Καμπύλες δοσολογικής απόκρισης στη συσχέτιση χρονοσειρών ατμοσφαιρικών ρύπων και θνησιμότητας σε 30 ευρωπαϊκές πόλεις

Abstract

The present work is based on research realized within the European multi-city project APHEA-2. APHEA-2 studies the adverse health effects of air pollution on daily mortality, using data from 30 European cities. Within this project, we compared several methods for the investigation of the dose-response relationship between nitrogen dioxide (NO2, 1 hour maximum) and all cause mortality, excluding deaths from external causes.The first applied method for the investigation of the dose-response relationship was developed by Schwartz & Zanobetti (2000) and is based on combining individual city non-parametric smooth curves, while the second applied method combines individual city estimates of cubic spline-shaped dose response relationships. The meta-smooth method is easier and faster to implement but the cubic spline method is more flexible for further investigation of possible heterogeneity in the dose-response curves among cities.In the second part of the analysis, the proposed regression cubic spline method was applied for the investigation of the combined exposure-response relationship between airborne particles and total, cardiovascular and respiratory mortality in 22 European cities that participated in APHEA-2 and provided relevant data. In the range of NO2 common to all cities the two methods gave similar and comparable curves. Using the cubic spline method was found that smoking prevalence acts as an effect modifier with larger NO2 effects on mortality at lower smoking prevalence levels. In conclusion, the NO2 - mortality association in the cities included in the present analysis, could be adequately estimated using the linear model. However, investigation of the city-specific dose-response curves should proceed the application of linear models. For the investigation of the exposure-response relationship between particles and mortality, we estimated the exposure-response curves using regression spline models with two knots and then combined the individual city estimates to get an overall exposure-response relationship. To further explore the heterogeneity in the observed city specific exposure-response associations we investigated several city descriptive variables as potential effect modifiers which could alter the shape of the curve.We conclude that the ambient particles-mortality association in the cities included in the present analysis, and in the range of the pollutant common in all analyzed cities, could be adequately estimated using the linear model. Our results confirm those previously reported in Europe and the United States. The heterogeneity found in the different city-specific relations reflects real effect modification, which can be partly explained by factors characterizing the air pollution mix, climate and the health of the population.

Η παρούσα διατριβή στηρίζεται σε έρευνα που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του ευρωπαϊκού πολυκεντρικού προγράμματος ΑΡΗΕΑ-2. Το πρόγραμμα ΑΡΗΕΑ-2 έχει ως αντικείμενο τη μελέτη των βραχυπρόθεσμων επιδράσεων της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην ημερήσια θνησιμότητα, χρησιμοποιώντας δεδομένα 30 ευρωπαϊκών πόλεων. Στο πλαίσιο αυτού του προγράμματος συγκρίθηκαν διάφορες μέθοδοι για την διερεύνηση της σχέσης δοσολογικής απόκρισης μεταξύ του διοξειδίου του αζώτου (ΝΟ2, μέγιστο 1 ώρας) και της θνησιμότητας από φυσικές αιτίες.Η πρώτη μέθοδος που εφαρμόστηκε για την διερεύνηση της δοσολογκής σχέσης προτάθηκε από τους Schwartz και Zanobetti (2000) και στηρίζεται σε μη- παραμετρικές καμπύλες (μέθοδος meta smooth), ενώ η δεύτερη στην χρήση πολυωνύμων παρεμβολής με κόμβους. Η μέθοδος meta-smooth εφαρμόζεται πιο γρήγορα και είναι ευκολότερη, όμως η μέθοδος των πολυωνύμων παρεμβολής είναι περισσότερο ευέλικτη για την περαιτέρω διερεύνηση της πιθανής ετερογένειας στις καμπύλες δοσολογικής απόκρισης μεταξύ των διαφόρων πόλεων.Στη συνέχεια εφαρμόστηκε η προτεινόμενη μέθοδος των πολυωνύμων παρεμβολής για την διερεύνηση της συνολικής καμπύλης δοσολογικής απόκρισης μεταξύ των αιωρούμενων σωματιδίων και της ολικής, καρδιαγγειακής και αναπνευστικής θνησιμότητας στις 22 Ευρωπαϊκές πόλεις που συμμετείχαν στο ΑΡΗΕΑ-2 και παρείχαν τα σχετικά δεδομένα.Στο εύρος της κατανομής του NCh που ήταν κοινό σε όλες τις πόλεις οι δύο μέθοδοι οδήγησαν σε παρόμοιες και άμεσα συγκρίσιμες καμπύλες. Με την χρήση της μεθόδου των πολυωνύμων παρεμβολής βρέθηκε ότι η συχνότητα του καπνίσματος δρα ως προσδιοριστής της σχέσης. Συγκεκριμένα σε πόλεις με χαμηλή συχνότητα καπνίσματος φαίνεται να υπάρχει μεγαλύτερη επίδραση του ΝΟ2 στην θνησιμότητα. Συμπερασματικά η δοσολογική καμπύλη μεταξύ ΝΟ2 και θνησιμότητας στην πόλεις που συμπεριλήφθηκαν στην ανάλυση, μπορούσε να εκτιμηθεί ικανοποιητικά από μία γραμμική σχέση. Παρ’ όλα αυτά, η διερεύνηση των καμπύλων δοσολογικής απόκρισης της κάθε πόλης πρέπει να προηγείται της εφαρμογής των γραμμικών μοντέλων.Όσον αφορά τη σχέση έκθεσης-απόκρισης των σωματιδίων με την θνησιμότητα, εκτιμήθηκαν οι καμπύλες έκθεσης-απόκρισης με την χρήση πολυωνύμων παρεμβολής με δύο κόμβους και στην συνέχεια συνδυάστηκαν οι εκτιμήσεις των διαφόρων πόλεων για να εκτιμηθεί η συνολική καμπύλη. Για να διερευνηθεί περαιτέρω η ετερογένεια στις καμπύλες των διαφορετικών πόλεων χρησιμοποιήθηκαν διάφοροι χαρακτηριστικοί παράγοντες της κάθε πόλης ως πιθανοί προσδιοριστές της σχέσης που θα μπορούσαν να επηρεάσουν το σχήμα της καμπύλης.Συμπερασματικά η σχέση μεταξύ σωματιδίων-θνησιμότητας στις πόλεις που συμπεριλήφθηκαν στην παρούσα ανάλυση, και στο εύρος του ρύπου που είναι κοινό στις υπό ανάλυση πόλεις, μπορεί να εκτιμηθεί ικανοποιητικά με την χρήση του γραμμικού μοντέλου. Τα αποτελέσματα είναι σε συμφωνία με αυτά που έχουν προαναφερθεί στην Ευρώπη και στις Η.Π.Α. Η ετερογένεια που βρέθηκε στις καμπύλες των διαφόρων πόλεων αντανακλά πραγματικά διαφορετικά μοτίβα, που μπορούν σε ένα μέρος να εξηγηθούν από διάφορους παράγοντες που χαρακτηρίζουν την σύνθεση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, το κλίμα και την κατάσταση της υγείας του πληθυσμού.