流行病學Epidemiology

臺北醫學大學醫學系公共衛生學科

葉錦瑩

第一章

流行病學概論

Epidemiology 的字源 Epi = among/ upon/ on Demos = people/ human Logos = doctrine/ science

1970 MacMahon and Pagh “The study of distribution and determin

ants of disease frequency in man.”

1980 Miettinen “The study of the occurrence of illness a

nd related states and events in man. ”

流行病學 研究族群之健康狀態和健康事件之分布狀況及其決定因素，並應用研究成果以控制健康問題的學問。

The study of the distribution and determinants of health- related states or events in specified populations, and the application of this study to control of health problems. （ Last,1988 ）

流行病學 states or events: disease,

defect， disability and death

The study of distribution and determinants of disease, defect， disability and death frequency in man.

Disease， Defect， Disability， Death， Distribution， Determinant6D

流行病學 Distribution:What，Who，When，Where Determinants: Why， How What，Who，When，Where，Why， H

ow 6 W What : states, events Who: race, sex, age When: time Where: place Why: causes How: control

流行性 /流行病 (epidemic) 是指任何一種疾病，它在特定的人、時、地之發生率遠超過正常期望值 (normal expectancy) 而言。

同一族群同地異時比較 同一族群同時異地比較 同時同地不同族群比較

流行病可以是任何一種疾病，無絕對比較標準。

相對比較

流行性 /流行病 (epidemic) 病例數目多寡，不是流行與否的指標 ;超過正常期望值，才是流行的條件。

正常期望值 :平均值的正常變動範圍 例如同一族群同地異時比較時，則採用同一族群同地異時的平均值 例：台灣 50年來從未有天花的患者，若今天發現一位患者，且為非境外移入者，則天花是否在台灣流行？

例：在 100 名學生的班級中，若經常約有 20名患感冒，而今天罹患感冒的有 25人，則感冒是否在該班級流行？

相關名詞 流行性 (epidemic) ：健康事件發生數超過正常期望值 (normal expectancy)

散發性 (sporadic) ：健康事件的發生偶而分散在不同時間不同地區

地方性 (endemic) ：某個特定地區其健康事件發生數比其它地區呈經常性的高

大流行 (pandemic) ：健康事件發生數同時在世界各地區均超過正常期望值

流行病學的研究範圍 傳染病 慢性病 事故傷害

天然災害、工業安全、交通事故酗酒 抽菸、藥物成癮、自殺他殺等 著重於人類所有的健康問題

病程 : 急性或慢性 病原 : 傳染病或非傳染病 流行病學特徵 : 流行性或地方性

流行病學的目的（ McMahon & Pugh,1970 ）

社區疾病型態描述 描述型流行病學 What ， Who ， When ， Where

疾病自然史研究 描述型流行病學 How

危險因子與致病機制的探討 分析性流行病學 Why

特殊流行現象的解釋 分析性流行病學 Why

醫藥保健工作計畫設計與效益評估 實驗性流行病學 How

流行病學在醫學的角色 醫學的三大領域：基礎醫學、臨床醫學及預防醫學（公共衛生）

流行病學是預防醫學的基礎科學 流行病學可以結合基礎醫學形成分子流行病學、細胞流行病學、生化流行病學

流行病學可以結合臨床醫學進行各種臨床試驗，形成臨床流行病學

流行病學在醫學的角色特性 臨床醫學 預防醫學服務對象 個人 社區處理問題 疾病 流行診斷依據 分子、細胞、器官

系統與行為個人、家庭與社會

解決流程 急診、門診 流行偵測、疾病調查

頭痛醫頭 緊急防範

實驗診斷 確定流行

對症下藥 全面防治

治療復健 遏止蔓延

健康的個人 健全的社會

----流行病學

診斷與治療 預防疾病的發生，促進社區健康

流行病學的相關科學 臨床診斷學 實驗診斷學 微生物學 病理學 其他相關科學

分子生物學生物化學人類學社會學

流行病學發展史 強調疾病與環境的關係

Hippocrate “On Airs, Waters and Places ” ﹔經由思考概念提出疾病與環境的關係。

四季的變化 地區特有或共有的風 水 土地：土壤、地形 風俗習慣

流行病學發展史 採用計量觀念分析疾病 1).1662 John Graunt （生物統計學的鼻祖；流行病學的先驅）：“ Natural and Political Observation made upon the Bill of Mortality” 。

“母群體推測”，“生命統計分析”，”大量生物現

象具有一致性及可預測性” 。 2).1693 Hally, ”Life Table”

3).1839 Willifar , “Comparison”, ”selection bias”,

”risk estimation”.坐牢對死亡率的影響 ----- 年齡、刑期、活動狀況

利用自然實驗探討病因 John Snow ：以氯仿為維多利亞女王作無痛分娩

1849 年以“ Natural Experiment”證實流行病學假說

倫敦霍亂供水受污染（紹氏與藍氏公司）

“Handle had been removed”

流行病學發展史

以人類進行流行病學實驗 1747 Lind新鮮水果治癒壞血病 1796 Jenner 以牛痘預防天花實驗 1881 Finlay証實黃熱病是由蚊子傳播 1915 Reed Godbergerr証實維生素乙和癩皮病的關係 1905 Fletcher利用大量族群研究腳氣病

吉隆坡瘋人院東病房：暹邏米 (碾米後再煮 ) ， 120 名中發病 34 、死亡 18西病房：印度米 (碾米前煮半熟 ) ， 121 名中發病 0 、死亡 0

飲水加氟預防齵齒 疫苗效益評估

流行病學發展史

以觀察性流行病學為主 非實驗性 人權 慢性病 多重致病因子 干擾因子控制

流行病學發展史

第二章

疾病自然史與致病模式

什麼是健康？ 醫學：健康的重點是在於發現和減少疾病。 預防醫學或公共衛生學：的觀點而言，健康的重點是在於預防疾病。

經濟學：健康的重點是在於去除一切導致經濟和生產損失的因素。

從人道的觀點而言，健康是人類一切努力的重心

從哲學的觀點而言，健康的重點是在於充分發揮自己的能力和實現自我

生態學：健康的重點在強調人與其整個動態體系交互作用的效果。

什麼是健康？ 世界衛生組織（ WHO ）：健康 (Health) 是生理、心理與社會的整體健全狀態，不只是沒有疾病或殘廢。

World Health Organization （ WHO; 1946 ）： Health is a state of complete physical, mental and social well-being, not merely the absence of disease or infirmity.

疾病定義 疾病 (disease): 生理或心理的功能障礙，判定標準是客觀的診察和檢驗。

生病 (illness):主觀感覺到的不健全狀態。 患病 (sickness): 有病個人的社會功能障礙狀態。 例 : 一個人得到了流行性感冒，自已覺得不舒服，請假在家臥病。

流行性感冒是 [ 疾病 ] ，自已覺得不舒服[生病 ] ，請假在家臥病是 [患病 ] 。

疾病診斷標準 表徵標準 (manifestation criteria):

病人的症狀、徵候、結構變化、機能改變、行為異常、預後等特性。適用於慢性病。

有助於疾病急救、治療、護理與復健等。 例如 :糖尿病、癌症、智能不足、精神分裂等。

病因標準 (etiology criteria): 病人致病因子。適用於生物性病原引起的疾病。 有利於疾病預防。 例如 :梅毒和流行性感冒等傳染病，癩皮病等營養缺乏症，水俁病等重金屬中毒症等。

疾病診斷標準 病因與表徵標準無法完全符合原因 :

單一病因可能有許多表徵，例如小兒痲痹、抽菸 同一表徵可能來自許多病因，例如脾腫大

流性病學定義 退伍軍人症

疾病的操作型定義 葡萄糖耐力檢查 -----糖尿病

疾病診斷標準 國際疾病及死因統計分類（ Inte

rnational Classification of Diseases and Death; ICD ） ICD -9 （ 1977 ）

診斷準則 (diagnosis criteria) 納入條件 (inclusion criteria) 排除條件 (exclusion criteria)

診斷標準 流行病學研究

疾病自然史及三段五級預防（ Mausner & Bahn, 1974 ）

本質上而言，疾病 (disease)是一個生物體抵抗外來侵略的過程 (process)

潛伏期 (incubation time) 病原侵入至宿主產生病變的期間

誘導期 (induction time) 病原侵入至宿主產生臨床症狀或徵候的期間

疾病自然史 可感受期 (susceptible stage) 臨床前期 (preclinical stage o

r presymptomatic stage) 臨床期 (clinical stage) 殘障期 (disable stage or stag

e of disability) 死亡 (death)

疾病自然史及三段五級預防（ Mausner & Bahn, 1974 ）

初段預防 (primary prevention) ：可感受期 健康促進 (Health Promotion) 特別防護 (Specific Protection)

次段預防 (secondary prevention) ：臨床前期及臨床期初期 早期診斷和適當治療 (Early diagnosis and Prom

pt treatment) 末段預防 (tertiary prevention) ：臨床期以後

限制殘障 (Disability Limitation) 復建 (Rehabilitation)

錯誤！

第 一 段 第 二 段 第 三 段

疾病自然史與三段五級預防

可 感 受 期

促進健康 1.  衛生教育2.  注重營養3.  注意個性發展4.  提供合適的工作、娛樂和休息環境5.  婚姻座談和性教育6.  遺傳優生7.  定期體檢

特殊保護 1.  實施預防注射2.  培養個人衛生3.  改善環境衛生4.  避免職業危害5.  預防意外事件6.  攝取特殊營養7.  消除致癌物質8.  預防過敏來源

症 候 前 期 臨 床 期

殘 障 期 死亡

早期診斷和適當治療 1.找尋病例2.篩選檢定3. 特殊體檢目的︰（ 1 ） 治療和預防疾病惡化（ 2 ） 避免疾病的蔓延（ 3 ） 避免病發和續發症（ 4 ） 縮短殘障期間

限制殘障

1.適當治療以遏止疾病的惡化並避免進一步的病發和續發疾病2.提供限制殘障和避免死亡的設備

復 健 1.心理、生理和職能的復健2.提供適宜的復健醫院、設備和就業機會3. 醫院的職能治療4.療養院的長期照護

病 因 宿 主 環 境

致病因子進入宿主體內

死亡後遺症

殘障

合併症或續發症

各種癥候和症狀臨床水平組織、生理變化

病因的繁殖或活化

病因之理論 惡魔理論（ evil-spirits theory ） 傳染理論（ the theory of contagion ） 病菌理論（ the germ theory ）

一對一 多因理論（ the theory of multiple cau

sation ）

毉

致病模式 三角致病模式 (epidemiological triangle) -環境宿主與病原的互動

網狀致病模式 (web of causation) - 錯綜複雜的致病流程

輪狀致病模式 (epidemiological wheel) -生態平衡與疾病

螺狀模式 (epidemiological spiral)-多重病因在多階段致病進程中所扮演的互動角色。

三角致病模式 (John Gordon)

-環境宿主與病原的互動

三角致病模式 -環境宿主與病原的互動

宿主、病原及環境三位一體未考慮相互間的複雜性及交互作用

網狀致病模式 (MacMahon)

-錯綜複雜的致病流程 此模式中，每一個關係網中的因素，只能視為疾病的 [一個 ]原因，而非疾病的 [唯一 ]原因 (a cause, not the cause) 。

只要切斷網中的任何一個關連線， 就可以避免疾病的發生， 並不一定要從直接的病原著手。

網狀模式並未指出各因素之間的相對重要性，未能指出各個因素的作用類型。

將相關的因子分成四類：必要且充分、必要但非充分、充分但非必要、既不必要也不充分。

某個因子必須存在，疾病才會發生，則稱此因子為疾病的必要因子，但是有該因子疾病並不一定會發生；

某個因子存在時，疾病定會發生，則稱此因子為疾病的充分因子，但是沒有該因子疾病也會發生 ;

必要且充分因子和疾病是呈一對一的關係，亦即有該因子疾病必會發生，疾病發生一定要有該因子；

而非必要也不充分因子，則表示有該因子不一定會發病，發病也不一定要有該因子。

充分因子是幾乎不存在的， 絕大多數的因子都是屬於既非必要也非充分的，

像抽菸之於肺癌，抽菸的人不一定會發生肺癌，肺癌也不一定要抽菸才會發生。

這一類既非必要也非充分的因子，也被稱之為輔助因子 (contributory factor) 。

輪狀致病模式 (Mausner)

- 生態平衡與疾病 強調的是宿主在整個生態系中，受到環境中各種因素的影響而發病。

每一部分在致病的影響力上，會因疾病種類的不同，而佔有不同的比例。

就遺傳性疾病而言，基因軸心所佔的份量較重；傳染性疾病而言，宿主免疫力和生物性環境所佔的比例較大；機動車事故傷害而言，宿主行為、物理性環境和社會性環境則較重要。

螺狀模式 (Chen)

- 多病因互動的多階段進程

螺狀模式 -多重病因在多階段致病進程中所扮演的互動角色。

傳染病和慢性病的發生，都需要經過或短或長的潛伏期或誘導期。

從病原開始侵入人體的特定分子或細胞，隨著時間逐漸侵害更多的細胞、組織、器官、系統，擴大病理變化的範圍，導致臨床症狀徵候的發生，甚至造成全身性的疾病。

病灶由小擴大的各階段進程，隨時都會受到相同或不同的宿主與環境危險因子之交互作用的影響。

病灶越大，牽涉的危險因子可能越多。

流行病學是要作什麼？

以人類為研究對象，探討如何在控制干擾因子後，找出疾病與危險因子之間真正的關係

第三章

假說形成與因果關係判斷

科學性推論的哲學 理性主義 (Rationalism) 學說

理由 (reason) ，直覺 (intuition) 的累積甚於實際上的觀察 (Empirical observation) 。

知識建立在一個演譯邏輯 (deductive logic) 的原理架構上。

歐幾里得 (Euclid)

經驗主義 (Empiricism) 學說 Depend on making generalizations, or inductio

n, from observations to general laws of nature; the observations are said to induce the information of a natural law in the mind of the scientist.

  觀察 (observation) ，預測 (prediction) ----> 信仰 (faith) ，古老文字 (ancient texts) ，權威(authorities) ------ 歸納

科學性推論的哲學

Francis Bacon, John Locke, David Hume 例如 :火是熱的，不只是火的描述而且也是火的性質的預測。預測經由歸納邏輯 (inductive logic) 而得。

Bacon將歸納推論過程程式化。

Locke將程式化歸納方法普遍化建立經驗主義成科學哲學的學理。

Hume 指出歸納邏輯不能建立 cause 與 effect 的關係，此為歸納邏輯的不完全性稱為 Hume‘s Problem 。

Logical fallacy→post hoc ergo propter hoc (Latin for ”after this therefore on account of this”)

科學性推論的哲學

Rothman: cause component (1976)  Clusters of causal factors, rather then single

factors, are treated as sufficient causes; and each sufficient cluster has an effect on that one disease, which is independent of the effects of factors in other clusters.

  Any factor that occurs in at least one but not

all sufficient clusters is called a contributory cause. Any factor that occurs in all sufficient clusters is a necessary cause.

科學性推論的哲學

每一個疾病的單一致因，都有其相關的 attributable proportion (AP).

AP測量：該病所有病例數中，有多少比例是由該致因造成的。亦即如果該致因去掉，則可避免多少比例的病例數發生。即 potential impact.

一個促成致因的 AP ，等於該充分致因的 AP

科學性推論的哲學

科學性推論的哲學

例如：促成致因 D 與促成致因 E 指出現於 Sufficient cause I 則 AP （ D ） =AP （ E ） =AP （ I ） =20﹪ 促成致因 B出現於 sufficient cause I and II 則 AP （ B ） =AP （ I ） +AP （ II ） =20﹪+30﹪=50﹪ 促成致因 A出現於 sufficient cause I ， II and III 則 AP （ A ） =AP （ I ） +AP （ II ） +AP （ III ） =20﹪+

30﹪+50﹪=100﹪

科學性推論的哲學

上圖中，所有促成致因（ A-J ）的總和（ Aps ）是 500﹪

每一種疾病，所有促成致因的總和必大於或等於 100﹪（通常都 >100﹪）

科學性推論的哲學

科學性推論的哲學 Stochastic （機率論）

Rudolph Carnap: probability Heisenberg: uncertainty principle

Deterministic （決定論） 愛因斯坦 Waldrop Hill

Refutationism( 否証主義 ) Karl Popper 的猜測與否証 (conjecture and refutation)找 causality    

病因研究 (etiologic research) Etiologic research is the search for the cause of a

disease, their relationship to each other, and the relative magnitudes of their effects on the disease.

  Causality is one of pure determinism in which a

constant, unique, and perfectly predictable connection is postulated between two factors X and Y.

  X is a cause of Y if, in a completely stable system

(i.e., all factors are initially fixed), any manipulation or change in X alone induces a subsequent change in Y.

Hypothetical cross-classification of true disease status (Y) by category of a possible cause factor (X)

X，possible disease effect

Y，possible disease

effect

Exposed Unexposed

Cases A B

Noncase C D

Notes: 1. If X is a sufficient cause of Y, cell C is always zero. 2. if X is a necessary cause of Y, cell B is always zero. 3. if X is both a necessary and sufficient cause of Y, cell C is

always zero and cell B is always zero

病因研究 (etiologic research)

科學假說的建立與辨證 假說的建立 :Mill法則 (1856) “A System

of Logic”

一致法 (method of agreement) 差異法 (method of difference) 類比法 (method of analogy) 剩餘法 (method of residue) 應變法 (method of concomitant variatio

n)

一致法 : 研究現象發生兩個或兩個以上的事例中，只有一個共同的條件存在，則所有事例所共有的此一條件，即為該現象的因或果。

例 :接觸過霍亂病人，住處過於擁擠，飲用汙染水源都和霍亂的發生有關。共同點 : 有吞食病人排泄物的可能性。

科學假說的建立與辨證

差異法 : 研究現象發生與不發生的兩個事例中，除了一個條件不同外，其餘所有條件都相同，則此唯一的不同條件，即為該現象的因或果。 例 :John Snow (1936):倫敦霍亂流行的研究觀察，發現不同自來水公司的用戶霍亂死亡率並不相同。

科學假說的建立與辨證

類比法是 Mill法則中唯一的演繹法。 將已知的流行病學原理，觸類旁通地應用到未知疾病的研究上。

它是指一研究現象的多數條件都和已知的另一現象相符合時，則已知現象中的條件，也可能是研究現象的因或果。

無機砷長期暴露誘發癌症與動脈粥狀硬化， 如同癌細胞的單株增生一樣，砷引起的動脈粥狀硬化，也被推測是透過血管中膜平滑肌之單株增生的作用所造成。

科學假說的建立與辨證

剩餘法 (method of residue): 在觀察某一特定現象時，發現數個可能原因出現後接著發生數個結果。如果已知其中某些結果是由某些原因所引起，則剩下的結果就可能由剩餘的原因所引起的。 例如：石綿廠的女工在工作十年後其背痛、聽力損失及肺癌的發生率增加了﹔觀察其職業主要暴露為彎腰提重物、噪音及石綿等，已知彎腰提重物會引起背痛、噪音會引起聽力損失，那麼就可假設：石綿暴露可能會引起肺癌。

科學假說的建立與辨證

應變法 (method of concomitant variation) ：當某特定因子的量增加時，某個結果的頻率也增加，則該特定因子可能是導致該結果的主因。 例如：印刷廠溶劑或空氣中正己烷含量越高、工作時間越久，其工人發生周邊神經傳導速度遲緩的現象越明顯，則可以假設：正己烷導致神經傳導異常。

呈現劑量反應關係（ dose-response relationship ）。

科學假說的建立與辨證

如何進行流行病學研究 描述流行病學

假說的研擬與篩選 分析流行病學

假說的辨明與修訂 實驗流行病學

假說的實證與確立

描述流行病學 屬性

團體的層次 (aggregate attribute) 生態謬誤 (ecological fallacy)

指標 比率、分率（百分比）、比例

呈現項目 人：種族、性別、年齡 時：季節、週期變動、長期趨勢 地：自然、行政、氣候、大小、風俗習慣

描述流行病學

描述流行病學

描述流行病學

分析流行病學 屬性

個人的層次 (individual attribute) 原子謬誤 (atomistic fallacy)

指標 相差危險性、相對危險性、勝算比（危險對比值？ 相對對比值）、暴露歸因百分比（相對變化量）

呈現項目 危險因子與疾病間的相關性

干擾控制 設計階段：限制、匹配、隨機分派、隨機抽樣 分析階段：分層分析、標準化、數學模式分析

分析流行病學

分析流行病學

分析流行病學

分析流行病學

分析流行病學

分析流行病學

分析流行病學

分析流行病學

分析流行病學

實驗流行病學 屬性、指標呈現項目及干擾控制

均與分析流行病學同 研究設計

對照研究 (controlled study) 非對照研究 (uncontrolled before-after stud

y) 實驗方式：介入 (intervention)

社區介入研究 (community trial) 臨床試驗 (clinical trial)

判斷因果關係的條件美國公共衛生署 (1964) 正確的時序性 (correct temporality) 重複研究的相關一致性 (consistency of

association) 相關強度 (strength of association) 相關特異性 (specificity of association) 相關的合理解釋 - 生物贊同性 (biologic

al plausibility)

感謝聆聽！

祝大家 快樂學習！

流行病學的測量 頻率：死亡率、疾病率 相關：疾病與危險因子的關聯性 衝擊：當危險因子暴露量改變時，疾病率或死亡率會改變的程度

John Snow “Natural Experiment” 霍亂污水（ 1894 年）

1854年 7月 8日至 8月 26日倫敦市區的霍亂死亡率比較

供水區域別 人口數1851 年

死亡數 死亡率*10-3

紹氏公司 167,654 844 5.0藍氏公司 19,133 18 0.9兩家合併 300,149 652 2.2

“Handle had been removed”

假說的種類 概念性假說 (conceptual hypothesis) 不易測量者 操作性假說 (operational hypothesis) 可量化者  例如 : 欲研究嬰兒心智發展與父母的社會經濟地位是否有關 ? (Conceptual)

嬰兒智慧量表與父母的收入，教育程度與職業是否有關 ? (Operational)