廖伟斌
四川大学华西公共卫生学院/医院
鞠珂
四川大学华西公共卫生学院/医院
周倩
四川大学华西公共卫生学院/医院
高亚敏
西北民族大学医学院
潘杰
四川大学华西公共卫生学院/医院
四川大学西部农村卫生发展研究中心
LiaoW,JuK,ZhouQ,GaoY,PanJ*.
ForecastingPM2.5-inducedlungcancermortalityandmorbidityatcountylevelinChinausingsatellite-derivedPM2.5datafromto:amodelingstudy.EnvironmentalScienceandPollutionResearch,,27:-.
Doi:10./s---9
摘要目的：基于-年PM2.5卫星遥感数据，研究PM2.5与肺癌结局相关性并预测由PM2.5所致的肺癌结局空间分布。方法：本研究基于大气污染物区域传输理论，将PM2.5分为局部和区域尺度，在两种尺度上提取PM2.5浓度，分析两种尺度下滞后8年PM2.5与肺癌结局的相关性，利用岭回归、偏最小二乘回归、模型树、回归树和组合预测模型方法构建最优预测模型，使用最优预测模型预测和年中国肺癌结局空间分布。结果：Pearson相关分析结果显示区域尺度PM2.5与肺癌结局滞后效应（死亡率相关性：0.-0.；发病率相关性：0.-0.）弱于局部尺度下滞后效应（死亡率相关性：0.-0.；发病率相关性：0.-0.）。预测模型循环模拟结果显示组合模型为最优预测模型，肺癌结局总体预测结果为47.63（年发病率），47.86（年发病率），39.38（死亡率）和39.76（年死亡率），其预测结果空间分布呈相似空间模式，肺癌高发病率和死亡率地区主要分布在中国中部和东部沿海。结论：基于卫星遥感数据可获得PM2.5更多时间和空间尺度的信息。利用循环模拟可筛选出最优预测模型。PM2.5和肺癌结局空间分布呈明显区域模式，针对大气污染物区域传输现象，肺癌结局高风险地区应跨区域联合控制大气污染物。前言肺癌是世界范围内最常见的癌症之一；根据GLOBOCAN估计结果显示，全球范围内肺癌占确诊和死亡病例的11.6%，18.4%，其中新发标准化发病率为22.5/，新发标准化死亡率为18.6/。中国是肺癌高负担国家之一，年中国肿瘤登记年报结果显示，男性肺癌粗发病率为77.42/，女性肺癌粗发病率为40.10/。相关流行病学研究结果已经表明细小颗粒物（空气当量直径2.5μm，PM2.5）对人体健康的有害效应，造成包括肺癌、心血管疾病等不良结局。国际癌症研究中心（InternationalAgencyforResearchonCancer,IARC）将暴露在空气中的细小颗粒物列为一级致癌物并导致肺癌。国内外相关队列研究结果也显示，随着暴露污染物浓度增加，人群中（包括一般人群和不吸烟人群）肺癌发病风险提高。此外，相关研究利用大气污染物动态监测方法表明，我国PM2.5区域传输具有季节性和空间范围广等特点，因此造成京津冀、长三角和珠三角地区PM2.5污染持续时间长、污染物浓度居高不下。本研究基于大气污染物区域传输理论，提取长时间序列卫星遥感PM2.5数据，分析局部和区域尺度下PM2.5浓度与肺癌结局间相关性，利用岭回归、偏最小二乘回归、模型树、回归树和组合预测模型方法构建肺癌结局预测模型，预测和年中国地区肺癌结局空间分布。数据和方法肺癌数据-年中国地区肺癌数据（ICD-10,C33-C34）来源于中国肿瘤登记年报，由国家癌症登记中心（NationalCentralCancerRegistry,NCCR）发布。以年肿瘤登记数据为例，上报的发病死亡资料为年1月1日至年12月31日全年的发病和死亡数据，以及各年龄段的年中人口数据。年全国个肿瘤登记处覆盖人口为人，其中男性人，女性人，占当年全国年末人口数的21.07%。全国肿瘤登记中心根据《中国肿瘤登记工作指导手册》，并参照IARC《五大洲癌症发病率第9卷》对登记质量的相关要求，对年的原始登记资料进行审核、整理，对资料质量的完整性和可靠性进行评估。登记中心对审核过程中发现的质量问题，及时反馈给各肿瘤登记处，并根据各登记处再次提交的核实情况，对数据进行重新整理，最终选取个登记处的数据纳入癌症数据库。PM2.5卫星遥感数据年均PM2.5浓度数据来源于达尔豪斯大学大气成分分析机构。VanDonkelaar等人使用多源卫星遥感数据（MISR,MODISDarkTarget,MODIS,SeaWiFSDeepBlue和MODISMAIAC）拟合生成全球PM2.5卫星数据产品。为避免沙漠等无人区干扰，本研究选取沙尘和海盐去除的年均PM2.5产品，空间分辨率为0.01°×0.01°。使用-年全国县级矢量行政单元空间匹配PM2.5卫星遥感数据并提取县级年均PM2.5浓度。理论框架基于大气污染物区域传输理论，本研究提出局部（local）肺癌结局同时受局部和区域（regional）尺度的PM2.5影响。我们使用边和角空间关系概念化方法定义区域尺度下的PM2.5浓度。此外，由于大气污染物与肺癌结局间呈明显的暴露滞后关系，国内有研究显示肺癌结局与PM2.5浓度间呈7至8年的滞后效应。因此，本研究选择最大滞后时间为8年，我们将局部和区域尺度的PM2.5浓度对肺癌结局的效应分为时间效应、空间效应（图1）。图1理论模型图预测模型本研究使用岭回归、偏最小二乘回归、模型树、回归树和组合预测模型作为备选预测模型。首先，我们将肺癌数据按比例（训练集比例取值：90%,85%,80%,75%和70%；验证集比例取值：10%,15%,20%,25%和30%）随机分为训练集和验证集并重复抽样次，随后利用MSE,MAE,MAPE,TheilIC,BP和CP指标均值评价五种预测模型拟合优度，最终选用最优预测模型预测PM2.5所致的肺癌结局。结果01Pearson相关性分析结果表1为两种尺度下不同滞后期PM2.5浓度与肺癌结局间关系。总体而言，不同滞后时期的局部和区域尺度PM2.5浓度都与肺癌结局呈正相关，且区域尺度PM2.5与肺癌结局滞后效应（死亡率相关性：0.-0.；发病率相关性：0.-0.）弱于局部尺度下滞后效应（死亡率相关性：0.-0.；发病率相关性：0.-0.）。表1Pearson相关性分析结果02预测模型模拟结果由五种预测模型模拟结果可得（表2），组合预测模型（CFM）MSE,MAE,MAPE均值较低，CP值较高，在五种预测模型中最优，因此我们选用组合预测模型预测肺癌结局。图2为和年预测肺癌发病率和死亡率空间分布图，图中红色部分表示肺癌发病/死亡高风险地区，蓝色部分表示肺癌发病/死亡低风险地区。由图可得，肺癌发病/死亡高风险地区主要在中国北部平原，中部地区，四川平原和广东-广西地区。表2五种预测模型模拟结果
图2肺癌发病/死亡预测空间分布图结论与建议（1）基于卫星遥感数据的PM2.5浓度，可以帮助研究者获得任意时间或空间尺度上的PM2.5数据，该数据易获得，处理方便，结果较为可靠。对比地面大气污染物监测站点数据，卫星遥感数据具有更多时空信息。（2）为避免抽样误差及各预测模型拟合差异，利用交叉验证思想，划分不同比例训练集和验证集，重复多次拟合，选取评价指标均值与标准差更好的反应预测模型拟合精度。（3）大气污染物研究进展l四川省急救医疗服务空间可及性现状及其影响因素与肺癌结局暴露反应关系建模中，除时间滞后效应外，还需考虑研究区大气污染物成分、传输路径、污染源、理化反应及大气条件。END四川大学丨健康城市发展研究中心四川大学丨西部农村卫生发展研究中心欢迎分享-扫码