氣象和空氣污染物對原發(fā)性氣胸發(fā)病的影響

王亞芹 白風(fēng)霞 梁璐 付桂琴 楊偉紅 張孟繁 劉思亮 黃家惠

1河北大學(xué)附屬醫(yī)院/臨床醫(yī)學(xué)院,保定 071000;2河北大學(xué)附屬醫(yī)院急診科,保定 071000;3河北省氣象服務(wù)中心,石家莊 050021

自發(fā)性氣胸是指靠近肺表面的細(xì)微氣皰、肺大皰破裂引起的,分為原發(fā)性氣胸 (primary spontaneous pneumothorax,PSP)和繼發(fā)性氣胸[1]。前者是指沒有已知的肺部疾病,后者存在肺氣腫、肺結(jié)核等肺部疾病。流行病學(xué)調(diào)查顯示,PSP發(fā)病率低,男性和女性的發(fā)病率分別為15.9/10萬和2.2/10萬[2]。但研究報(bào)道PSP發(fā)生有集群現(xiàn)象[3],即在2～3 d內(nèi)至少2例及以上的PSP相繼發(fā)病,一些學(xué)者認(rèn)為集群現(xiàn)象的發(fā)生與氣象因素密切相關(guān)。

近年來,我國環(huán)境治理略有成效,但我國仍然面臨著嚴(yán)重的空氣污染問題。研究顯示,歸因于空氣污染的發(fā)病率和病死率不斷升高,預(yù)計(jì)到2050年每年將有660萬人死于空氣污染[4]?？諝馕廴疚锱cCOPD、哮喘、肺部感染等多種呼吸系統(tǒng)疾病之間的聯(lián)系已被證實(shí)[5-7],但空氣污染物與PSP之間的關(guān)系還沒有得到廣泛的研究,此外,關(guān)于氣象對PSP的影響一直存在爭議。PSP 發(fā)病機(jī)制不明,調(diào)查PSP發(fā)病的季節(jié)性變化,探討氣象和空氣污染物對PSP發(fā)病的影響,為PSP 的預(yù)防及流行病學(xué)研究提供參考。

1 對象與方法

1.1 研究對象 采用橫斷面調(diào)查研究收集2014年1月1日至2018年12月31日在河北大學(xué)附屬醫(yī)院住院治療的自發(fā)性氣胸患者,經(jīng)胸部CT 或胸片證實(shí),查閱病歷資料,確定具體發(fā)病時(shí)間,記錄患者一般信息。氣胸發(fā)病時(shí)間定義為患者開始出現(xiàn)咳嗽、胸痛、胸悶、呼吸困難等癥狀的當(dāng)天。排除標(biāo)準(zhǔn):無法確定發(fā)病時(shí)間;繼發(fā)性氣胸。

1.2 氣象資料 本研究時(shí)間從2014年1月1日至2018年12月31日共包含1 826 d,氣象資料來源于河北省氣象服務(wù)中心同時(shí)期的地面觀測數(shù)據(jù)。氣象因素包括相對濕度、平均風(fēng)速、日降水量、平均氣壓、氣壓變化,氣壓變化定義為當(dāng)日平均氣壓與前一日平均氣壓差[8];空氣污染物數(shù)據(jù)包括二氧化硫(SO2)、臭氧(O3)、一氧化碳 (CO)、二氧化氮(NO2)、可吸入顆粒物(PM2.5、PM10)。

1.3 研究方法 將PSP患者發(fā)病日期與同時(shí)期的氣象和空氣污染物數(shù)據(jù)匹配,比較各季節(jié)的氣象和空氣污染物特征。根據(jù)PSP 發(fā)病時(shí)間分為無PSP發(fā)病天(1 541 d)和有PSP發(fā)病天(285 d)2組,比較氣象和空氣污染物在2組中的差別,PSP發(fā)病與氣象因素運(yùn)用多因素logistic 回歸模型進(jìn)行分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示,2組比較采用獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn);偏態(tài)分布的計(jì)量資料用M(QR)表示,2 組間比較用Mann-WhitneyU檢驗(yàn),多組間比較采用Kruskal-WallisH檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以例數(shù) (百分?jǐn)?shù))表示,采用χ2檢驗(yàn)進(jìn)行比較。影響因素分析采用多因素logistic回歸模型。雙側(cè)檢驗(yàn),P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 本研究共有503例自發(fā)性氣胸患者,其中PSP患者325例,中位發(fā)病年齡(P25,P75)為23 (17,48)歲。PSP 患者中男274 例(84.3%),女51 例 (15.7%);左側(cè)發(fā)病154 例(47.4%),右 側(cè)161 例 (49.5%),雙 側(cè)10 例(3.1%);1 826 d 中非氣胸發(fā)病1 541 d,氣胸發(fā)病285 d;氣胸的聚集性定義為在3 d內(nèi)至少2例氣胸患者相繼發(fā)病,其中聚集性發(fā)病195例,占總發(fā)病人數(shù)的60.0%。

2.2 PSP發(fā)病的季節(jié)性分布 PSP 夏季高發(fā) (圖1),各季節(jié)氣胸的發(fā)病時(shí)間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=6.432,P=0.092)。PSP每月發(fā)病人數(shù)與平均氣壓的關(guān)系見圖2。

圖1 原發(fā)性氣胸患者發(fā)病時(shí)間的季節(jié)分布

圖2 每月PSP發(fā)病人數(shù)與平均氣壓的關(guān)系

2.3 氣象和空氣污染物的季節(jié)分布特征 平均風(fēng)速春季最高,O3夏季最高,平均氣壓、PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2冬季最高,相對濕度秋季最高。氣壓變化在不同季節(jié)的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,其余各項(xiàng)指標(biāo)在不同季節(jié)的分布差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P值均＜0.001)。見表1。

表1 氣象和空氣污染物的季節(jié)分布特征 [M(QR)]

2.4 氣象和空氣污染物的差異 與無PSP發(fā)病天組比較,有PSP 發(fā)病天組平均氣壓 (Z=-3.374,P=0.001)、NO2濃度 (Z=-2.539,P=0.011)較低,O3濃度 (Z=-3.271,P=0.001)較高。見表2。

表2 2組氣象和空氣污染物比較 [M(QR)]

2.5 多因素回歸分析 以是否有PSP發(fā)病為因變量,以平均氣壓、O3、PM10、SO2、NO2、季節(jié)為自變量,行多因素回歸分析。平均氣壓最大值為1 042.1 hPa,最小值為992.6 h Pa,中位數(shù)為1 014.8 hPa,四分位數(shù)間距為19.2 hPa,平均氣壓數(shù)值大且波動(dòng)也大,因此將平均氣壓整體縮小10倍帶入多因素回歸分析,檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臄M合優(yōu)度P=0.690。多因素回歸分析顯示PSP的危險(xiǎn)因素為平均氣壓降低。見表3。

表3 原發(fā)性氣胸發(fā)病的多因素回歸分析

3 討論

“健康中國2030”規(guī)劃出臺(tái),大健康領(lǐng)域持續(xù)升溫,環(huán)境問題對健康的影響越來越突出,造成的全球疾病負(fù)擔(dān)明顯加重[9]。PSP是呼吸系統(tǒng)中的一類重要疾病,發(fā)病前無征兆,發(fā)病迅速,且存在致死風(fēng)險(xiǎn)。PSP發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,探究氣象和空氣污染物與PSP發(fā)病的關(guān)系,尋找PSP發(fā)病的危險(xiǎn)因素,加強(qiáng)健康宣教,做好預(yù)防工作,對于PSP 的發(fā)病具有重要影響。

越來越多的證據(jù)表明PSP 的發(fā)生不是隨機(jī)事件[1]。早在1997 年Smit等[10]用 “可預(yù)測的小流行病”描述PSP,在這種小流行病中,氣胸患者一般在2～3 d相繼入院。根據(jù)這一定義,研究顯示自發(fā)性氣胸聚集發(fā)生占總發(fā)病人數(shù)的70.5%[11],與本研究 (PSP 聚集天發(fā)病占60.0%)雖有相似,卻略有差異,分析原因可能是該研究納入的患者為自發(fā)性氣胸患者,其中還包含了繼發(fā)性氣胸患者,導(dǎo)致了該研究數(shù)值偏高。隨后,Ogata等[2]研究認(rèn)為PSP有聚集性。PSP 的聚集性發(fā)生,說明與氣象因素密切相關(guān)。

Aissa等[12]研究顯示在蘇塞地區(qū)自發(fā)性氣胸發(fā)病與季節(jié)相關(guān)。日本的研究顯示在調(diào)整了月份、年、工作日、節(jié)假日后,PSP發(fā)病在不同季節(jié)仍有顯著差異(P=0.03)[2]。相反,中國臺(tái)灣的一項(xiàng)大規(guī)模研究顯示,季節(jié)性變化不是氣胸的誘發(fā)因素[13]。本研究中夏季氣胸發(fā)病明顯增多,與多項(xiàng)研究[12,14]一致,在調(diào)整其他因素后PSP 在各季節(jié)發(fā)病差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各項(xiàng)研究結(jié)果不同,可能是由于研究人群、氣象、地理環(huán)境的差異。

夏季紫外線照射強(qiáng)烈,空氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物和氮氧化物經(jīng)太陽光照射生成O3,從而使得夏季O3濃度增高而NO2濃度降低[15],這可能是NO2濃度在有PSP 發(fā)病天降低的原因。Marx等[16]在法國14個(gè)急救中心納入948例PSP患者,結(jié)果顯示短期暴露在低濃度NO2中,沒有發(fā)現(xiàn)與PSP發(fā)病的關(guān)系,與本研究結(jié)果一致。Abul等[17]的研究只納入O3濃度這單一因素,發(fā)現(xiàn)隨著O3濃度增高氣胸患者的數(shù)量也隨之增加,其機(jī)制可能與O3的氧化應(yīng)激、氣道炎癥反應(yīng)、上皮細(xì)胞損傷有關(guān)[18]。本研究納入多項(xiàng)因素,未證實(shí)O3與PSP發(fā)病之間的關(guān)系,Marx等[16]的研究與本研究的結(jié)果一致,雖然沒有在統(tǒng)計(jì)學(xué)上證明O3暴露和PSP發(fā)病的關(guān)系,但他們認(rèn)為O3暴露和PSP的聯(lián)系不能被排除。

本研究顯示平均氣壓是PSP的危險(xiǎn)因素(OR=0.763,95%CI:0.607～0.960,P=0.021),表明大氣壓力越低,發(fā)生氣胸的風(fēng)險(xiǎn)越高。關(guān)于平均氣壓對PSP發(fā)病的影響尚未有統(tǒng)一結(jié)論,少部分研究顯示平均氣壓與PSP 發(fā)病無關(guān)[19],但多項(xiàng)研究顯示PSP 發(fā)病時(shí)氣壓明顯低于無PSP 發(fā)病時(shí)[20-21]。根據(jù)Boyle定律,在一定條件下,氣體的體積與氣壓成反比,也就是說氣壓越低,肺泡內(nèi)的氣體體積越大。低氣壓條件下除了肺泡體積的改變,肺泡內(nèi)的壓力也會(huì)發(fā)生改變。大氣氣壓偏低時(shí),大氣中氧分壓、肺泡氧分壓隨之下降,患者缺氧呼吸急促,胸腔負(fù)壓增加,肺泡壓增加。此外,肺與外界環(huán)境之間的大氣壓力可以通過氣道保持平衡,當(dāng)肺內(nèi)結(jié)構(gòu)改變或支氣管痙攣時(shí),肺泡內(nèi)的空氣潴留,肺泡與周圍大氣之間的壓力梯度就不可能迅速達(dá)到平衡,在這種情況下,由大氣壓力降低引起的跨肺壓力梯度可能導(dǎo)致肺泡壁迅速膨脹,隨后出現(xiàn)破裂和氣胸。國外進(jìn)行的一項(xiàng)前瞻性研究模擬海拔環(huán)境,使氣胸患者暴露在低氣壓條件下2 h,經(jīng)胸片證實(shí)發(fā)現(xiàn)氣胸的大小有增加,當(dāng)回到正常氣壓條件時(shí),氣胸減少并恢復(fù)到基線水平[22]。低氣壓最為明顯的是航空飛行中。有報(bào)道,1名38歲的中年女性在間隔1年的時(shí)間里,先后2次在飛機(jī)上發(fā)生自發(fā)性氣胸[23]。而另一名女性在乘坐飛機(jī)時(shí)和潛水時(shí)均發(fā)生了自發(fā)性氣胸[24]?？梢?低氣壓對氣胸的發(fā)生有重要影響。

另一個(gè)主要的觸發(fā)因素可能是氣壓的突然變化,但在這項(xiàng)研究中并沒有證實(shí),與部分研究結(jié)果相同[21,25]。人們普遍認(rèn)為24 h內(nèi)大氣壓力至少變化10 hPa,并且是突變,無論變化的方向如何,都可能與氣胸發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。早在1989年研究顯示氣壓反復(fù)變化時(shí)氣胸發(fā)病率也明顯增高。氣壓變化對氣胸的影響備受爭議,氣壓變化對氣胸的影響可能受氣壓變化程度、變化頻率的影響。

人體器官中的肺和大氣壓關(guān)系最為密切,而肺受大氣壓影響非常明顯。本研究地處保定,夏季炎熱多雨,氣候悶熱,大氣壓在每個(gè)季節(jié)各不相同并且在夏季明顯偏低。日本福岡的一項(xiàng)研究中[2],平均氣壓在各個(gè)季節(jié)的波動(dòng)趨勢與本研究一致,都是平均氣壓夏季＜春季＜秋季＜冬季。韓國的研究[14]顯示,O3、NO2、PM10在有PSP發(fā)病天與無PSP發(fā)病天有明顯差異,與本研究不同的是NO2濃度在有PSP發(fā)病天高于無PSP發(fā)病天,該研究最終結(jié)果也與本研究不同。關(guān)于大氣壓對PSP發(fā)病的影響研究結(jié)果各異,除了與各地的大氣壓水平有關(guān),還與各地區(qū)空氣污染情況密切相關(guān)。

我國關(guān)于氣象和空氣污染物對PSP的研究極少,我國人口眾多,幅員遼闊,非常有必要探索氣候環(huán)境與PSP發(fā)病之間的關(guān)系。本研究顯示,PSP發(fā)病有聚集性,臨床醫(yī)師在接診第1例PSP患者時(shí),應(yīng)警惕隨后幾天時(shí)間可能有PSP患者就診,同時(shí)可以指導(dǎo)人們做好預(yù)防工作,在低氣壓時(shí)避免對人體造成損害。

綜上所述,PSP發(fā)病有聚集性,與低氣壓有一定的聯(lián)系,在低氣壓時(shí),應(yīng)加強(qiáng)健康宣教。未來也希望有多中心、大樣本、前瞻性的研究進(jìn)一步闡述氣候環(huán)境與PSP的關(guān)系。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突