北卡罗来纳州空气污染与婴儿死亡率之间的匹配病例对照研究

婴儿出生后接触空气污染与新生儿后死亡率增加相关，PM2.5及其成分、NO2和O3浓度升高分别导致心血管、呼吸系统及先天性心脏病相关死亡率上升，臭氧与婴儿猝死综合征（SIDS）死亡率呈负相关。

　　

托马斯·J·卢本（Thomas J. Luben）| 艾莉森·K·克拉耶夫斯基（Alison K. Krajewski）| 阿德里安·A·威尔基（Adrien A. Wilkie）| 克里斯滕·弗利（Kristen Foley）| 克里斯滕·M·拉帕佐（Kristen M. Rappazzo）

美国北卡罗来纳大学吉林斯全球公共卫生学院，流行病学系，教堂山，北卡罗来纳州

摘要

背景

婴儿死亡率是衡量整体人口健康状况的一个指标，但在关于空气污染的研究中却相对较少被探讨。我们估计了北卡罗来纳州出生队列中婴儿出生后暴露于空气污染与新生儿期后婴儿死亡率之间的关联。

方法

我们确定了2003年至2015年间发生的婴儿死亡案例。对于每个案例，我们随机选取了10名无替换的对照组婴儿，这些对照组婴儿在出生年份和居住地区与病例相匹配。我们将空气污染物浓度——细颗粒物（PM_2.5）、五种PM_2.5成分、二氧化氮（NO₂）和臭氧（O₃）——分配给病例从出生到死亡之间的每一天，并计算出生后的平均暴露量。对照组婴儿也接受了相同数量的出生后天数内的污染物暴露。我们使用条件逻辑回归模型来估计调整后的比值比（OR）和95%置信区间（CI）。

结果

我们观察到出生后PM_2.5暴露与新生儿期后婴儿死亡率之间存在正相关（OR [95%CI]：1.08 [0.97, 1.21]）。在特定原因的新生儿期后婴儿死亡中，PM_2.5的影响在心血管疾病（1.65 [1.11, 2.45]）和呼吸系统疾病（1.45 [0.94, 2.25]）中更为显著。PM_2.5的各个成分也表现出类似的趋势。二氧化氮（NO₂）和臭氧（O₃）与由于先天性心脏病或心血管/呼吸系统原因导致的新生儿期后婴儿死亡率升高有关。臭氧（O₃）还与婴儿猝死综合症（SIDS）导致的死亡呈正相关。

结论

我们的研究结果表明，有先天疾病的婴儿特别容易受到空气污染的影响。需要进一步的研究和公共卫生宣传来应对这一对儿童健康的威胁。

引言

婴儿死亡率常被用作衡量整体人口健康状况的指标。婴儿死亡率分为新生儿期死亡率（即出生后28天内的死亡）和新生儿期后死亡率（即出生28天后至1岁之前的死亡），其中大多数婴儿死亡发生在新生儿期。过去二十年里，美国的婴儿死亡率有所下降，从1995年的每1000例活产中有7.6例下降到2022年的5.6例。新生儿期后死亡率也从1995年的每1000例活产中有2.7例下降到2021年的1.95例，但在2022年又上升了4%至2.0例。尽管如此，美国的婴儿死亡率仍属于高收入国家中的较高水平。婴儿死亡的常见原因包括出生缺陷（19.5%）、早产和低出生体重（14%）、母亲并发症（6%）以及婴儿猝死综合症（SIDS；7%）和意外伤害（7%），尽管许多婴儿死亡的病因仍不清楚。 在成人中，长期（即≥1个月/30天）暴露于空气污染与多种健康问题（包括呼吸系统疾病、心血管疾病和死亡）之间存在明确的关联。鉴于空气污染暴露与成人死亡率之间的强烈流行病学证据和生物学合理性，我们预计空气污染暴露也会影响婴儿的死亡率。2024年全球空气状况报告估计全球有810万人死亡可归因于空气污染，其中5岁以下儿童中有超过70万例死亡与空气污染有关。 与其他出生结局相比，研究空气污染与婴儿死亡率之间关联的研究相对较少。最近的系统评价指出，在不同的短期和长期暴露窗口内评估的污染物存在差异，同时在使用妊娠期和出生后暴露窗口以及纳入婴儿死亡率、新生儿期死亡率和新生儿期后死亡率方面也存在差异。许多现有研究主要关注粗颗粒物（PM₁₀）或细颗粒物（PM_2.5），而较少研究气体污染物（如臭氧（O₃）和二氧化氮（NO₂）。新生儿期死亡率通常与产前和分娩期间的事件有关，而新生儿期后的死亡则更可能与分娩后出现的情况或事件相关，包括接触环境污染物。 最近的一项研究提供了证据，表明在整个妊娠期间及出生后第一个月内平均暴露于PM_2.5与婴儿死亡率和新生儿期后死亡率之间存在正相关。在这项研究中，我们扩展了Jampel等人的研究，使用了一个具有每日时间和空间分辨率的公开空气污染模型，来研究PM_2.5及其成分以及几种气体污染物。我们重点关注出生后的空气污染暴露和新生儿期后婴儿死亡率，并采用了匹配的病例对照研究设计，以便为病例在整个出生后期间（从出生到死亡）分配暴露量，并为匹配的对照组分配相同数量的暴露天数。我们的目标是估计北卡罗来纳州出生队列中婴儿出生后暴露于空气污染与新生儿期后死亡率之间的关联。

研究人群和结果

我们从北卡罗来纳州卫生与公共服务部的公共卫生部门获取了出生证明数据，这些数据与北卡罗来纳州出生缺陷监测计划（BDMP）中记录的出生信息进行了关联。BDMP会在婴儿出生后一年内对其进行跟踪，以获取出生缺陷诊断或在此期间发生的死亡情况。我们的研究人群仅限于所有在北卡罗来纳州出生且出生时居住地址已地理编码的活产单胎婴儿。

研究人群描述

2003-2015年的北卡罗来纳州出生队列共有1,600,409例出生。应用排除标准后（见补充图S1），我们确定了7,687例婴儿死亡案例和1,529,283名符合条件的对照组。我们采用简单随机抽样方法（无替换），根据出生年份和出生时的居住地区为每个病例选取10名对照组，共计76,870名匹配的对照组。当仅考虑新生儿期后死亡率时，我们纳入了37,499例病例。

讨论

我们利用北卡罗来纳州的回顾性行政出生队列数据，评估了2003-2015年间婴儿出生后暴露于环境空气污染与新生儿期后死亡率之间的关联。我们发现，出生后PM_2.5、PM_2.5成分和二氧化氮（NO₂浓度的增加与新生儿期后婴儿死亡率的增加有关。对于特定原因的新生儿期后死亡率，婴儿猝死综合症（SIDS）的关联呈负相关，而先天性心脏病的关联则较高。

结论

我们的研究结果进一步证明了出生后空气污染暴露与新生儿期后死亡率之间存在正相关。最强的关联出现在PM_2.5及其成分上。二氧化氮（NO₂与由于先天性心脏病或心血管/呼吸系统原因导致的新生儿期后死亡率升高有关。同样，臭氧（O₃与所有新生儿期后死亡率呈负相关，但与婴儿猝死综合症（SIDS）导致的死亡呈正相关。

作者贡献声明

克里斯滕·M·拉帕佐（Kristen M. Rappazzo）：撰写、审稿与编辑、监督、项目管理、方法学、数据分析、概念构思。 艾莉森·K·克拉耶夫斯基（Alison K. Krajewski）：撰写、审稿与编辑、数据可视化、方法学、调查。 托马斯·卢本（Thomas Luben）：撰写初稿、监督、项目管理、方法学、调查、数据分析、数据管理、概念构思。 克里斯滕·弗利（Kristen Foley）：撰写、审稿与编辑、方法学、数据管理。 阿德里安·A·威尔基（Adrien A. Wilkie）：撰写、审稿与编辑。

未引用的参考文献

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免责声明

本文描述的研究已由美国环保署（EPA）的公共卫生与环境评估中心审核并批准发表。批准并不意味着内容必然反映该机构的观点和政策，也不表示提及商业产品的商标名称即表示推荐或认可其使用。本出版物中的发现和结论仅代表作者的观点，并不一定代表北卡罗来纳州政府的立场。

伦理批准和参与同意

本研究被北卡罗来纳大学[IRB] [09-0828]批准为低风险/现有数据研究。此外，该研究还获得了EPA人类受试者研究审查官员[HSRRO Project # F09-019CS]的批准，属于观察性研究。

数据与材料的获取

北卡罗来纳州出生队列数据因包含个人身份信息而不公开。如需获取数据，可通过NCDHHS公共卫生部门申请，并获得适当批准。EPA的EQUATES模型提供了PM10、PM_2.5、二氧化氮（NO₂和臭氧的空气污染物浓度数据：https://www.epa.gov/cmaq/equates#how_to_download_equates_data。SAS代码可应要求提供。图表中的点估计值和置信区间也可获取。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

资助信息

本研究的所有资金均由美国环境保护署提供。资助方未参与研究设计、数据收集、分析或手稿撰写。这项工作是EPA员工和承包商的正常职责范围内完成的。

致谢

作者感谢Anne Weaver博士、Nina Forestieri女士和Evan Coffman先生对分析稿和手稿初稿提供的咨询和意见。