疫学とは:何を研究し、なぜ欠かせないのか

疫学とは

疫学とは、人間の集団における病気の頻度、分布、そして決定要因を研究する科学です。この言葉はギリシャ語のepí(上に)、dêmos(人々)、lógos(学問)に由来し、文字どおりには「人々の上に起こることについての学問」という意味です。

一人ひとりの患者さんを扱う臨床医学とは異なり、疫学は人々の集団、つまり数百人、数千人、ときには数百万人を単位として考え、三つの基本的な問いに答えようとします。誰が病気になるのか、どこで病気になるのか、そしてなぜ病気になるのか、です。これらの問いへの答えが、予防の戦略や保健医療政策を方向づけ、最終的には一人ひとりの医師が自分の診察室で下す判断を方向づけます。

疫学は、統計学の研究室に閉じこもった抽象的な学問ではありません。医師が臨床試験に基づいて薬を処方するとき、危険因子を解釈するとき、スクリーニング(検診)の有効性を評価するとき、医師は疫学の成果を日々の診療に応用しているのです。麻酔科医としての私の経験でも、疫学は具体的な判断を導いています。周術期の抗菌薬予防投与の選択、手術前の血栓塞栓症のリスク層別化、集中治療室(ICU)でどのモニタリングを行うかの判断。そのすべてが疫学のデータに基づいています。

疫学は何の役に立つのか

疫学は、医学のあらゆる分野に関わる横断的な科学です。医学界が治療のガイドラインを作り、病気の治療と予防について合理的な判断を下せるのは、まさに疫学研究のおかげです。したがって、疫学の最終的な目的は、集団の健康状態を改善することです。

疫学が追求する主な実際的目的は五つあります。

一つ目は、まだ十分に特徴づけられていない病気を調べることです。たとえば、どのような状況がその病気を起こりやすくするのか、なぜある人は病気になり、別の人は病気にならないのか、といった問いを立てます。これは病因論の領域であり、病因論はその最初の仮説を疫学から得ています。

二つ目は、病気の起源をたどることです。なぜその病気が特定の地域に広がったのか、そして一部の人獣共通感染症で起こるように、なぜ種を越えて感染するようになったのか、を明らかにします。

三つ目は、病気の自然経過についての情報を蓄積し、その主な原因を弱め、予防を進めることです。

四つ目は、病気を制御するための計画を立てることです。予防接種のプログラムから集団スクリーニングまで、病気と闘うための最も効果的な戦略を見つけ出します。

五つ目は、それぞれの医療介入のリスクと利益のバランスを分析し、その経済的な影響も評価することです。この種の分析があるからこそ、医療制度は最も大きな利益を生む場所に資源を配分することができます。

疫学は何を研究するのか

疫学は、互いに補い合う三つの大きな領域に分かれており、それぞれが異なる役割をもっています。

記述疫学は、「誰が」「どこで」「いつ」という問いに答えます。定められた集団における病気の頻度を測定し、年齢、性別、地域、時期ごとの分布を調べます。主な道具は罹患率と有病率、そして死亡率です。欧米諸国で2型糖尿病の罹患率が増えているとか、肺がんは60歳以上の男性に多いといった記述を目にしたとき、それは記述疫学のデータを引用しているのです。

分析疫学は、「なぜ」という問いに答えます。曝露(危険因子、感染性病原体、行動)と病気との因果関係を探ります。コホート研究、症例対照研究、ランダム化比較試験(RCT)といった特定の研究デザインを用いて、観察された関連が本当に因果関係なのか、それとも単なる統計上の偶然なのかを判断します。喫煙が肺がんを引き起こすこと、Helicobacter pylori(ピロリ菌)が胃潰瘍を引き起こすこと、石綿(アスベスト)が中皮腫を引き起こすこと。これらはすべて分析疫学の成果です。

実験疫学は、介入を検証します。医学研究で最も確かな基準とされるランダム化比較試験は、実験的な疫学研究です。参加者を治療群とプラセボ群に無作為に割り付け、その結果を測定します。薬が効くこと、ワクチンが病気を防ぐこと、ある手術が別の方法より優れていることは、この方法によって証明されます。

疫学研究の主な種類

研究の種類にはそれぞれ、エビデンスの階層の中で特定の役割があります。

横断研究(cross-sectional)は、ある一時点の集団の姿を写し取ります。ある状態の有病率と、それとほかの要因との関連を測定します。迅速で費用もかかりませんが、因果の向きを決めることはできません。たとえば、うつ病の患者さんはビタミンDの値が低いことが観察されても、ビタミンDの不足がうつ病を引き起こすのか、その逆なのかは結論づけられません。

症例対照研究は、すでにある病気を発症した人(症例)と、発症していない似た人(対照)とを比べ、過去の曝露をさかのぼって調べます。まれな病気にとって理想的な方法です。10万人に1人しか発症しない病気の場合、前向きのコホートで発症を待つのは現実的ではないからです。1950年にRichard DollとBradford Hillが喫煙と肺がんの関連を示したのも、症例対照研究によってでした。

コホート研究は、ある要因に曝露した集団と曝露していない集団を時間をかけて追跡し、誰が病気を発症するかを測定します。本質的に前向きの研究で、まず曝露を観察し、その後に結果を観察します。1948年に始まり現在も続いているFramingham Heart Studyは、医学の歴史上最も有名なコホート研究です。マサチューセッツ州の小さな町Framinghamの住民数千人を70年以上にわたって追跡し、心血管疾患の主な危険因子である高血圧、コレステロール、喫煙、糖尿病、肥満を明らかにしました。

ランダム化比較試験は、因果関係を決定的に証明できる唯一の研究の種類です。治療への無作為な割り付けによって交絡因子が取り除かれるため、二つの群の間で観察された違いは、患者さんがもともと持っていた特徴ではなく、介入によるものだと考えることができます。病気の病態生理はある治療を示唆することはできますが、その治療が実際の臨床で効果があることを証明できるのは、ランダム化比較試験だけです。

メタアナリシスを伴うシステマティックレビューは、同じテーマについての複数の研究の結果を集め、統計的にまとめます。エビデンスのピラミッドの頂点に位置づけられます。10件のランダム化比較試験のメタアナリシスがある治療の有効性を確認した場合、その結論はどの単独の研究の結論よりも確かなものになります。

疫学の基本的な指標

疫学は、それぞれ異なる意味をもつ正確な指標を使って、病気を数量化します。

罹患率は、定められた期間内の新たな症例を測定します。率として表され、新たな症例の数を、単位時間あたりのリスクのある集団で割ったものです。罹患率が100,000人年あたり5例というのは、10万人の集団を1年間追跡すると、5例の新たな症例が見込まれるという意味です。

有病率は、ある時点で存在するすべての症例を測定します。新たな症例と以前からの症例の両方を含みます。糖尿病のような慢性の病気では、いったん発症すると何年も病気が続くため、有病率は罹患率よりずっと高くなります。逆に、急性で急速に死に至る病気では、罹患率は高くても有病率は低いことがあります。

相対リスクは、曝露した人と曝露していない人の罹患率を比べます。喫煙者の肺がんの相対リスクが3というのは、喫煙者のリスクが非喫煙者の3倍であることを意味します。曝露と病気の関連を表す、最も直感的な指標です。

オッズ比は、相対リスクを直接計算できない症例対照研究で使われる、相対リスクに相当する指標です。まれな病気では、オッズ比は相対リスクのよい近似になります。

治療必要数(NNT、Number Needed to Treat)は、統計的な結果を臨床の実際に置き換えます。一つの有害な出来事を防ぐために何人の患者さんを治療する必要があるかを示します。NNTが20というのは、治療した患者さん20人ごとに1人がその出来事を避けられるという意味です。私が患者さんとのコミュニケーションで使っている指標です。治療から期待できる利益を実感しやすくしてくれます。

疫学と臨床医学の関係

疫学と臨床の実践は、互いに支え合っています。

病気の病因は、生物学的なメカニズムが理解されるよりも前に、疫学研究によって発見されることがよくあります。John Snowは1854年のロンドンで、汚染された水がコレラの原因であることを突き止めました。Robert KochがVibrio choleraeを分離する30年前のことです。微生物学がまだ原因を探しているあいだに、疫学はすでに実際的な解決策(汚染された水のポンプを閉鎖すること)を示していたのです。

診断そのものも疫学的な行為です。医師が問診を行い、症候学に基づいて徴候と症状を評価するとき、医師はそれぞれの診断仮説の検査前確率を暗に見積もっています。この確率は、その人が属する集団におけるその病気の有病率によって決まります。糖尿病と高血圧のある65歳の男性の胸痛は、健康な25歳の女性の同じ胸痛とは、急性冠症候群の検査前確率が大きく異なります。

根拠に基づく医療(EBM)とは、要するに、疫学を臨床の判断に体系的に応用することです。入手できる最良のエビデンスを、医師の経験と患者さんの希望と統合するのです。

疫学と公衆衛生

疫学は公衆衛生の基盤です。スクリーニングのプログラム、予防接種のキャンペーン、食品の安全や環境に関する規制は、どれも疫学のデータに基づいています。

疫学的サーベイランス、つまり病気の頻度を継続的に監視することによって、流行を早い段階で見つけ、介入の効果を評価することができます。サーベイランスの仕組みは感染症で重要な役割を果たしています。インフルエンザの集団発生を見つけ、薬剤耐性(AMR)を監視し、新たに出現した病原体の変異株を追跡できるのは、サーベイランスのおかげです。

疫学は個人の予防にも貢献します。医師が患者さんに禁煙するように、血圧を管理するように、身体活動を行うように勧めるとき、医師は疫学の成果を一人ひとりに合わせた助言に置き換えているのです。その助言の強さは、それを支える疫学的エビデンスの質によって決まります。

よくある質問

疫学と病因論の違いは何ですか?

病因論は、一人ひとりの体の中で起こる病気の原因を研究します。疫学は、病気が集団の中でどのように分布しているか、そしてどんな要因がその頻度を決めているかを研究します。病因論は「なぜこの患者さんは病気になったのか」を問い、疫学は「なぜこの集団では別の集団より多くの人が病気になるのか」を問います。二つの学問は互いに補い合っています。多くの場合、まず疫学がある要因と病気の関連を発見し、その後に病因の研究がそのメカニズムを説明します。

罹患率と有病率を簡単に言うと何ですか?

罹患率は、ある期間に新たに病気になった人を数えます(明日何人が病気になるか)。有病率は、ある時点で病気にかかっているすべての人を数えます(今日何人が病気か)。すぐに治る病気は罹患率が高くても有病率は低く、慢性の病気は罹患率がそれほど高くなくても、時間とともに有病率が積み重なっていきます。

疫学は医師だけでなく、患者さんの役にも立ちますか?

両方の役に立ちます。情報を得た患者さんは、なぜ医師があるスクリーニングを勧めて別のスクリーニングを勧めないのか、なぜある危険因子がほかの危険因子より重要なのか、そして自分の健康について判断を下すときに統計をどの程度重視すべきなのかを理解できます。相対リスクが2というのは確実に病気になるという意味ではなく、確率が2倍になるという意味だと理解できること。それは、医師と患者さんが共に行う意思決定の質を高める力になります。

参考文献

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Dawber TR, Meadors GF, Moore FE. Epidemiological approaches to heart disease: the Framingham Study. Am J Public Health. 1951;41(3):279-286. PubMed

Sackett DL, Rosenberg WM, Gray JA, et al. Evidence based medicine: what it is and what it isn't. BMJ. 1996;312(7023):71-72. PubMed

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