南京醫科大學公共衛生學院流行病與衛生統計學系地址：南京市漢中路140號一號教學樓（南）307-1（210029）電話：86-25-86862815(om)電郵：rongbinyu@喻榮彬流行病學教學工作室第二講暴露及其效應的測量MeasurementofExposureandEffect講課提綱概述暴露的測量效應和聯系的測量總結傳統流行病學暴露疾病

前瞻性研究回顧性研究從暴露到疾病（EDC模型）分子流行病學健康疾病連續帶示意圖模式Ⅰ健康態――亞健康態――潛在疾病態――臨界疾病態――亞臨床態――臨床態暴露因素機體易感性模式Ⅱ健康疾病主觀感覺客觀指標健康指標疾病指標臨床流行病學－核心內容Design－設計Measurement－測量Evaluation－評價測量內容各種臨床現象測量方法定量和定性測量指標硬指標和軟指標測量質量真實性和可靠性測量的含義測量是用一種尺度衡量一個變量或一組變量值的過程。測量可以看做是事物或事件的一種分類方法，用某種記號（數字、字母或詞）來表示各種劃定的類別，并遵循一定的數字分類規矩。測量方法必須具有可操作性－它必須有使用說明，并且能被其他欲模仿者所理解；據此方法得到的測量應該可以重復。試驗的措施一定要有反應性和可度量性。測量的方法要求有良好的敏感度和特異度。測量指標的判斷標準和臨床意義要明確。測量的要求測量數據類型－硬數據和軟數據硬數據（harddata）：基于化學、物理和其他計量儀器得到的測量指標，由于測量結果能夠精確計量，稱之為硬數據。軟數據（softdata）：基于面談、問卷、量表等方法得到的測量指標，由于測量結果不能夠精確計量，稱之為軟數據。區間性重疊性可變性健康與疾病測量指標的特點暴露的測量暴露（exposure）暴露：與一種致病因子接近和（或）接觸，從而可能使致病因子發生有效傳播或產生致病因子的有害作用。（Last）暴露：指研究對象接觸過某種待測的物質（如重金屬）、具備某種待研究的特征（年齡、性別、遺傳等）或行為（吸煙）。暴露：指研究對象的任何特征，或其接觸的任何可能與其健康有關的因素。廣義的暴露可能引起生理效應的因素。可以致病的因素或保護機體避免疾病的因素。與疾病或生理效應有聯系的另一些因素（混雜因素），這些因素可導致暴露于可疑因素的開始或終止。可以修飾其他因素引起效應的因素。可以決定疾病結局的因素。病原體的分離和培養血清學證據（抗原、抗體的檢測）非微生物學因素，僅限于年齡、性別、種族等傳染病研究暴露測量的簡單性可能找不出所研究疾病的必需病因，任何單一的病因成成分只是病因中的一小部分。從暴露開始，或從暴露終止，至出現疾病的時間間隔較長。致病因素可能來不及留下容易測量的、反映過去暴露的標志。令人感興趣的致病因素范圍擴大了。非傳染病研究暴露測量的復雜性Distributionoftheenvironmentalexposurevariablesofmaininterestin564papersontheetiologyofnon-infectiousdiseasepublishedinAMJEpidfrom1980to1989VariablesDistribution(%)Demographicvariables5.8Medicalhistoryanduseofmedications11.9Reproductiveandsexualhistory8.5Intakeofalcoholandtobacco15.6Dietandbodysize22.1Physicalactivityandfitness3.4Psychosocialvariables8.5Occupation12.1Radiation5.1Otherenvironmentalvariables7.9暴露測量的尺度二值尺度（dichotomousscale）列名尺度（nominalscale）或稱名義尺度等級尺度（ordinalscale）或稱順序尺度間隔尺度（intervalscale）或稱區間尺度比例尺度（ratioscale）或稱比數尺度暴露測量的內容暴露性質－Yes/No暴露量（劑量）－Intensity暴露時間－Length暴露性質應盡可能詳細地記錄暴露變量的性質，以確保觀察到暴露與效應之間任何可能的聯系，并從與疾病有聯系的各種暴露中分離出特異的暴露，作出特異性病因推論。應區分暴露變量與可能的混雜變量。暴露變量的測量還應該較敏感。在暴露致病的假設中，即使某種暴露并非十分特異仍應盡可能詳細地記錄暴露性質；在以后需要時，仍可以探討其中任何特異成分的作用。總的累積劑量（累積暴露）劑量率或暴露率：是單位時間（小時、日、年）的劑量。如每天吸煙的支數。累積暴露是按劑量率與暴露時間乘積之和采計算的。累積暴露被總暴露時間去除即得平均暴露，或平均暴露率。暴露劑量暴露劑量可獲得劑量：是從機體的外環境中測量的。例如，一個短的時間間隔中每毫升環境空氣中的石棉纖維數（暴露率），或每毫升環境空氣中平均石棉纖維數乘暴露年數（累積暴露）。攝入劑量（吸收劑量）：即實際進入機體劑量的一個測量指標，除非攝入劑量在機體的接觸表面會產生直接效應。活性劑量或生物學有效劑量：真正發揮作用的是在機體、器官、組織、細胞、分子特異作用部位的。AvailabledoseindifferentexternalmediaAdministereddoseofintakeAbsorbeddoseoruptakeActivedoseatdifferenttargetssitesHealtheffectTime-behaviorpatternofhostHostfactorsatportalsofentryHostfactorsHostfactors暴露時間何時首次開始暴露何時最后結束暴露在暴露期間內暴露是如何分布的定期暴露連續暴露暴露期間劑量率隨時間改變暴露時間長短顯然是決定總暴露量的關鍵因素。臨界時間窗口（criticaltimewindow）或病因有關暴露期（etiologicallyrelevantexposureperiod），該期間內發生某種暴露可能與致病有關。知道臨界時間窗口的位置及其與疾病發生時間的關系，可能有助于推論致病機制。不同暴露期間的暴露方式可能也很重要。當總暴露劑量相等時，周期性的、高強度的暴發性暴露的效應與低強度的、連續性累積暴露的效應可能不同。暴露時間的重要性暴露的測量方法個體特征和環境因素主觀資料和客觀資料目前暴露與既往暴露資料類型個別訪談可以收集過去和現在的暴露信息。但易發生回憶偏倚。可以確保研究對象的合作，減少對問題含義的誤解，能最大限度地收集有用的信息。面對面訪談的缺點是費錢，且可能發生調查員（訪談員）偏倚。個別訪談可能節約費用，電話訪談的環境比較適合隱私，完成得也比較快。難以列述其他可能的答案或其他印刷材料。電話訪談欲選擇隨機樣本有困難。電話訪談可以節省費用，需要的專門人員較少，對敏感性問題的回答較真實，并可消除訪談者偏倚。在自填問卷中，敏感的和社會不認同的問題的應答比較容易。文化水平高者的應答率較高，文化水平低者的應答率低。自填問卷幾種問卷調查方法的比較屬性自填式訪談或代填報刊郵寄送發范圍廣廣窄窄對象難控制。代表性差有一定控制，代表性難估計可控制可控制影響因素無法了解難以了解一定了解便于了解應答率最低較低較高最高應答質量較高較高較低不定耗人力較少較少較少較多耗材物較少較高較少多耗時較長較長較短短可用于收集目前的個人行為或個人經歷可以減少回憶性偏倚所需的費用較多，有一定難度日記法如果研究對象因某種原因（死亡、癡呆、年幼、不知暴露情況），無法提供所需暴露信息時，可用替代應答方法。容易發生與本人提供信息同樣的偏倚。在某些情況下替代應答者至少應像研究對象本人一樣知道其暴露情況。對有些暴露，替代應答者甚至比研究對象本人回答的更準確。

替代應答適用于測量目前的暴露。直接觀察需要觀察者在整個觀察期內參加到研究對象的生活中去。直接觀察的偏倚來源包括抽樣時間不當，事件太多而無法準確記錄，觀察者的疲勞使記錄離題。現場觀察指在一般情況下常規記錄的，常用于暴露測量的有醫學記錄（病案）、職業記錄、人口普查記錄等。必須對記錄的真實性予以仔細的評價。查閱個體和環境記錄個體測量的意義取決于是否與研究對象或環境中固定的或可變的特征有關。人體測量變量：如用物理或化學方法測量的身高、體重、皮褶厚度、血脂、頭發、指甲中微量元素等具有中等穩定性的特征。研究對象的個體化學或物理測量，有一個特殊的問題，就是疾病的存在可以干擾測量結果或改變測量值。研究對象個體的測量一般環境測量只是與當前的環境暴露有關，除非保存有過去測量的記錄。在有些情況下，當前測量可以反映個體過去對環境的暴露情況，如過去家庭供水中的鉛含量。在多數情況下，用當前測量代表既往的暴露情況，具有不確定性。環境測量幾種暴露測量方法的比較測量方法數據時間暴露類型主觀客觀目前過去個人特征環境暴露個別訪談＋－＋＋＋＋自填問卷＋－＋＋＋＋日記法＋－＋－＋＋現場觀察－＋＋－＋＋查閱記錄－＋＋＋＋＋人體測量－＋＋－＋＋環境測量－＋＋＋－＋

“調查問卷”（Questionnaire）是流行病學調查最主要工具。調查表的設計

如何設計？

取決于研究目的和分析手段的需要

格式：把擬收集的數據項目用恰當措詞構成一系列問題

內容：包括

一般項目（一般情況、識別項目）

研究項目（研究變量）

類型：自填表＋問卷表

①開放式②封閉式③混合式

導言－知情同意書（ICF）調查表的題目、編號一般項目－社會人口學特征資料研究項目流行病學項目－疾病史、遺傳史、行為暴露史等。臨床體格檢查項目實驗室檢測項目

核查項目－調查員簽名、調查日期等填表說明調查表的基本結構調查表編寫的基本原則調查項目的確定調查項目順序的編制調查問題的設計

問題設計的形式根據研究目的和手段確定變量的數目和具體內容。各項目指標的定義要明確；盡量采用客觀、定量或半定量的指標；指標的測量從技術上、經費上必須可行。項目要精選，有針對性且重點明確；需要的項目一個也不能少，不需要的項目一個也不能多。研究中的主要變量，不僅需要定性而且需要定量測量。可成對設置一些高度相關或內容完全相同而形式不同的問題，檢驗調查表的信度。調查項目的確定“五不問”原則①可問可不問的項目不問。②復雜問題項目不問。③查找資料才能回答的項目不問。④被調查者不愿意回答的項目不問。⑤通過其他手段才能解決的問題不問。調查項目按邏輯順序與心理反應分類排列，符合調查對象的交流習慣。可根據人們的思維方式，按事物的內容和相互關系以及事情發生、發展的先后順序排列。先設定容易回答的，后設定敏感的、不容易回答的問題。先排列封閉式問題，后排列開放式問題。檢查信度的問題須分隔開來。采用不同調查方式，調查表項目的順序應有所區別。調查項目順序的編制問題應簡單明了，所用的語言通俗易懂，語句精練準確。問題設計應避免誘導性，避免出現暗示或有固定傾向的問題。調查指標盡可能地用等級劃分或定量化，不能量化的指標應留出空間以便詳細記錄。封閉式設問的選項設計必須具有科學性和嚴密的邏輯性。對一些抽象性的概念或問題，最好給出一些具體的看法，讓被調查者僅回答贊成與否。對一些敏感性問題，可采用專門設計的調查表并采用特殊的調查技術進行調查。調查問題設計的原則問題設計的形式二項式

是＝1，否＝0多項式

文盲=1，小學=2，初中=3，高中/中專=4，大專以上=5填空式

出生日期：

年

月

日圖畫式

請畫出一個三角形：

矩陣式尺度式

用藥后你的疼痛程度：不痛0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|10很痛調查表使用注意事項調查表的使用必須伴有操作指南或使用手冊，明確具體的質控措施。正式實施前，可通過預調查或培訓會對調查員進行統一的培訓和考核。填寫調查表時，字跡要工整、清楚，不能缺項。調查員和質控人員要簽名，并注明調查和質控日期。暴露測量的誤差觀察者觀察對象測量工具觀察者和觀察對象的交互影響數據錄入和分析暴露測量的真實性和可靠性真實性/準確性/效度

validity,accuracy可靠性/可重復性/精密度/信度

reliability,reproducibility,repeatability,precision效度（validity）：又稱準確度，用以反映測量結果與“真值”的接近程度。影響數據效度的因素多為系統誤差,如測量者的感官偏差、測量儀器故障、評價量表不能反映真實情況等。信度（reliability）：又稱可靠性或精確度，用以反映相同條件下重復測定結果的近似程度。信度主要受隨機因素的影響，偏倚不具有方向性。真實性和可靠性－效度和信度真實性差可靠性好真實性好可靠性差真實性vs可靠性真實性vs可靠性真實性好可靠性好真實性差可靠性差影響真實性與可靠性的因素觀測值真實值誤差+隨機誤差系統誤差+隨機分布的,不可預測的不可避免的可估計誤差大小通過增加樣本量或重復測量取均值可以減小系統的偏離真實值可避免的是必須控制的（偏倚bias）隨機誤差和系統誤差的區別（一）隨機誤差和系統誤差的區別（二）觀測值真實值誤差+隨機誤差系統誤差+（偏倚bias）系統誤差、隨機誤差和樣本大小的關系誤差樣本大小隨機誤差系統誤差信度的評價

穩定性測量重測信度

內在一致性測量折半信度

Cronbach’α系數

KR-20值

等同性測量評定者間信度－復本信度重測信度（test-retestreliability）定義：用同一工具兩次或多次測定同一研究對象所得結果的一致程度。常表示研究工具的穩定性。一致程度越高，重測信度越高，研究工具的穩定性越好。方法：使用研究工具對研究對象施行第一次測試，間隔一段時間后使用同一工具對同一研究對象進行重測，然后計算兩次資料的相關系數，該系數反映研究工具重測信度的高低。相關系數在0～1之間，越接近1，說明重測信度越高。使用重測信度需考慮的問題兩次測量之間的間隔時間使第一次測量對第二次測量的結果不會造成影響在客觀情況未發生改變時進行；測量環境的一致相同的測試者、測量程序、測量時間、測量環境等測量變量的性質性質相對穩定的問題－適宜用重測信度性質不穩定的問題－不宜使用重測信度折半信度（split-halfreliability）定義：將一種工具對一群人使用一次，將每個人的結果分數按工具中各項目分成兩組，計算兩組分數的相關系數。常用來反映研究工具的內在一致性。方法：前后折半法或奇偶折半法缺點：不同的折半方法會導致不同的結果計算：根據重測信度中列出的公式計算r系數，再使用Spearman-Brown公式校正。Cronbach’α系數計算研究工具中所有項目間的平均相關程度，反映研究工具的內在一致性，避免了折半信度計算的缺點。系數值在0－1之間，越接近1，研究工具的內在一致性越好，信度越好。KR-20值Cronbach’α的一種特殊形式，用來反映研究工具的內在一致性。適用于二分制的研究工具，如回答“是”或“否”、“正確”或“錯誤”。環境領域問題條目平均分方差1.日常生活中您感覺安全嗎？3.42550.3802.您的生活環境對健康好嗎？3.34040.5343.您的錢夠用嗎?3.06380.8874.在日常生活中您需要的信息都齊備嗎?3.02130.5435.您有機會進行休閑活動嗎？3.57450.8586.您對自己居住地的條件滿意嗎?3.57450.5987.您對得到衛生保健服務的方便程度滿意嗎?3.42550.6858.您對自己的交通情況滿意嗎？3.45650.787環境領域總分*26.826115.614WHOQOL-BREF量表中環境領域各個問題條目得分情況評定者間信度和復本信度常用于測定研究工具的等同性。評定者間信度測量方法不同評定者使用相同工具同時觀察，計算觀察者們的觀察結果之間的相關系數。復本信度測量方法將兩種不同形式的工具同時對一群對象測試，然后計算兩次工具得分的相關系數。效度的評價

表面效度（facevalidity）

內容效度（contentvalidity）

效標關聯效度（criterion-relatedvalidity）

結構效度（constructionvalidity）表面效度（facevalidity）定義：由評估人根據自己對所要測量的概念的理解，盡其斷斷能力之所及來斷定工具是否恰當。屬于一種直覺判斷。方法：從表面上檢查工具的性質。缺點缺少實際證據證明工具一定有效。對工具的效度用“有或無”反映，未體現程度。內容效度（contentvalidity）定義：根據理論基礎及實際經驗對工具是否反映了所要測量的變量、包括足夠項目而且有恰當的內容分配比例等所作出的判斷。有時也稱專家效度。方法：從內容上檢查工具的性質。實施要求專家人數3-10人，以5人較合適。專家的選擇應與研究工具所涉及的領域有關。兩次評議時間最好間隔10-14天。標準效度（criteriavalidity）定義：反映研究工具與其他測量標準之間的關系。分類同時效度：測量研究工具與現有標準之間的相關關系。預測效度：測量工具作為未來事情預測指標的有效程度。同時效度和預測效度的主要區別－時間差異結構效度（constructionvalidity）定義：反映工具與其所依據的理論或概念框架相吻合的程度。方法：因子分析評價：結構效度是目前最為嚴謹的一種建立和測量研究工具效度的方法，也是最為復雜的效度研究方法。信度和效度的關系信度是效度的必要前提高信度不能代表高效度低信度則可以肯定低效度效度是信度的必然保證有效度的工具一定有信度有信度的工具未必有效度效應和聯系的測量效應的定義效應的定義定性：任何一種疾病都是一種給定原因的效應，效應是因果機制的終點。定量：效應可以是某種特定因素導致的人群疾病頻率的變化。效應的評價絕對效應：發病率、患病率或發病時間的差別。相對效應：上述測量的比值。效應的測量效應的測量是基于絕對或相對差異的比較。最理想的測量：一個個體或一個群體自身，而且是同一時間經歷的比較。反事實定義（counterfactualdefinition）嚴格設計：交叉設計用聯系的測量估計效應的測量I1I2≠暴露的效應？

關聯(association)：是流行病學上的術語，指兩個二

分變量之間有無關系

相關(correlation)：是統計學術語，指兩個連續性變

量之間的關系統計學聯系和因果聯系統計學聯系關聯＋相關統計學關聯的表示ExposureDiseaseTotalYesNoYesABA+BNoCDC+DTotalA+CB+DA+B+C+DRetrospectivestudyProspectivestudyIfThen,theassociationbetweenexposureanddiseaseissignificant.ExposureDiseaseTotalYesNoYesABA+BNoCDC+DTotalA+CB+DA+B+C+D效應和聯系的區別效應強調的是暴露對個體或群體作用而產生的結果。聯系是暴露和疾病相關的一種現象。當聯系為因果聯系而產生的結果時，即為效應。效應是指同一人群（假設）在不同觀察條件下的比較，通常真正的效應是具有反事實性的。當不可能對效應進行直接測量時，所開展的只能是聯系的測量。效應的測量絕對效應的測量－差異測量病因率差（causedifference）：超額率（excessrate）病因危險度差（causalriskdifference）病因平均無病時間差（causedifference

inaveragedisease-freetime）假定：在一個規定的時間范圍內，一個固定隊列開始研究時的樣本量為N，并且隊列中的所有被觀察對象開始時均沒有患病但均具有發病風險；進一步假設，在整個研究期間內，如果每一研究對象都處于暴露狀態，可產生A1個病例，總暴露時間為T1，若研究對象均為處于暴露狀態，將產生A0個病例，處于危險狀態的總時間是T0。則：ID＝I1－I0＝A1

/T1－A0/T0RD＝R1－R0＝A1

/N－A0/N病因平均無病時間差＝Δt

1－Δt

0＝T1

/N－T0/N相對效應的測量－比病因率比（causerateratio）

IR＝I1/I0＝（A1/T1）/（A0/T0）病因危險度比（causalriskratio）

RR＝R1/R0

＝

（A1/N）/（A0/N）＝A1/A0病因無病時間比（causeratio

ofdisease-freetime）

（T1/N）/（T0/N）＝T1/T0如果病例數＝發病率×暴露時間則R1/R0＝R1N/R0N＝A1/A0＝I1T1/I0T0相對效應的測量指標間的關系假定：