Epidemiologia

Epidemiologia on terveys- ja lääketieteen ala, joka tutkii terveyteen liittyvien tilojen ja tapahtumien ja niihin liittyvien tekijöiden esiintyvyyttä, jakaantumista ja syy-yhteyksiä väestötasolla. Epidemiologian voisi kääntää siis väestöterveystieteeksi.

Lääkäri John Snow teki kartan koleratapauksien alueellisesta jakaantumisesta selvittäessään Lontoon epidemiaa vuonna 1854.

Epidemiologiaa voi ajatella väestötason lähestymistapana ja menetelmänä terveyden tutkimukseen siinä missä molekyylitason, solutason ja kudostason lääketieteellisillä perustieteillä on oma lähestymistapansa terveyden tutkimukseen. Tartuntatautiepidemioita tutkiva ja hallitseva infektioepidemiologia on vain yksi epidemiologisten menetelmien sovellusalue.

Osa-alueet

Tutkimustyypit

Epidemiologiset tutkimustyypit voidaan jakaa kolmeen tasoon, jotka ovat kuvaileva (deskriptiivinen), etiologinen (analyyttinen) ja kokeellinen (interventiivinen) epidemiologia.

Kuvaileva epidemiologia tutkii sairauksien esiintyvyyttä eri väestöryhmissä ja eri oloissa. Tavoitteena ei ole varsinaisesti sairauksien syiden selvittäminen. Esimerkiksi työlääketieteessä sen käyttötarkoituksia voivat olla muun muassa työpaikkojen tai ammattiryhmien "ryhmädiagnoosin" teko, työperäisen terveysvaaran tunnistaminen, työterveysongelmien kehityksen suunnan seuranta, normaaliarvojen määrittäminen ja syy-yhteyttä koskevien hypoteesien luominen. Kuvaileva epidemiologia on lähinnä käytännön apuväline - tieteellistä käyttöä sille on harvemmin.

Etiologinen epidemiologia tutkii sairauksien ja toisaalta perinnöllisten ja ympäristöperäisten tekijöiden välisiä syy-yhteyksiä. Yksinkertaisinta syy-yhteyttä kutsutaan ns. karkeaksi yhteydeksi (engl. crude association). Karkea yhteys ei anna tarkkaa kuvaa tutkimuksen kohteesta, joka voi muuttua huomattavasti vaikutusta muovaavien tekijöiden ansiosta. Vaikutusta muovaava tekijä voi muuttaa altistumisen vaikutuksia jopa niin, etteivät vaikutukset ilmene ollenkaan tekijän puuttuessa tai siten, että tekijän läsnäolo vahvistaa vaikutusta suhteettoman paljon. Etiologisen epidemiologian kysymyksenasettelu voi olla joko kvalitatiivinen tai kvantitatiivinen. Termillä "kvalitatiivinen" tarkoitetaan tässä syy-seuraussuhteen tutkimista ja "kvantitatiivisella" altistumis-vastesuhteen tutkimista.

Interventiivisessä epidemiologiassa altistumisoloja muutetaan aktiivisesti ja tutkitaan niiden seurauksia. Eettisistä syistä aktiivista interventiota voidaan käyttää vain vähentämään altistumista tai esimerkiksi parantamaan ergonomiaa. Interventio muistuttaa osittain kokeellista tutkimusta, joten sitä kutsutaan joskus kokeelliseksi epidemiologiaksi. Useinkaan tutkittavia ei kuitenkaan voi satunnaistaa, joten se eroaa oleellisesti todellisesta kokeesta. Interventiivistä epidemiologiaa voidaan käyttää kahden ilmiön välisen yhteyden kausaalisuuden tutkimiseen. Jos altistumisolosuhteiden muutos vaikuttaa sairastumiseen, tämä tukee näiden ilmiöiden välistä kausaalisuutta.

Sovellusalueet

Epidemiologian sovellusalueisiin voidaan laskea esimerkiksi seuraavat:

• Infektioepidemiologia
• Ravitsemusepidemiologia
• Kliininen epidemiologia
• Näyttöön perustuva lääketiede (engl. evidence-based medicine, EBM)

Toimintaympäristöt

Epidemiologian asiantuntijat työskentelevät esimerkiksi erilaisissa tutkimusyksiköissä ja -ryhmissä, esimerkiksi yliopistoissa, sekä kansanterveyden ja infektioepidemioiden seurantaa ja hallintaa harjoittavissa virastoissa.

Ongelmat

Epidemiologiassa ollaan kiinnostuneita esimerkiksi seuraavien ongelmien ratkaisemisesta:

• Väestön terveydentilan ja tämän muutosten mittaaminen
• Terveyteen liittyvien toimenpiteiden vaikutusten arvioiminen
• Terveyteen vaikuttavien syy-yhteyksien selvittäminen
  • Uusien hypoteesien tuottaminen
  • Hypoteesien testaaminen
• Tutkimusten virhelähteet
  • Satunnaisvirhe
  • Systemaattinen virhe (harhainen virhe, engl. bias)
    • Valintaharha
    • Mittausharha
  • Sekoittuneisuus
  • Vaikutuksen muovaajat (Yhdysvaikutukset)
  • Yleistettävyys

Menetelmät

Epidemiologiset tietolähteet

Monet organisaatiot keräävät jo terveyteen liittyvää tietoa erilaisissa muodoissa esimerkiksi hallinnollisiin tarkoituksiinsa. Näihin tietolähteisiin kuuluvat esimerkiksi:

• World Health Organization (WHO)
• Centers for Disease Control and Prevention (CDC)
• European Center for Disease Control (ECDC)
• The Institute for Health Metrics and Evaluation (IHME)
• Terveyden ja hyvinvoinnin laitos (THL)
• Tilastokeskus
  • Kuolinsyytilasto
  • Kuolintodistusarkisto
• HILMO (Suomen hoitoilmoitusjärjestelmä)
• Väestörekisterikeskus
• Syöpärekisteri
• Tilastojulkaisut
• Potilasrekisterit
• Syntymärekisteri
• Aborttirekisteri
• Biopankit

Tilastotiede

Tilastotiede ja erityisesti tämän erikoisala biostatistiikka on keskeinen osa epidemiologiaa. Tilastotieteellisiin perusmenetelmiin kuuluvat esimerkiksi seuraavat:

• Satunnaisotanta
• Tunnusluvut
  • Keskiarvo
  • Mediaani
  • Moodi
  • Keskihajonta
  • Vaihteluväli
  • Kvartiilit
  • Vinous
  • Huipukkuus
• Graafiset menetelmät
• Mallintaminen
  • Regressioanalyysi
• Tilastollinen päättely
  • Estimointi ja luottamusvälit
  • Merkitsevyystestaus

Esiintyvyyssuureet

Terveyteen liittyviä tapahtumien ja tilojen yleisyyttä väestöissä kuvataan epidemiologiassa esiintyvyyssuureiden avulla. Näihin kuuluvat esimerkiksi seuraavat:

• Riski
• Ilmaantuvuus
  • Ilmaantuvuusmäärä
  • Ilmaantuvuusosuus
  • Ilmaantuvuustiheys
• Vallitsevuus
  • Pistevallitsevuus
  • Periodivallitsevuus
  • Vallitsevuusmäärä
  • Vallitsevuusosuus
• Veto
• Hasardifunktio

Usein väestön terveyttä kuvatessa ollaan kiinnostuneita syntyvyydestä, sairauksista ja kuolleisuudesta eri vaiheissa elinkaarta. Kun nämä yhdistetään edellisiin yleisiin käsitteisiin saadaan esimerkiksi seuraavat esiintyvyyssuureet:

• Sairastuvuus (sairauden ilmaantuvuus)
• Sairastavuus (sairauden vallitsevuus)
• Kuolleisuus (kuoleman ilmaantuvuus)
• Tapauskuolleisuus (tappaavuus eli kuoleman ilmaantuvuus tiettyjen (tauti)tapauksien muodostamassa väestössä)
• Karkea syntyvyys (elävänä syntyneet)
• Imeväiskuolleisuus
• Neonataalikuolleisuus
• Postneonataalikuolleisuus
• Perinataalikuolleisuus
• Äitiyskuolleisuus

Assosiaatiosuureet

Ýhteyksiä erilaisten terveyteen liittyvien altisteiden ja vasteiden välillä voidaan kuvata esiintyvyyssuureita vertailemalla. Näin saadaan muun muassa seuraavat assosiaatiosuureet (riippuvuusluvut tai vaikutussuureet):

• Absoluuttinen riskiero
• Riskisuhde (engl. risk ratio)
• Vetosuhde (engl. odds ratio)
• Lisäriski (engl. attributable risk ratio)
• Väestön lisäriski

Kun vertailussa on kyse altisteen ja vasteen sijasta jostakin mittarista tai diagnostisesta testistä ja muuttujasta, jota mittarin on tarkoitus ennustaa, käytetään esimerkiksi seuraavia suureita:

• Sensitiivisyys (herkkyys)
• Spesifisyys (tarkkuus)
• Positiivinen ennustearvo
• Negatiivinen ennustearvo
• ROC-käyrä (engl. receiver operating characteristic)
• Uskottavuusosamäärä (engl. likelihood ratio)

Tutkimusasetelmat

Tutkimusasetelma on yksi epidemiologian keskeisimmistä aiheista. Tutkimusasetelma kuvaa karkeasti, millaisia havaintoyksikköjä tutkitaan, tehdäänkö interventioita, miten havaintoyksiköt valitaan ja miten havaintoaineiston keruu ja analyysi ajoitetaan. Näihin kuuluvat muun muassa seuraavat:

• Ekologinen poikkileikkaustutkimus
• Ekologinen pitkittäistutkimus
• Poikkileikkaustutkimus
• Kohorttitutkimus
  • Seurantatutkimus
  • Taannehtiva kohorttitutkimus
• Tapaus-verrokkitutkimus
• Kokeellinen tutkimus
  • Kontrolloitu kliininen koe
• Systemaattinen katsaus ja meta-analyysi

Tutkimussuunnitelma

Tutkimustulosten luotettavuus perustuu ennen kaikkea tutkimuksen huolelliseen suunnitteluun ja siksi tutkimuksen suunnittelu on tärkeä aihe epidemiologiassa. Tutkimussuunnitelman rakenne on karkeasti ottaen seuraavanlainen:

• Tutkimusongelman täsmentäminen
  • Testattavat väittämät (hypoteesit)
  • Vastattavissa olevat kysymykset
• Mitattavien ominaisuuksien valinta
  • Havaintoyksiköt
  • Muuttujat: vasteet, altisteet, sekoittavat tekijät ja vaikutuksen muovaajat
  • Muuttujien tyypit
  • Muuttujien operationalisointi
• Tutkimusasetelman valinta
• Havaintoyksikön valinta
  • Kelpoisuuskriteerit
  • Otantakehikko ja otanta
  • Informoitu suostumus (engl. informed consent)
• Otoskoon arviointi
• Havaintoaineiston hankinta
  • Kyselyt
  • Haastattelut
  • Havainnointi
  • Mittaukset
  • Valmiiden tietolähteiden käyttö
• Ohjelmistot
• Havaintoaineiston hallinta
  • Dokumentaatio
  • Säilytys ja varmuuskopiointi
  • Tarkistus ja korjaus
  • Versiointi
  • Tietoturva, oikeudet ja todennus
• Havaintoaineiston analyysi
• Raportointi
• Julkaisusuunnitelma

Virhelähteiden hallinta

Valtaosa epidemiologiasta kohdentuu tutkimuksen virhelähteiden minimointiin. Näihin menetelmiin kuuluvat esimerkiksi:

• Rajaaminen
• Osittaminen
• Vakiointi
• Mallintaminen
• Satunnaistaminen
• Hillin lista
• Sokkouttaminen ja salaaminen
• Kontrollit
  • Plasebo
• Interventiot

Epidemian selvitys

Epidemiologia sai vahvasti alkunsa infektioepidemioiden havaitsemisesta ja torjumisesta ja tämä on edelleen infektioepidemiologian tehtävä. Epidemia voi kuitenkin olla minkä tahansa, ei vain mikrobien aiheuttaman, taudin yllättävä kasvu. Epidemian selvittämiseen kuuluvat muun muassa seuraavat vaiheet:

• Diagnoosin varmistaminen
• Tautitapauksen määrittely
• Tapausmäärien ajallisen kulun selvittäminen
• Tapausten paikallisen jakautumisen selvittäminen
• Hypoteesin muodostaminen
• Laboratoriotutkimukset
• Tapaus-verrokkitutkimukset
• Epidemian torjuntatoimet
  • Tiedottaminen
  • Tartuntalähteen poistaminen
  • Tartuntareittien vähentäminen
  • Rokottaminen
  • Tapausten hoitaminen
  • Seurantajärjestelmän pystyttäminen

Katso myös

• Mikrobiteoria

Aiheesta muualta

• Epidemiologian suomenkieliset käännökset (Tieteen termipankki)
• Johns Hopkins -yliopiston verkkokurssi: Fundamentals of Epidemiology I. (englanniksi)