気候変動と救急医療画像利用の関連性に関する研究

学術的背景

気候変動および関連する環境暴露は、人間の健康に著しい悪影響を及ぼし、医療サービスの需要を増加させています。高温暴露や大気質の悪化は、救急科の受診数や入院数の増加と関連しています。地球温暖化が進むにつれ、熱波の頻度と強度はさらに増加すると予測されています。気候変動とその根本的な原因は、二つの方法で大気質の悪化を引き起こします。第一に、化石燃料の燃焼やその他の人間活動が大気中に有害な汚染物質を放出し、温室効果ガスの排出を引き起こします。第二に、気温の上昇やより頻繁な山火事などの気候変動の影響も、微小粒子状物質（PM2.5）や地表オゾンを含む大気汚染を増加させます。PM2.5は直径2.5マイクロメートル以下の微小粒子で、その小ささから吸入される可能性があり、人間の健康に重大なリスクをもたらします。

放射線学は、複雑な医療システムの中心的な役割を担っています。一方で、医療画像の提供は大量の温室効果ガスを排出し、環境持続可能性を向上させるための緩和策が必要です。他方で、現在および将来の気候変動の影響に対応するための適応戦略が必要です。しかし、気候関連の環境暴露と短期間の画像利用量との関連性に関するデータは不足しており、放射線科の準備計画を立てる上で障壁となっています。したがって、本研究は、短期間の環境高温および粒子状物質の大気汚染への暴露と救急科の医療画像利用との関連性を明らかにすることを目的としています。

論文の出典

本研究は、トロント大学医学画像科のKate Hanneman博士とそのチームによって行われ、ハーバード大学公衆衛生学部やトロント大学健康ネットワークなどの機関の研究者も参加しています。論文は2024年11月に「Radiology」誌に掲載され、タイトルは「Increased Emergency Department Medical Imaging: Association with Short-Term Exposures to Ambient Heat and Particulate Air Pollution」です。

研究デザインと方法

研究デザイン

本研究は、2013年1月から2022年12月までの期間に、トロント市中心部の4つの学術病院（トロント総合病院、トロント西部病院、マウントサイナイ病院、セントマイケル病院）の救急科における毎日の画像利用データを分析し、それを地元の毎日の環境データ（PM2.5および環境温度を含む）と関連付けた、回顧的時間層化ケースクロスオーバーデザインを採用しました。ケースクロスオーバーデザインは、年齢、性別、人種、喫煙などの行動リスク要因を含む、すべての既知および未知の個体および地域の共変量を制御することで、交絡因子の影響を減らします。時間層化アプローチは、環境暴露の時間的傾向をさらに考慮し、長期的な傾向、未測定の時間変動交絡因子の影響、および曜日の影響を同時に制御します。

データソース

毎日の画像利用データは、救急科患者の直接記録された画像検査の要求と実施に基づいています。毎日の救急科受診者数（患者数）も記録されました。画像利用データは、画像モダリティ（CT、X線、超音波、MRI）および臓器系（胸部、腹部、神経、筋骨格系画像）ごとに層別化されました。環境暴露データには、毎日の平均環境温度とPM2.5濃度が含まれ、公開されている歴史的直接測定データから取得されました。

統計分析

研究では、条件付きポアソン回帰モデルを使用して、毎日の画像利用と環境暴露との関連性を評価し、曜日、月、年を制御しました。結果は、過剰相対リスクと過剰絶対リスクで表され、発生率比（IRR）とその95％信頼区間に基づいています。研究では、平均毎日のPM2.5と温度の移動平均を計算し、遅延暴露効果を考慮しました。画像利用データは、画像モダリティと臓器系ごとに層別化して分析されました。

研究結果

救急科の画像利用状況

2013年から2022年の間に、4つの救急科で合計1,666,420件の画像検査が行われ、1日平均428件でした。このうち、X線検査790,619件、CTスキャン508,950件、超音波検査187,289件、MRI検査15,953件でした。平均毎日の救急科受診者数は659人でした。画像利用量と救急科受診者数は2020年に減少し、その後回復しました。

環境暴露状況

2013年から2022年の間に、平均毎日の環境温度は9.0°C、平均毎日のPM2.5濃度は7.9 μg/m³でした。研究期間中、高温暴露日（平均温度>20°C）は602日、大気汚染暴露日（平均PM2.5>12 μg/m³）は552日でした。

高温暴露と画像利用

平均環境温度は、暴露当日（lag 0）およびその後の1〜4日（lag 1-4）に画像利用量と有意に関連し、暴露当日の効果が最大でした。2日移動平均温度が10°C上昇すると、画像利用量は全体で5.1％増加しました（IRR=1.051）。高温暴露日（平均温度>20°C）は、当日の画像利用量が2.0％増加することと関連していました。

大気汚染暴露と画像利用

平均PM2.5濃度は、暴露当日およびその後の1〜5日（lag 1-5）に画像利用量と有意に関連し、暴露後1日（lag 1）の効果が最大でした。3日移動平均PM2.5濃度が10 μg/m³上昇すると、画像利用量は全体で4.0％増加しました（IRR=1.040）。大気汚染暴露日（平均PM2.5>12 μg/m³）は、当日の画像利用量が2.4％増加することと関連していました。

画像モダリティと臓器系の層別分析

高温および大気汚染暴露は、X線およびCTの利用量の増加と有意に関連していましたが、超音波およびMRIの利用量の増加とは関連していませんでした。臓器系ごとに層別化して分析すると、高温および大気汚染暴露は、胸部、神経、および筋骨格系画像の利用量の増加と有意に関連しており、大気汚染暴露は腹部画像の利用量の増加とも関連していました。

議論と結論

極端な気候暴露は、救急科の受診を含む医療需要の増加と密接に関連しています。しかし、環境暴露と画像利用の関係に関するデータはまだ限られています。本研究は、時間層化ケースクロスオーバー分析を通じて、短期間の高温およびPM2.5暴露が救急科の画像利用量、特にX線およびCTの利用量の増加と有意に関連していることを明らかにしました。個々の日の効果は小さいものの、累積的な影響は大きいです。これらの結果は、将来の研究の基礎を提供し、気候変動が医療画像に及ぼす長期的な影響を探り、対応策を策定するのに役立ちます。

研究のハイライト

1. 重要な発見：短期間の高温および粒子状物質の大気汚染暴露は、救急科のX線およびCTの利用量の増加と有意に関連しています。
2. 方法の革新：時間層化ケースクロスオーバーデザインを採用し、交絡因子を効果的に制御し、環境暴露と画像利用の関係に関する信頼性の高いデータを提供しました。
3. 応用価値：研究結果は、放射線科が気候変動に関連する画像需要の急増に対応するための根拠を提供し、緊急計画の策定に役立ちます。

研究の意義

本研究は、短期間の環境暴露と救急科の画像利用の関係を体系的に探った初めての研究であり、関連分野の空白を埋めるものです。研究結果は、科学的に重要な価値を持つだけでなく、医療システムの緊急計画や環境政策の策定にデータを提供します。気候変動と大気汚染の問題が深刻化する中、これらの発見は、医療システムが将来の課題によりよく対応するのに役立つでしょう。