第16章 流行病學原理與方法
每個人生活在世界上，都像是社會生命體的肢體，或是社會網絡的節點。任何肢體受到傷害，其他的肢體也一起受苦；任何節點有所缺失，整個網絡也受到動搖。公共衛生基於社會正義與人道關懷，透過有組織的政府與民間力量，積極從事於促進健康、預防疾病、適切診療、身心復健、延長壽命、提升生活品質。流行病學是公共衛生的基礎科學，它藉著嚴謹的觀察或實驗，以及縝密的因果邏輯推理，來描述社區的疾病型態，比較人群的疾病差異，研究疾病的自然史，探討疾病的危險因子，推論致病的作用機轉，發展疾病的防治措施，並且評估防治工作的效益。本章將說明流行病學的原理及方法，以及流行病學在公共衛生工作上的應用。
第一節 ▎流行病學的定義、範圍與目的
一、流行病學的定義
流行病學（epidemiology）是「研究人群之健康狀態和健康事件的分布狀況和決定因素，並應用研究成果以控制健康問題的學問」。在此，健康狀態是指生理、心理、社會狀態的連續變化相，在健康光譜的兩端，分別是健康、喜樂、平安的安寧面，以及病痛、傷殘、死亡的失調面；健康事件指的是疾病、傷害、殘障、死亡等健康失調的發生與否。換句話說，健康狀態是指疾病抑有或無的靜態描述，而健康事件是指疾病由無轉有的動態機制。分布狀況係描述什麼人群（who）、在什麼時間（when）、什麼地方（where）、會罹患什麼疾病（what）；而決定因素則探討為什麼（why）疾病會在人時地的分布有所不同；健康問題的控制則致力於如何（how）來預防和治療疾病、傷害、殘障和死亡等健康失調。因此，流行病學可稱為研究疾病的六個W 的學問。
流行病學也可稱為「研究流行病的學問」。流行病（epidemic）是指任何一種疾病在特定人時地的發生率，遠超過正常期望值（normal expectancy）。流行是相對而非絕對的狀況，端視所採定的比較標準（正常期望值）而定，超過期望值即是流行。流行病可以是任何一種疾病，它既無特定人、時、地的限制，也無絕對的比較標準。病例數目的多寡，並非流行與否的指標，只有疾病發生率超過期望值，才是疾病流行的條件。烏腳病是盛行於台灣西南沿海的流行病，因為當地的疾病率遠高於其他地區的平均疾病率（正常期望值）。癌症、高血壓、糖尿病、肥胖是目前盛行於台灣的流行病，因為當前的疾病率遠高於歷年來的平均疾病率（正常期望值）。一般而言，流行現象所指的病例係指當地所發生的病例（endogenouscases），至於外來的病例則不列入計算。
地方性（endemic）常被用來作為流行性的相對詞，地方性是指疾病或病原
經常存在於一個地理區域，持續處於恆定不變的狀況。三十多年前，台灣山地鄉鎮的甲狀腺腫大，和嘉南沿海的烏腳病即為很好的例子。地方性一詞，有時會被冠以不同的形容詞來說明流行的程度， 如hyperendemic 或holoendemic 就常被用來描述某一疾病在特定地區有很高的疾病率。如果疾病在廣大的地區流行，且波及多個國家，如1918 年的流行性感冒、2003 年的嚴重急性呼吸道癥候群（SARS）蔓延全球，即被稱為大流行（pandemic）。
二、流行病學的範圍
以往流行病學所研究的範圍，僅限於暴發性的傳染病，如霍亂、鼠疫、天花和瘧疾等，它們在過去是威脅人類生命最嚴重的疾病，所以成為當時流行病學的研究焦點。人口爆炸、開墾過度、環境變遷、地球暖化、性開放、濫用藥物、全球化等現象的交互影響，許多新興或再現傳染病應運而生，像愛滋病、登革熱、SARS、禽流感的蔓延，已成為當前流行病學的重要課題。醫藥科技的進步、生活水準的提高、營養狀況的改良、預防接種的實施、衛生教育的普及、人口結構的老化，人類疾病的類型已經大大改變，癌症、糖尿病、高血壓、心肌梗塞、腦血管病變、關節炎、骨質疏鬆症、白內障、青光眼、癡呆症等，正成為現代人的文明病。除慢性病外，天然災害、工業安全、職業危害、環境污染、交通事故等所造成的傷害，也已成為威脅人類健康的重要問題；其他如抽菸、酗酒、嚼檳榔、藥物成癮、憂鬱症、自殺、他殺等個人嗜好與行為特質，對人類健康也有相當大的衝擊，這些疾病自然而然成為流行病學探索的範圍。分子生物技術的蓬勃發展，人類基因圖譜的全面解碼，使得遺傳基因與環境因子的交互作用，成為流行病學研究的新方向。個人化醫藥的演進，也促成分子流行病學與基因體流行病學的日新月異。
三、流行病學的目的
流行病學的目的包括（1）社區疾病型態與人群疾病差異的描述，（2）疾病
自然史的研究，（3）危險因子與致病機制的探討，（4）特殊流行現象的解釋，和（5）疾病防治工作的研發設計與效益評估。要瞭解社區健康問題，就必須先從各種疾病的發生率（incidence）、盛行率（prevalence）、死亡率（death rate）、致死率（fatality rate）等健康指標的調查著手。社區疾病型態的描述，必須按人、時、地分析健康指標，以瞭解不同人群的疾病發生狀況有何不同，這就是一般所稱的描述流行病學（descriptive epidemiology）。描述流行病學也常用來研究疾病的自然史。自然史的研究不僅可以協助探索不同致病階段的各種危險因子，也可以作為疾病預後的依據和療效評估的參考。自然史的研究除了直接長期追蹤觀察病例在其未接受任何醫護介入的狀況下，疾病自然發展的過程而外；也可以利用橫斷研究同時觀察不同疾病階段的病人特性，間接推論疾病的自然發展過程基於人道和倫理的考慮，除非該疾病並無任何可能有效的治療方法，直接長期追蹤觀察的可行性並不高。利用橫斷研究間接推論，可能會有選擇性鑑定的偏差，特別只根據就醫病例來加以研究，往往較輕微或較嚴重的病例都未能充分的被觀察，而忽略了病程較短的個案。
危險因子與致病機制的探討，一向是流行病學研究的重點。危險因子係指和疾病發生風險增加有關的屬性或暴露，危險因子不一定是病因，有人稱之為危險標誌（risk marker）或危險預測因子（risk predictor）。在病因探討上，常會面臨難以判定危險因子是否致病因子的困擾。例如圖16-1 所示的長期追蹤研究結果，EB 病毒抗體價的增高是鼻咽癌的重要危險因子（Chien et al ., 2001; Chien & Chen,2003）；但是EB 病毒感染是否為鼻咽癌的主要病因，尚無定論。雖然危險因子並不一定是病因，但卻有助於高危險族群的辨認，促進篩檢工作的推展。致病因子與其作用機轉的研究，有賴流行病學、基礎醫學及臨床醫學的密切整合。流行病學家是探索致病機轉的拓荒者，藉由回溯疾病個案與健康對照的暴露既往史，或是追蹤暴露組與非暴露組的疾病發生率，來支持或推翻危險因子的相關假說，這就是一般所稱的分析流行病學（analytical epidemiology）。
流行病學研究的是人群的健康狀況，因此除了個人疾病的研究外，也關心整個社區的健康狀態，我們常以社區癥候群來說明疾病在社區流行的現象，例如貧窮社區癥候群即涵蓋了失業、酗酒、藥癮、自殺、犯罪與青少年懷孕等問題；富庶社區癥候群，即在於形容肥胖症、高血壓、糖尿病、高血脂、缺血性心臟病、腦血管病變等慢性病的盛行。社區癥候群的探討，著重特殊流行現象的描述。為何麻痺型小兒麻痺較易發生在高社會經濟地位的社區？為何肝癌好發於澎湖，胃癌好發於山地鄉，而乳癌好發於都會區？為何甲狀腺腫大好發於山地，而烏腳病好發於西南沿海？為何台灣、日本的腦血管病變發病率，遠高於缺血性心臟病，正好與歐美各國相反？特殊的疾病流行現象，往往有助於自然與人文環境對疾病影響的探討。社區癥候群的觀點，強調疾病防治不僅維個人的身心健康，也增進社會的安寧祥和。
流行病學對醫藥保健服務和衛生行管理有很大幫助。流行病學是科學也是藝術，它應用在設計與評估衛生保健措施時尤其明顯。任何醫藥保健計畫都需要利用流行病學資料推算社區的健康需求。特別在醫療設備資源有限的地區，流行病學資料對有效率利用人力、物力和財力，具有決定性的影響。唯有瞭解不同人、時、地的相對疾病率，才可以決定衛生措施的主要對象和優先順序。流行病學方法也延伸到臨床試驗和社區試驗，藉著隨機分配、雙盲程序、密集追蹤、控制干擾和統計分析，可以評估醫藥介入或衛生措施的效益與效率。此類以實驗方法評估預防性和治療性措施之成效的流行病學，又稱為實驗流行病學（experimental epidemiology）。
四、流行病學在醫學的角色
醫學的領域可以歸納成三類：一為基礎醫學，包括解剖學、生理學、微生物學、病理學、藥理學等，它們提供了醫護保健的基本知識；二為臨床醫學，包括了內科、外科、婦產科、小兒科等，它們的目的在於病患的診斷、治療和復健；三為預防醫學，也稱為公共衛生或社區醫學，包括了生命統計、環境醫學、流行病學、衛生行政、行為科學等，其目的則在於預防個人疾病的發生，促進整個社區的健康、安和、樂利。基礎醫學的對象是分子、細胞、組織和器官系統，臨床醫學的對象是個和家庭，而預防醫學的對象在於整個人群或社區。在醫護保健的角色上，基礎醫學主要是探討人體正常與異常的健康狀態、疾病發生的原因、診療方法的研發；臨床醫學主要是處理個人身心病痛的診斷、治療與復健；預防醫學則是提供有效的防制方法，以避免傳染病的爆發與蔓延，或減低社區癥候群的發生與擴散。個人疾病的診斷，通常是根據分子、細胞、組織、器官系統、行為特質來判定；而社區癥候群的診斷，則由個人是否健康、家庭是否健全、社會是否安寧來判定。臨床醫學有門診和急診之分；預防醫學也有慢性病和急性病防治之別。臨床醫學對於就診的病人，若有緊急的症狀，即便診斷未明，也應給予緩解症狀的救治，以減低對生命的威脅；然後繼續進行各種實驗診斷以確定疾病，進行對症下藥的治療。相對的，當社區剛發生流行時，必須採取緊急防疫措施，如流行監測與檢疫隔離，以防範流行的擴大，降低對社會經濟的衝擊；再進一步深入調查流行發生的原因與機制，有效遏止流行的蔓延，回復社區的健全。臨床醫學與預防醫學的對照比較如表16-1 所示（陳建仁，1999）。
傳統上，流行病學一直被視為公共衛生或預防醫學的基礎科學。然而，流行病學也常被基礎醫學研究者，用來作為探討疾病病因的工具，甚至融合基礎醫學及流行病學的方法形成新的學門，如最近蓬勃發展的分子流行病學、營養流行病學、基因體流行病學等，即是最好的例子。臨床醫學也借助於流行病學進行各種醫藥、護理、復健工作的臨床試驗，最近臨床流行病學的興起，說明兩者的密切結合。流行病學已不再侷限於社區層次的研究，更進一步參與了家庭、個人、器官系統、細胞和分子層次的研究，流行病學已逐漸成為醫學研究的基本工具學科。科技整合是流行病學的重要特質，流行病學需要各種科學，如臨床診斷學、實驗診斷學、微生物學、病理學、分子生物學、生物化學、人類學、社會學等的協助，才能進行疾病分布的研究、決定因素的探討，和疾病防治的計畫與評估。
流行病學既著眼於健康問題的研究，當然需要診斷學的知識，如果沒有敏感又特異的健康狀況診斷方法，就談不上任何流行病學的研究，診斷學可以說是流行病學研究的基本前提。臨床診斷固然不可或缺，實驗診斷更是重要，如心電圖、腦波圖、電腦斷層攝影、生化檢查、免疫學檢查、微生物學檢查等，使得疾病的診斷更加精確，也使得以往僅憑臨床診斷無法分辨的不同疾病，能夠更明確的加以分辨。流行病學的目的之一在於探討疾病致病因子，因此和各式各樣之物理化學性、生物性或社會性病原相關的知識，決定了病因研究的成敗。物理性環境的測定，如壓力、溫度、濕度、噪音等的測量；化學性病原的辨別與定量分析，如致癌物、致突變物、致畸胎物的暴露劑量測定；生物性病原的確認與感染頻率的判定，如寄生蟲、細菌、病毒等感染原的分離、培養、鑑別和免疫分析；以及社會性病原的辨明與測量，如工作壓力、行為特質、性格特徵、焦慮緊張等的量化與測定，都是流行病學研究者必須瞭解和熟悉的。微生物學可以協助瞭解病毒、細菌、黴菌及寄生蟲的生理特性、感染途徑、致病機制和傳染來源；昆蟲、鳥類學和哺乳類學則有助於病媒和感染窩藪的辨明；地球科學和毒物學則對工業和環境污染的研究，有很大的幫助；社會行為科學則與多種慢性病的研究有密切關係。
流行病學是注重數量分析的科學，而計量方法的精進是流行病學進展的主要動力之一。流行病學和生物統計學的發展以說是攜手並進的。流行病學的研究設計與結果分析，都離不開統計學。流行病學研究的對象是社區和族群，因此如何選取具代表性的樣本？如何評估暴露與疾病資料的信度與效度？如何控制多重干擾因素的影響？如何判定病因對疾病的個別作用和交互作用？都需要統計分析的工具。大多數疾病都由多重因子透過多階段機制所造成，再加上多數流行病學研究屬於觀察性而非實驗性的研究，在多重干擾因子的控制相當不容易，統計學方法也就成為流行病學研究不可或缺的工具。
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