第十章病因与因果推断
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流行病学病因及因果推断
病因的分类
2.环境因素 (1)生物环境：包括病原微生物（细菌、病毒、真菌、立克次体等）、寄生
虫（原虫、蠕虫等）、有害动植物等；大多数传染性疾病和中毒均为生物环境因 素作用的结果。
病因的定义
轮状模型（wheel model）将疾病的发生归因于两大类原因， 位于核心的为宿主自身的原因，其中遗传物质起重要作用，外 围为环境因素，包括社会、生物、理化环境，宿主生活在环境 之中，强调疾病与健康是环境与宿主相互作用的结果。
在不同疾病的轮状模型中，各部分所占的比例可不同。具 有明显家族遗传倾向的疾病，例如乳腺癌，宿主圈内的遗传核 所占比例增大，环境所占的比例相应缩小，而与环境密切相关 的疾病，如生物地球化学性疾病，其轮状模型的外围部分则更 大。
病因的定义
20世纪90年代后美国一位流行病学家Rothman对病因模型进行论述。
充分病因（sufficient cause）：
疾病发生的充分条件，即最低限度导致疾病发生的一系列条件、因素和事件，
有该病因存在，就一定会发生疾病；但发生疾病不一定都存在这个病因。
急性阑尾炎
腹痛
腹痛
阑尾炎 ？
病因的定义
病因的分类
1.宿主因素： (2)后天因素：包括年龄、发育、营养状况、体格、行为类型、心理特征、
获得性免疫、既往史等。机体的免疫状态与疾病的发生密切相关，在某些机体中 免疫系统对一些抗原剌激发生异常强烈的反应，发生变态或超敏反应，如在某些 个体中青霉素会引起过敏性休克；很多疾病的发生与患者年龄相关，如远视和白 内障多发生于40岁以上的人群；个体的营养状况和发育水平与动脉粥样硬化性冠 心病、高血压、糖尿病、肥胖等疾病密切相关。在生活中，人们会对一系列事件 做出精神、心理和行为反应，长期的负面情绪和突发创伤性事件，会对人的生理 和心理造成严重损伤，如发生抑郁症、创伤后应激障碍、消化性溃疡等。
病因和因果推断
Non-Causal (due to confounding)
Characteristic Under Study
Factor X Disease Disease
Interpreting Associations- Causal and Non-Causal
Causal Coffee Consumption
终止效应
剂量反映关系 关联的特异性
关联的生物学合理性
因果推断标准(1)--关联的强度
criteria of causal inference 1--strength
☻关联强度越大，为因果的可能性越大
inference of causal association
Environmental Exposure or Genetic Background or Combination of Both
Association
? Causation ? Disease or Other Outcome
Suppose we determine that an exposure is associated with disease. How do we know if the observed association reflects a causal relationship?
Non-Causal (due to confounding) Coffee Consumption
Real Association
Spurious
Association
Smoking
Real Association
Pancreatic Cancer
Pancreatic Cancer
流行病学 10第十章 病因与因果推断
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复习题或要点
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李立明主编《流行病学》 人民卫生出版社 第六版 2007 李立明主编《流行病学》 人民卫生出版社 第五版 2002 《Clinical Epidemiology》，Fletcher, Fletcher, Wagner, Williams and Wilkins， Baltimore Maryland，1982； 《Epidemiology》Third edition, Gordis L. Elsevier Saunders, Philadelphia, PA， 2004； 《Epidemiology in medical practice》Fifth edition, Barker DJP, Cooper, Cyrus. Churchill Livingstone (London), 1998
熟悉内容：疾病发生的基本条件。
教材分析 （重点、难点）
重点 1. 流行病学病因概念的理解 2. 病因研究方法的掌握 3. 病因研究推断过程 难点 1. 病因假设的提出 2. 病因的证明
教学方法
双语教学，启发式、研讨式讲授法与提问相结合 案例教学：乙型肝炎病毒持续感染与原发性hat disease. " (Lilienfeld 1980) 二、病因模型（causal model） 目前具有代表性的因果模型有三种：
13 分钟
1、三角模型（Gorden Triad）
多媒体演示
举例说明
2、轮状模型（wheel model）
多媒体演示 举例说明
Public Health College of Harbin Medical University
举例说明
难点 15 分钟
流行病学正文部分-第6版第10章.病因与因果推断
第十章病因与因果推断研究结果的解说涉及到因果推断的问题。
病因的研究不仅同疾病的诊断有关，还直接关系到疾病的治疗和预防。
因此，基础医学、临床医学和预防医学均非常重视病因的研究。
流行病学研究中的病因（cause of disease）与因果推断（causal inference），后者还包括处理－效应关系，实际上是分析或实验流行病学的指导框架和评价准则，对于形成正确的因果思维和准确地理解研究结果，是至关重要的。
第一节病因的概念一、病因的定义（一）从决定论因果观到概率论因果观的发展传统的决定论因果观认为，一定的原因必然导致一定的结果。
实际上，从经验证据得出的结论只能是归纳性的，归纳性结论只能是概率性的。
而且更重要的是，客观世界本身的发展变化就是概率性的。
现代科学产生了概率论因果观或称广义因果律：原因就是使结果发生概率升高的事件或特征，即一定的原因只是可能而不是必然导致一定的结果。
（二）现代流行病学的病因定义早期的流行病学着重于研究传染病的流行问题，对病因的注意力主要放在空气、水和居住条件等环境卫生上，如Snow发现伦敦宽街霍乱流行与饮水污染有关。
在细菌学兴起以后，对病因的注意力转到特定的病原体上，如Koch发现了结核病和霍乱的病原体。
20世纪50年代以后，现代流行病学研究逐渐扩展到非传染性疾病，“病因”也就不仅仅限于传染病的病原体。
Lilienfeld（1980）从流行病学角度这样给出了病因的定义：那些能使人群发病概率升高的因素，就可认为是病因，其中某个或多个因素不存在时，人群疾病频率就会下降。
因此，现代流行病学中的病因观是符合概率论因果观的。
流行病学中的病因一般称为危险因素（risk factor），它的含义就是使疾病发生概率升高的因素，这里的危险（风险）是指不利事件发生的概率。
（三）防治效应的原因定义防治实验研究也是一种因果性研究。
研究因果关系的实验是指：在受控条件下，研究者有意改变一个或多个因素（处理），并前瞻地确定其效应的研究。
11.病因与因果推断
必要病因（necessary cause）
是指某疾病发生的必需因素，即缺乏该因素时疾 病就不会（概率为100％）发生。
这种概念显然比三角模式更接近实际，有利于疾 病病因的探讨及疾病的防治，该模式将病因分为以 下几类：
（1）宿主方面：来自宿主方面的病因最重要的是遗传，认
为慢性病与多基因遗传有关，还与染色体异常，年龄、性别、 发育、营养状态、行为心理、免疫状态等有关。
（2）生物环境：包括细菌、病毒及其他微生物、寄生虫、
充分病因（sufficient cause）
如果有某因素存在，随之必然（概率为100 ％） 有某病的发生Байду номын сангаас则某因素为该病的充分病因。
必须明确：（1）对大多数疾病而言，充分病因的 组成因素不是一个，而是一组。（2）目前大多数疾 病，尤其是慢性非传染性疾病，其充分病因并未完 全明了，一般只证实或初步证实充分病因中的一个 或几个因素。（3）目前还认为，大多数慢性非传染 性疾病，其充分病因不止一个，有的可能有多个充 分病因，各充分病因的组成因素可能不同，而且可 能没有必需病因。
动物传染源和媒介节肢动物等。
（3）物质环境：包括营养素、天然有毒动植物，微量元素、
气象、地理、水质、大气污染、电离辐射、噪音等。
（4）社会环境：包括社会制度、人口、经济、家庭、医疗、
文化、职业、宗教、风俗等。
轮状模式的特点是，轮状构成各部分的内涵具有 伸缩性，不同成分的大小可根据拟考虑的不同疾病 而异。
二、病因模型
病因模型是用简洁的概念关系图来表达因 果关系，它给我们提供因果关系的思维框架、 涉及的各个方面或因果关系的路径。由于对因 果关系的理解不同，有多种病因模型 。
目前具有代表性的因果模型有三类：
流行病学复习笔记第十章 病因和因果推断
流行病学复习笔记第十章病因和因果推断第十章病因和因果推断一、病因（一）概念：那些能使人群发病概率升高的因素，就可认为是病因，其中某个或多个因素不存在时，人群疾病频率就会下降。
（二）病因模型1、生态学：①流行病学三角②轮状模型（简明，整体性强，但失之于笼统。
）2、疾病因素模型：外围的远因和致病机制的近因。
（在病因分类上操作性强，具有较强的实践指导意义，没有确定必要病因的困难。
）3、病因网模型（表达清晰具体，系统性强，能很好地阐述复杂的因果关系。
）（三）充分病因和必要病因（局限性：要放弃因果决定论的充分病因和必要病因概念）1、充分而且必要病因：传统因果观，几乎不存在2、必要但不充分病因：传染病中的病原体，维生素缺乏症中的维生素不足3、充分但不必要病因：致死量的毒物，实际上也不存在4、不充分且不必要病因：吸烟与肺癌二、病因推断（一）逻辑方法（归纳推理法）1、假设演绎法：描述性研究，形成病因假设（1）因为假设H，所以推出证据E(演绎推理)（2）因为获得证据E，所以反推假设H成立（归纳推理）如果假设H而且条件C，则证据E;如果证据E不成立，所以假设H或（和）条件C不成立，而不是否定假设H。
2、Mill准则（对于观察性研究或非确定性条件，需要控制混杂或作概率性推广）（1）求同法（必要条件）：病例中A――都有a因素（2）求异法（充分条件）：对照组中非A――没有a因素（3）同异并用法（必要且充分条件）（4）共变法：求同法的特例，剂量-反应关系（5）剩余法：求异法的特例（二）统计关联到因果关联偶然关联（随机误差）关联非因果关联（选择、测量或混杂偏倚）有统计学意义关联间接因果关联（间接病因）因果关联（有时间先后）直接因果关联（直接病因） 1、关联的时间顺序（前因后果）实验和队列研究〉病例对照和生态学时间序列研究〉横断面研究对于慢性病，考虑病因X和疾病Y的时间间隔。
2、关联的强度（1）一般而言，关联的强度越大，该关联为因果关联的可能性就越大。
病因与因果推断
虚假关联（spurious association） 间接关联（indirect association）
病因推断 病因与因果推断
虚假关联（spurious association）
研究过程中某些人为误差或机遇，使得本来没有联系 的某因素和疾病之间表现出了统计学上的联系。
病因推断 病因与因果推断
间接关联（indirect association）
亦称继发关联（secondary association），通常指由 混杂偏倚所致的关联。
病因推断 病因与因果推断
从统计学联系到因果联系
病因推断 病因与因果推断
因果关联的推断标准 Hill’s criteria of causation
关联的时间顺序（temporality） 指因与果出现的时间顺序：怀疑病因X→疾病Y，则X必须 发生于Y之前，这在病因判断中是唯一要求必备的条件。
“三间”分布
知其然 知其所以然 防患于未然
病因推断 病因与因果推断
找出原因
提供措施
病因的概念和分类 病因推断的方法和步骤 因果关联推断
病因推断 病因与因果推断
第一节
病因的概念
病因推断 病因与因果推断
病因概念的发展
唯心主义病因论：鬼、神、上帝
朴素唯物主义病因观： （公元前5世纪）
微生物特异病因学说： （19世纪末）
病因推断 病因与因果推断
病因链
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 远因
医学生物学因素 （致病机制）
疾病
近因
病因推断 病因与因果推断
常见慢性病的病因链
疾 病 近端病因 中间病因 - 超重/肥胖 - 高血压 - 高血糖 …
病因及其因果推断
二、病因的定义 那些能使人群发病概率升高的因素。 三、病因的分类 （一）按来源分类 1.宿主因素： 遗传 免疫 心理 内分泌
2.环境因素： 外环境中各种有害 因素的总和。 生物因素 理化因素 社会因素
（二）按作用分类 1.必需病因： 结果发生必具有该病因，但具有该病 因并不一定都发生该结果。 结核杆菌 结核 2.充分病因： 如果有该病因存在，则一定发病；但 发病并不一定都存在该病因。 急性阑尾炎 腹痛 腹痛一定由阑尾炎引起？
（一）关联的时间顺序
怀疑病因X→疾病Y，则X必须发生于Y之前 实验和队列研究＞病例对照和生态学研究 ＞横断面研究 慢性病需注意X与Y的时间间隔
例如
∵石棉暴露
15-20年
肺癌
∴石棉暴露3年后发生肺癌 非石棉引起
（二）关联的强度 关联的强度越大，因果的可能性就 越大
混杂因素可能导致强关联和弱关联
病因模型
生态学模型
疾病因素模型 病因网络模型
生态学模型
将机体与环境作为一个整体来考虑
分类 流行病学三角 轮状模型
生物环境
社会环境
宿主
宿主 遗传内核 动因 环境
理化环境
图6 流行病学三角
图7 轮状模型
疾病因素模型
社会经济因素
生物学因素
环境因素
心理、行为因素 医学生物学因素 （机制）
（三）验证病因假说： 即判断有无统计学联系。 病例对照研究 队列研究 实验研究 （四）排除虚假联系 设计不合理、各种偏倚引起 续发关联
关联的分类
偶然关联
虚假关联（选择、测量或混杂偏倚）
关联
有统计学意义关联
因果关联
（有时间先后） 直接因果关联 （直接病因）
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那些能使人群发病概率升高的 因素，就可认为是病因，其中 某个或多个因素不存在时，人 群疾病频率就会下降。
Lilienfeld AM. （1920-1984） 约翰.霍普金斯大学 流行病学教授
2015-4-15 6
第一节 病因的概念
防治效应的原因定义
防治实验研究 （因 果）
研究因果关系的实验是指：在受控条件下，研究者 有意改变一个或多个因素（处理），并前瞻地确定 其效应的研究。 原因
防治实验中的处理（treatment or maneuver）使 特定效应发生的概率升高
2015-4-15 7
第一节 病因的概念
二、病因模型
宿主
将机体与环境作为一个整体来考虑 分类：
流行病学三角
动因
环境
轮状模型
2015-4-15
图10-1 流行病学三角
8
第一节 病因的概念
社
生
物 环 境
宿主
遗传 内核
19
第一节 病因的概念
必要病因的局限性
传染病的特定病原体为必要病因。 对于一般的慢性病，从字面或定义上，我们不可能得到“必要病因” 的启示。 对某些按“病因”分类的慢性病，可知道它们的必要病因。 如“血管性痴呆”，脑血管病变就是它的必要病因。
2015-4-15
20
第一节 病因的概念
总之，对于按某病因进行分类的疾 病（包括非传染病），该病因就是它的 必要病因，而正因为有该病因才被分类 为该疾病。
疾病
图10-3
2015-4-15
疾病因素模型
11
第一节 病因的概念
病因网模型
根据生态学模型或疾病因素模型提供的 框架可以寻找多方面的病因，这些病 因相互存在联系，按时间先后联接起 来就构成一条病因链，多个形成病因 网（web of causation）。
2015-4-15
12
第一节 病因的概念
因果联接方式
会 环 境
理 化 环 境
2015-4-15
图10-2 轮状模型
9
第一节 病因的概念性强 较强的实践指导意义 没有动因确定的困难 层次 外围的远因
致病机制的近因
2015-4-15 10
第一节 病因的概念
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 （机制）
2015-4-15
21
第二节 因果推断的逻辑方法
假设演绎法 Mill准则 因果性实验中的对照法则
2015-4-15
22
第二节 因果推断的逻辑方法
一、假设演绎法
假设演绎法的推理过程 因为假设H ,所以推出证据E (演绎推理) 因为获得证据E ,所以反推假设H (归纳推理）
2015-4-15
23
第二节 因果推断的逻辑方法
2015-4-15
3
第一节 病因的概念
鬼神、上帝、天意 迷信阶段 人
病 因 概 念 的 发 展
金
木
水 火 土 人
气
朴素唯物主义
活的传染物
人
生物学病因的萌芽
病原物 三角模式 环境 生 物 机体 社 会 宿主 物 质
A causal relationship would be recognized to exist whenever evidence indicates that the factors from part of the complex of circumstances that increases the probability of the occurrence of disease and that a diminution of one or more of these factors decreases the frequency of that disease.
假设演绎法的应用
假设H :乙型肝炎病毒（HBV）持续感染导致原发性肝癌 （PHC） 根据该假设H，加上相关背景知识为前提，演绎地推出若干 具体经验证据 E1 （肝癌病例的HBV感染率高于对照） E2 （HBV感染队列肝癌发生率高于对照） E3 （控制HBV感染后，肝癌的发生率下降） 如果证据E1，E2，E3 成立，则假设H亦获得相应强度的归纳 支持。
F R
F1 F2 F3 R
F
R1 R2 R3
F1 F2
R1 R2
F3
2015-4-15
R3
13
第一节 病因的概念
寻找病因的条目指南
宿主病因
先天
基因 染色体 性别差异
后天
年龄 发育 营养状态 体格 行为类型 心理特征 获得性免疫 既往史
14
2015-4-15
第一节 病因的概念
环境病因
生物 病原体 感染动物 媒介昆虫 食入的动植物
流行病学 Epidemiology
第十章 病因与因果推断
Causes and Causal Inference
研究的解说涉及到因果关系 问题，从研究结果如何做出正 确的因果推断，是非常重要的。
2015-4-15
2
第一节 病因的概念
第二节 因果推断的逻辑方法 第三节 统计关联到因果关联 第四节 因果关联的推断标准
传染病病原体；Vit缺乏症的Vit不足
充分但不必要病因 致死量的毒物；实际也不存在
不充分且不必要病因
吸烟——肺癌
2015-4-15 18
第一节 病因的概念
充分病因和必要病因的局限性
充分病因的局限性
充分病因几乎是不存在的，牵强的例子造成病因和疾病结果几乎
是一回事（因果同一），失去了因果关系的意义。
2015-4-15
Lilienfeld的病因定义
2015-4-15 轮状模式
4
第一节 病因的概念
一、病因的定义
从决定论因果观到概率论因果观的发展
传统 (决定论）
一定的原因必然导致一定的结果
现代 (概率论因果观或称广义因果律)
一定的原因只是可能而不是必然导致一定的结果
2015-4-15
5
第一节 病因的概念
现代流行病学的病因定义 Lilienfeld：
充分病因(sufficient cause)是指有该病因存在，必定
（概率为100％）导致疾病发生。
必要病因(necessary cause)是指有相应疾病发生，以
前必定（概率为100％）有该病因存在。
2015-4-15
17
第一节 病因的概念
按病因是否充分或必要分类
充分且必要病因 传统因果观；几乎不存在 必要但不充分病因
化学 营养素 天然有毒动植物 化学药品 微量元素 重金属等
2015-4-15
15
第一节 病因的概念
物理 气象 地理 水质 大气污染 电离辐射 噪声 振动
社会
社会/人口 经济 家庭 饮食习惯 嗜好兴趣 教育文化 医疗保健 职业 政治
16
2015-4-15
第一节 病因的概念
三 、充分病因和必要病因
概念