《BUILDING AND ENVIRONMENT》：Thermo-physiological and psychological differences between elderly people with hypertension and diabetes in outdoor environments
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理解高血压与糖尿病老年群体热感知机制差异及其多因素决定户外热舒适，是降低脆弱人群热相关风险的基础。本研究在中国冷气候区城市公园对287名老年高血压或糖尿病患者进行三模式（静坐、步行、舞蹈）同步监测，发现高血压患者热敏感性更高（NPET 31.3°C vs 30.5°C），糖尿病患者心率显著升高（P<0.001），心理积极情绪提升热舒适度（贡献率37.35%）。基于八维输入参数（物理、生理、心理），六种机器学习模型准确率超75%，其中糖尿病群体整合模型准确率达80.8%。该成果为精准化城市景观设计及热健康预警系统提供科学依据。
Xinyue Zhang|Zijing Peng|Yuxin Jin|Miaosen Zhang|Xiaoyan Ma|Bo Hong
西北农林科技大学景观艺术与设计学院，中国杨凌712100
摘要
了解患有高血压和糖尿病的老年人在热感知方面的差异机制，以及阐明户外热舒适度的多因素决定因素，对于减轻脆弱人群的热相关风险至关重要。本研究在中国寒冷气候区的典型城市公园环境中，调查了287名患有高血压或糖尿病的老年人，他们在三种活动模式（坐、走和跳舞）下的表现。通过同步监测微气候参数、生理指标和心理评估，我们发现了与疾病相关的显著热调节表型。高血压患者（HTN）的热敏感性高于糖尿病患者（DM）：在静坐活动中，他们的中性生理等效温度（NPET）分别为31.3°C和30.5°C；在行走活动中分别为22.9°C和23.6°C；在有氧运动中分别为19.2°C和18.7°C。高血压患者在静坐和行走阶段表现出持续升高的局部皮肤温度，而糖尿病患者在所有活动中的心率都较高，并且在行走时血压差异显著。从心理上来看，高血压组表现出更强的积极情绪，在静坐（P<0.05）和有氧运动（P<0.001）条件下差异尤为明显。在包含身体、生理和心理因素的八个输入配置中，有六个的测试准确率超过了75%，其中高血压组在跳舞时的准确率超过了80%，糖尿病组在所有活动中的准确率都超过了80%。这一综合模型为糖尿病组提供了最准确的预测结果（80.8%）。这些发现揭示了慢性病患者之间的不同热调节特征，并为基于年龄的城市景观设计和精确的热健康预警框架提供了实证支持。
引言
全球人口老龄化加速，加上气候变暖和城市热岛效应的加剧，使得老年人在户外环境中的热应激风险逐渐增加（Lancet, 2022; [14,87]; Gong et al., 2025）。这一人群中慢性病的患病率达到了86.23%，其中高血压（46.46%）和糖尿病（15.41%）是主要的共病情况，这些疾病严重扰乱了热调节稳态和热感知[105]。高血压患者的血管调节能力减弱，影响了皮肤的热散失效率[21]。相反，糖尿病患者的自主神经病变和血糖控制不佳降低了在高温条件下的蒸发散热能力[68]。流行病学证据表明，热浪使心血管死亡率增加了约15%，而环境温度每升高1°C，心理健康发病率增加0.9%至22%[32,35]。这些由疾病引起的生理和心理障碍降低了人们对环境变化的适应能力，最终导致与热相关的不良健康后果的发生率增加[1,21]。
城市户外环境是老年人进行社交活动和促进健康的重要场所[13]。利用这些空间可以保持他们的体力活动水平，增强社会联系，并提高整体生活质量[78]。常见的休闲活动（如散步和集体舞蹈）对健康维护至关重要，与提高生活满意度和降低全因死亡率相关[28,76]。增加与活动相关的能量消耗可以显著降低死亡风险[81]，而户外活动还可以缓解抑郁症状并增强心理幸福感[24]。因此，保护患有慢性心血管疾病的老年人在户外环境中的热安全和舒适度是气候适应策略和适合老年人发展的城市规划的核心，直接促进了联合国可持续发展目标3（良好健康与福祉）和目标11（可持续城市和社区）的实现。
与年龄相关的生理和心理衰退是老年人对热相关疾病易感性增加的主要决定因素。生理上，衰老会导致稳态功能、免疫能力和基础代谢率的逐渐下降[26]，血管自动调节能力受损以及脂肪量增加会降低热调节效率[39]。尽管随着年龄增长，热响应的汗腺密度保持不变[99]，但在高温或药物刺激下，腺体分泌能力显著下降[68]，导致汗腺反应减弱和蒸发散热能力降低。心理上，年龄增长会损害记忆、注意力和执行认知功能[73]，同时共病负担加重、社会支持网络收缩以及功能自主性下降会加剧心理压力[59]。这些病理生理和心理社会变化共同影响了人们对热环境的感知能力和认知评估[8]，从而大大增加了热引起的健康风险。
与年轻人群相比，老年人对热应激的热敏感性和感知能力下降[26,95]。在环境因素中，空气温度、相对湿度和太阳辐射对老年人的热感觉影响最大，而风速的影响则随年龄增长而减弱，仅在80岁及以上的老年人中明显[26,88]。气象因素的感知还具有季节性变化；这些老年人在冬季对风速最敏感，而在夏季太阳辐射的影响更为显著[18]。生理上，衰老导致基础代谢率下降、脂肪量增加以及血管反应迟钝，这是年龄差异导致热感知不同的主要机制[52,72]。性别对这些反应的影响不同：女性在热应激下对太阳辐射的耐受性降低，热敏感性增加，而男性则对寒冷更敏感[26]。心理状态显著影响老年人的热体验；参与园艺活动可以通过提升积极情绪（贡献37.35%）和减轻消极情绪（贡献21.20%）来改善热舒适度[48]。最新研究表明，慢性病老年人的热舒适度与心理幸福感密切相关，特别是积极情绪，表明情绪状态是寒冷环境中热舒适度维持的关键因素[87]。
不同的慢性疾病会导致对热应激的生理反应机制存在根本差异，因此需要针对特定疾病制定相应的热健康缓解策略[36]。高血压患者在局部加热时表现出内皮功能障碍和皮肤血管扩张能力受损[7,62]，运动引起的体温升高会加剧血压升高[90]。相反，2型糖尿病患者在进行休息和运动时表现出汗腺反应减弱，尤其是在远端肢体，这归因于周围神经病变和自主神经调节失调[44]。这些疾病特定的生理变化在慢性病老年人中产生了不同的热感知和敏感性表型[87,92,95]。来自西安的实证证据表明，心血管疾病患者相对于糖尿病患者表现出更高的热敏感性，这体现在MTSV-PET回归斜率更陡峭[95]。因此，为老年人制定热舒适度基准时必须明确考虑疾病病因和心理生理过程，以实现精确的热风险缓解。
传感技术和数据采集的进步促进了机器学习算法在热舒适度预测中的广泛应用。例如，Wang等人[40]利用老年人的面部热成像数据（额头、眼周、鼻腔、脸颊和额头区域）开发了六个预测模型，其中随机森林模型表现最佳。Martins等人[47]通过人工神经网络为老年人构建了个性化的室内热舒适度模型，多源输入的平均准确率为66.72%。He等人[50]比较了GBDT、AdaBoost和XGBoost算法在老年人热舒适度预测中的表现，评估指标包括决定系数（R2）、平均绝对误差（MAE）和均方误差（MSE）；XGBoost的表现最佳（R2=0.81，MAE=0.10，MSE=0.01）。这些研究共同证明了机器学习方法在预测老年人户外热舒适度方面的有效性。
现有研究主要集中在健康老年人在户外环境中的生理反应，这些研究基于热调节和感知功能完好的隐含假设。相比之下，慢性病老年人的热感知模式和伴随的心理生理反应尚未得到充分研究，户外热环境如何影响这一脆弱群体的舒适度及其机制途径仍不明确。将针对健康人群开发的热舒适度模型直接应用于慢性病患者可能会导致热感知的错误分类和热脆弱性的低估。因此，系统地研究不同活动模式下的热舒适度特征、明确环境条件下的动态生理和心理反应轨迹，以及开发针对特定疾病的预测框架，对于制定基于证据的热风险缓解策略至关重要。
本研究在中国寒冷气候代表性城市西安的一个城市公园内的三种典型户外环境中进行，招募了确诊为高血压或糖尿病的老年人。通过同步监测微气候、心理生理反应和经过验证的问卷调查，我们系统地研究了不同热暴露程度和三种活动模式（坐、走和跳舞）下，高血压和糖尿病老年人在热感知和生物心理反应方面的差异。研究目标有三个：（1）确定高血压和糖尿病老年人在不同活动类型下的热舒适度区域和中性生理等效温度；（2）描述三种活动模式下生理指标和心理特征的不同轨迹；（3）阐明环境、生理和心理因素与热舒适度之间的因果关系，最终开发出针对特定群体的预测模型。
我们的研究发现揭示了老年人在进行户外活动时的疾病相关热调节表型，为在极端气候条件下保护脆弱人群提供了实证基础。由此产生的预测框架对于基于年龄的城市设计、热健康预警系统和为慢性病患者提供个性化的活动建议具有实际应用价值，从而提高了建成环境的安全性和包容性。
研究地点
西安位于柯本气候分类中的湿润亚热带（Cwa）和热带/亚热带草原（BSK）之间的过渡地带[55]。十年气象数据（2010-2020年）分析显示，7月是温度要求最高的月份，平均气温为28.08°C（最高39.33°C），1月平均气温最低（0.62°C；最低-8.01°C）。年相对湿度在51.28%到73.68%之间波动[9]。
野外工作在5.7公顷的区域内进行
TSV和TCV
报告的TSV与两个群体的活动强度和持续时间呈正相关（图4a）。在静坐活动中，高血压参与者在5分钟和10分钟间隔时分别有37.50%和43.75%的人感到“稍微温暖”，而糖尿病参与者在相应间隔时主要感到“中性”（分别为41.67%和47.92%，15分钟后增加到50.00%）。在行走活动中，高血压群体也感到“稍微温暖”
热基准
我们的研究结果表明，高血压老年人在户外活动中的热敏感性高于糖尿病患者，这与之前的研究结果一致[87,95]。高血压的病理生理特征——表现为外周阻力增加和微循环功能障碍——损害了皮肤血管调节和热调节效率[21]，这可能解释了观察到的MTSV-PET回归斜率更陡峭和温暖感觉更强的现象
结论
本研究在西安（一个具有代表性的寒冷气候城市）的三种典型户外环境中进行，招募了287名患有慢性疾病的老年人（143名高血压患者，144名糖尿病患者）。通过同步监测微气候、心理生理反应和经过验证的问卷调查，我们描述了这些群体在三种活动模式下的不同热感知、生理和心理反应特征
未引用的参考文献
[29,33,101,102,106,4,43,53,57,60,61,83,85,89,94,97]
CRediT作者贡献声明
Xinyue Zhang：撰写——原始草案，研究，数据管理。Zijing Peng：研究，数据管理。Yuxin Jin：研究，数据管理。Miaosen Zhang：研究，数据管理。Xiaoyan Ma：研究，数据管理。Bo Hong：撰写——审稿与编辑，监督，方法学，概念化。
