气象因素和室温对心脑血管疾病影响研究综述

2022-11-25杜佩阳王昭俊

煤气与热力 2022年10期

杜佩阳，王昭俊

(1.哈尔滨工业大学建筑学院，黑龙江哈尔滨150006；2.寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室，黑龙江哈尔滨150090)

1 概述

随着我国人民生活水平提高，人们更加长寿，人口老龄化成为趋势，心脑血管疾病已经成为危害我国中老年人健康和生命的主要疾病。近20年来，我国的高血压发病率大大增加，由高血压引发的心脑血管疾病的死亡率已排到所有疾病死亡率的首位，成为人体健康的头号杀手。全国现有高血压患者2.7×108人、脑卒中患者1 300×104人和冠心病患者1 100×104人[1]，每年死于心脑血管疾病的患者近300×104人，占我国每年总死亡患者的50%以上。

21世纪以来，极端天气频发，对人体健康构成威胁。研究表明，极端天气会对心脑血管疾病造成很大的影响。因此，研究心脑血管疾病与各种气象因素以及室内温度(简称室温)之间的关系十分必要。本文介绍目前国内外关于心脑血管疾病与气象因素和室温关系的研究进展。

2 气象因素引发心脑血管疾病的生理机制

在低温刺激下，人体儿茶酚胺分泌增加，且心肌细胞结构会发生变化，具体表现为细胞缺氧、心肌细胞凋亡，从而造成心肌损伤[2]。另一方面，低温会使血小板聚集，促使血栓形成，从而导致冠状动脉痉挛，引发心肌梗死[3]。在极端低温刺激下，心肌细胞膜离子通道功能紊乱，致使心肌病理状态恶化，容易诱发心血管疾病[2]。

当气温急剧下降时，人体交感神经兴奋，同时肾上腺素以及去甲状腺素分泌增加，这些都使得心率加快、血管收缩、心脏排血量增加，从而诱发高血压。若动脉血管在此之前已发生病变，则会引发脑梗死、脑出血等脑血管疾病[3-4]。

当气压急剧变化时，人体血管的收缩程度可能难以适应气压的变化，从而引发中风。另一方面，当气压较低时，人体可能会发生缺氧，从而致使血管痉挛、肾素分泌增加、心率加快、血液处于高凝状态，这些都进一步导致血压升高，从而诱发心力衰竭、冠心病以及脑间质水肿[4]。

湿度对人体健康的影响体现在热代谢和水分代谢两方面。夏季空气湿度较高会妨碍人体正常的热代谢，体内的热量无法通过汗液蒸发散出，导致体温升高、心率加快，从而诱发高血压[5]。冬季空气湿度较低则可能妨碍人体正常的水分代谢。人体内水分减少，则血液浓稠度增加、血液瘀滞，容易形成血栓，进一步诱发心肌梗死[6]。

3 气象因素对心脑血管疾病影响的研究

3.1 气温对心脑血管疾病的影响

大量研究显示，气温的改变，特别是气温的骤然变化，可导致心脑血管疾病发病率、死亡率增加。本文从低温和寒潮这两个方面介绍气温对心脑血管疾病的影响。

① 低温对心脑血管疾病的影响

对澳大利亚居民的研究发现，当地高龄人群的脑梗死发病率随着冬季室外最高温度的增加而减少[7]。对英格兰等地居民的研究发现，冬季心脑血管疾病死亡率显著上升[8]。有学者对美国50个城市的死亡事件和天气数据进行了分析，发现由于心脑血管疾病(尤其是心脏骤停)而死亡的人数，极寒天气情况下会大大增加[9]。对雅典和希腊居民的研究表明，急性冠状动脉综合征住院率随着日平均温度降低而增加，且由于急性心肌梗死而死亡的人数在冬季最高[10-12]。Braga等人[13]研究发现，低温与心脑血管疾病的增加有关，且低温的影响可持续数日。对以色列居民的研究发现，在冬季猝死的发生率最高，且对于已患有心脏疾病的人群，在寒冷的天气下更容易发病[14]。日本的研究发现，脑出血和蛛网膜下腔出血在冬季的发病率最高，夏季最低[15]。

我国学者对严寒地区的研究结果如下。哈尔滨冬季在气温低于-19 ℃时，由于冠心病和脑栓塞死亡的人数显著增加[16]。长春市的流行病学调查结果显示，有近50%的心脑血管疾病患者认为，冬季他们的病情更容易复发和加重[17]。乌鲁木齐的研究表明，冬季是急性心肌梗死的发病高峰[18]。

对寒冷地区的研究结果如下。北京居民的心脑血管疾病死亡率与气温呈负相关，且当年平均温度达到最低值时，死亡率达到最高值。脑卒中的发病率在周平均温度低于8.6 ℃时，开始高于基线发病率；急性冠心病发病率在周平均温度低于6 ℃时，开始高于基线发病率，且二者都随着气温降低而升高[19-21]。天津居民脑出血在冬季高发，夏季低发[6]；对太原地区的研究结果与之类似[22]。此外，大连居民急性缺血性卒中冬季高发，占全年的34.6%；夏季低发，占全年的17.9%，表明低温环境容易诱发脑卒中[23]。

对夏热冬冷以及夏热冬暖地区，也有相关研究。湖北省居民脑出血发病以低温天气多见，且脑卒中患病人数在冬季达到峰值[24-25]。苏州居民出血性卒中、杭州居民脑卒中、上海居民脑血管病都于冬季高发，夏季低发，且差异较为显著[26-28]。另有对南京和上海居民的研究表明，心脑血管疾病总发病人数以及日死亡居民人数与平均气温存在线性关系，平均气温越低则发病率越高，说明低温是诱发心脑血管疾病的主要因素[29-30]。对深圳居民的研究发现，脑卒中发病率与周平均温度呈显著的负相关，温度降低则发病的危险程度增加[31]。

② 寒潮对心脑血管疾病的影响

寒潮是一种灾害性天气过程，表现为气温骤降。研究表明，寒潮期间心脑血管疾病发病风险会增加，其对高血压的影响最大，缺血性脑卒中、心肌梗死以及冠心病的发病人数也急剧增加。

对美国居民的研究[32]发现，寒潮导致的心血管疾病死亡率比冬季低温更高。对意大利居民的研究表明，温度骤降会引起心肌梗死的发作[33]。Kysely等人[34]认为，心脑血管疾病死亡率随着寒潮的到来而升高。

对我国严寒地区甘肃金昌居民的研究表明，当地高血压住院人数受寒潮的影响，并且此影响存在滞后效应，即由于高血压而住院的人数，在寒潮过境后，先增加后减少[35]。

对寒冷地区也有相关研究。对北京居民的研究结果显示，冷锋与寒潮过境时心脑血管疾病容易被诱发。特别是温度降幅大且伴随高气压的寒潮，在此天气下心脑血管疾病的死亡风险显著升高[36-37]。对青岛居民的研究表明，在秋冬以及冬春的季节交替时期，脑出血的发病率有所升高，说明心脑血管疾病在气温急剧变化时易被诱发[38]。对兰州居民的研究发现，气温骤然变化、忽高忽低，会对心脑血管疾病住院率产生较大影响，特别是当气温骤降时，发病人数明显增多，患者病情加重[39]。

对夏热冬冷及夏热冬暖地区的研究结果如下。对合肥居民的研究发现，相对于一般性降温的天气，寒潮对人体产生的影响更大，尤其是对心脑血管疾病的影响最为显著[40]。对南昌市居民的研究表明，冬季极端降温会增加脑出血和脑梗死的发病风险[41]。对上海居民的研究结果[42]显示，当地心血管疾病的住院率随着寒潮到来而增加。对广州市居民的研究发现，低温寒潮会导致心脑血管疾病死亡率增加，且死亡高峰出现在寒潮过境的第3天[43]。对南宁市居民的研究表明，气温骤降导致心肌梗死人数急剧增加[44]。

3.2 气压对心脑血管疾病的影响

对美国居民的研究发现，当气压高于一定程度时，当地脑出血和脑梗死的发病率会增加[45]。对法国居民的研究显示，急性冠心病的发病率与气压有关，且不是简单的线性关系。当气压为101.6 kPa时发病率最低，当气压小于或大于此值时发病率都会有所增加[46]。对俄罗斯居民的研究表明，当地脑卒中发病率与气压呈负相关[47-48]。Honig等人[49]的研究也发现，气压降低会增加脑深部出血的风险。

对北京市居民的研究发现，气压变化对冠心病、心肌梗死、脑出血等都有影响，且影响存在差异。冠心病受气压影响最大，发病率与气压呈正相关。心肌梗死和脑出血的发病率在日增压幅度较大时显著上升。脑血栓的发病率则与之不同，当气压较高、气压较低时发病率均会增加[50]。而另一项对北京市居民的研究则表明，脑血管疾病受气压的影响最大[51]。对山东烟台市居民的研究表明，若是气压和气温的升降配置不正常，或者气压在短时间内忽高忽低，则脑血管疾病发病率升高[52]。对南宁市居民的研究发现，在冷锋过境期间，气压上升、温度骤降，高血压和脑出血发病率与死亡率显著上升[53]。而对南京市居民的研究与之相反，认为心脑血管疾病日死亡人数在日平均地面气压降低时增加[29]。

3.3 湿度对心脑血管疾病的影响

当温度舒适时，湿度的变化对人体的影响较小。但在高温天气或者短期内湿度急剧变化的条件下，湿度则对人体健康有影响。

对太原市居民的研究发现，当地脑梗死发病率与日最小相对湿度呈负相关[22]。对天津市居民的研究发现，脑出血、脑梗死发病率与当地日平均湿度有关，日平均湿度越低，脑卒中发病人数越多[6]。对惠州市居民的研究也表明，脑卒中发病率与月平均相对湿度呈负相关[54]。但也有研究表明，武汉市居民脑血管疾病发病率与相对湿度呈显著正相关[55]。

4 室温对心脑血管疾病的影响

心脑血管疾病不仅受气象因素的影响，也受室温的影响。

日本学者采用案例组和对照组的方法，研究了两个社会经济构成不同的城镇室内热环境与中风死亡率的关系[56]。其中，农业镇Shiwahime的中风死亡率较高，而渔业镇Karakuwa的中风死亡率较低。案例组选择了过去5年中51～79岁因中风死亡居民的房屋，对照组随机选择了与案例组中死者的性别和年龄相同居民的房屋，案例组中受访者是死者的配偶或孩子。研究发现，对照组的室温通常比案例组高，表明室温较高的住宅内的老年人处于相对健康的状态，提示应更加关注室内热环境的改善，以降低中风死亡率，特别是在寒冷气候区。

随后，日本学者对以上研究结果进行认证性调查[57]。他们设计了3种不同规模的调查，并分阶段进行。调查区域与之前的调查区域相同，为详细了解供暖期的热环境，研究者测量了每个房间的温度并记录了研究对象(65岁以上老年人)的血压和活动。共调查了55户，每个区15～20户。

该实验的结论与之前基本一致。研究结果表明，受试者的血压随着室温变化而变化。即室温升高，血压降低；室温下降，血压升高。受试者居住的房间，冬季供暖的室温与停止供暖后的室温差值为5～20 ℃。受试者的血压在供暖期较低，而在停止供暖后明显升高，说明较低的室温容易诱发高血压。Hozawa等人[58]通过长期测量西水津居民的血压，预测当气温低于10 ℃时，血压更容易受到室温的影响。此研究支持了Hozawa等人的研究成果。研究表明，在热环境较差的房屋中，室温波动很大，人体血压也趋于波动。

为了得到血压与室内外温度的关系，Saeki等人[59]在较冷月份(10月至次年4月)对868名老年人进行了血压的监测。结果表明，随着气温降低，血压与气温无明显相关性。相比之下，室温与白天和清晨血压的增加，以及夜间血压的下降都显著相关。说明在较冷的月份中，相比气温，血压与室温的关联性更强。因此，评估心脑血管疾病死亡率与室温之间的联系，以确定改善房屋的热环境是否可以降低冬季心脑血管疾病的死亡率非常重要。

为了确定家庭供暖是否可以提高室温并降低老年人的血压，Saeki等人[60]在冬季对359名参与者进行了对照试验。在调整了年龄、性别、降压药物、家庭收入和体育锻炼等影响因素后，采取干预措施使客厅温度显著提高了2.09 ℃，参与者收缩压、舒张压分别降低了4.43、2.33 mmHg。结果表明，对室温的相关干预(供暖)可以显著降低收缩压，这对于冬季预防心脑血管疾病十分有效。

Shiue等人[61]在苏格兰范围内研究了高血压风险与室温的关系，计算了室温低于一定程度的人群患心脑血管疾病的危险性。结果显示，室温低的家庭更容易出现高血压患者，尤其是室温低于18 ℃的家庭，他们患有高血压的风险更高。如果室温低于16 ℃，则发生高血压的概率大大增加。建议在冬季通过供暖手段将最低室温控制在18 ℃以上，以防止血压升高，从而预防心脑血管疾病的发生。

Nakajima等人[62]分析了早晨血压与夜间卧室温度之间的关联，发现若夜间室温高于18 ℃，则对早晨血压没有影响；若夜间室温低于18 ℃，则早晨的收缩压随着室温降低而增加。提示可以通过改善室内热环境，以控制高血压和预防心血管疾病。

我国北方地区冬季采用集中供暖，室内外温差过大。有学者在严寒地区进行了3种不同室内外温度变化对人体健康和热舒适影响的实验研究[63]。对18名受试者进行皮肤温度测试与主观问卷调查。研究表明，从20 ℃的环境进入0 ℃的环境时，由于温差过大，极易引起身体不适，诱发心脑血管疾病。实际上，我国北方很多地区冬季的室温都可达到20 ℃，且室外温度要远远低于0 ℃。因此，严寒及寒冷地区心脑血管疾病的发病率可能会大大增加。

李振海等人对上海市65岁以上老年人的居住环境进行调查，用问卷和实测相结合的方法研究了心脑血管疾病与居住环境之间的关系，记录了连续7天受试者住宅内卧室、客厅以及厕所的温度。结果发现，老年人的血压与室温呈负相关。较低的室温可能加重老年人的高血压症状，进而提高并发症的发生风险[64]。

有学者研究了大连市供暖期心脑血管疾病与室内居住环境的关系[65]。对大连地区城市和农村各50户住宅的室温进行了监测，并对高龄者进行血压测试。城市平均室温达到21 ℃以上，而农村平均室温在16 ℃以下，发现农村受试者的平均收缩压与舒张压都高于城市。

何亚男研究了严寒地区的室内冷辐射环境对人体的影响，分析了在冷工况和中性工况条件下冷辐射环境对心率和血压的影响。研究结果表明，人体的局部皮肤温度和全身平均皮肤温度都会随着室温变化而变化，其中后背和小腿的皮肤温度受室温影响最为显著。心率会随着室温升高而加快，但血压在不同的室温下无明显变化[66]。

王蕾[67]研究了严寒地区村镇居住环境对老年人心血管健康的影响。发现老年人收缩压、舒张压、平均动脉压都与室温有关。室温越低，老年人血压越高，越容易造成心脑血管疾病复发。