温暖季节的每小时气温与精神科紧急病例：2005–2019年间波士顿某一脆弱人群的病例交叉研究

《Environmental Epidemiology》：Warm season hourly temperature and psychiatric emergencies: A case-crossover study of a vulnerable population in Boston, 2005–2019

　　摘要

背景：先前的研究已经证明了极端高温与心理健康之间的关联；然而，这种关系的急性时间动态，包括昼夜变化和滞后效应，尚未得到充分探索，尤其是在高风险群体中，例如那些居住不稳定的人群。在这项分时段的病例交叉研究中，我们调查了每小时环境温度暴露与美国脆弱人群精神科急诊科（ED）就诊次数之间的关联。

方法：利用波士顿紧急服务团队（Boston Emergency Services Team）的数据，我们确定了2005年至2019年期间暖季（5月至9月）精神科急诊科的就诊情况，涵盖了马萨诸塞州的公共保险和未保险个体。我们为每个个体在每次急诊科就诊前24小时内的居住地点，以1×1公里的空间分辨率估算了每小时的环境温度。

结果：在63,691次精神科急诊科就诊中，累积的每小时温度升高与24小时内的精神科急诊风险增加有关。在第99百分位数（31.96°C）时，风险增加了1.13倍（95%置信区间：1.03, 1.25），与最低发病率温度（8.57°C）相比。超急性暴露（0-6小时）显示出不明确的保护作用，而延迟暴露（15-18小时）则显著增加了风险。值得注意的是，持续的极端高温暴露与更大的风险相关（例如，14小时的极端温度使风险增加了1.43倍[95%置信区间：1.05, 1.94]）。

结论：我们的结果表明，高温的影响是急性的（即，在一天之内），但不是立即发生的，而是在持续暴露几个小时后最为明显。这些发现表明，在高温健康干预措施中应考虑昼夜时间模式，并为极端高温期间的临床资源分配提供依据。

本研究的新贡献：我们对温度与精神科急诊之间的每小时关联进行了新颖的分析。我们的结果显示，非常短期的温度升高与精神科急诊服务的使用增加有关。14小时的极端高温使风险增加了约43%。先前关于温度和心理健康的研究受到空间和时间分辨率粗糙、依赖私人保险数据以及对面临高温暴露和心理健康服务获取减少的脆弱人群关注不足的限制。我们的研究填补了这些空白。

引言：越来越多的证据表明，升高的环境温度（例如高温）与不良的心理健康结果有关，从一般心理健康问题的增加到精神科急诊风险的增加。虽然因果机制尚未完全明了，但据认为，高温可能通过干扰健康行为（如睡眠和体力活动）或通过神经炎症（在动物模型中也证明了这会影响认知）来产生影响。此外，有证据表明，高温对心理健康的影响是相对急性的，在极端高温暴露当天最为明显。此外，这一文献还需要改进暴露评估方法。许多关于高温和心理健康的大规模流行病学研究依赖于相对粗糙的温度测量（例如，县级或更大范围），这可能会使效应估计产生偏差，因为温度在不同空间尺度上可能存在差异。从环境正义的角度来看，这一点很重要，因为大量数据表明，在城市内部，少数民族比例较高的社区可能比周围地区更容易受到高温的影响。这些差异在很大程度上可归因于系统性的种族主义历史，包括“红线划分”（redlining）的做法，这导致黑人居民较多的社区绿地有限且不透水表面过多。依靠县级温度数据的研究无法观察到这种城市内部的温度差异，可能会低估高温对少数族裔社区的心理健康负担。相关研究主要集中在私人保险索赔数据上，排除了未保险或公共保险的人。这部分人群可能由于缺乏冷却资源（如空调）而面临更高的高温暴露，他们也可能不太可能接受心理健康治疗。了解极端高温对脆弱亚群的影响是现有文献中的一个关键空白。除了空间粒度之外，还需要使用更细的时间分辨率来研究风险短期变化的问题。由于生理应激反应、体温调节能力或神经化学功能的波动，高温与心理健康的关系可能具有昼夜变化性，但这些过程尚未得到探索。了解时间模式可能有助于区分直接的神经生理途径和间接的行为机制（例如，睡眠或活动中断）。这些信息可以指导极端高温事件期间有针对性的预防策略、临床方案和资源分配的制定。然而，尽管此类分析历来受到数据不足的限制，但最近的模型提供了每小时分辨率的温度数据，可以用来回答与短期暴露相关的风险问题。利用波士顿紧急服务团队（BEST）的数据，我们确定了马萨诸塞州一个脆弱人群的精神科急诊科就诊情况（2005-2019年），其中大多数人拥有公共保险或未保险。环境温度与心理健康之间的关系可能在凉爽和温暖时期有所不同。在这项分析中，我们特别关注高温暴露，因此将分析限制在暖季（5月至9月），这是波士顿高温天数最多的时期。我们进行了分时段的病例交叉研究，以调查每小时环境温度暴露与精神科急诊就诊时间之间的关联，评估了这种关系在一天中不同时间和滞后期间的变化。据我们所知，这是第一项使用每小时温度和健康数据评估温度与心理健康关联的研究，提供了关于这种关联的时间和昼夜模式的新颖且重要的信息。

方法：

健康数据：我们使用了由波士顿医疗中心（Boston Medical Center）运行的多渠道精神科应急服务项目BEST的数据。在研究期间，BEST在多个场所提供精神科急诊服务，包括急诊科、精神科紧急护理中心以及通过移动危机小组在社区中提供服务。在这项研究中，我们特别关注发生在急诊科的就诊（占三分之二以上），因为其他两个护理场所（紧急护理中心和移动危机小组）并非24小时运行。我们获得了2005年至2019年BEST急诊科就诊的地理编码电子健康记录（地理编码过程在其他地方有描述），并将样本限制在暖季（5月至9月），因为这时波士顿最可能出现极端温度。我们保留了分析样本中的所有急诊科就诊记录，包括同一人的重复就诊。排除重复就诊可能会引入选择偏差，因为这会系统性地移除那些病情更严重或反复就诊的个体，他们也可能面临更高的高温相关精神科急诊风险。这项研究得到了哈佛大学（H-44251）和芝加哥大学（CIRB24-0295）的机构审查委员会的批准。

温度数据：我们从Carrión等人的模型中获得了每小时温度数据，该模型提供了美国东北部1公里分辨率的空间和时间分辨的环境空气温度估计。简而言之，这个时空机器学习土地利用回归模型整合了来自中分辨率成像光谱仪的卫星陆地表面温度测量数据、大约4000个地面气象观测站的数据以及地形协变量（包括海拔、土地覆盖和植被指数）。该模型使用了极端梯度提升（XGBoost）机器学习算法，具有约0.98的交叉验证R2值和约1.6 K的加权均方误差。与当前研究相关的是，在极端温度（≥33.3°C）下的性能与总体模型性能相似，表明在极端高温期间可以进行可靠的暴露评估。暴露被分配给每次就诊的地理编码家庭地址，我们提取了每次就诊前24小时内的每小时温度值。对于那些在就诊时报告居住不稳定的人，我们根据他们最后一次睡觉的位置（例如波士顿地区的避难所或街道交叉口）分配了温度。

统计分析：我们使用了分时段的病例交叉设计，其中患者作为他们自己的个体级别对照。对于每次就诊，我们在同一月份和同一周的同一时间找到了对照组，每个案例有3-4个对照组（例如，在2018年7月8日上午的“案例”中，“对照组”包括2018年7月所有其他上午8点的周二）。我们的主要研究问题是，24小时内的累积每小时温度暴露是否与精神科急诊风险增加有关，以及高温暴露的时间（超急性暴露与单日内累积暴露）是否影响精神科急诊风险。为了回答这些问题，我们首先模拟了暖季温度与精神科急诊之间的累积（0-24小时）暴露-反应曲线。我们使用条件逻辑回归模型评估了温度与精神科急诊就诊之间的关系，并调整了联邦假日的影响。我们应用了一个分布滞后非线性模型来考虑温度对精神科急诊风险的延迟和累积效应。该模型包含一个具有三个自由度的自然样条函数来模拟非线性的温度-反应关系（在中位温度处放置一个内部节点，在最低和最高温度处放置边界节点），以及一个二次多项式来模拟24小时期间的滞后结构。然后我们检查了特定滞后效应（例如，滞后小时=0时的暴露-反应函数），以确定人们在温度暴露增加后的最高风险时间。我们估计了比值比（ORs）和95%置信区间（CI），与最低发病率温度（就诊次数最少的温度百分位数）进行了比较。接下来，我们通过将累积暴露-反应分析按每日温度范围的分位数（低、中和高）进行分层，来探讨每日温度变化是否改变了温度-精神科急诊的关联。最后，我们评估了连续几小时的极端高温暴露（温度超过第99百分位数）是否对精神科急诊风险有累积效应。对于每个案例和对照组日，我们计算了24小时暴露窗口内连续温度达到或超过第99百分位数（31.96°C）的最大连续小时数，并将每个级别的连续极端高温暴露与零连续小时的参考情况进行了比较。这种参考范围的改变（从最低发病率温度[MMT]到二元极端高温/无极端高温）旨在提高可解释性，并使用另一种建模方法来解决累积高温暴露的问题。在敏感性分析中，我们还使用PRISM集团的分格数据调整了每日最大相对湿度。此外，为了考虑重复就诊中的个体内相关性，我们使用了一个在个人层面进行聚类的三明治估计器来估计稳健的标准误差。我们没有依赖二元显著性测试，而是根据效应估计的方向、精确度和幅度来解释我们的结果，以符合当前的最佳实践。

结果：2005年至2019年间，我们确定了32,420名个体的63,691次急诊科就诊。患者在就诊时的平均年龄为34.9岁（±14.9岁）；56.1%为男性；29.1%为黑人；82.9%拥有公共保险；19.5%报告居住不稳定（表1）。最常见的诊断类别是情绪障碍（53.4%）和物质使用障碍（37.8%），其次是精神病（21.6%）和压力相关障碍（20.9%）（表S1；https://links.lww.com/EE/A423）。诊断类别不是互斥的，大约一半的就诊（49.2%）包含多个记录的诊断。这些案例与213,613个对照组进行了匹配，我们的分析总样本为277,304条观察记录（63,691个案例+213,613个对照组）。温度暴露使用每个案例和对照组日的24小时每小时数据进行了特征化。表1. 患者在就诊时的人口统计和温度信息
a. 数据来源
b. 数值单位

| 指标 | 值 | 总就诊次数（n） | 最高温度（°C） | 平均温度（°C） | 最低温度（°C） | 年龄（岁） | 性别 | 比例 | 转换性别 | 半导体 | 缺失 | 种族 | 保险类型 | 住房状况 |
|---------------------------|-------------------|------------------|-------------|--------------|--------------|-----------------|----------------|------------------|------------------|------------------|------------------|-------------------|------------|----------------|-------------------|------------------|为了应对高温事件，我们的研究结果可以为医院和急诊科的人员配备及资源分配提供参考。因为单小时的高温似乎不太可能立即增加风险，但持续的高温则会带来累积效应。此外，如果条件允许，门诊精神科医生应考虑将高温风险教育纳入日常诊疗中，尤其是在用药方面。

**结论**：总体而言，我们发现每小时温度的升高与24小时内精神科急诊就诊次数的增加有关。虽然这些风险是短期的（在一天之内），但我们发现风险会在一天中逐渐累积，并且在高温持续的日子里，这种风险更为明显。这项研究通过首次将每小时温度波动与个体精神健康紧急情况联系起来，推动了温度与心理健康关系的研究进展。我们发现高温影响会在24小时内逐渐累积，这一发现与现有的日尺度研究结果一致且相辅相成；不过，我们的小时级分析揭示了日尺度研究无法捕捉到的重要信息，例如单小时极端高温并未带来明显风险，而长时间的高温暴露则会增加风险。值得注意的是，我们的研究对象主要是低收入、享有公共保险的人群（其中近20%的人居住条件不稳定），这填补了现有文献中的一个大空白，揭示了那些最难以获得保护资源的人群的高温脆弱性。这些发现具有重要的临床和政策意义。随着气候变化的加剧，在高温环境下保护人们的心理健康需要临床护理、公共卫生基础设施和社会支持系统之间的协调行动，尤其是针对最脆弱群体的措施。

**利益冲突声明**：作者声明与本报告的内容不存在任何利益冲突。