铅 流行病学因果论述的历史分析

1、流行病学因果论述的历史分析：以美国的儿童铅中毒为例（5/27/2004 12:10 PM）An analysis of epidemiologic theories of disease causation: childhood lead poisoning in the United States as an example郑雅文 台大卫生政策与管理研究所助理教授流行病学是公共卫生与预防医学的基础研究工具。流行病学知识对疾病的致病机制与分布状态提出解释，同时也指出疾病防治的方向与责任归属。公共卫生事务的推动必然牵涉到政治、经济、社会面向，但讲求科学证据的流行病学研究是否应该保持客观中立？大多

2、数的流行病学研究者认为知识本身应该也必须是中立的、不受个人观点所影响的。然而疾病不只是生物现象，也是社会现象；研究者无法置身於所属的社会族群之外，对於社会现象的解读与诠释必然带有其观点。本文以二十世纪美国儿童铅中毒研究方向的转变为例，探讨不同时期的意识型态如何形塑研究者因果论述的理论架构，理论架构又如何界定研究者的问题意识，并预设其疾病防治策略的偏好。美国儿童铅中毒的主要暴露源来自含铅油漆与含铅汽油，主要的受害者大多为黑人与穷人家庭的儿童。这个看似新兴的公共卫生议题，学界早在1930 年代便已认知问题的存在，主要暴露源与致病的相关性也大抵被确认。然而却曾有几十年的时光，学界普遍漠视这个疾病，政

3、府也几乎毫无法规与防治策略。当无以计数的铅中毒儿童出现在医师的诊间，流行病学知识以个人行为、心理问题、生物医学机制等论述解释疾病成因， 间接的合理化这个社会问题的存在。一直到1960 年代民权运动风起云涌之际，儿童铅中毒才转化为关乎社会正义、阶级不平等与种族歧视的环境健康议题。 1 当前的流行病学研究大都以生物医学模型作为因果推论的依据，往往忽略产生疾病的社会结构因素；流行病学学科训练也大多著重於研究设计与测量技术，忽略知识形成的社会脉络。本文强调，流行病学知识为社会的产物，它的内容往往复制了既有的意识型态与权力关系。流行病学研究者应该了解自身植基的社会位置，并清楚陈述自身的观点；流行病学知识

4、背后的理论依据与价值观点，也必须被社会大众批判的检验。 2 流行病学是公共卫生与预防医学最基础的研究工具。流行病学知识对疾病的致病机制与分布状态提出解释，同时也指出疾病防治的方向与责任归属，公共卫生政策的制订，也往往需要充分的流行病学知识作为依据。流行病学知识对公共卫生的重要性无庸置疑。但近年来，流行病学内部出现激烈的争论。一些学者指责目前的流行病学走向已背离了公共卫生的原始精神，生物化约论将社会问题简化成个人问题甚至分子生物问题，科技越进步但研究的主题却日益琐碎，生产出来的知识倾向於谴责受害者，提出的疾病防治策略对解决问题没有帮助甚至是有害的，研究者的社会责任令人质疑Susser, 1996

5、 Shy, 1997Pearce, 1998Krieger。面对这些强烈的指控，另一方也激烈反击，他们认为流行病学研究不应该被个人的政治信念所污染，社会不平等是社会学家、经济学家、政治学家的研究课题，不属於流行病学专业领域；流行病学学者应致力於科学研究，以提供客观、中立的知识给社会大众Walker, 1997 Rothman, 1998。公共卫生事务的推动必然牵涉复杂的政治、经济、社会因素，但讲求严谨的科学证据与逻辑推论的流行病学研究，是否应该保持客观中立？流行病学知识是否不受研究者个人的观点、价值、与信念所影响？研究者是否应该致力於科学研究而不应涉足流行病学领域以外的政治经济社会议题？阶级、

6、社会不平等、贫穷等议题，是否是流行病学的研究课题？这些争论，必须回到知识的生产过程来理解。流行病学知识必须以实证资料作为依据。然而资料是经过系统性的规划、检选而得，并不是漫无目的的搜集；资料的堆砌，也不等同於知识。二十世纪早期的流行病学学者Wade Hampton Frost 就曾强调，资料与证据必须依据理论加以串连Frost, 1941 #55。近年来社会流行病学学者Nancy Krieger 也强调理论架构对於流行病学知识形成的重要 3 性 Krieger, 1994 #57Krieger, 1996 #56。尤其疾病的发生与分布，不只是生物现象，也受社会、文化、政经、历史等多重因素所影响

7、。同一个疾病在不同的时空背景之下常被赋予不同的意涵，流行病学研究的主题与问题取向，也往往受到当下的时空背景、意识型态所影响。因果论述的理论架构决定了研究者问哪些问题，不问哪些问题，搜集哪些资料，不搜集哪些资料，影响了研究者解读资料、诠释现象的方式，同时也预设了疾病防治策略的方向。本文以美国儿童铅中毒研究史为例，探讨过去一个世纪以来流行病学在铅毒防治史中所扮演的角色，并分析研究者的价值观点如何影响流行病学知识。在美国，儿童铅中毒在最近二、三十年来一直是社会大众关注的公共卫生议题，而儿童铅中毒这个疾病的存在有更久的历史。本文的主旨不在於探讨政治社会等外部因素如何影响流行病学研究，而是在探讨流行病学

8、研究内部的理论架构如何形塑研究者的问题意识，并预设其疾病防治策略的偏好。铅普遍存於地壳中，由於溶点低、易形塑，自古以来即被广泛的使用。在工业上，铅及其合金可用於制造铅蓄电池、焊接材料、印刷用的铅板、电缆被覆、军火弹料，铅的化合物可用於制造色料、染料、釉料、白漆、金属防锈漆、杀虫剂、塑胶制程中添加的安定剂、与汽油中添加的抗震剂等。除了职业铅暴露之外，一般人也可能因空气、饮水、食物污染或其他管道暴露到铅。含铅汽油曾是美国最重要的环境污染源。含铅汽油於1924 年上市，战后随著汽车的普及消耗量急速上升，到1970 年代初期达到最高峰Warren, 2000 #88。在将近半个世纪中，大量的铅微粒随著

9、汽车废气排入大气，吸入人体，几乎无人可幸免。美国环保署自1975 年开始逐步管制含铅汽油，一直到1996 年完全禁用，美国人血中铅的平均浓度也从1970 年代中期的16ug/dl 降到目前的 2ug/dl 以下，降幅达90% US, 1997 #60。然而，长年以来累积於都会区表土的 4 铅尘，对居住於都市内城(inner city)贫穷社区的儿童仍是一大威胁。误食油漆屑是美国儿童铅中毒的另一主因。1950 年之前的油漆大都含有高量的铅，1955 年油漆制造产业开始主动降低铅含量，1970 年之后美国环保署开始介入，立法管制油漆的铅含量并禁止室内使用含铅油漆。然而，美国仍有许多老旧房屋有含铅油

10、漆的问题，掉落在土壤的油漆屑长年累积，至今仍是一大污染源。铅对人体的危害是多面向的，包括血红素合成受损、中枢神经与周边神经病变、肾病变、生殖系统问题等等。对儿童影响最大的是大脑的发育。严重的儿童铅中毒症状包括贫血、疲惫、急躁不安、呕吐、腹绞痛、抽筋、痉挛、铅脑症(lead encephalopathy)等。在1971 年之前，儿童血中铅浓度在60ug/dl 以下被认为是安全的，不会有什麼中毒症状。但随著生物医学知识的进步，越来越多的流行病学研究证实极低浓度的铅暴露也足以影响儿童的心智发展。过去三十年来美国疾病防治中心(CDC, Centers for Disease Control and P

11、revention)不断的向下修正安全浓度。目前CDC规定的暴露上限为1991 年公布的10 ug/dl，儿童血中铅浓度高於此值卫生单位就必须介入，进行环境监测、污染防治与个案追踪Schaffer, 1994 #85。目前美国六岁以下的儿童大约有6%高於此浓度，其中绝大多数是居住於老旧社区的黑人及西班牙裔儿童Bernard, 2003 #2。近年来也有学者呼吁应该将安全暴露值降至5ug/dl，因为研究显示即使血中铅10ug/dl 以下的铅暴露也足以造成健康危害，但如此美国全国将有25%的孩童需要介入，将涉及更庞大的政府财政负荷Landrigan, 2000 #58 Bernard, 2003

12、#2。六O年代末期，儿童铅中毒被称为寂静的大流行（the silent epidemic），在媒体的大幅报导下，儿童铅中毒成为重要的的公共议题。有关铅的毒性、铅中毒问题的严重性、多少的暴露量算安全、污染源在哪里、政府是否应 5 该管制含铅汽油与含铅油漆，这些问题不仅社会大众关注，学界也开始了铅毒研究的热潮。之后的二、三十年来，流行病学藉著日新月异的生物医学技术与统计方法，不断的发现低浓度铅暴露的健康危害，这些知识也成为制订相关法规的重要依据。但是流行病学研究者似乎很少探讨，为何儿童铅中毒会在此时出现？儿童铅中毒是个新兴的疾病吗？这个问题为何会在此时成为热门的公共议题？有关铅的的毒性，早在西元前

13、二世纪，古希腊文献便已详述奴工的铅中毒 症状；十六世纪的名医Paracelsus 将铅中毒列为矿工的主要职业病之一；十八世纪以来，伴随著工业化革命，铅的使用量激增，铅中毒个案更是层出不穷，也累积了相当充足的医学知识。在十九世纪中叶左右，西方医学文献所记载的职业铅中毒症状就与目前的知识相去不远Saryan, 1994 #64。 铅中毒长久以来被认定为职业病，但十九世纪末开始出现儿童铅中毒的个案。1890 年，澳洲昆士兰Brisbane 儿童医院的医师Turner 发现一名五岁男孩出现四肢麻痹、手腕与脚踝无力下垂、持续呕吐的症状，他诊断为疑似慢性铅中毒 Turner, 1897 #87。类似的个案

14、陆陆续续出现，但铅中毒这个诊断却引起相当大的争议，因为这些幼童并没有接触到矿工或其他职业污染源。同一个医院的医师Gibson 开始积极的调查可能的污染源，1904 年Gibson 发表报告，明确指出剥落的油漆屑为铅暴露源，藉著幼儿啃咬栏杆、舔阭手指，或喜好捡食油漆屑的异物僻行为(pica)而造成中毒Gibson, 1904 #74。1908 年，Turner 担任澳洲医学会主席，在当年的学会报告中他指出，过去十几年间Brisbane 儿童医院已发现将近三百名儿童铅中毒个案，他极力呼吁政府介入。经过医界多年的大力推动， 1922 年澳洲昆士兰地方政府终於通过立法，禁止在儿童可能接触的地方使用含铅

15、油漆Lin-Fu, 1992 #76。澳洲的经验却没有引起美国医学界的重视。二十世纪前期传染疾病盛行，且正值细菌学进展一日千里之际，面对不名的疾病医师总会先考虑传染病源。职业病科本是医学冷门，更少有医师会将儿童与铅中毒连结。1914 年，美国巴 6 尔地摩市Johns Hopkins 医院的Thomas 与Blackfan 医师报告一名住在游民收留所的五岁男孩病例，因头痛、呕吐、抽慉、痉挛、陷入昏迷而就医，检查后发现脑部积水严重，医师检视各种可能的传染病源，最后下了不明原因的严重脑膜炎的诊断。这名小孩因相同症状反覆就医，终於被发现牙龈出现了蓝紫色的色素沈淀，这是职业铅中毒最典型的表徵铅线(le

16、ad lines)，乃是牙龈出血，血中铅与口中物质结合形成的铅化物，常因口腔不洁更为明显。这时医师才注意到这名幼童的脸上沾黏著许多从床栏剥落的油漆屑，这名儿童成为第一个美国儿童铅中毒的报告病例。没多久这名小孩就再度猝发痉挛而死亡。Thomas, 1914 #61 Warren, 2000 #88 Thomas 与Blackfan 当时认为这名个案为罕见特例，但在1920 年代中期之后，美国东部几个大城市的医学中心却发现越来越多类似的重度铅中毒儿童个案，如上述严重的铅脑症十分常见，此时美国的医学文献也已确认含铅油漆屑乃是儿童铅中毒的主因Rudock, 1924 #62 McKhann, 1933

17、 #63。 1920 年代学界开始警觉到铅的毒性，除了因为上述的临床报告之外，含铅汽油上市时引发的职业铅中毒事件也是重要原因。1924 年，杜邦公司(Dupont)与美国通用汽车公司(General Motors)联合创组了乙烯石油公司(Ethyl Gasoline Corporation)，开始量产添加四乙烯铅(tetraethyl lead)作为抗震剂的含铅汽油。没多久，位於纽泽西州的汽油处理厂就爆发集体中毒事件，五名工人猝死，另 35 名工人严重中毒。联邦政府立即下令停产，委由学术界人士进行调查，并於 1925 年在国会举行公听会讨论含铅汽油的安全性。公卫史学者Rosner 与 Mark

18、owitz 详细记录了这段时期正反两方激烈的论战Rosner, 1985 #83。石油与汽车工业宣称四乙烯铅是个伟大的发明，是上帝的礼物，先进的汽油是美国经济成长的命脉，而担忧铅毒危害的人士被认为是反经济发展的。不久之后，美国即进入大萧条，有关含铅汽油安全性的疑虑也在经济发展至上的氛围下消音。一直到1970 年代含铅汽油的安全性问题才再度受到重视。但即使到了1980 年代 7 含铅汽油造成的健康危害已被证实，石油公司仍继续为含铅汽油辩护，宣称含铅汽油在二次世界大战时增加燃料效率，对国防军力贡献菲薄Warren, 2000 #88。 1932 年冬天，Johns Hopkins 医院在不到三个月

19、之间突然出现了40 个儿童 铅中毒个案。这些个案都是黑人，大多数牙龈出现铅线，也有不少儿童已出现末期的铅脑症。一名住院医师被派到肮脏的黑人区(a “squalid Negro quarter”)进行查访，发现穷人家庭捡拾废弃的铅蓄电池作为炊煮用燃料，大量的含铅废气导致大规模的儿童铅中毒Fee, 1990 #72。 1930 年代之后，美国几大医学中心对儿童铅中毒已不陌生，也清楚含铅油漆是主要的铅暴露源。但在螯合疗法（chelating therapy）尚未发明之前，医界对 铅中毒并没有任何有效的治疗方式，孩童产生铅脑症之后死亡率高达65%；即使到了1950 年代，在接受螯合疗法之后，铅脑症的死

20、亡率也仍高达2530% Lin-Fu, 1992 #76。防治儿童铅中毒只能从避免接触暴露源著手，但面对不断出现的重度中毒个案，学界却普遍漠然，政府部门也毫无疾病通报与防治策略。唯一的例外是巴尔地摩市卫生局，在Huntington Williams 担任局长任内（1931 年至1962 年）积极推动许多防制工作，包括建立铅中毒诊断与通报机制、教育宣导、危险标示、去除老旧房屋的含铅油漆、限制室内使用含铅油漆等等Fee, 1990 #72。除了医界的漠视之外，铅中毒也因为症状十分多元，又缺乏测量血中铅暴露的诊断技术，很容易被误诊为其他疾病。1930 年代之后儿童铅中毒已是常见的疾病，铅中毒儿童也被

21、发现有心智障碍问题Byers, 1943 #69 Byers, 1959 #89，但由於缺乏通报系统与社区调查，除了临床病例报告之外，到底美国的儿童铅中毒有多严重，并没有确切的数据。 1950 年末期，几件黑人争取平权的事件揭起了风起云涌的民权运动。很快的，黑人社区频繁的儿童铅中毒事件成为民权团体向政府当局施压的议题之一 。 8 1966 年，芝加哥展开了美国第一个血中铅筛检调查，巴尔地摩、纽约、费城等大都市很快跟进。调查报告出炉，受测儿童中有2045%血中铅含量超过 40ug/dl，而且令人惊讶的是，不只是内城的黑人儿童血中铅偏高，竟然连正常的、没有异物僻行为的白人小孩也受到影 响Lin-F

22、u, 1992 #76。这些发现引起中上阶级极大的焦虑，医界与公卫界学者开始呼吁政府进行大规模的筛检，强调早期诊断早期治疗，也开始关心环境铅暴露问题。 1969 年，Robinson 分析格林兰长年累积的冰雪层中铅含量的历年变化，发现铅含量在1950 年代之后激增，也就是战后含铅汽油消耗量大幅上升之后 Robinson, 1981 #90。1970 年美国环保署在国内环保意识高涨之际成立，首先就将可能的铅污染源，包括含铅汽油、含铅油漆、陶瓷器皿含铅釉料等，列为污染防制的主要目标，并於1975 年开始逐年管制含铅汽油的使用量。设法降低环境铅暴露已成为政府不得不面对的任务。七O年代学界争议的焦点在

23、於，血中铅的正常范围为何？铅的背景暴露值应该多少？是否因为铅来自天然的矿土，因此本来就会暴露到铅？含铅汽油是否真的造成一般民众血中铅偏高？Annes 等人於1983 年发表的论文为上述的争议划下句点Annest, 1983 #91。这个研究显示，美国1975 年至1980 年间四乙烯铅消耗量的下降趋势，几乎完全吻合同一时期的空气铅浓度与美国人平均血中铅浓度的下降趋势。环保署管制含铅汽油的政策得到了充分的支持。 1979 年，Needleman 等人发表了第一篇有关低浓度铅暴露造成儿童学习障碍的流行病学研究报告Needleman, 1979 #80，此研究发现，即使没有明显的 铅中毒症状，铅暴露

24、偏高的学童也较容易有注意力不集中、过动、学习能力低落、智商偏低的问题。这个研究应用了比血中铅更精确、更能代表长期暴露的测量工具（六岁儿童乳齿的含铅量），调查了更大的研究族群，也谨慎选取客观的智能评量方法，研究的结果也刊载在具有权威地位的新英格兰医学杂志。然而 ，这篇文章却招来一些学界人士激烈的抨击。反对者认为这个研究有太多的干扰因 9 素未被考虑，譬如父母的智商与教育程度。又由於此研究为横断性调查，因果关系的方向性也被质疑，譬如有学者认为，智商低的学童才会误食油漆屑，造成体内铅暴露量增加，而非铅暴露导致智能低落。Needleman 等人甚至被控告操弄资料、制造数据。美国学界针对铅毒这个问题早已

25、形成泾渭分明的两大阵营。为何看似单纯中立的流行病学研究却引发如此激烈的对立？显然，这些研究结果所意涵的疾病预防策略，牵动了既有的利益结构。 1980 年代越来越多的流行病学研究报告出炉，这些研究在方法学上更严谨，低浓度铅暴露对儿童大脑发育与行为功能的危害也越来越得到证实。美国疾病防治中心也根据流行病学资料的累积，不断向下修订儿童血中铅的安全上限，从 1975 年的30 ug/dl 到1985 年的25ug/dl，1991 年再度下降为10ug/dl 沿用至今。 Like many other public health issues, childhood lead poisoning is n

26、ot just a scientific problem but a social problem intertwining science, politics, and economics. So what is the role of the epidemiologists in such a controversial public health issue? All may agree that science alone can not settle this problem. Yet, most of the epidemiologists believe that the kno

27、wledge itself is neutral. Many argue that like other scientific researchers, the task of epidemiologists should be to objectively study the safety or dangers of lead and to provide the most accurate information to the public; while non-scientific issues regarding policy making, cost, or social justi

28、ce should not be our concern. But is epidemiologic evidence as neutral and value-free as we presume? Can we separate facts from values? evidences from belief? In the case of childhood lead poisoning, the facts are obvious: millions of inner city children living in houses with deteriorated leaded sur

29、faces are having increased 10 lead levels in their bodies, and many of them are suffering from neurobehavioral and development deficits. Based on these “facts”, a number of hypotheses are generated to answer a single research question: what explains the distribution of lead exposure and the outcome

30、in children? In the following section, I would like to illustrate the importance of theory in framing research hypotheses and their implications in disease prevention policy. Lifestyle theory The lifestyle theory of disease causation holds that diseases are mainly caused by unhealthy or improper lif

31、estyle. While acknowledge that many factors go together to produce the disease, lifestyle theorists nevertheless emphasize the control of the individual in disease causality Tesh, 1988. As in early years of this century, occupational lead poisoning was attributed to workers' own carelessness in

32、handling it Rosner, 1985, and the "lead lines", a deposition of lead sulphide on the gum commonly found in severe cases of lead poisoning, was attributed to workers poor dental hygiene Hamilton, 1943, lead poisoning in children was blamed to matters ignorance or their mental disturbances.

33、Rather than asking why lead existed in paint and deteriorating homes, medical and public health professionals asked why those young babies developed such as "perverted paint-eating behavior". Before the late 1960s, almost universally, physicians held the belief that pica was the major caus

34、al factor of lead poisoning in children references cited in Rabin's paper. Studies on psycodynamics of pica suggested that if a child were fed properly, he or she would not eat lead paint and putty. Unaware that it is a normal behavior that many toddlers have, many physicians viewed pica as an &

35、quot;oral fixation” that serves for the relief of the child's anxiety in 11 response to an absent or poorly functioning mother Lourie, 1963. Emotional difficulties in the mother were what to be blamed in causing the child's pica. These mothers were found to be "overwhelmed, dependent, h

36、elpless, mentally ill or retarded, alcoholic and/or pleasure oriented teen-agers ." Lourie, 1964Alpert, 1969. Accordingly, responsibility to prevent this disease was placed on mothers poor supervision and lack of knowledge. Preventive measures were therefore focused on health education targeted

37、 at unfit or unaware mothers, warning them of the danger of paint dust and the unnatural paint-eating habit. To justify this approach, some researchers even suggested that psychotherapy on pica involving mother and/or the young children can not only prevents accidental poisoning but also has an impo

38、rtant implication in terms of prevention of adult psychological disturbances Alpert, 1969 De la Burde, 1973. Even though paint lead is known as the cause of the disease, in our days many still hold the control of paint dust and pica behavior is the most effective preventive measure, given the fact t

39、hat the removal of lead from a large number of substandard housing is relatively expensive. The lifestyle theory of causation was the dominant theme of epidemiologic research on childhood lead poisoning prior to the 1960s. Lead poisoning in children is clearly an environmental disease, yet ironicall

40、y researchers provide evidences for not focusing on the environmental sources of lead poisoning. Such arguments act to retard effective preventive actions, because they focus on the victims rather than on the environmental factor that is known to cause the disease. No infrequently, as we shall notic

41、e, many research in the health science serves to strengthen its own belief and blocks solutions that the researchers are presumed to provide. Environmental theory The environmental theory holds that diseases are mainly caused by toxins in the 12 environment. Therefore, to prevent diseases, changes i

42、n the environment will be required Tesh, 1988. This theory has been the centerpiece of epidemiologic debates since the 1960s. As paint dust in old houses is recognized as the cause of lead poisoning in children, the proponents of this theory call for a massive program to delead the housing stock. Th

43、ey pressure the government to regulate lead content in paint and to ban the use of lead-based paint for interior walls. Scientific disputes have been surrounding on what health effects lead may cause, and what level of exposure can be considered as safe or if such a threshold exists at all. How come

44、s these medical questions generated so much fervor in the community of epidemiology? Why did so many epidemiologists get heavily involved in those fiery debates in the 1970s and 1980s? Apparently, these medical questions will not concern us if it is not because of the political implications that beh

45、ind them. The environmental theory requires changes in industrial production that will consequently affect the economy. As Tesh pointed out, researchers holding the environmental theory can easily earn a label as “political activist”. In contrast, the lifestyle theory appears to be neutral because i

46、t does not challenge the status quo Tesh, 1988. Biomedical theory This biomedical theory emphasizes biological determinants of disease, which may be modified through medical intervention Krieger, 1994. It is known that individual susceptibility to lead exposure and its toxicity is influenced by a nu

47、mber of biological factors, including age, nutritional and hormonal status, and pathological factors. Young children are at higher risk of lead exposure because of the high absorption rate of ingested lead in the gastrointestinal tract; older people have higher blood lead levels because that lead deposited in the skeleton is mobilizing into the 13 circulating blood along the demineralization process of aging; children from poor families are at higher risk of lead poisoning because of poor nutritional status; and higher b