第二讲 暴露及其效应测量

南京医科大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系地址：南京市汉中路140号一号教学楼（南）307-1（210029）电话：86-25-86862815(om)电邮：rongbinyu@喻荣彬流行病学教学工作室第二讲暴露及其效应的测量MeasurementofExposureandEffect讲课提纲概述暴露的测量效应和联系的测量总结传统流行病学暴露疾病

前瞻性研究回顾性研究从暴露到疾病（EDC模型）分子流行病学健康疾病连续带示意图模式Ⅰ健康态――亚健康态――潜在疾病态――临界疾病态――亚临床态――临床态暴露因素机体易感性模式Ⅱ健康疾病主观感觉客观指标健康指标疾病指标临床流行病学－核心内容Design－设计Measurement－测量Evaluation－评价测量内容各种临床现象测量方法定量和定性测量指标硬指标和软指标测量质量真实性和可靠性测量的含义测量是用一种尺度衡量一个变量或一组变量值的过程。测量可以看做是事物或事件的一种分类方法，用某种记号（数字、字母或词）来表示各种划定的类别，并遵循一定的数字分类规矩。测量方法必须具有可操作性－它必须有使用说明，并且能被其他欲模仿者所理解；据此方法得到的测量应该可以重复。试验的措施一定要有反应性和可度量性。测量的方法要求有良好的敏感度和特异度。测量指标的判断标准和临床意义要明确。测量的要求测量数据类型－硬数据和软数据硬数据（harddata）：基于化学、物理和其他计量仪器得到的测量指标，由于测量结果能够精确计量，称之为硬数据。软数据（softdata）：基于面谈、问卷、量表等方法得到的测量指标，由于测量结果不能够精确计量，称之为软数据。区间性重叠性可变性健康与疾病测量指标的特点暴露的测量暴露（exposure）暴露：与一种致病因子接近和（或）接触，从而可能使致病因子发生有效传播或产生致病因子的有害作用。（Last）暴露：指研究对象接触过某种待测的物质（如重金属）、具备某种待研究的特征（年龄、性别、遗传等）或行为（吸烟）。暴露：指研究对象的任何特征，或其接触的任何可能与其健康有关的因素。广义的暴露可能引起生理效应的因素。可以致病的因素或保护机体避免疾病的因素。与疾病或生理效应有联系的另一些因素（混杂因素），这些因素可导致暴露于可疑因素的开始或终止。可以修饰其他因素引起效应的因素。可以决定疾病结局的因素。病原体的分离和培养血清学证据（抗原、抗体的检测）非微生物学因素，仅限于年龄、性别、种族等传染病研究暴露测量的简单性可能找不出所研究疾病的必需病因，任何单一的病因成成分只是病因中的一小部分。从暴露开始，或从暴露终止，至出现疾病的时间间隔较长。致病因素可能来不及留下容易测量的、反映过去暴露的标志。令人感兴趣的致病因素范围扩大了。非传染病研究暴露测量的复杂性Distributionoftheenvironmentalexposurevariablesofmaininterestin564papersontheetiologyofnon-infectiousdiseasepublishedinAMJEpidfrom1980to1989VariablesDistribution(%)Demographicvariables5.8Medicalhistoryanduseofmedications11.9Reproductiveandsexualhistory8.5Intakeofalcoholandtobacco15.6Dietandbodysize22.1Physicalactivityandfitness3.4Psychosocialvariables8.5Occupation12.1Radiation5.1Otherenvironmentalvariables7.9暴露测量的尺度二值尺度（dichotomousscale）列名尺度（nominalscale）或称名义尺度等级尺度（ordinalscale）或称顺序尺度间隔尺度（intervalscale）或称区间尺度比例尺度（ratioscale）或称比数尺度暴露测量的内容暴露性质－Yes/No暴露量（剂量）－Intensity暴露时间－Length暴露性质应尽可能详细地记录暴露变量的性质，以确保观察到暴露与效应之间任何可能的联系，并从与疾病有联系的各种暴露中分离出特异的暴露，作出特异性病因推论。应区分暴露变量与可能的混杂变量。暴露变量的测量还应该较敏感。在暴露致病的假设中，即使某种暴露并非十分特异仍应尽可能详细地记录暴露性质；在以后需要时，仍可以探讨其中任何特异成分的作用。总的累积剂量（累积暴露）剂量率或暴露率：是单位时间（小时、日、年）的剂量。如每天吸烟的支数。累积暴露是按剂量率与暴露时间乘积之和采计算的。累积暴露被总暴露时间去除即得平均暴露，或平均暴露率。暴露剂量暴露剂量可获得剂量：是从机体的外环境中测量的。例如，一个短的时间间隔中每毫升环境空气中的石棉纤维数（暴露率），或每毫升环境空气中平均石棉纤维数乘暴露年数（累积暴露）。摄入剂量（吸收剂量）：即实际进入机体剂量的一个测量指标，除非摄入剂量在机体的接触表面会产生直接效应。活性剂量或生物学有效剂量：真正发挥作用的是在机体、器官、组织、细胞、分子特异作用部位的。AvailabledoseindifferentexternalmediaAdministereddoseofintakeAbsorbeddoseoruptakeActivedoseatdifferenttargetssitesHealtheffectTime-behaviorpatternofhostHostfactorsatportalsofentryHostfactorsHostfactors暴露时间何时首次开始暴露何时最后结束暴露在暴露期间内暴露是如何分布的定期暴露连续暴露暴露期间剂量率随时间改变暴露时间长短显然是决定总暴露量的关键因素。临界时间窗口（criticaltimewindow）或病因有关暴露期（etiologicallyrelevantexposureperiod），该期间内发生某种暴露可能与致病有关。知道临界时间窗口的位置及其与疾病发生时间的关系，可能有助于推论致病机制。不同暴露期间的暴露方式可能也很重要。当总暴露剂量相等时，周期性的、高强度的暴发性暴露的效应与低强度的、连续性累积暴露的效应可能不同。暴露时间的重要性暴露的测量方法个体特征和环境因素主观资料和客观资料目前暴露与既往暴露资料类型个别访谈可以收集过去和现在的暴露信息。但易发生回忆偏倚。可以确保研究对象的合作，减少对问题含义的误解，能最大限度地收集有用的信息。面对面访谈的缺点是费钱，且可能发生调查员（访谈员）偏倚。个别访谈可能节约费用，电话访谈的环境比较适合隐私，完成得也比较快。难以列述其他可能的答案或其他印刷材料。电话访谈欲选择随机样本有困难。电话访谈可以节省费用，需要的专门人员较少，对敏感性问题的回答较真实，并可消除访谈者偏倚。在自填问卷中，敏感的和社会不认同的问题的应答比较容易。文化水平高者的应答率较高，文化水平低者的应答率低。自填问卷几种问卷调查方法的比较属性自填式访谈或代填报刊邮寄送发范围广广窄窄对象难控制。代表性差有一定控制，代表性难估计可控制可控制影响因素无法了解难以了解一定了解便于了解应答率最低较低较高最高应答质量较高较高较低不定耗人力较少较少较少较多耗材物较少较高较少多耗时较长较长较短短可用于收集目前的个人行为或个人经历可以减少回忆性偏倚所需的费用较多，有一定难度日记法如果研究对象因某种原因（死亡、痴呆、年幼、不知暴露情况），无法提供所需暴露信息时，可用替代应答方法。容易发生与本人提供信息同样的偏倚。在某些情况下替代应答者至少应像研究对象本人一样知道其暴露情况。对有些暴露，替代应答者甚至比研究对象本人回答的更准确。

替代应答适用于测量目前的暴露。直接观察需要观察者在整个观察期内参加到研究对象的生活中去。直接观察的偏倚来源包括抽样时间不当，事件太多而无法准确记录，观察者的疲劳使记录离题。现场观察指在一般情况下常规记录的，常用于暴露测量的有医学记录（病案）、职业记录、人口普查记录等。必须对记录的真实性予以仔细的评价。查阅个体和环境记录个体测量的意义取决于是否与研究对象或环境中固定的或可变的特征有关。人体测量变量：如用物理或化学方法测量的身高、体重、皮褶厚度、血脂、头发、指甲中微量元素等具有中等稳定性的特征。研究对象的个体化学或物理测量，有一个特殊的问题，就是疾病的存在可以干扰测量结果或改变测量值。研究对象个体的测量一般环境测量只是与当前的环境暴露有关，除非保存有过去测量的记录。在有些情况下，当前测量可以反映个体过去对环境的暴露情况，如过去家庭供水中的铅含量。在多数情况下，用当前测量代表既往的暴露情况，具有不确定性。环境测量几种暴露测量方法的比较测量方法数据时间暴露类型主观客观目前过去个人特征环境暴露个别访谈＋－＋＋＋＋自填问卷＋－＋＋＋＋日记法＋－＋－＋＋现场观察－＋＋－＋＋查阅记录－＋＋＋＋＋人体测量－＋＋－＋＋环境测量－＋＋＋－＋

“调查问卷”（Questionnaire）是流行病学调查最主要工具。调查表的设计

如何设计？

取决于研究目的和分析手段的需要

格式：把拟收集的数据项目用恰当措词构成一系列问题

内容：包括

一般项目（一般情况、识别项目）

研究项目（研究变量）

类型：自填表＋问卷表

①开放式②封闭式③混合式

导言－知情同意书（ICF）调查表的题目、编号一般项目－社会人口学特征资料研究项目流行病学项目－疾病史、遗传史、行为暴露史等。临床体格检查项目实验室检测项目

核查项目－调查员签名、调查日期等填表说明调查表的基本结构调查表编写的基本原则调查项目的确定调查项目顺序的编制调查问题的设计

问题设计的形式根据研究目的和手段确定变量的数目和具体内容。各项目指标的定义要明确；尽量采用客观、定量或半定量的指标；指标的测量从技术上、经费上必须可行。项目要精选，有针对性且重点明确；需要的项目一个也不能少，不需要的项目一个也不能多。研究中的主要变量，不仅需要定性而且需要定量测量。可成对设置一些高度相关或内容完全相同而形式不同的问题，检验调查表的信度。调查项目的确定“五不问”原则①可问可不问的项目不问。②复杂问题项目不问。③查找资料才能回答的项目不问。④被调查者不愿意回答的项目不问。⑤通过其他手段才能解决的问题不问。调查项目按逻辑顺序与心理反应分类排列，符合调查对象的交流习惯。可根据人们的思维方式，按事物的内容和相互关系以及事情发生、发展的先后顺序排列。先设定容易回答的，后设定敏感的、不容易回答的问题。先排列封闭式问题，后排列开放式问题。检查信度的问题须分隔开来。采用不同调查方式，调查表项目的顺序应有所区别。调查项目顺序的编制问题应简单明了，所用的语言通俗易懂，语句精练准确。问题设计应避免诱导性，避免出现暗示或有固定倾向的问题。调查指标尽可能地用等级划分或定量化，不能量化的指标应留出空间以便详细记录。封闭式设问的选项设计必须具有科学性和严密的逻辑性。对一些抽象性的概念或问题，最好给出一些具体的看法，让被调查者仅回答赞成与否。对一些敏感性问题，可采用专门设计的调查表并采用特殊的调查技术进行调查。调查问题设计的原则问题设计的形式二项式

是＝1，否＝0多项式

文盲=1，小学=2，初中=3，高中/中专=4，大专以上=5填空式

出生日期：

年

月

日图画式

请画出一个三角形：

矩阵式尺度式

用药后你的疼痛程度：不痛0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|10很痛调查表使用注意事项调查表的使用必须伴有操作指南或使用手册，明确具体的质控措施。正式实施前，可通过预调查或培训会对调查员进行统一的培训和考核。填写调查表时，字迹要工整、清楚，不能缺项。调查员和质控人员要签名，并注明调查和质控日期。暴露测量的误差观察者观察对象测量工具观察者和观察对象的交互影响数据录入和分析暴露测量的真实性和可靠性真实性/准确性/效度

validity,accuracy可靠性/可重复性/精密度/信度

reliability,reproducibility,repeatability,precision效度（validity）：又称准确度，用以反映测量结果与“真值”的接近程度。影响数据效度的因素多为系统误差,如测量者的感官偏差、测量仪器故障、评价量表不能反映真实情况等。信度（reliability）：又称可靠性或精确度，用以反映相同条件下重复测定结果的近似程度。信度主要受随机因素的影响，偏倚不具有方向性。真实性和可靠性－效度和信度真实性差可靠性好真实性好可靠性差真实性vs可靠性真实性vs可靠性真实性好可靠性好真实性差可靠性差影响真实性与可靠性的因素观测值真实值误差+随机误差系统误差+随机分布的,不可预测的不可避免的可估计误差大小通过增加样本量或重复测量取均值可以减小系统的偏离真实值可避免的是必须控制的（偏倚bias）随机误差和系统误差的区别（一）随机误差和系统误差的区别（二）观测值真实值误差+随机误差系统误差+（偏倚bias）系统误差、随机误差和样本大小的关系误差样本大小随机误差系统误差信度的评价

稳定性测量重测信度

内在一致性测量折半信度

Cronbach’α系数

KR-20值

等同性测量评定者间信度－复本信度重测信度（test-retestreliability）定义：用同一工具两次或多次测定同一研究对象所得结果的一致程度。常表示研究工具的稳定性。一致程度越高，重测信度越高，研究工具的稳定性越好。方法：使用研究工具对研究对象施行第一次测试，间隔一段时间后使用同一工具对同一研究对象进行重测，然后计算两次资料的相关系数，该系数反映研究工具重测信度的高低。相关系数在0～1之间，越接近1，说明重测信度越高。使用重测信度需考虑的问题两次测量之间的间隔时间使第一次测量对第二次测量的结果不会造成影响在客观情况未发生改变时进行；测量环境的一致相同的测试者、测量程序、测量时间、测量环境等测量变量的性质性质相对稳定的问题－适宜用重测信度性质不稳定的问题－不宜使用重测信度折半信度（split-halfreliability）定义：将一种工具对一群人使用一次，将每个人的结果分数按工具中各项目分成两组，计算两组分数的相关系数。常用来反映研究工具的内在一致性。方法：前后折半法或奇偶折半法缺点：不同的折半方法会导致不同的结果计算：根据重测信度中列出的公式计算r系数，再使用Spearman-Brown公式校正。Cronbach’α系数计算研究工具中所有项目间的平均相关程度，反映研究工具的内在一致性，避免了折半信度计算的缺点。系数值在0－1之间，越接近1，研究工具的内在一致性越好，信度越好。KR-20值Cronbach’α的一种特殊形式，用来反映研究工具的内在一致性。适用于二分制的研究工具，如回答“是”或“否”、“正确”或“错误”。环境领域问题条目平均分方差1.日常生活中您感觉安全吗？3.42550.3802.您的生活环境对健康好吗？3.34040.5343.您的钱够用吗?3.06380.8874.在日常生活中您需要的信息都齐备吗?3.02130.5435.您有机会进行休闲活动吗？3.57450.8586.您对自己居住地的条件满意吗?3.57450.5987.您对得到卫生保健服务的方便程度满意吗?3.42550.6858.您对自己的交通情况满意吗？3.45650.787环境领域总分*26.826115.614WHOQOL-BREF量表中环境领域各个问题条目得分情况评定者间信度和复本信度常用于测定研究工具的等同性。评定者间信度测量方法不同评定者使用相同工具同时观察，计算观察者们的观察结果之间的相关系数。复本信度测量方法将两种不同形式的工具同时对一群对象测试，然后计算两次工具得分的相关系数。效度的评价

表面效度（facevalidity）

内容效度（contentvalidity）

效标关联效度（criterion-relatedvalidity）

结构效度（constructionvalidity）表面效度（facevalidity）定义：由评估人根据自己对所要测量的概念的理解，尽其断断能力之所及来断定工具是否恰当。属于一种直觉判断。方法：从表面上检查工具的性质。缺点缺少实际证据证明工具一定有效。对工具的效度用“有或无”反映，未体现程度。内容效度（contentvalidity）定义：根据理论基础及实际经验对工具是否反映了所要测量的变量、包括足够项目而且有恰当的内容分配比例等所作出的判断。有时也称专家效度。方法：从内容上检查工具的性质。实施要求专家人数3-10人，以5人较合适。专家的选择应与研究工具所涉及的领域有关。两次评议时间最好间隔10-14天。标准效度（criteriavalidity）定义：反映研究工具与其他测量标准之间的关系。分类同时效度：测量研究工具与现有标准之间的相关关系。预测效度：测量工具作为未来事情预测指标的有效程度。同时效度和预测效度的主要区别－时间差异结构效度（constructionvalidity）定义：反映工具与其所依据的理论或概念框架相吻合的程度。方法：因子分析评价：结构效度是目前最为严谨的一种建立和测量研究工具效度的方法，也是最为复杂的效度研究方法。信度和效度的关系信度是效度的必要前提高信度不能代表高效度低信度则可以肯定低效度效度是信度的必然保证有效度的工具一定有信度有信度的工具未必有效度效应和联系的测量效应的定义效应的定义定性：任何一种疾病都是一种给定原因的效应，效应是因果机制的终点。定量：效应可以是某种特定因素导致的人群疾病频率的变化。效应的评价绝对效应：发病率、患病率或发病时间的差别。相对效应：上述测量的比值。效应的测量效应的测量是基于绝对或相对差异的比较。最理想的测量：一个个体或一个群体自身，而且是同一时间经历的比较。反事实定义（counterfactualdefinition）严格设计：交叉设计用联系的测量估计效应的测量I1I2≠暴露的效应？

关联(association)：是流行病学上的术语，指两个二

分变量之间有无关系

相关(correlation)：是统计学术语，指两个连续性变

量之间的关系统计学联系和因果联系统计学联系关联＋相关统计学关联的表示ExposureDiseaseTotalYesNoYesABA+BNoCDC+DTotalA+CB+DA+B+C+DRetrospectivestudyProspectivestudyIfThen,theassociationbetweenexposureanddiseaseissignificant.ExposureDiseaseTotalYesNoYesABA+BNoCDC+DTotalA+CB+DA+B+C+D效应和联系的区别效应强调的是暴露对个体或群体作用而产生的结果。联系是暴露和疾病相关的一种现象。当联系为因果联系而产生的结果时，即为效应。效应是指同一人群（假设）在不同观察条件下的比较，通常真正的效应是具有反事实性的。当不可能对效应进行直接测量时，所开展的只能是联系的测量。效应的测量绝对效应的测量－差异测量病因率差（causedifference）：超额率（excessrate）病因危险度差（causalriskdifference）病因平均无病时间差（causedifference

inaveragedisease-freetime）假定：在一个规定的时间范围内，一个固定队列开始研究时的样本量为N，并且队列中的所有被观察对象开始时均没有患病但均具有发病风险；进一步假设，在整个研究期间内，如果每一研究对象都处于暴露状态，可产生A1个病例，总暴露时间为T1，若研究对象均为处于暴露状态，将产生A0个病例，处于危险状态的总时间是T0。则：ID＝I1－I0＝A1

/T1－A0/T0RD＝R1－R0＝A1

/N－A0/N病因平均无病时间差＝Δt

1－Δt

0＝T1

/N－T0/N相对效应的测量－比病因率比（causerateratio）

IR＝I1/I0＝（A1/T1）/（A0/T0）病因危险度比（causalriskratio）

RR＝R1/R0

＝

（A1/N）/（A0/N）＝A1/A0病因无病时间比（causeratio

ofdisease-freetime）

（T1/N）/（T0/N）＝T1/T0如果病例数＝发病率×暴露时间则R1/R0＝R1N/R0N＝A1/A0＝I1T1/I0T0相对效应的测量指标间的关系假定：