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第二节 描述性现场调查研究
描述性研究通过不同人群、不同时间及不同地区特征分组,描述疾病或与健康相关卫生事件状态及某些危险因素的分布情况。描述性研究方法有现况调查、个案调查、病例报告、暴发与流行调查、生态学研究和筛检等几种。
一、现况调查
现况调查(prevalence survey)是通过对特定时点(或期间)和特定范围内人群中疾病或健康状况和有关因素的分布状况的资料收集、描述,描述目前疾病或健康状况的分布及某因素与疾病的关联,从而为进一步的研究提供病因线索。从时间上说,现况调查是在特定时间内进行的,即在某一时点或在短时间内完成,这个时间点犹如一个断面,故又称横断面研究(cross-sectional study)。它所收集的资料既不是过去的记录,也不是常规报告资料或随访的调查资料,而是调查当时所获得的资料,故称为现况研究。从观察分析指标来说,由于这种研究所得到的频率指标一般为特定时间内调查群体的患病频率,故也称患病率研究(prevalence study)。
现况调查既可以弥补常规报告资料的不足,又能在较短的时间内得到调查结果,花费不大,是常用的流行病学调查方法。一个地区预防保健工作内容是很多的,有许多常规报告登记制度还有待逐步建立,已有的报告登记系统可能还不够健全,因此,可以利用的信息是有限的。在这种情况下,开展必要的现况调查,可以补充常规资料不足。有许多时候,现况调查是完全出于某种特殊的目的而进行的,例如开展一项幼儿先天畸形流行的调查,现况调查所得结果较快,不像疾病监测的常规登记和报告那样需要较长的周期。一项设计良好的现况研究不仅可以准确描述疾病或健康状况在某一人群中的分布,还可以同时探讨多个暴露因素与多种疾病之间的关系。
(一)现况调查方法的特点
1.现况研究一般在设计阶段不预设对照组。
病例对照研究在起始时就设有病例组和对照组;队列研究在起始时则设有暴露人群和非暴露人群;临床试验或社区试验在研究起始时即设有试验(干预)组和对照组等。而现况研究与此不同,在其开始时,根据研究目的确定研究对象,然后调查研究对象在某一特定时点上的暴露(特征)和疾病的状态,而不是根据暴露状态或疾病状态先进行分组,然后再收集研究对象的资料。但是在资料处理与分析时,则可根据暴露(特征)的状态或是否患病的状态来分组比较。
2.现况研究收集的是一个时点上的研究资料。
现况调查在时序上属于横断面研究,是指在一个时点上收集研究资料,并用以描述研究对象在这一时点上的状况,或者探讨这一时点上不同变量之间的关系。
3.现况研究在确定因果联系时受到限制。
现况调查无法判断因果顺序,只能提供病因线索,无法得出病因因果关系。由于所调查的疾病或健康状况与某些特征或因素是同时存在的,即在调查时因与果并存,无法判断谁先谁后,故在现况调查中常进行相关性分析,所揭示的暴露与疾病之间的统计学联系,不能得出有关病因因果关系的结论,仅为建立因果联系提供线索,是分析性研究的基础,而不能据此做出因果推断。原因为:①对影响预后的危险因素判断难度大。在现况研究中,研究对象一般都是存活期较长的患者,而某些疾病持续时间短的患者,则很难包括在一个时点或一个短时期的研究中,但存活期长与存活期短的患者在许多特点上可能会很不一样,在这种情况下,就很可能将影响存活的因素作为影响发病的因素。②时间先后的关系无法判断。现况研究一般揭示的是某一时点或时期暴露特征与疾病的关系,而不能确定暴露特征与疾病的时间顺序关系。例如,现况研究发现,结直肠癌患者比非患者的血清胆固醇水平低,并且有统计学意义,但很难解释是低血清胆固醇水平增加了患结直肠癌的风险,还是结直肠癌降低了血清胆固醇水平。
但现况研究对研究对象固有的暴露因素可以做因果推断。例如性别、种族、血型、基因型、职业等暴露因素是持续不变或很长时间内不变的,在疾病发生之前就存在,并且不会因是否患病而发生改变,在排除和控制可能存在的偏倚的情况下,现况研究可以提供相对真实的暴露特征与疾病的时间先后顺序的联系,从而进行因果推断。
4.现况调查是一种患病率的调查,一般不能反映发病情况。
现况调查一般不用于病程比较短的疾病,现况调查反映的是直到调查时该人群某疾病的病例累积量,统计指标多用患病率,故又称患病率调查。它不同于发病率研究(即队列研究及实验研究)。例如,某地2005年年初人口为2000人,2005—2008年某病的发病情况如图4-1所示,假如2005—2008年该地人口数无变化,则2007年1月1日该人群该病患病率:
。
图4-1 现况调查示意图
现况研究定期重复进行可以获得发病率资料。两次现况研究的现患率之差,除以两次现况研究之间的时间间隔,即是该时期的发病率。采用这种计算方法的要求是两次现况研究之间的时间间隔不能太长,建议不要超过疾病的病程,在该时间范围内发病率的变化不大,且疾病的病程稳定。这种计算方法避免了需要长期随访监测研究对象来获得发病率资料的弱点。
(二)用途
现况调查对于病程短的急性非致死性或迅速致死的疾病都难以提供正确的分布情况。所以现况调查主要用于慢性病的研究。评价那些不会发生改变的暴露因素与疾病的联系,横断面研究并不亚于分析性研究。有时也可利用血清学检验、生化实验等进行感染率、带菌状况或免疫水平等的调查,以及生理、解剖、生化等指标的调查。现况调查的用途有以下几种。
1.发现病因线索
描述某种因素与疾病或健康状况之间的联系,并可以进行因果与暴露间的初步分析,为病因分析提供线索,现况调查虽然不属于分析性流行病学研究方法,但是它所调查得来的资料,描述某些因素或特征与疾病或健康状况的联系以确定病因假设,供分析流行病学研究。
例如,20世纪40—50年代流行于新疆的察布查尔病因的探索,就是从描述该病的病例分布特征入手的。1958年以前在察布查尔锡伯自治县流行一种病因不明的致死性疾病。其分布特征为:人群特征为只在锡伯族发生,年龄为儿童及年轻人,病例以女性为主;发病季节主要集中在3—6月份;均发生在锡伯族居住区。根据分布特征结合该人群生活习惯深入调查,终于查明系由于食用面酱半成品而导致的肉毒中毒。针对病因,采取措施防止了本病发生。
2.描述某种疾病或健康状况在某特定时间和特定人群中的分布
通过现况调查可以描述疾病或健康状况的三间分布,发现高危人群,分析疾病或健康状况的频率与哪些环境因素、人群特征等因素有关。
3.适用于疾病的二级预防
早期发现患者,利用普查或筛检等手段,可实现“早发现,早诊断,早治疗”的目的。
4.为评价防制措施及其效果提供有价值的信息
通过现况调查,定期在某一人群中进行横断面研究,收集有关暴露与疾病的资料,掌握某疾病发病数量、分布特征和高危人群,可采取预防和干预措施;这些措施执行后的效果如何,可再做现况调查比较,做出评估。
5.疾病监测
在某一特定人群中长期进行疾病监测,可对所监测疾病的分布规律和长期变化趋势有深刻的认识和了解。
6.其他
如衡量卫生水平和健康状况;卫生规划的制订与评估;卫生或检验标准的制订;为卫生行政部门科学决策提供依据。
具有能定量测量指标的有关疾病,在时间上有变化的特征、变量或指标的疾病,病程比较长的疾病,发病频率较高的疾病常采用现况调查。
(三)现况调查的方法及种类
1.现况调查采用的方法
现况调查常用的方法有面访、信访、电话访问、自填式问卷调查、必要的体格检查和实验室检查等,近年来随着网络的普及还出现了网上调查等新的调查方法。
2.现况调查的种类
(1)普查(census):
是指为了解某病的患病率或健康状况,于特定时间内对特定范围内人群中每一成员所做的调查或检查。
特定时间:
一般为1~2天或1~2周,最长不超过3个月。
特定范围:
某一地区或某特定人群。
普查的适用条件:
①有足够的人力、物力和设备用于发现病例和及时治疗;②所普查的疾病患病率较高;③需有一个高度统一、集中的领导团体,有统一部署、统一计划、统一行动的客观条件,并且有群众支持,方可实施普查;④调查目的十分明确、调查项目非常简单;⑤疾病的检验方法和操作技术不很复杂,诊断试验的敏感性和特异性均较高。
普查的原则:
①要有严密的组织和高质量的普查人员队伍;②要有严格的时间要求;③调查项目和指标必须集中统一;④尽可能按一定的周期进行。
普查的优点:
①由于是调查某一人群的所有成员,所以在确定调查对象上比较简单;②所获得的资料全面,可以知道全部调查对象的相关情况,准确性高;③普查所获得的数据对疾病的流行因素研究能有一定的启示;④可同时调查几种疾病;⑤早期发现患者,利于早期治疗。
普查的缺点:
①工作量大,花费大,组织工作复杂;②调查内容有限;③易产生重复和遗漏现象;④由于工作量大而可能导致调查的精确度下降,调查质量不易控制;⑤对患病率低,诊断技术复杂的疾病不宜开展普查。
(2)抽样调查(sampling survey):
是相对于普查的一种比较常用的现况研究方法,指通过随机抽样的方法,对特定时点、特定范围内人群的一个代表性样本进行调查,以样本的统计量来估计总体参数所在范围,即通过对样本中的研究对象的调查研究来推论其所在总体的情况。依照抽样调查的理论和特点,可将抽样调查方法分为以下几类:
单纯随机抽样(simple random sampling):
按随机化的原理,直接从含有N个单位的总体中,抽出K(K < N)个单位作为样本进行调查。这种方法的基本原则是每个抽样单元被抽中选入样本的机会是相等的。
系统抽样(systematic sampling):
又称机械抽样或等距抽样。它是把总体中的全部调查单位按某一标志排列起来,按固定顺序和间隔抽取样本。
分层抽样(stratified sampling):
先按照某些人口学特征或某些标志(如年龄、性别、住址、职业、教育程度、民族等)将研究人群分为若干组(统计学上称为层),然后从每层抽取一个随机样本。
整群抽样(cluster sampling):
利用现成的集体,随机整群抽取集体单位,加以研究,由此推断总体的情况,称为整群抽样。
两级或多级抽样(two-stage or multi-stage sampling):
这是大型调查时常用的一种抽样方法。从总体中先抽取范围较大的单元,称为一级抽样单元,再从抽中的一级单元中抽取范围较小的二级单元,这就是两级抽样。还可依次再抽取范围更小的单元,即为多级抽样。
PPS抽样(probability proportionate to size sampling):
即按容量比例概率抽样法,又称按规模大小成比例的概率抽样,是指按概率比例抽样,属于概率抽样中的一种。在多阶段抽样中,尤其是二阶段抽样中,初级抽样单位被抽中的概率取决于其初级抽样单位的规模大小,初级抽样单位规模越大,被抽中的机会就越大,初级抽样单位规模越小,被抽中的概率就越小。就是将总体按一种准确的标准划分出容量不等的具有相同标志的单位在总体中不同比率分配的样本量进行的抽样。它是一种使用辅助信息,从而使每个单位均有按其规模大小成比例的被抽中概率的一种抽样方式。样本大小的估计。样本过大或过小都是不恰当的。调查对象过多不但造成很大的花费,有时反而不易达到精密、迅速;而样本太少,抽样误差大,代表性差,影响对结果的正确判断。
确定样本大小有时可凭经验估计,例如一般认为确定正常值范围样本最好在100例以上,肿瘤死亡率调查样本要在10万例以上。一般计量资料样本含量可少些。但相对精确的方法是根据下述因素利用公式估算的:①患病率(或阳性率)的高低;②资料的精确度,一般情况下容许误差定为10%;③显著性水平(第一类错误),可定为0.05或0.01;④调查单位之间差异大小。具体样本量大小的估计方法请参见第三章。
抽样调查的优点:
①按随机化原则抽取调查单位,以足够数量的调查单位组成的“样本”来代表和说明总体;②节省人力、物力和时间;③以样本推断总体的误差可以事先估计并加以控制;④调查的精确度高。由于其上述众多的优点,所以在流行病学调查中占有重要地位,是最常用的方法。抽样调查可用于描述疾病的分布、衡量卫生水平、研究影响因素、考核防治效果等。
抽样调查的缺点:
①是一种非全面的调查方法,只能提供说明整个总体情况的统计资料;②抽样调查的设计、实施与资料分析比较复杂,存在抽样误差和偏倚,不适用于变异过大的资料;③不适用于患病率过低的疾病等。
(3)典型调查法(typical investigation):
指根据调查研究的目的,在若干同类调查对象中选取一个或几个有代表性的对象进行系统、周密的调查研究,从而认识这一类对象的本质特征、发展规律,找出具有普遍意义和有价值的经验和值得借鉴的教训。此法又叫“解剖麻雀”。其优点是了解的事物生动具体,资料详尽,对问题的研究深入细致,调查方法灵活多样。可以长期蹲点深入实际,直接观察,也可开调查会或个别访谈。投入的人力也不多。但调查的面较窄,难以反映事物的全貌。调研中一是要选好典型,要有代表性,不能以偏概全;二是要具体分析典型经验产生的环境和客观条件;三是要充分收集和占有材料,反映典型的本来面目,揭示事物的本质和发展变化规律,不能浅尝辄止;四是要根据事物发展的需要、组织管理目标和实际工作的发展趋势,注意典型的推广和借鉴价值;五是为制订重大决策开展典型调查,以便更加充分、全面地占有资料,为制订重大决策提供更为翔实的资料。
典型调查适用于调查总体同质性比较大的情形。同时,它要求研究者有较丰富的经验,在划分类别、选择典型上有较大的把握。实施典型调查的主要步骤是:根据研究目的,通过多种途径了解研究对象的总体情况;从总体中初选出备选单位,加以比较,慎重选出有较大代表性的典型;进行(典型)调查,具体搜集资料;分析研究资料,得出结论。
该种调查法较为细致,适用于对新情况、新问题的调研。适用典型调查法时须注意所选的对象要具有代表性,能够集中、有力地体现问题和情况的主要方面。典型调查法具有省时、省力的优点,但也有不够准确的缺点。典型调查一般用于调查样本太大,而调查者又对总体情况比较了解,同时又能比较准确地选择有代表性对象的情况。
(四)现况调查的实施步骤
1.确定研究目的
确定研究目的是现况调查的第一步,也是关键的一步。确定研究目的需要做许多准备工作,包括查阅文献资料、实地考察、向专家咨询、总结自己的经验等。
2.确定研究对象
选择研究对象首先要考虑研究目的。选择研究对象时还要结合实际进行考虑,例如经费来源的多少、是否便于调查等等。
3.确定研究类型和方法
研究类型的确定也要以研究目的为依据。同时,还要考虑现有的人力、物力和财力,权衡利弊后再做决定。研究方法的确定也应从研究目的出发,结合所收集资料的特殊性,并考虑调查对象的特点和适应性进行选择。
4.确定研究变量和制订调查表。
5.资料的收集
掌握有关的背景资料;疾病测量;暴露测量;对调查员的要求。
6.资料的整理、分析及结果的解释
(1)常用的分析指标:
患病率是横断面研究最基本的分析指标,常采用率的标准化(standardization)方法(标化率)。除患病率外,现况调查中还常用到感染率、病原携带率、抗体阳性率、某因素的流行率(如吸烟率)等指标。
(2)分析方法
描述分布:
将疾病的现况调查资料按不同的人口学特征和时间、地区、某种生活习惯等加以整理,并计算疾病的患病率等,以观察疾病在不同人群、时间、地区上的分布特征,此即疾病的三间分布。
相关分析:
相关分析是描述一个变量随另一个变量的变化而发生线性变化的关系,相关分析适用于双变量正态分布资料或等级资料。
单因素对比分析:
对于二分类变量(如是否患高血压、是否吸烟)的资料,可以对比分析患病与未患病组之间某因素阳性率的差异(如高血压组与非高血压组的吸烟率差异),分析两者是否存在关联。也可以反过来比较有无某因素组的患病率差异(如吸烟组与非吸烟组高血压的患病率差异)。
多因素分析:
在单因素分析的基础上,可进一步用多因素分析(多元线性回归、Logistic回归等)方法进行分析。
(3)结果的解释:
一般应先表明样本的代表性、应答率等情况。然后估计分析调查中有无偏倚及其来源、大小、方向和调整方法。最后归纳疾病分布情况及提供病因线索。现况调查若为了查明疾病的分布,可根据三间分布特征的结果,结合有关因素进行解释。若是利用现况调查来提供病因线索,则可把研究对象分为病例组与非病例组,从而比较两组的某些特征和某些因素在病例组与非病例组间的差异。要注意,现况调查一般只能为进一步的流行病学研究(如队列研究及病例对照研究等)提供病因线索,不能做因果联系分析。
7.现况调查的质量控制措施
样本选取尽量做到随机化;应答率一般应高于80%;进行预调查;统一培训调查员;调查或检查方法标准化且前后一致;控制偏倚;调查后复检(一般复检10%)等。
(五)现况调查中的偏倚及其控制
1.现况调查中可能发生偏倚
(1)选择偏倚(selection bias):
指研究者在选择研究对象时由于选择条件受限制或设计失误所致的系统误差,包括无应答偏倚、选择性偏倚和存活者偏倚。调查对象不合作或因种种原因不能或不愿意参加调查从而降低了应答率,从而导致无应答偏倚,若应答率低于70%就较难以调查结果来估计整个研究对象的状况。
(2)信息偏倚(information bias):
指在收集和整理有关暴露或疾病资料时出现的系统误差,主要发生在观察、收集资料及测量等实施阶段,包括调查对象偏倚(包括报告偏倚和回忆偏倚)、调查者偏倚和测量偏倚。
2.现况调查中偏倚的控制方法
(1)随机化:严格遵照抽样方法的要求,确保抽样过程中随机化原则的完全实施。
(2)提高应答率:提高研究对象的依从性和受检率,一般要求应答率达到80%以上。
(3)控制测量偏倚:选用不易产生偏差的仪器、设备,仪器使用前进行校正,试验、检验方法应有详细的规定并要求严格遵循。诊断标准、排除标准、纳入标准必须统一。
(4)防止调查员偏倚:①对疾病诊断和阳性结果都应有明确的标准;②在调查前必须对调查员进行系统、科学的培训,统一标准,提高调查员的水平和工作责任心;③组织抽取部分调查对象进行复查。
(5)做好资料的复查、复核等工作。
(6)选择正确的统计分析方法,注意辨析混杂因素及其影响。
(六)研究实例
由于人们的生活方式发生了巨大变化,糖尿病、高血压、高脂血症等很多与饮食习惯与生活方式相关的疾病患病率呈明显上升趋势。因此,为了解目前中国居民的营养与健康现状,李立明、饶克勤等在中国人群中进行了有关情况的调查[中华流行病学杂志,2005,26(7):478-484]。
1.研究目的和类型
研究目的为掌握我国城乡及不同地区居民的营养与健康现状。研究采用现况研究的抽样调查,根据研究目的、研究对象、结果的可靠性及操作性强等因素综合考虑,选择多阶段分层整群随机抽样的方法。
2.研究对象、样本量及抽样方法
研究的目标人群是全国31个省、自治区和直辖市(不含台湾、香港和澳门)的常住人口。以满足询问调查和医学体检所需最小样本量为依据进行样本量计算,按照95%的准确度和90%的精确度,估计需225 000人。另外,假设无应答率为10%,最终的样本量为250 000人。
该研究多阶段分层整群随机抽样实施方法为:首先,根据以往国家级调查的方法与经验,将我国分成6个不同经济类型地区。为减少抽样误差,每类地区的样本点应设22个,总样本点为132个。因此,第一阶段以系统随机抽样的方法,从每一类地区随机抽取22个县(区);第二阶段是从样本县/区中随机抽取3个乡(街道);第三阶段为从样本乡(街道)中随机抽取2个村(居委会);第四阶段为从样本村(居委会)中,按整群抽样法随机抽取90户家庭,抽中家庭的全体成员即为本次调查的研究对象。
3.研究内容和资料的收集、整理与分析
资料收集的方法包括询问调查、医学体检、实验室检测和膳食调查。第一,利用问卷采集研究对象的相关信息,包括家庭及家庭成员基本情况、经济收入等基本信息;个人健康状况包括主要慢性疾病的现患状况、家族史,吸烟、饮酒、体力活动等情况;职业性体力活动、交通、锻炼等情况。第二,采用标准的方法对研究对象的身高、体重、头围、腰围和血压进行测量。第三,对血红蛋白、血清胆固醇、血清三酰甘油等血清学指标进行了实验室检测;第四,采用24小时回顾法、食物频率法和称重法开展了膳食调查。该研究实际调查243 206人,在用样本结果估计总体情况时,还分别进行了年龄调整与6类地区人口构成的调整,并采用直接标化法,计算了全国调整率。
分析结果如下:
膳食结构:中国人群的谷类食物消耗量最高,膳食结构呈现出明显的地区差异,城市人群的动物性食物、水果、植物油等的消耗量高于农村人群,农村人群的谷类、薯类、蔬菜等的消耗量高于城市人群(表4-1)。
表4-1 2002年中国居民能量食物来源构成(%)
营养状况:①超重与肥胖:我国人群超重率为17.6%,肥胖率为5.6%;随年龄增长,超重率和肥胖率都逐渐升高,其中,以45~59岁年龄组最高。7岁以上人群中,城市的超重率和肥胖率均高于农村地区(表4-2)。②贫血:我国人群的贫血患病率为15.2%;贫血患病率在青中年人群中还存在明显的性别差异,女性明显高于男性(图4-2)。③糖尿病:我国人群糖尿病患病率为2.6%,随年龄增长,患病率都逐渐升高,并且城市人群患病率高于农村人群(表4-3)。
表4-2 2002年中国人群超重率与肥胖率的地区、年龄分布
表4-3 2002年中国≥18岁人群糖尿病患病率的地区、年龄分布(%)
图4-2 2002年中国人群贫血患病率的地区、年龄和性别分布
4.研究结论
该研究显示,我国人群的营养与健康状况正逐渐发生变化。贫血等患病率从一定程度上反映了我国人群尚存在如铁及其他微量营养素的缺乏问题。超重和肥胖及糖尿病等慢性疾病的流行,也是影响我国人群健康状况的一大隐患。此外,调查结果还提示,城市和农村人群的营养与健康水平存在差异,因此应有针对性地开展疾病预防工作。
二、个案调查和病例报告
个案调查(case investigation)又称个案研究(case study)或病家调查,是指运用流行病学的原理和方法,到发病现场对病例的接触史、家属及周围人群的发病或健康状况以及与发病可能相关的环境因素进行调查,以达到查明所研究病例的发病原因和条件,防止再发生类似疾病,控制疫情扩散及消灭疫源地的目的。个案调查的病例一般为传染病患者,但也可以是非传染病患者或病因未明的病例等。个案调查也是医疗卫生及疾病预防控制机构日常处理疾病报告登记工作的组成部分,通过报告、登记和个案调查,可以得到有关疾病发病的第一手资料,既为疾病控制提供了分析基础,也为病因探索提供了线索。
病例报告(case report)则是临床上详细地介绍某种罕见病的单个病例或少数病例。通过对个案特征的把握得出结论,无须描述事物的集中趋势或离散程度,探究其背后的产生原因,为研究者提供分析和决策的线索。病例报告通常针对临床实践中某一个或几个特殊病例或个别现象进行探讨。它是临床医学和流行病学的一个重要连接点。
(一)个案调查
1.目的
(1)调查该患者发病的来龙去脉,从而采取紧急措施,防止或减少类似病例发生。如为单个传染病病例,实际即对疫源地的调查。
(2)核实诊断并进行护理指导。
(3)掌握当地疫情,为疾病监测提供资料。
2.调查内容
除一般的人口学特征外,还包括核实诊断,确定发病时间、地点、方式,追查传染源、传播因素或发病因素,确定疫源地的范围和接触者,从而指导医疗护理,隔离消毒、检疫接触者和采取宣传教育等措施。
3.特殊病例的调查
有些特殊病例,特别是原因不明的病例,有时虽然只是1~2例,亦需进行个案调查。例如1859年冬,德国医生Zenker诊治了一位“伤寒”患者。该患者为20岁,女性,旅馆服务员,圣诞节发病,元旦即卧病不起,1月20日到医院就诊,一周后不治身亡。尸检时,Zenker在患者的肌肉里发现许多旋毛虫,他即到该女服务员的旅馆调查,发现该旅店老板娘几乎与该女青年同时发病。详细询问得知,1859年12月21日该店曾宰杀过一头猪。Zenker从剩下的猪肉取样检查,发现许多旋毛虫囊。进一步调查发现,旅馆老板和屠宰者后来也发生了同样的疾病。这样,Zenker从1个病例的调查开始,通过其流行病学实践,首先发现了人是怎样感染上旋毛虫的,为医学做出了贡献。再如现在我国对于人感染高致病性禽流感的防控,要求对发生的每例人感染高致病性禽流感病例均要做详尽的调查。
个案调查一般无对照,因而在病因研究方面作用不大。
个案调查往往还是暴发调查的一个组成部分,是流行病学工作者和防疫工作者的基本工作之一。
(二)病例报告
1.目的和用途
(1)病例报告往往是识别一种新的疾病或暴露的不良反应的第一个线索,通过对个案特征的把握得出结论,重点探求其背后的产生原因,为研究者提供分析和决策的线索。许多疾病都是首先通过病例报告被发现的。例如,孕妇服用反应停(thalidomide)引起新生儿先天畸形,口服避孕药增加静脉血栓栓塞的危险等。
病例报告的累积、监测常提示一种新的疾病或流行的出现。例如,Rcech和Johson在1974年报告了氯化乙烯工厂男性工人中发生了3例肝血管肉瘤。在一个工厂的小人群中,这显然超过了预期发生值,从而提出了一个假设,即职业暴露于氯化乙烯可致肝血管肉瘤。其后,该假设被分析性研究所证实。
发现艾滋病的过程,很能说明病例报告在识别新的疾病和形成关于可能的危险因素的假设上的作用。有病例报告说,1980年10月—1981年5月,在美国洛杉矶既往健康的年轻男性同性恋者中发现了5例卡氏囊虫肺炎。这种肺炎以往只在免疫系统受抑制的老年癌症患者中发生,通常是化疗的结果,并且男女发病机会相等。这些报告引起了美国疾病预防控制中心(Centers for Disease Control and Prevention,CDC)的重视,提出假设并开始了一项监测项目来定量地分析这个问题。该项目的实施很快证实了同性恋者中有发生这种综合征的高度危险。以后的病例报告又提示艾滋病还可在经静脉使用毒品者中及接受输血和血液制品者中经血传播。随后,又认识了许多艾滋病的特殊危险因素,并证实了人类免疫缺陷病毒(human immunodef i ciency virus,HIV)传播艾滋病的作用。
病例报告实际是我们监测罕见事件的唯一手段,常能激发人们去研究某种疾病或现象。
(2)用于阐明疾病和治疗的机制:例如,怀疑麻醉药氟烷能引起肝炎,但是由于暴露于氟烷后发生肝炎的频率很低,并且手术后肝炎还有许多其他的原因,因此“氟烷肝炎”难以确立。然而,如下的病例报告可以澄清这个问题。一名使用氟烷进行麻醉的麻醉师反复发作肝炎并已肝硬化,肝炎症状总是在他进行麻醉工作后几小时内发作。该病例暴露于小剂量氟烷时肝炎就复发,再加上临床观察、生化检验和肝组织学等方面的证据,从而证明了氟烷可引起肝炎。
(3)介绍疾病不常见的表现。
2.病例报告缺点
由于病例数很少,而且有高度选择性,故易发生偏倚。病例报告不能用来检验是否真正存在着联系。它只是基于一个或少数几个人的经历。所发现的任何危险因素都有可能只是巧合。由于它固有的偏倚,以及不能估计所描述的事件的频率或机会的作用,不应该以病例报告作为改变临床诊断、治疗等的依据。
三、暴发与流行的调查
暴发调查(outbreak survey)是对某地区或单位在短时间内发生了许多同一种疾病所进行的调查。暴发调查的主要目的是找出暴发的原因、来源、传播方式与途径,及时采取有效措施防止疾病蔓延。所以当接到疫情后,应迅速赶往现场,对疫情全面情况初步了解后,提出初步假设,并据此进行对比调查和必要的实验室检验,弄清具体原因,验证假设,采取有效措施,从观察疫情发展情况进一步评价其效果,直至疾病暴发流行被控制。
暴发有传染病的暴发和非传染病的暴发。传染病的暴发有集中、同时的暴发,也有连续、蔓延的暴发,前者如呼吸道传染病、食物中毒的暴发;后者如痢疾、伤寒、甲型病毒性肝炎的暴发等。非传染病暴发,如“麻痹症”暴发、“抽搐症”暴发、出血性疾患暴发、急性皮炎暴发等,表现形式多种多样。
随着流行病学研究范围的扩大,出现暴发或紧急状态的不仅是疾病,凡是与人群健康有关的公共卫生事件均应进行应急调查,如农药或食物中毒、意外伤害、环境公害、恐怖事件、自然灾害、灾难心理紊乱等。其调查和处理的目的、原则、方法与暴发调查基本相似,但各种紧急状态的性质、场所、范围、要求等不同,方式和措施等各有所异,必须要结合实际情况具体分析,针对决定性因素采取措施,控制事态发展,将损失和伤亡降低到最小,并引以为戒。其他公共卫生事件暴发调查的思路、方法及步骤与对传染病的大同小异。
(一)暴发类型、流行曲线及暴露时间
1.暴发类型
暴发可根据暴露于病原体的性质和时间长短,蔓延和传播的方式以及暴发和流行的间期而分类。
(1)同源暴发(common source outbreak):
指某易感人群中的成员同时暴露于某共同的病原体或污染源而引起的暴发。例如,一次会餐引起的食物中毒暴发。但是也可能是由于某媒介物受到污染,如包装的食品、罐装的饮料或药物等。此时,由于暴露(即消费)的地点和时间可能有所不同,因而在不同地点和时间引起暴发。
(2)连续传播性流行(propagated epidemic):
致病性病原体从一个受感者转到另一个受感者。转移可通过直接接触或经中介的人、动物、节肢动物或媒介物而实现,还可以通过行为传播,如静脉内使用毒品者和同性恋者中的乙型肝炎和艾滋病的传播。
(3)混合型(mixed epidemic):
以上两型结合。通常是先发生一次同源暴发,而后通过人与人的传播继续流行,如经食物传播的伤寒、甲型肝炎等。
2.暴发终止
具有下列条件之一项或多项时,暴发或流行通常终止。
(1)污染源或致病源消除或改变。
(2)传递环节中断或消除。
(3)暴露者或易感者明显减少或已没有。这种情况可通过离开传染源、发生该疾病、主动或被动免疫、预防用药等发生。
3.流行曲线(epidemic curves)
是表明病例发病时间的分布曲线图。以横坐标为时间尺度,纵坐标为病例数,把各单位时间内(小时、日、周、月或年)发生的病例数标记在相应的位置上,可构成直方图或线图,称为流行曲线。流行曲线因病原体、传递方式、每传递一代的时间、暴露的类型和时间长短而异,同时还取决于潜伏期长短和暴露的易感者人数。流行曲线能提供大量有关流行的信息,包括疾病的潜伏期、可疑暴露日期、暴发类型、流行发展趋势等。图4-3为几种典型的流行曲线图。图中I表示一次简单的同源暴露引起的暴发,如某次会餐后的食物中毒暴发,所有病例都集中在A-B这段时间内,这段时间即为有关疾病的常见潜伏期范围。
图4-3 几种典型的流行曲线图
有一类传染病如伤寒,同源暴露感染的病例通常可通过人与人之间的传播蔓延,可有一定数量的二代病例出现,因此流行曲线可持续一段时间(图4-3Ⅱ中B-C)。
图4-3中Ⅲ的流行持续时间更长,并且终止时的疾病发生率与流行发生前的水平相似或更高。如为同源暴露,可能因人与人之间的传播未能得到控制,或者同源暴露持续较长时间,如某水井被附近厕所不断污染造成持续性同源暴发。
图4-3中Ⅳ表示一次非同源暴露,其病例出现缓慢,逐渐积累增多,在暴发过程的早期,有时可能看到波浪形的曲线,“波”代表连续传播的“代”,两个波峰之间的间隔为平均潜伏期。肠道疾病、呼吸道疾病及人作为宿主的虫媒传播疾病中可见到这种流行曲线。
还有一种通过行为或文化特点的传播,如图4-4示英格兰58名年轻人滥用海洛因者的传播。
图4-4 英格兰Crawley 58名年轻人嗜用海洛因成瘾的连续传播流行曲线(Abarcon,1969)转引自:Barker,1990
4.暴露时间的推算
暴露时间的确定关系到调查范围和可疑病原的追查,所以是至关重要的。根据潜伏期可以推算暴露时间。如果病原已知,同源性暴发的暴露时间推算方法有两种:一是从位于中位数的病例的发病日期(或流行曲线的高峰处)向前推一个平均潜伏期,即为同源暴露的近似日期。图4-5示一次同源暴露的伤寒流行曲线。83例病例的第42例为中位病例,于3月29日发病,向前推一个平均潜伏期14天,3月15日便是共同暴露的近似日期。另一种方法是从第一例发病日期向前推一最短潜伏期7天,再从最后一个病例发病日期向前推一个最长潜伏期21天,这两个时点之间,即3月14—17日的某个时间可能是同源暴露的时间。
图4-5 一次伤寒同源暴发中暴露日期的估计
(二)调查步骤与方法
具体内容请参阅第十一章。
四、生态学研究
(一)基本概念
生态学研究(ecological study)又称相关性研究(correlational study)。是描述性流行病学研究方法之一,侧重研究人群的生活方式、生存环境条件对健康(疾病)的影响。它是从群体水平上研究某种因素与疾病之间的关系。生态学(ecology)是研究生物群体与其环境关系的一门综合学科。人类生态学是一个更为重要的科学分支。环境是物质、生物和社会的母体,一切复杂的相互作用发生在其中。疾病生态学是指同疾病发生和流行有关的各种因素及其相互作用的关系,以及在这种关系背景下表现出来的疾病、健康和卫生事件的格局。从生态学的角度描述疾病、健康和卫生事件的分布,并初步分析有关因素的影响,从而探求病因线索,称为生态学研究。
生态学研究与现况研究不同之处是,它收集疾病、健康或卫生事件以及有关因素资料的方式,是以群体为单位,而不是以个体为观察单位。即它描述分析人群疾病的发病率、患病率、死亡率或健康状况的频率时,同时收集需要研究的有关因素或特征在该人群中所占的频率,我们只知道某人群中具有某特征的人数(或百分率)和某种疾病病例数(或发生频率),而不知道各暴露组中的病例数。例如,日本探讨广岛原子弹爆炸后人群晚期的健康效应,我国25个城市大气污染与健康关系的研究,27个城镇饮用水硬度与心血管疾病关系的研究等都是从群体的角度探索病因的一种方法。来自环境的病因,如化学肥料、杀虫除草剂、植物助长剂、三废污染、人造物质等进入人类赖以生存的环境,引起新的疾病和中毒事件等,对人类健康危害大而且持久。预防医学必须在保护环境、美化环境、净化环境、促进人群健康中发挥重要作用。
生态学研究对于调查某些因素与疾病或健康状态之间的关系时,能够快速、经济地完成,并且常可利用现有的资料,如人口学的和各种产品的数据资料,疾病发生和死亡的资料,卫生资源利用情况的资料以及监测规划和疾病登记的资料等。
(二)研究类型
1.生态比较研究(ecologic comparison study)
指比较若干个不同人群或地区某种疾病、健康和卫生事件在某时点或期间的频率差别,同时比较这些人群或地区某种因素的出现率是否与之存在一致的变化,从而为探索病因找到线索。例如,Barker(1991)报告,英国212个区1911—1915年新生儿死亡率与1968—1978年55~74岁人群心脏病病死率之间有极为明显的相关关系,提示生命早期某些暴露因素与到中老年时心脏病发病有联系。
2.生态趋势研究(ecologic trend study)
指在不同时期连续观察某人群或地区某种疾病、健康或卫生事件频率的变化趋势,同时也观察该人群或地区所关注的因素流行率的变化趋势,了解这两种变化的关系。如果这两类事件的变化趋势联系紧密,则成立联系的可能性就大。例如,Crawford(1971)调查英国1948—1964年83个城镇居民不同年龄、性别,心血管病死亡率变化趋势与该城镇饮水硬度变化趋势之间存在负相关关系。提示饮用硬水可能是预防心血管病的因素之一。
(三)设计、实施与分析
根据研究的目的选择一定的观察人群或地区作为观察的对象。作为研究的人群和地区应有较好的疾病、死亡报告登记系统,同时也应有系统的社会、经济、人口学统计系统和资料。在我国,结合已建立的疾病监测点,开展生态学研究是很方便的。
以群体为单位收集资料,包括不同人群的年龄、性别、文化、宗教、习惯、环境、消费等资料;计划生育资料,如育龄妇女数、节育率、绝育率等;妇幼保健服务利用情况,如产前检查率等;社会经济发展资料,如生产总值、人均生产总值、人均收入、认字率等。疾病、健康和卫生事件方面的资料,如发病数、死亡数、现患数、出生数、实验室检测数据。有关动物传染源和媒介昆虫消长状况等数据。除了从常规报告登记系统获取信息外,也可根据专题研究目的建立特殊的资料收集系统。
生态学研究的资料分析方法是基于连续变量分析,观察比较若干个人群组中某因素的平均暴露水平( X)和疾病频率( Y)之间的联系,可以各组因素的平均暴露水平作为自变量( X),以疾病频率作为因变量( Y)做回归分析( X、 Y均为连续变量,如性别这种离散型变量在群体中被作为平均数测量时也变成连续变量),最简单的可配合直线回归方程。生态学资料分析方法是应用多因素回归分析,这与经典的回归问题基本一致。所不同的是,由于生态学研究观察的单位为群体,而如果当群体的大小不一,导致各群体内的信息量不同时,在分析中应采用加权回归分析方法,即对每个群体的观察值给予适当的权重。生态学研究资料也常作相关分析。
生态学研究方法在实施中也常将上述比较研究与趋势研究两种类型混合使用。生态学研究资料不需要特别的分析方法。可以将各群体的研究因素的平均暴露水平与疾病频率之间作相关分析,也可以以各群体的暴露作为自变量,以疾病的频率作为应变量,进行回归分析。由于在生态学研究中,一般可获得疾病的发病率,故在生态学研究资料分析中也可引入相对危险度(RR)、人群归因危险度(PAR)等评价指标来进行分析。
(四)研究步骤
1.确定研究人群
根据具体情况,研究人群可大可小;可以是不同行政区或地理区域的全部人群,也可以是由其中不同年龄、性别、种族、职业、宗教和社会经济地位的人群所组成。确定研究人群时必须考虑到能否收集到有关研究人群疾病的发病率、死亡率及有关暴露的资料。
2.收集资料
以群体为单位收集资料。例如,若以全县为基本观察和分析单位,可以从各县的统计资料中得到有关人口学和社会经济方面的资料,如不同人群的年龄、性别构成,家庭平均收入,成年人受教育情况,人口密度,各民族人口所占的比例,城乡人口的比例,各种职业人口的比例,烟、酒的人均消费情况以及环境情况等资料;从卫生当局可以收集到不同年龄组各种疾病的发病率、死亡率、各种疫苗接种情况,动物传染源和媒介昆虫消长的资料。在做生态趋势研究时,还可以收集有关疾病时间趋势的资料。
3.分析资料
比较不同人群组的特征,进行生态比较研究,观察疾病与有关暴露之间的联系;亦可做生态趋势分析,观察不同人群组的特征的变化及疾病的变化之间的联系。
由于所分析的各人群人数可能有很大不同,因而各人群所提供的信息量也就不同,因此,在作相关和回归分析时,常需进行人数标化(加权分析)。
(五)生态学研究用途与优点
1.生态学研究主要用途
(1)通过生态学研究可以提出与疾病的分布有关的病因假设。生态比较研究可从群体角度提供病因假设的线索。
(2)生态趋势研究可对生态比较研究中获得的病因,通过干预措施前后比较,从而肯定或否定原先的病因假设。
(3)可用于评价干预实验或现场实验的效果。例如,在某人群中推广低钠盐,然后比较推广低钠盐前后人群平均钠摄入水平的变化与人群平均血压值的变化趋势,以评价低钠盐干预的效果。
(4)在疾病监测工作中应用生态趋势研究以估计某疾病的趋势,有利于预防和控制疾病。
2.生态学研究主要优点
(1)生态学研究常可应用常规资料或现成资料(如数据库)来进行研究,因而节省时间、人力和物力,可以较快得到结果。
(2)生态学研究对病因未明的疾病可提供病因线索供深入研究,这是生态学研究最显著的特点。
(3)对于个体的暴露剂量无法测量的情况,生态学研究是唯一可供选择的研究方法。例如空气污染与肺癌的关系,由于个体的暴露剂量目前尚无有效的方法测量,故一般只能采用生态学研究方法。
(4)当研究的暴露因素在一个人群中变异范围很小时,很难测量其与疾病的关系。这种情况下,更适合采用多个人群比较的生态学研究,如饮食结构与若干癌症的关系研究等。
(5)生态学研究适合于对人群干预措施的评价。在某些情况下,如不是直接的个体水平危险因素的控制,而是通过综合方式(如健康教育与健康促进等)减少人群对危险因素的暴露,对此干预措施的评价只需在人群水平上进行,则生态学研究更为适合。
(六)生态学研究的局限性
生态学研究只是粗线条的描述性研究。生态学上某疾病与某因素分布的一致性,可能是该疾病与某因素间真正有联系,但也可能毫无联系。当生态学上的联系与事实并不相符时称为“生态学谬误”(ecological fallacy)或“生态偏倚”(ecological bias)。
1.缺乏暴露与疾病联合分布的资料。
这是指研究者只知道每个研究人群内的暴露数和非暴露数,患病数和非患病数,但不知道在暴露者中有多少发生了疾病或非暴露者中有多少发生了疾病。也就是说,生态学研究不能在特定的个体中将暴露与疾病联系起来。例如,有人研究了1950—1954年和1965—1969年宫颈癌死亡的减少与每年进行巴氏涂片筛检的妇女的百分比的相关情况。结果发现,筛检妇女百分比越高,宫颈癌死亡下降越大,两者之间有很强的统计学意义的正相关。因而认为,筛检规划可能导致宫颈癌死亡率减少。很显然,只根据该资料不可能决定经过筛检的妇女的死亡危险是否确实下降,因此不能检验该假设。
2.缺乏控制可能的混杂因素的能力。
生态学研究主要是利用暴露资料和疾病资料之间的相关来解释两者之间的关联性,因此不可能在这样的研究方法中将潜在的混杂因素的影响分离出来。人群中某些变量,特别是有关社会人口学及环境方面的一些变量,易于彼此相关,即存在多重共线性问题,从而影响对暴露因素与疾病之间关系的正确分析。
1964—1965年在28个国家里的一项研究表明,平均每人每天摄入猪肉量与乳腺癌死亡率之间有很强的正相关,提示猪肉摄入和乳腺癌死亡之间可能有联系。然而,增加猪肉消耗可能只是与乳腺癌危险增加有关的其他一些因素的一个标记,如增加了脂肪摄入,减少了蔬菜摄入或猪肉摄入多的人有较高的社会经济地位等。利用相关资料不可能将这些潜在的混杂因素的影响分离开。因而,相关的存在并不一定表明真实联系的存在。反过来,相关性研究缺乏相关,也并不一定表明缺乏真实的联系。例如,20世纪70年代的早期,美国口服避孕药(oral contraceptive,OC)的使用增加,而同时育龄妇女中冠心病(coronary heart disease,CHD)死亡率下降约30%。这些相关资料提示使用OC与致死性CHD间有负的联系。然而,大量分析性研究一致表明,使用OC者比不使用者平均致死性CHD危险增加约1倍。
3.生态学研究难以确定两变量之间的因果联系。
生态学研究在进行两变量之间的相关或回归分析时采用的观察单位为群体(组),暴露水平或疾病的测量准确性相对较低,且暴露或疾病因素是非时间趋势设计的,其时序关系不易确定,故其研究结果不可作为因果关系的有力证据。
4.相关资料中的暴露水平只是近似值或平均水平,而不是个体实验的值。
因此,有时相关并不能精确地解释暴露的改变量与所致疾病发病率或死亡率的改变量的关系。有时还可能在疾病和暴露之间蒙上了更复杂的联系。例如,有人研究了19个国家酒精消耗与CHD死亡之间的相关。结果为明显的负相关,酒精消耗越多,CHD死亡越低。实际上,分析性研究表明,酒精消耗与CHD死亡之间不是一个简单的负的联系,而是一个J形曲线。重度饮酒者CHD死亡危险最大,中等量饮酒者致死性CHD的危险比重度饮酒者和不饮酒者均低。相关性研究很难看出这种非线性关系。
鉴于生态学研究的特点及其局限性,应用时应注意尽可能集中研究目的,不要在一个研究中设置过多的研究问题;选择研究人群时,应尽可能使组间可比,观察分析的单位尽可能地多,每单位内人数尽可能少;资料分析时尽可能用生态学回归分析(不只用相关分析),分析模型中尽可能多纳入一些变量;在对研究结果进行解释时,应尽量与其他非生态学研究结果相比较,并结合与研究问题有关的专业知识进行综合的分析和判断。
(七)地理信息系统在生态学研究中的应用
随着我国信息科学和数字卫生领域的发展,越来越多的数据汇总到相关的管理部门。为了充分利用这些数据的信息来揭示科学问题,生态学研究方法在这方面能够发挥其重要作用。其中,地理信息系统(geographic information system,GIS)近年来在生态学研究中得到了广泛的应用。
作为一类以计算机软硬件为支持平台,综合了空间科学、信息学、地理学和地图学等多个学科与理论的技术,地理信息系统可实现对空间数据的获取、存储、处理、分析与输出等操作,通过对地理空间数据进行科学管理和综合分析,从而为各类生态学研究提供具有参考价值的科学信息。例如通过地理信息系统,可分析疾病流行的空间特征和分布模式,探索其病因及可能的影响因素,为疾病流行的预警、监控、防治效果评价等提供策略与措施制订的参考依据;还可对各类环境有害因素进行监测,通过进行空间分析和模型估计,对环境污染状况进行形象与直观的展示等。
(八)研究实例
我国医务工作者应用生态学研究(相关性研究)获得令人信服的结果不乏其例,如1976—1988年温州市咪唑类驱虫药年销售量及“脑炎”病例数关系的研究。
1976—1988年温州医学院第一附属医院神经内科住院的379例“脑炎”病例的发生与温州市咪唑类驱虫药年销售之间有明显的联系。由表4-4和图4-6可见,1976—1982年四咪唑(tetramisole,TMS)的销售量越大,“脑炎”病例数越多。1976年TMS上市不久,年销售量15kg,当年病例数11例;次年销售量增至52.5kg,病例数增至40例;随后几年,两者几乎呈“并行”关系,为典型的正相关( r = 0.994, P < 0.01)。1982年下半年,原卫生部发文淘汰包括TMS在内的127种药品,1983年病例数即由1982年的37例降为11例,1984年仅8例。病例数下降的时间比药品淘汰时间延迟的原因,可能与基层单位及民间江湖游医仍在应用TMS有关。1985年“脑炎”病例数有所回升,则可能与左旋咪唑(levamisole,LMS)上市及大量应用有关。LMS与TMS的化学结构、药理作用相似,用法用量相同,基于上述分析得出结论,TMS在温州市的应用与淘汰是造成该市“脑炎”发病数骤升与骤降的直接原因。1983年和1984年“脑炎”病例数减少是TMS被淘汰带来的干预作用。LMS取代TMS上市,又使“脑炎”发病数回升。因此,咪唑类药物的应用与散发性脑炎的发病存在因果关系的可能性很大(郑荣远,等.药物流行病学杂志,1993)。
表4-4 1976—1988年温州市咪唑类驱虫药年销售量及“脑炎”病例数
重量均按基质计算
数据来源:郑荣远,等.药物流行病学杂志,1993
图4-6 1976—1988年温州市咪唑类驱虫药年销售量与“脑炎”病例数的关系
五、筛检
(一)基本概念
筛检(screening)是指应用快速简便的试验、检查或其他方法,将目标人群中那些可能患有某种疾病或存在缺陷、但表面健康的个体。筛检一般不是诊断,筛检阳性者需要进一步确诊,确诊后进行治疗。可用于疾病的一级预防和二级预防。进行大规模现况调查时,一般先进行筛检,查出可疑病例或感染者,再对他们进一步检查和确诊。
近年来,筛检在疾病控制工作中的应用不断扩大,不仅用于发现人群中多种慢性病的早期患者,还用来识别可能发生这些疾病的高危个体。在从疾病控制到健康管理的转变过程中,筛检是健康监测收集信息的重要内容,也是健康风险评估分析及健康指导不可或缺的重要基础。
对某种疾病来说,在一般人群中可以划分为3种类别:一是无该病的健康人,二是可疑有该病但实际无该病的人,三是确有该病的人。图4-7显示的为筛检流程,筛检工作即是将受检人群分为两部分,筛检试验结果阴性为无该病的健康人,筛检试验结果为阳性的为其他两类人,将健康人与其他两类人区别开来。然后用更完善的诊断试验方法,将可疑患该病但实际无该病的人与实际患该病的人区别开来。第三步为对诊断试验结果为阳性的有该病的人进行治疗,促进恢复。因此,筛检是第一步,诊断试验是第二步,治疗是第三步。
图4-7 疾病筛检流程
(二)筛检的目的意义
1.从疾病的形成阶段入手,在于早期发现某些可疑病例或有缺陷者,通过早期诊断、早期治疗使其康复或延缓其发展,改善疾病的预后,以实现二级预防的目的。比如尿糖高引起糖尿病等。
2.从健康阶段入手,筛检疾病的危险因素,发现和确定高危人群,从病因学的角度采取干预措施,预防或延缓疾病的发生和发展,降低疾病的发病率,以预防疾病发生,促进群体健康,实现一级预防。近年筛检越来越广泛地应用于一级预防。比如高血压导致脑卒中、高胆固醇血症导致冠心病等。
3.因为筛检要求按计划定期实施,所以可以通过筛检开展流行病学监测,了解疾病的患病率及其趋势,为公共卫生决策提供科学依据。
4.用来了解疾病的自然史,发挥揭示疾病“冰山现象”的作用。通过对人群中疾病的筛选,可以了解疾病处于不同病理生理变化及不同临床时期的状态变化,了解疾病的发生、发展的过程。
(三)筛检的类型
根据筛检目的、筛检对象的覆盖范围、筛检内容、筛检方法等可以将筛检划分为不同的类型。
1.根据筛检目的不同分类
可将筛检分为治疗性筛检(therapeutic screening)和预防性筛检(preventive screening)。治疗性筛检是早期发现、早期诊断和早期治疗筛检对象,预防性筛检是查出高危人群,进行健康教育,采取必要的干预措施,预防某种疾病的发生。
2.根据筛检对象覆盖范围分类
(1)整群筛检(mass screening):
一般是指某种疾病患病率很高,需要在某一整个人群开展普遍筛检,找出其中可疑患某病的人,然后对其进一步进行诊断及治疗,也称普查。比如对35岁以上妇女作阴道细胞涂片筛检宫颈癌。
(2)选择性筛检(selective screening):
对有某种暴露特征的人群、高危人群或某一特殊单位人群进行定期健康检查(periodical health examination),以早期发现患者,及时给予治疗,也称重点筛查。如对矿工进行矽肺(尘肺)筛检,对石棉工人进行石棉肺、肺癌的筛检,对接触铅作业职工及其他严重有毒、有害环境作业职工的定期筛检。
3.根据所用筛检项目内容数量分类
(1)单项筛检(single screening):
指用一种筛检方法检查一种疾病,如测定甲胎蛋白筛检肝癌。
(2)多项筛选(multiple screening):
在筛检中同时应用多种方法进行筛检;如同时进行胸透、查血沉、痰中结核杆菌等发现可疑肺结核,然后可以再进一步做诊断试验来明确诊断是否患病。
(四)筛检应用原则
Wilson和Junger于1968年在WHO的疾病筛检原则和实践中提出了实施筛检的10条原则,一直沿用至今,尽管该原则在不同国家应用时有所调整,但核心内容没有改变。具体如下。
1.所筛查疾病或缺陷发病率高,影响面广,发现迟滞将造成严重后果,是该地区当前重大的公共卫生问题。
2.所筛查疾病或缺陷有进一步确诊的方法和条件。由于筛检不是诊断,筛检试验阳性仅提示为某病的可疑患者或可疑有缺陷者,需要进一步确诊后才能进行治疗,如无进一步确诊的方法,或者本单位、本地区不具备进一步确诊的条件,则一般不宜进行筛检。
3.对发现并确诊的患者或高危人群具备有效的治疗或预防干预方法。如果对筛检出来的疾病或缺陷毫无治疗与控制的办法或措施,或治疗效果不明显,则没有筛检的必要。
4.所筛查疾病或缺陷或某种危险因素有可供识别的早期症状和体征或测量的标志。
5.了解所筛检疾病的自然史,包括从潜伏期发展到临床期的全部过程。只有这样,才能准确预测筛检措施的效果。同时,疾病具有较长的潜伏期或领先时间,领先时间(lead time)指从筛检发现疾病到该疾病出现症状而被常规方法诊断的这段时间。如果领先时间太短,则诊断提前的时间亦将较短,通过早期诊断、早期治疗,改善预后的幅度将较小,筛检的效益也小。
6.用于筛检的试验必须具备快速、简便、经济、有效、可靠、安全和易于被群众接受的特点。
7.有保证筛检计划顺利完成的人力、物力、财力和良好的社会环境条件。
8.筛检计划是连续而完整的,能按计划定期进行。
9.必须考虑整个筛检、诊断与治疗的成本与效益问题。应预期有良好的筛检效益,即要求筛检试验本身费用低廉,通过筛检能发现数量较多的患者,而且对疾病进行早期诊断和早期治疗可以达到明显改善预后的目的。
10.筛检计划应保护和尊重个人隐私,制订有保密措施,能公正、公平、合理对待每一位筛检对象。
(五)筛检研究方法
1.确定金标准
以当前临床公认最好的、准确性高的、可靠的诊断方法作为比较的尺度,或者以一种被广泛接受或认可的具有高度灵敏度和特异度的诊断方法作为金标准(gold standard)。通常一种疾病有一个金标准。对大多数疾病而言,活体病理组织检查、手术探查、尸体解剖等是具有普遍意义的金标准;也可以专家制订并得到公认的临床诊断标准为金标准。
2.选择研究对象
筛检试验和诊断试验的研究对象包括:用金标准对所研究疾病诊断为“有病”的病例组及“无病”的对照组。但“无病”的对照组是指没有患所研究疾病的人,并非完全无病的正常人。
3.样本量的估计
筛检和诊断试验的评价需要选择适宜的、足够的样本量(sample size)。样本量的估计可按照抽样调查时计算样本含量的公式计算或查相应样本量表的方法进行。
4.确定正常值
确定正常值时,可将待评价筛检或诊断试验的检查结果与金标准进行比较而获得,一般选择检查结果最接近金标准判断结果的界值作为正常值标准。确定正常值的常用方法一般包括标准正态分布法、对数正态分布法和百分位数法3种,详细方法可参考有关医学统计学书籍。值得提醒的是,正常值的确定是否恰当,将对诊断或筛检试验的真实性产生明显影响。
(六)筛检试验的评价
所用筛检试验应符合简便、快速、安全可靠、经济、容易接受等原则。但目前完全符合这些条件的筛检尚少,有些只是相对比较适用。一项筛检是否适用于现场人群,必须经过筛检试验,评价其真实性、可靠性和收益(效果)等指标是否符合要求。
1.真实性(validity)
又称准确性(accuracy),是指测量值与实际值的符合程度,采用灵敏度(sensitivity)和特异度(specif i city)来衡量。先用该试验分别对一组已知有某病者和另一组无病者进行检查,所得结果如表4-5所列。计算该试验的灵敏度和特异度。
表4-5 筛检试验真实性评价模式
灵敏度又称敏感度,是指一项筛检试验能鉴定出真正患者的能力,用试验结果阳性人数占已有某病患者的百分率表示:
(公式4-1)
则
(公式4-2)
特异度是指一项筛检试验能鉴定出真正无病者的能力,用试验结果阴性人数占已知无某病者的百分率表示:
(公式4-3)
(公式4-4)
筛检试验的灵敏度与假阴性率之和,特异度与假阳性率之和都是100%,我们称他们之间是互补的。理想的灵敏度和特异度均应为100%,这实际上是不可能的。因为任何变量值在正常人与患者之间都有一定程度的重叠。在筛检试验中,这种重叠部分的宽度,或者说假阳性率(互补特异度)和假阴性率(互补灵敏度)高低,取决于筛检试验所定标准的高低。在确定一项筛检试验时,是取高灵敏度还是高特异度,应根据所筛检的疾病性质来权衡利弊。
下列情况可以提高筛检的灵敏度:①疾病严重但治疗后能明显改善预后,如宫颈癌;②疾病漏诊会造成严重后果;③鉴别诊断时须排除某种疾病。
下列情况应提高筛检的特异度:①误诊后会导致患者及亲属心理创伤,或需作进一步复杂而昂贵诊治,如某些癌症;②缺乏有效疗法且治疗效果不理想的疾病,如艾滋病;③鉴别诊断时最后需要确诊某种疾病。
当假阳性和假阴性的代价相差不大时,可将筛检标准定在灵敏度等于特异度的分界处。
在评价筛检试验的真实性时,可将灵敏度与特异度综合为一个指标,常用指标有粗一致性(crude agreement)、约登指数(Youden's index)(用表 4-5 中的符号代入):
(公式4-5)
(公式4-6)
粗一致性是评价该筛检试验正确划分有病和无病的能力,理想状态为100%。约登指数又称正确指数,是把灵敏度和特异度结合起来综合评价诊断试验准确性的指标,其值范围为0~1,越大越好。
采用两种或两种以上的检测方法筛检一种疾病称为联合试验。联合试验可以提高灵敏度或特异度。联合试验分为串联和并联。
串联试验(serial test):
先后用数种试验方法,只有全部试验均呈阳性时才定为筛检阳性,就是串联。串联可以提高特异度。例如先查尿糖,阳性者再查餐后2小时血糖,如血糖亦为阳性才视为筛检阳性,否则仍作为筛检阴性。如先查尿糖即为阴性,则血糖不必检测。
并联试验(parallel test):
同时采用数种试验,只要有一种试验结果呈阳性即视为阳性。并联可以提高灵敏度。例如同时检测尿糖和血糖,任何一种结果为阳性,都是进一步确诊的指征。
2.可靠性(reliability)
又称信度,指在相同条件下一种检测方法对同一个体重复检测结果的稳定程度。影响可靠性的因素是多方面的,但主要有以下3个方面。
(1)受试个体变异:
指同一指标在同一受试者身上重复测量时,结果表现不一致。如血压受生理、精神状态影响,多次测量同一个人的血压结果会有差异。许多生理、生化和免疫学的测量指标都有个体本身的变异。
(2)测量仪器、试剂等实验条件所致的变异:
如测试仪器、设备、试剂等的改变引起的差异。控制的方法是使试验方法标准化,使用质优、稳定的仪器和试剂,对仪器进行校正等。
(3)观察者的变异:
包括观察者间和观察者内的变异。前者是指不同观察者测试同一批个体结果的差异,后者指同一观察者对同一批个体重复测试结果的差异。控制的方法是技术上精益求精,判断时认真仔细。
3.收益
筛检实施后收益(yield)或效果可从生物学和社会经济学方面进行。
(1)生物学效果评价:
可以通过比较参加筛检与未参加筛检人群的患病率、治愈率、病死率、死亡率和生存率等,对筛检的生物学效果进行评价。
1)预测值(predictive value):
用筛检结果来估计受试者可能患某病的概率或可能没有患某病的概率,分别计算阳性预测值和阴性预测值(仍以表4-5的文字代入)。
(公式4-7)
(公式4-8)
预测值的高低受灵敏度、特异度和患病率三者影响,但三者影响大小不同。在患病率不变的条件下,特异度的改变对阳性预测值的影响比灵敏度的改变大。当灵敏度和特异度均不变时,阳性预测值随患病率增高而上升,因此,当某病患病高时应用筛检试验收益就大。
如果患病率、灵敏度和特异度都发生改变,则阳性预测值可用Bayes公式估计:
(公式4-9)
2)发现患者的数量:
用筛检发现并最终确定的患者愈多,并得到有效防治,对人群健康的维护和促进作用就愈大。发现患者的数量取决于目标人群某病患病率和所用筛检方法的灵敏度;灵敏度愈高,患病率愈高,发现患者的数量就愈多。一般在医疗保健条件差的地区,对常见病、多发病的初次筛检,效果最显著。
3)预后改善情况:
对经过筛检查出的患者预后改善率及人群死亡率下降程度进行评价。可用两人群的治愈率、转阴率、生存率的提高以及病死率和死亡率的下降来反映和评价。例如,评价人群高血压筛检效益,是否能使中风、心力衰竭和肾衰竭的发生率下降。
4)高危人群的疾病防制效果:
比较筛检前后某病危险因素的暴露情况,某些危险人群疾病的控制情况来评价其生物学效果。
(2)经济效益评价:
一项值得采用的筛检试验必须考虑其经济效益。筛检的成本除包括其本身费用外,还要包括进一步诊断、治疗、随访以及有关的并发症处理等方面的费用。效益包括经济效益和社会效益。
1)成本效果分析(cost-effectiveness analysis):
指实施筛检计划投入的费用及其获得的生物学效果的分析,包括延长寿命、提高生存率等。通常可估计每个病例的平均筛检的直接和间接成本,以及在改善健康方面所取得的效果(临床指标的改善和生存期的延长等),并以此计算成本效果的比率,比如每延长一年生存期所消耗的成本。成本-效果分析是计算筛检试验投入费用和取得的生物学效果,用“元/某项效果”表示,如平均元/发现1例患者、平均元/延长1年生命、平均元/降低患病率1个百分点等。经常做成本/效果比值分析,可以对筛检做出决策。
2)成本效益分析(cost-benefit analysis):
指实施筛检计划所投入的费用及所获经济效益的比值。投入的费用和经济效益均以货币单位衡量。可以用直接和间接投入的成本与直接和间接获得的效益进行比较。直接成本只包括用于试验的直接费用,间接成本还应包括参加试验而造成的工作损失、检查时的不适以及阳性结果所致的焦虑不安等造成的损失。效益是指通过试验所取得的经济效益,如正确筛检后应避免误治而节约的医疗费用等。经济效益常用筛检出的病例数及由于早期发现而延长的生命和工作年限折算成货币单位来估计,再除以成本,计算出效益/成本比值,如果比值大于1,则是合算的。
3)成本效用分析(cost-utility analysis):
指筛检所投入的成本与获得的生命质量的改善情况之间的分析评价方法。可用质量调整寿命年的增加、伤残调整寿命年的减少等指标表示。
(3)社会效益评价:
筛检的社会效益是指筛检给社会、人群的精神和健康所带来的益处。
(七)研究实例
70例糖尿病患者及510例正常人在口服葡萄糖2小时后进行血糖试验,若以血糖7.2mmol/L为阳性标准,其检测结果见表4-6,应用上述指标对此筛检试验的真实性进行评价。
表4-6 糖尿病的筛检试验
灵敏度= 62/(62 + 8)× 100% = 88.57%,确诊的糖尿病患者中血糖试验阳性或异常人数所占的比例为88.57%。
特异度= 348/(162 + 348)× 100% = 68.24%,正常人中血糖试验阴性或正常人数所占的比例为68.24%。
假阴性率= 8/(62 + 8)× 100% = 11.43%,确诊的糖尿病患者中血糖试验为阴性或正常的人数所占的比例为11.43%。
假阳性率= 162/(162 + 348)× 100% = 31.76%,正常人中血糖试验阳性或异常的人数所占的比例为31.76%。
约登指数= 88.57%+ 68.24% - 1 = 0.57。
粗一致性=(62 + 348)/(62 + 162 + 8 + 348)× 100% = 70.69%,粗一致性说明血糖筛检试验阳性与阴性结果均正确的百分比为70.69%。
阳性似然比= 88.57%/31.76% = 2.79,说明糖尿病患者中出现血糖检测结果阳性的概率是正常人的2.79倍。
阴性似然比= 11.43%/68.24% = 0.17,说明糖尿病患者中出现血糖检测结果阴性的概率是正常人的0.17倍。
上述分析可见,该血糖测试的真实性有待改善,受特异度偏低的影响较大。从各项指标来看,灵敏度较好,但特异度较低,假阳性率较高(误诊率较高),约登指数、一致性和阳性似然比偏低,阴性似然比略高。
六、公共卫生监测
公共卫生监测(public health surveillance)是连续系统的收集卫生问题的资料,经过分析、解释后及时反馈和利用卫生信息的过程。早期的监测工作主要是针对传染病的,目前的公共卫生监测范围已扩大到包括传染病在内的与健康相关的所有卫生问题,如各种疾病、伤害行为、环境、营养、药物、计划生育等各种内容的公共卫生监测(内容详见第七章)。