的環(huán)境，提前遷徙后可改善COPD患者生活質(zhì)量和活動耐量，可能降低急性加重率和病死率，甚至部分患者肺功能可能改善。

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