論統(tǒng)計學(xué)對醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)
論統(tǒng)計學(xué)對醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)
西醫(yī)在上個世紀(jì)對人類的最大貢獻(xiàn)就是發(fā)現(xiàn)了抗生素。
抗生素是治療所有細(xì)菌性疾病的最佳武器，但是在治療肺結(jié)核時卻遇到了點小麻煩。肺結(jié)核史稱“白色瘟疫”，是一種很厲害的傳染病。人類雖然早在1885年就分離出結(jié)核桿菌，但很長一段時間內(nèi)醫(yī)生們拿它毫無辦法，病人只有寄希望于自己的免疫系統(tǒng)足夠堅強(qiáng)。
最先被發(fā)現(xiàn)對肺結(jié)核有效的抗生素是鏈霉素?？墒?，和青霉素不同的是，使用鏈霉素的肺結(jié)核病人的病情經(jīng)常會反復(fù)，醫(yī)生們一直搞不懂到底是為什么。
揭開謎底的是一個名叫布拉德福德·希爾(Bradford Hill)的生物統(tǒng)計學(xué)家。此人出生于英國的一個醫(yī)生世家，小時候立志要子承父業(yè)，卻因第一次世界大戰(zhàn)的緣故被迫加入空軍。服役期間他得了肺結(jié)核，幸運(yùn)的是他的免疫系統(tǒng)足夠堅強(qiáng)，僥幸逃過一劫。不過他元?dú)獯髠?，?dāng)醫(yī)生的幻想破滅了，只好改行學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)學(xué)，并因此而獲得了大量的統(tǒng)計學(xué)知識。
希爾的恩師格林伍德是個非常聰明的學(xué)者，他認(rèn)為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)必須運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)的方法才能保證治療的準(zhǔn)確性。要知道，當(dāng)時的西方醫(yī)學(xué)骨子里和中醫(yī)一樣，仍然屬于“經(jīng)驗醫(yī)學(xué)”，醫(yī)生們更愿意相信自己多年臨床積累的經(jīng)驗，而不是客觀的科學(xué)實驗。格林伍德則不然，他本人精通統(tǒng)計學(xué)，非常推崇1935年出版的一本名為《怎樣設(shè)計科學(xué)實驗》的教科書。這本書的作者運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)原理，提出了一整套設(shè)計科學(xué)實驗的方法和原則。
1945年，格林伍德從倫敦衛(wèi)生學(xué)校首席教授的職位上退休，他推薦希爾做為自己的接班人。就這樣，一個沒有受過科班訓(xùn)練的統(tǒng)計學(xué)家當(dāng)上了醫(yī)學(xué)院的教授。次年希爾被邀請加入了肺結(jié)核試驗委員會，這個委員會的主要任務(wù)就是檢驗鏈霉素到底能不能治療肺結(jié)核。
要知道，青霉素剛被用于臨床時根本不會有人想到要去檢驗它的有效性，因為病人服藥后幾天內(nèi)就見效，臨床效果好得驚人?？墒欠谓Y(jié)核桿菌外表有一層厚厚的黏膜，鏈霉素不容易接觸到它，因此病人往往需要連續(xù)注射幾個月鏈霉素才能見效。即使如此，當(dāng)時的英國醫(yī)學(xué)界仍然認(rèn)為沒必要進(jìn)行什么科學(xué)檢驗，只要多找?guī)讉€病人，觀察一下療效就可以了。
做為一個外行，希爾不信邪，他堅持必須先進(jìn)行一次科學(xué)試驗來驗證鏈霉素的有效性。正好當(dāng)時英國剛剛從二戰(zhàn)中走出來，國庫空虛，買不起那么多鏈霉素大量供應(yīng)給醫(yī)院，專家們只好同意先進(jìn)行一次小規(guī)模臨床試驗，并請希爾來設(shè)計試驗方案。希爾找來108名患者充當(dāng)“試驗品”，其中54人服藥，52人做為對照。但究竟誰服藥誰對照，完全是隨機(jī)選取的，就連主治醫(yī)生也不知道誰是誰，這個方法是希爾對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)所做的最大的貢獻(xiàn)，他認(rèn)為醫(yī)生的主觀印象會影響試驗的準(zhǔn)確性，必須隨機(jī)取樣，并用統(tǒng)計學(xué)的方法對結(jié)果進(jìn)行分析。
半年后，服藥的病人中有28人病情明顯好轉(zhuǎn)，對照組卻有14人死亡，顯示鏈霉素確實有效。假如事情到此結(jié)束的話，希爾的貢獻(xiàn)也許就不值一提了?？墒?，3年后，服藥組有32人死亡，對照組則死了35人，兩者幾乎不存在統(tǒng)計意義上的差別。這一驚人的結(jié)果讓醫(yī)生們得出結(jié)論：鏈霉素確實有效，但是一段時間后細(xì)菌會產(chǎn)生抗藥性。假如當(dāng)初沒采用希爾的建議，那么醫(yī)生們決不會那么快就得出這個結(jié)論。
一旦找出原因，解決辦法自然很快就想出來了，那就是在使用鏈霉素的同時。再讓病人服用另一種藥物。這個藥很快就找到了，這就是“對-氨基水楊酸”(PAS)。這種藥單獨(dú)使用時療效并不高，但醫(yī)生們希望兩種藥結(jié)合使用能對付細(xì)菌的抗藥性，理由很簡單：假如病菌對每種藥物的抗藥性產(chǎn)生幾率都是1%，那么同時產(chǎn)生兩種抗藥性的幾率就是1/10000。試驗結(jié)果驗證了這一理論的正確性，鏈霉素+PAS的方法使結(jié)核病人的存活率上升到了80%。
后來又有幾種新藥被發(fā)現(xiàn)，醫(yī)生們又按照希爾的方法進(jìn)行了幾次試驗，證明3種藥物合用的療效比兩種藥物還要好很多。如果三種藥物持續(xù)用上2年的話，結(jié)核病的治愈率幾乎可以達(dá)到100%。人類終于宣布攻克了“白色瘟疫”。
希爾采用的這一方法叫做“隨機(jī)對照試驗”(Randomised Controlled Trial)，這種方法很快就成為醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，目前所有已知的西藥必須經(jīng)過這種方法的檢驗才能上市。從此，西醫(yī)從經(jīng)驗醫(yī)學(xué)時期進(jìn)入了實證醫(yī)學(xué)的時代。
至此，希爾的故事還遠(yuǎn)未結(jié)束。1947年，英國醫(yī)學(xué)研究委員會又給希爾布置了一個新的任務(wù)：找出肺癌和吸煙之間的關(guān)系。那一年英國的肺癌死亡率比25年前提高了15倍，這個數(shù)字引起了廣泛的關(guān)注。大家都想找出其中的原因，有人說這是因為工業(yè)化造成的空氣污染，還有人說這是由于新式柏油馬路散發(fā)的有毒氣體，只有少數(shù)醫(yī)生懷疑是吸煙造成的。
眾所周知，兩次世界大戰(zhàn)造就了大批吸煙者，據(jù)統(tǒng)計，英國當(dāng)時有超過90%的成年男子都是香煙的癮君子。正是因為吸煙人數(shù)實在太多，希爾犯了難。他不可能去統(tǒng)計得肺癌的人當(dāng)中抽煙的有多少，不抽煙的有多少，因為他幾乎找不到不吸煙的人。
怎么辦呢?希爾想出了一個變通的辦法。首先，他做了個合乎情理的假設(shè)：如果吸煙確實能引起肺癌，那么吸煙越多的人得肺癌的幾率就越大。其次，他認(rèn)為必須排除其它的致癌因素，比如空氣污染，初次吸煙年齡，居住環(huán)境等等。換句話說，他必須找出一群人，其它方面都比較相似，只有吸煙的量不同。
1948年，他從倫敦的醫(yī)院里找出了649個肺癌病人，以及同樣數(shù)量的情況相似的其它病人。然后他雇傭了一批富有經(jīng)驗的調(diào)查人員，挨個詢問病人的吸煙史，把結(jié)果做成了一個統(tǒng)計表。結(jié)果顯示，肺癌病人中有99.7%的人吸煙，其它病人則有95.8%是癮君子。這兩個數(shù)字當(dāng)然說明不了什么問題，可當(dāng)他把病人按照吸煙數(shù)量的多少分成不同的組之后，情況發(fā)生了變化。有4.9%的肺癌病人每天吸50支煙以上，而只有2.0%的其它病人每天吸這么多煙。也就是說，吸煙越多的人患肺癌的幾率就越大。
1950年，希爾把這個實驗結(jié)果發(fā)表在《英國醫(yī)學(xué)雜志》上，首次科學(xué)地證明了吸煙和肺癌的對應(yīng)關(guān)系。但是這個結(jié)果相當(dāng)微妙，不懂統(tǒng)計學(xué)的人很難理解其中的重大意義。為了進(jìn)一步說明這個問題，希爾又設(shè)計了一個全新的實驗。他給6萬名英國醫(yī)生發(fā)了封調(diào)查表，請求他們把自己的生活習(xí)慣和吸煙史詳細(xì)記錄下來寄還給他。之所以選擇醫(yī)生做為調(diào)查對象，是因為希爾相信醫(yī)生們對自己生活狀況的描述能力肯定比普通老百姓更精確，也更誠實。
有4萬名醫(yī)生寄回了調(diào)查表。希爾把他們按照吸煙數(shù)量進(jìn)行了分類，并要求他們(或者他們的家屬)及時匯報自己的健康狀況。2年半后，有789名醫(yī)生因病去世，其中只有36人死于肺癌。但是當(dāng)他把醫(yī)生們的吸煙量和發(fā)病率聯(lián)系起來后，發(fā)現(xiàn)只有肺癌的死亡率和吸煙量有對應(yīng)的關(guān)系，其余疾病都和吸煙量沒有任何關(guān)聯(lián)。比如，每天吸25克煙草的人的肺癌死亡率比每天吸1克煙草的人多2倍以上，而其它疾病的死亡率前者只比后者多20%。
1993年，大約有2萬名當(dāng)初接受調(diào)查的英國醫(yī)生去世了，其中有883名醫(yī)生死于肺癌。如果把他們的吸煙數(shù)量和肺癌發(fā)病率聯(lián)系起來的話，就可以得出一個驚人的結(jié)論：每天吸25根煙以上的人得肺癌的幾率比不吸煙的人多25倍!后來其它一些類似的研究也都得出了相似的結(jié)論?，F(xiàn)在，吸煙和肺癌的關(guān)系已經(jīng)是家喻戶曉了，發(fā)達(dá)國家的煙民數(shù)量正在逐年下降，其肺癌的發(fā)病率也呈現(xiàn)出下降的趨勢。那些因為戒煙而免于肺癌的人真應(yīng)該感謝希爾當(dāng)初所做的貢獻(xiàn)。
希爾使用的第一種方法叫做“對照研究”(Case ControlStudy)，第二種方法叫做“定群研究”(Cohort Study)。這兩種方法是目前群體醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域最常用的兩種生物統(tǒng)計學(xué)方法，我們所熟悉的大部分關(guān)于健康的忠告都應(yīng)該經(jīng)過這兩個方法的驗證才能被認(rèn)為是科學(xué)的。
事實上，我們每天都會從報紙上讀到大量這類忠告，有些忠告根據(jù)的是確鑿的科學(xué)實驗，有著確鑿的因果對應(yīng)關(guān)系，這當(dāng)然沒話講。但是更多的忠告來自于統(tǒng)計學(xué)，因為它們所涉及的病因都十分復(fù)雜，必須運(yùn)用希爾博士發(fā)明的“對照研究”和“定群研究”等方法找出內(nèi)在的規(guī)律。就拿吸煙和肺癌來說，我們并不能說“吸煙能夠引起肺癌”，因為我們經(jīng)常能在生活中找到吸了一輩子香煙也沒有得肺癌的人。我們只能說“吸煙能夠提高肺癌的發(fā)病率”，這才是科學(xué)的描述方法，因為肺癌的發(fā)病機(jī)理還沒有完全搞清呢!