数学病因与病因推断课件

病因与病因推断CausesandCausalInference病因与病因推断1

第二节病因的定义及病因模型

第三节病因推断的方法第四节病因判断的标准

总结第一节概述第二节病因的定义及病因模型第三节病因推断的方2什么是因果联系？如何确定因果联系？SARS的病因是什么？如何确定SARS的病因？如何确定吸烟和肺癌之间是否存在病因关系？问题与讨论什么是因果联系？如何确定因果联系？问题与讨论3流行病学是研究人群中疾病与健康状况的分布及其影响因素，并研究防制疾病及促进健康的策略和措施的科学。流行病学定义的理解流行病学是研究人群中疾病与健康状况的分布及其影响因素，并研究4流行病学是研究人群中疾病与健康状况的分布及其影响因素，并研究防制疾病及促进健康的策略和措施的科学。核心内容“病因”流行病学定义的理解流行病学是研究人群中疾病与健康状况的分布及其影响因素，并研究5Becausecausalinferenceisattheheartofwhatepidemiologistsdo,thetheoreticalstudyofcausationhasimportantconsequencesfortheeverydaypracticeofepidemiology.

Guidelinesfordrawingcausalinferencesmaydifferaccordingtohowcausationisdefined.

(MacMahonandPugh,1970)Becausecausalinferenceisat6因果观的发展Aristotle的四原因说

形式因+质料因+动（作用）因+目的因

BaconF的决定论的因果观

一定的原因必定导致一定的结果

Hume的经验论因果观

单纯的经验重复观察并不能保证一定的结果必定会出现，即经验证据不具有逻辑必然性概率论因果观

原因就是使结果发生概率升高的事件或特征，即一定的原因可能导致一定的结果因果观的发展Aristotle的四原因说7MacMahon的因果关联定义：

事件或特征类别之间的一种关联，改变某一类别（X）的频率或特性，就会引起另一类别（Y）的频率或特性的改变，这样X就是Y的原因。

概率论MacMahon的因果关联定义：概率论8病因定义及病因模型的发展鬼,神,上帝,天意中医“五行之说”Hippocrates(公元前5世纪)病因定义及病因模型的发展鬼,神,上帝,天意中医“五行之9病原物（动因）宿主环境三角模式

（GordenTriangle）★生物学病因的萌芽★三角模式：强调病原生物、环境和宿主三方面的关系。优点：从因素间平衡和整体性观点看，它具有古老的思辩性和朴素的合理性。缺点：1、等量齐观。2、并非所有疾病均有特异病原物引起。病原物（动因）宿主环境三角模式★生物学病因的萌芽10轮状模式：将环境进一步分为生物、理化和社会环境，宿主还包括遗传内核。不仅强调环境和机体两者之间的密切关系，而且还强调环境多样性和机体的遗传易感性（遗传因子）特点：外环、内环有伸缩性，各部分的大小可以随不同的疾病而有所改变轮状模型（wheelmodel）轮状模式：将环境进一步分为生物、理化和社会环境，宿主还包括遗11社会经济因素生物学因素环境因素心理、行为因素卫生保健因素医学生物学因素（致病机制）远因近因疾病疾病因素模型（disease-factormodel）社会经济因素医学生物学因素远因近因疾病疾病因素模型（dise12病因网模型（webofcausation）环境因素社会因素卫生保健肝癌乙肝病毒感染黄曲霉毒素不洁饮水病因网模型（webofcausation）环境因素社会因13糙皮病糙皮病14玉米传入

贫困玉米单一种植冬藏食物量少质差春末夏初食物匮乏玉米主食、偏食植物蛋白匮乏动物蛋白少或无农活增多户外劳动过度劳累尼克酸需求增加日晒增加局部摩擦糙皮病皮炎非食物因素（酒精中毒）其他营养缺乏尼克酸、色氨酸缺乏糙皮病糙皮病病因网模型玉米传入贫困玉米单一种植冬藏食物量少质差春末夏初食物匮乏玉15BEINGS

Model

PreventablecausesofdiseaseBiologicfactorsandBehavioralfactorsEnvironmentalfactorsImmunologicfactorsNutritionalfactorsGeneticfactorsServices,Socialfactors,andSpiritualfactorsBEINGSModel

Preventablecause16Lilienfeld(1980)的病因定义：

那些能使人群发病概率升高的因素，就可以认为是病因；当它们之中一个或多个不存在时，人群疾病频率就下降。

LilienfeldAM.（1920-1984）约翰.霍普金斯大学流行病学教授Lilienfeld(1980)的病因定义：L17暴露（exposure）指研究对象接触过某种待研究的物质、具备某种待研究的特征或行为。危险因素（riskfactor）使疾病发生概率即危险升高的因素。保护因素（protectivefactor）使疾病发生概率即危险降低的因素。几个重要的概念暴露（exposure）指研究对象接触过某种待研究的物质、具18描述（频度和分布）描述性研究积累分布数据探索流行因素或者根据已有的知识

形成假设→逻辑推理（Mill’s准则）检验假设

病例对照研究队列研究实验研究是否符合实际？

因果推断

结合各方面因素进行综合分析、推断

→→流行病学病因研究的一般思路描述（频度和分布）描述性研究积累分布数据形成假设→逻辑推理19形成假设

1、求异法（methodofdifference）：又称“同中求异法”；

如：察布查尔病---米送乎乎。2、求同法（methodofagreement）：或称“异中求同法”；如：钩端螺旋体病流行，共同点---下水劳动3、共变法（methodofconcomitantvariation）：如：肺癌与烟草消耗4、剩余法（methodofresidues）：

如：肝癌→与饮水中的藻类毒素有关5、同异并用法（jointmethodofagreementanddifference）如：肝癌----乙肝病毒形成假设1、求异法（methodofdifferenc20检验假设病例对照研究队列研究DE检验假设病例对照研究队列研究DE21ExposureDiseaseTotalYesNoYesABA+BNoCDC+DTotalA+CB+DA+B+C+DExposureDiseaseTotalYesNoYesAB22如果ExposureDiseaseTotalYesNoYesABA+BNoCDC+DTotalA+CB+DA+B+C+D那么,我们有理由认为暴露和疾病之间的关联有统计学意义。如果ExposureDiseaseTotalYesNoYes23检验假设病例对照研究队列研究统计学上的联系检验假设病例对照研究队列研究统计学上的联系24证实假设动物实验人群干预试验证实假设动物实验人群干预试验25

任何因素和疾病之间的“统计学”上的联系都有可能是病因、偏倚和机遇三者或之一、之二造成。统计学联系的实质P<0.05任何因素和疾病之间的“统计学”上的联系都有可能是病26机遇（Chance）：“随机误差（Randomerror）偏倚（Bias）：“系统误差（Systematicerror）偏倚和机遇机遇（Chance）：“随机误差（Randomerror）27指流行病学研究的设计、实施和评价阶段，由于研究方法的缺陷或错误，使研究结果系统地偏离真实值。偏倚的概念指流行病学研究的设计、实施和评价阶段，由于研究方法的缺陷或错28偏倚的种类选择偏倚（selectionbias）信息偏倚（informationbias）混杂偏倚（confoundingbias）虚假联系（spuriousassociation）间接联系（indirectassociation）偏倚的种类选择偏倚（selectionbias）虚假联系（29即是从统计学联系的表面现象中，剔除虚假联系和间接联系，凸现出真正的病因联系。因果推断的目的即是从统计学联系的表面现象中，剔除虚假联系和间接联系，凸现出30随机误差确定暴露和疾病是否存在统计学联系无统计学联系是否偏倚所致？非因果联系确定偏倚种类选择偏倚？信息偏倚？混杂偏倚？重新设计研究或进行调整因果关系及其推论过程无有克服偏倚的影响随机误差确定暴露和疾病是无统计学联系是否偏倚所致？非因果联系31确定暴露和疾病是否存在统计学联系有统计学联系是否偏倚所致？是否符合因果推论的原则确定偏倚种类选择偏倚？信息偏倚？混杂偏倚？重新设计研究或进行调整因果关系及其推论过程无有克服偏倚的影响非因果联系因果联系否是确定暴露和疾病是有统计学联系是否偏倚所致？是否符合因果推论的32RobertKoch(1843-1910)确定了结核杆菌和霍乱弧菌1905年诺贝尔生理学医学奖确定微生物为致病因子时，Henle-Koch提出4条原则因果推断标准的发展RobertKoch(1843-1910)确定了结核杆菌33该种微生物只能发现于该种疾病的病人体内(必要病因)；而不能发现于其他疾病的病人或健康人体内（效应特异性）；该病原体能从患者体内获得纯培养；纯培养的微生物接种易感动物能引起该种疾病(充分病因)；从被感染病的动物体内分离出该病原体。Henle-Koch原理（1882）该种微生物只能发现于该种疾病的病人体内(必要病因)；Henl34[数学]病因与病因推断课件351、联系的时间顺序（timesequenceofassociation）前“因”→后“果”。暴露因素出现在前，发病或死亡或其它结局出现在后，这是判断因果关联的一个必要条件。因果推断的标准Onlycriterionwhichisfundamentaltopostulatingcauseandeffectrelationship。1、联系的时间顺序（timesequenceofass36[数学]病因与病因推断课件372、关联的强度(strengthofassociation)关联强度一般用相对危险度（RR）或替代值比值比（OR）。当相对危险度越大时，该关联有因果关系的可能性越大。Smoking>20cigarettes/dlaryngealcancer(RR=20)

Notallstrongassociationsarecausal

Downssyndromeandbirthrank(confounder)Weakassociationsdonotruleoutcausality

passivesmokingandlungcancer(RR=1.4)2、关联的强度(strengthofassociatio383、关联的可重复性（consistencyofassociation）同一暴露因素与疾病的关联，在不同时间、不同地区以及不同的人群中由不同的研究者获得同样的或类似的结果。“求同法”Smokingandlungcancer

>100studiesoverlast30yearsdemonstrateincreasedrisk

Lackofconsistencydoesnotruleoutcausality

bloodtransfusionnotalwaysariskforHIV:virusmustbepresent

Consistencymayonlybeapparentwhenallrelevantdetailsofcauseareunderstood(seldomthecase)3、关联的可重复性（consistencyofassoc394、关联的合理性（biologicalplausibilityofassociation）疾病与暴露因素的关联能够用现有的医学和其他自然科学知识进行合理的解释。Consistencywith

current

biologicalknowledgeaboutthedisease,

butbasedonpriorbeliefsorknowledge:4、关联的合理性（biologicalplausibili405、研究的因果论证强度（demonstrabilityforcausality）

实验性研究>观察性研究有对照>无对照以个体为分析单位>以群组为分析单位5、研究的因果论证强度（demonstrabilityfo41

流行病学研究实例1951-1961年间，在西欧诸国家，特别是德国和英国等国，新生儿患短肢畸形明显增加。其临床特点是四肢缺损，故称为“短肢畸形”或“海豹肢畸形”，还可发生无耳、无眼、缺肾、心脏畸形等。当时即引起医学界的关注。1959年前很少有记录，之后有较多的记录，1960年明显增加。1961年开始怀疑与反应停有关。流行病学研究实例1951-1961年间，在西欧诸国42[数学]病因与病因推断课件43国家反应停销售量(公斤)短肢畸形例数葡萄牙372瑞士1136奥地利2078挪威6011荷兰14025英国25826比利时5769349德国300995000一、描述性研究国家反应停销售量(公斤)短肢畸形例数葡萄牙372瑞44反应停销量短肢畸形例数20151051501005019581959196019611962反应停销量（占销售总量的比例）短肢畸形例数年份西德反应停销量与短肢畸形例数的关系反应停销量短肢畸形例数201510515010050195845二、病例对照研究服用反应停史畸形儿的母亲对照合计有34(68.0%)2(2.2%)36无1688104合计5090140χ2=69.40,P<0.001,

OR=93.5二、病例对照研究服用反应停史畸形儿的母亲对照合计有34(646孕妇使用反应停史患肢体缺陷的儿童数(%)无肢体缺陷的儿童数合计怀孕后0-8周用过10（42％）1424早期未用过51（0.24）21,43421,485RR=175,AR=41.76%三、队列研究孕妇使用反应停史患肢体缺陷的儿童数(%)无肢体缺陷的儿童数合471961年12月后西德市场停止出售反应停，从1962年中出生的儿童便很少发生这种畸形。这亦可看作“干预研究”的例子。反应停灾难事件反生后，不少国家建立了先天性畸形监测系统，加强了药物流行病学研究，改进药物筛选方案，生产与管理方法。四、病因判断1961年12月后西德市场停止出售反应停，从1962年中出生48总结任何因素和疾病之间的“统计学”上的联系都有可能是病因、偏倚和机遇三者或之一、之二造成。总结任何因素和疾病之间的“统计学”上的联系都有可能是病因49病因与病因推断CausesandCausalInference病因与病因推断50

第二节病因的定义及病因模型

第三节病因推断的方法第四节病因判断的标准

总结第一节概述第二节病因的定义及病因模型第三节病因推断的方51什么是因果联系？如何确定因果联系？SARS的病因是什么？如何确定SARS的病因？如何确定吸烟和肺癌之间是否存在病因关系？问题与讨论什么是因果联系？如何确定因果联系？问题与讨论52流行病学是研究人群中疾病与健康状况的分布及其影响因素，并研究防制疾病及促进健康的策略和措施的科学。流行病学定义的理解流行病学是研究人群中疾病与健康状况的分布及其影响因素，并研究53流行病学是研究人群中疾病与健康状况的分布及其影响因素，并研究防制疾病及促进健康的策略和措施的科学。核心内容“病因”流行病学定义的理解流行病学是研究人群中疾病与健康状况的分布及其影响因素，并研究54Becausecausalinferenceisattheheartofwhatepidemiologistsdo,thetheoreticalstudyofcausationhasimportantconsequencesfortheeverydaypracticeofepidemiology.

Guidelinesfordrawingcausalinferencesmaydifferaccordingtohowcausationisdefined.

(MacMahonandPugh,1970)Becausecausalinferenceisat55因果观的发展Aristotle的四原因说

形式因+质料因+动（作用）因+目的因

BaconF的决定论的因果观

一定的原因必定导致一定的结果

Hume的经验论因果观

单纯的经验重复观察并不能保证一定的结果必定会出现，即经验证据不具有逻辑必然性概率论因果观

原因就是使结果发生概率升高的事件或特征，即一定的原因可能导致一定的结果因果观的发展Aristotle的四原因说56MacMahon的因果关联定义：

事件或特征类别之间的一种关联，改变某一类别（X）的频率或特性，就会引起另一类别（Y）的频率或特性的改变，这样X就是Y的原因。

概率论MacMahon的因果关联定义：概率论57病因定义及病因模型的发展鬼,神,上帝,天意中医“五行之说”Hippocrates(公元前5世纪)病因定义及病因模型的发展鬼,神,上帝,天意中医“五行之58病原物（动因）宿主环境三角模式

（GordenTriangle）★生物学病因的萌芽★三角模式：强调病原生物、环境和宿主三方面的关系。优点：从因素间平衡和整体性观点看，它具有古老的思辩性和朴素的合理性。缺点：1、等量齐观。2、并非所有疾病均有特异病原物引起。病原物（动因）宿主环境三角模式★生物学病因的萌芽59轮状模式：将环境进一步分为生物、理化和社会环境，宿主还包括遗传内核。不仅强调环境和机体两者之间的密切关系，而且还强调环境多样性和机体的遗传易感性（遗传因子）特点：外环、内环有伸缩性，各部分的大小可以随不同的疾病而有所改变轮状模型（wheelmodel）轮状模式：将环境进一步分为生物、理化和社会环境，宿主还包括遗60社会经济因素生物学因素环境因素心理、行为因素卫生保健因素医学生物学因素（致病机制）远因近因疾病疾病因素模型（disease-factormodel）社会经济因素医学生物学因素远因近因疾病疾病因素模型（dise61病因网模型（webofcausation）环境因素社会因素卫生保健肝癌乙肝病毒感染黄曲霉毒素不洁饮水病因网模型（webofcausation）环境因素社会因62糙皮病糙皮病63玉米传入

贫困玉米单一种植冬藏食物量少质差春末夏初食物匮乏玉米主食、偏食植物蛋白匮乏动物蛋白少或无农活增多户外劳动过度劳累尼克酸需求增加日晒增加局部摩擦糙皮病皮炎非食物因素（酒精中毒）其他营养缺乏尼克酸、色氨酸缺乏糙皮病糙皮病病因网模型玉米传入贫困玉米单一种植冬藏食物量少质差春末夏初食物匮乏玉64BEINGS

Model

PreventablecausesofdiseaseBiologicfactorsandBehavioralfactorsEnvironmentalfactorsImmunologicfactorsNutritionalfactorsGeneticfactorsServices,Socialfactors,andSpiritualfactorsBEINGSModel

Preventablecause65Lilienfeld(1980)的病因定义：

那些能使人群发病概率升高的因素，就可以认为是病因；当它们之中一个或多个不存在时，人群疾病频率就下降。

LilienfeldAM.（1920-1984）约翰.霍普金斯大学流行病学教授Lilienfeld(1980)的病因定义：L66暴露（exposure）指研究对象接触过某种待研究的物质、具备某种待研究的特征或行为。危险因素（riskfactor）使疾病发生概率即危险升高的因素。保护因素（protectivefactor）使疾病发生概率即危险降低的因素。几个重要的概念暴露（exposure）指研究对象接触过某种待研究的物质、具67描述（频度和分布）描述性研究积累分布数据探索流行因素或者根据已有的知识

形成假设→逻辑推理（Mill’s准则）检验假设

病例对照研究队列研究实验研究是否符合实际？

因果推断

结合各方面因素进行综合分析、推断

→→流行病学病因研究的一般思路描述（频度和分布）描述性研究积累分布数据形成假设→逻辑推理68形成假设

1、求异法（methodofdifference）：又称“同中求异法”；

如：察布查尔病---米送乎乎。2、求同法（methodofagreement）：或称“异中求同法”；如：钩端螺旋体病流行，共同点---下水劳动3、共变法（methodofconcomitantvariation）：如：肺癌与烟草消耗4、剩余法（methodofresidues）：

如：肝癌→与饮水中的藻类毒素有关5、同异并用法（jointmethodofagreementanddifference）如：肝癌----乙肝病毒形成假设1、求异法（methodofdifferenc69检验假设病例对照研究队列研究DE检验假设病例对照研究队列研究DE70ExposureDiseaseTotalYesNoYesABA+BNoCDC+DTotalA+CB+DA+B+C+DExposureDiseaseTotalYesNoYesAB71如果ExposureDiseaseTotalYesNoYesABA+BNoCDC+DTotalA+CB+DA+B+C+D那么,我们有理由认为暴露和疾病之间的关联有统计学意义。如果ExposureDiseaseTotalYesNoYes72检验假设病例对照研究队列研究统计学上的联系检验假设病例对照研究队列研究统计学上的联系73证实假设动物实验人群干预试验证实假设动物实验人群干预试验74

任何因素和疾病之间的“统计学”上的联系都有可能是病因、偏倚和机遇三者或之一、之二造成。统计学联系的实质P<0.05任何因素和疾病之间的“统计学”上的联系都有可能是病75机遇（Chance）：“随机误差（Randomerror）偏倚（Bias）：“系统误差（Systematicerror）偏倚和机遇机遇（Chance）：“随机误差（Randomerror）76指流行病学研究的设计、实施和评价阶段，由于研究方法的缺陷或错误，使研究结果系统地偏离真实值。偏倚的概念指流行病学研究的设计、实施和评价阶段，由于研究方法的缺陷或错77偏倚的种类选择偏倚（selectionbias）信息偏倚（informationbias）混杂偏倚（confoundingbias）虚假联系（spuriousassociation）间接联系（indirectassociation）偏倚的种类选择偏倚（selectionbias）虚假联系（78即是从统计学联系的表面现象中，剔除虚假联系和间接联系，凸现出真正的病因联系。因果推断的目的即是从统计学联系的表面现象中，剔除虚假联系和间接联系，凸现出79随机误差确定暴露和疾病是否存在统计学联系无统计学联系是否偏倚所致？非因果联系确定偏倚种类选择偏倚？信息偏倚？混杂偏倚？重新设计研究或进行调整因果关系及其推论过程无有克服偏倚的影响随机误差确定暴露和疾病是无统计学联系是否偏倚所致？非因果联系80确定暴露和疾病是否存在统计学联系有统计学联系是否偏倚所致？是否符合因果推论的原则确定偏倚种类选择偏倚？信息偏倚？混杂偏倚？重新设计研究或进行调整因果关系及其推论过程无有克服偏倚的影响非因果联系因果联系否是确定暴露和疾病是有统计学联系是否偏倚所致？是否符合因果推论的81RobertKoch(1843-1910)确定了结核杆菌和霍乱弧菌1905年诺贝尔生理学医学奖确定微生物为致病因子时，Henle-Koch提出4条原则因果推断标准的发展RobertKoch(1843-1910)确定了结核杆菌82该种微生物只能发现于该种疾病的病人体内(必要病因)；而不能发现于其他疾病的病人或健康人体内（效应特异性）；该病原体能从患者体内获得纯培养；纯培养的微生物接种易感动物能引起该种疾病(充分病因)；从被感染病的动物体内分离出该病原体。Henle-Koch原理（1882）该种微生物只能发现于该种疾病的病人体内(必要病因)；Henl83[数学]病因与病因推断课件841、联系的时间顺序（timesequenceofassociation）前“因”→后“果”。暴露因素出现在前，发病或死亡或其它结局出现在后，这是判断因果关联的一个必要条件。因果推断的标准Onlycriterionwhichisfundamentaltopostulatingcauseandeffectrelationship。1、联系的时间顺序（timesequenceofass85[数学]病因与病因推断课件862、关联的强度(strengthofassociation)关联强度一般用相对危险度（RR）或替代值比值比（OR）。当相对危险度越大时，该关联有因果关系的可能性越大。Smoking>20cigarettes/dlaryngealcancer(RR=20)

Notallstrongassociationsarecausal

Downssyndromeandbirthrank(confounder)Weakassociationsdonotruleoutcausality

passivesmokingandlungcancer(RR=1.4)2、关联的强度(strengthofassociatio873、关联的可重复性（consistencyofassociation）同一暴露因素与疾病的关联，在不同时间、不同地区以及不同的人群中由不同的研究者获得同样的或类似的结果。“求同法”Smokingandlungcancer

>100studiesoverlast30yearsdemonstrateincreasedrisk

Lackofconsistencydoesnotruleoutcausality

bloodtransfusionnotalwaysariskforHIV:virusmustbepresent

Consistencymayonlybeapparentwhenallrelevantdetailsofcauseareunderstood(seldomthecase)3、关联的可