Was ist Epidemiologie?

ENUnter Epidemiologie versteht man die Lehre von der quantitativen Erforschung der Faktoren, die den Gesundheitszustand der Bevölkerung beeinflussen. Epidemiologische Studien helfen bei der Ermittlung, bei welchen Menschen mehr oder weniger wahrscheinlich bestimmte Krankheiten auftreten. Dabei wird auch erforscht, ob sich die Krankheitsraten im Laufe der Jahre ändern und in welchen Gebieten bestimmte Krankheiten besonders häufig auftreten.

In den epidemiologischen Studien werden unterschiedliche Bevölkerungsgruppen miteinander verglichen, um aufschlussreiche Ergebnisse zu erhalten. Diese Schlussfolgerungen epidemiologischer Studien sind für die Verwaltung des Gesundheitssystems sehr wichtig. Denn dank dieser Forschung ist es möglich, den Gesundheitszustand einer Bevölkerung zu beobachten. So können aufgrund von epidemiologischen Erkenntnissen öffentliche Gesundheitsprogramme für die Früherkennung von Krankheiten aufgebaut werden.

Untersuchung von Epidemiologie im Labor
Wissenschaftliche Untersuchung von Epidemiologie im Labor.

Auch die klinische Medizin profitiert von der Epidemiologie. Denn die Epidemiologie befasst sich nicht nur mit Infektionskrankheiten und Epidemien, sondern mit allen Arten von Krankheiten. Der epidemiologische Ansatz wird dabei häufig zur Entwicklung zuverlässiger Richtlinien verwendet und gibt Medizinern Ratschläge, welche diagnostischen Tests und Behandlungen sinnvoll sind.

Epidemiologie ist meist an der Gestaltung von Forschungsstudien, der Datenerfassung sowie der Analyse der Ergebnisse beteiligt. Die Studienergebnisse werden zur Unterstützung von Entscheidungsträgern im Gesundheitswesen, Kliniken sowie in der Öffentlichkeit kommuniziert.

Welche Fähigkeiten sind zur Durchführung der Epidemiologie erforderlich?

Das Fachgebiet Epidemiologie beinhaltet viele unterschiedliche Aspekte. Dabei erfordern epidemiologische Studien in der Regel das Fachwissen von

  • Ärzten
  • Biologen
  • Biochemikern
  • weiteren Wissenschaftlern

um die biologischen Aspekte der Krankheit zu erforschen. Viele epidemiologische Studien stützen sich auf die Erfahrung von Biostatistikern und Informationstechnologen. Auf diese Weise werden passende Methoden zur Datenerfassung entworfen, um auf dem schnellsten Weg eine statistische Analyse durchzuführen. Weiters werden häufig Sozialwissenschaftler einbezogen, um wichtige Themen für die Wahrnehmung eines bestimmten Krankheitsbildes festzulegen und um abzuschätzen, wie die Bevölkerung darauf reagieren könnte.

Auswertung von Daten der Experten
Experten werten die Daten diverser Studien aus.

Da in der Epidemiologie viele verschiedene Fähigkeiten und wissenschaftliche Kenntnisse erforderlich sind, ist auch der Hintergrund und die Ausbildung der Epidemiologen sehr unterschiedlich. So starten einige Epidemiologen ihre Karriere zum Beispiel als Laborwissenschaftler in der Chemie oder Mikrobiologie und beginnen erst später mit den epidemiologischen Studien.

Auch viele Ärzte und Krankenschwestern arbeiten erst in einer klinischen Praxis und finden ihren Weg danach in die Epidemiologie und ins öffentliche Gesundheitswesen, um die gesamte Bevölkerung zu behandeln und sich auf die Patientenpopulation zu konzentrieren. Andere Mitarbeiter, wie zum Beispiel Biostatiker, beginnen ihre Ausbildung oft in Statistik und Mathematik, um sich dann später in die Epidemiologie einzubringen. Dort entwickeln sie geeignete Studiendesigns und Methoden der Datenanalyse.

Epidemiologie in der Geschichte

Eine Version der Geschichte der Epidemiologie ist, dass der berühmte Hippokrates, dessen Eid beinahe überall auf der Welt von Ärzten getragen wird, ein Epidemiologe war. Hippokrates stellte schon damals die Hypothese auf, dass einige Krankheiten durch Umweltfaktoren verursacht werden und sich auf die Bevölkerung auswirken.

Es gibt jedoch noch eine weitere Variante der Geschichte: Vor dem 17. Jahrhundert existierten keine Vergleiche zwischen Bevölkerungsgruppen, die verschiedene Krankheiten berücksichtigte. Erst im 17. Jahrhundert führte John Graunt eine Reihe von Analysen zu den in London neu eingeführten “Bill of Mortality” – die wöchentliche Statistik über die Todesfälle in London – durch. Dabei wurden erstmals systematisch die häufigsten Todesursachen festgestellt. Die verschiedenen Ursachen wurden somit jede Woche als Frühwarnsignal für den Beginn einer Seuche veröffentlicht. Aus heutiger Sicht zeigte die Bill of Mortality, dass die Gesamtsterblichkeit konstant blieb während die Sterblichkeit zu Zeiten der Pest Spitzenwerte erreichte. Dies lässt darauf schließen, dass die Umwelt einen Einfluss auf die Sterblichkeitsrate hat.

Ein weiterer Pionier im Bereich der Epidemiologie war James Lind. Der schottische Arzt entdeckte die Therapie von Skorbut durch Zitronensaft. Beim Lind Experiment teilte er zwölf skorbut-kranke Matrosen in Gruppen auf. Dabei erhielten immer zwei Personen unterschiedliche Nahrungsmittel zu ihrer Diät:

Gruppe 1: 1 Liter Apfelwein

Gruppe 2: 25 Tropfen Schwefelsäure

Gruppe 3: 6 Löffel Essig

Gruppe 4: ¼ Liter Pint

Gruppe 5: 2 Apfelsinen und 1 Zitrone

Gruppe 6: Gewürzpaste und Gerstenwasser

Die Patienten der Gruppe 5 – Apfelsinen und Zitrone – waren bereits nach einer Woche wieder dienstfähig und beinahe komplett gesund.

Epidemiologie ab dem 19. Jahrhundert

Etwa 200 Jahre nach Graunt verglich der Epidemiologe Jon Snow die Sterblichkeit von Cholera zwischen Kunden zweier in London ansässigen Unternehmen. Dabei bestätigte seine Studie die Hypothese, dass Cholera in irgendeiner Weise mit kontaminiertem Trinkwasser zusammenhängt. Im Endeffekt führten seine Untersuchungen zum Ergebnis, dass der Griff der Wasserpumpe an der Broad Street entfernt wurden. Zu dieser Zeit war das ein kontroverser Schritt, da es noch viele weitere Theorien über die Ursache der Cholera gab. Mittlerweile wurde bewiesen, dass Jon Snow Recht hatte und die Bereitstellung einer sauberen und sicheren Trinkwasserversorgung eines der Hauptelemente zur Verbesserung der Gesundheit während des 19. Jahrhunderts war.

Ein weiteres wichtiges Beispiel für die Epidemiologie des 19. Jahrhunderts ist die Studie von Dr. Pierre Louis zur Wirksamkeit von Aderlass, auch Bloodletting genannt, zur Behandlung von einer Lungenentzündung. Weiters bewies Ignaz Semmelweis die Wirksamkeit des Händewaschens bei der Prävention von Puerperalfieber.

In der Mitte des 20. Jahrhunderts waren mehrere epidemiologische Studien die bezeugten von Bedeutung, dass Rauchen das Lungenkrebsrisiko erhöhen kann. Einige Epidemiologen wie Wynder und Graham oder Doll und Hill verglichen die Häufigkeit des Rauchens bei Lungenkrebs mithilfe von sorgfältig ausgewählten Kontrollen. Andere verglichen das Auftreten von Lungenkrebs bei Rauchern und Nichtrauchern. Diese Kontrollen waren von einigen Wissenschaftlern und der Tabakindustrie heftig umstritten. Doch epidemiologische Studien haben im Laufe der Jahre zahlreiche negative gesundheitliche Auswirkungen des Rauchens bestätigt, wie Herzerkrankungen und verschiedene unterschiedliche Krebsarten.

Epidemiologie im Einsatz

Die Anwendung der epidemiologischen Methode ist in vielen Bereichen wichtig, da Epidemiologen vielfältig tätig sind. So können Epidemiologen in Krankenhäusern oder örtlichen Gesundheitseinrichtungen eingesetzt werden, aber auch in Regierungs- oder Handelsunternehmen wie zum Beispiel der pharmazeutischen Industrie. All diese Bereichen haben eines gemeinsam: Sie arbeiten daran, den Gesundheitszustand in verschiedenen Personengruppen zu untersuchen und dabei Vergleiche über die Zeit und Ort herzustellen. Laborwissenschaftler und Forschungsärzte verwenden für ihre Studien häufig experimentelle Methoden, die sich auf einen bestimmten Risikofaktor bzw. ein bestimmtes Ereignis konzentrieren. So können alle anderen Risikofaktoren ausführlich kontrolliert werden. Dies geschieht unter anderem durch eine Zufallsgenerierung, das heißt es wird zufällig entschieden, wer welche Behandlung erhält.

Experten diskutieren Forschungsergebnisse
Experten diskutieren Forschungsergebnisse zur Untersuchung von Epidemiologie.

Im Gegensatz dazu können Epidemiologen mehrere Krankheiten und Risikofaktoren für eine Krankheit gleichzeitig untersuchen. Dabei sind oft verfeinerte Studienentwürfe erforderlich. So versucht die Epidemiologie stets mit zahlreichen Determinanten von Krankheiten in der Bevölkerung umzugehen. Häufig sind Epidemiologen damit beschäftigt, den Zusammenhang zwischen einem Risikofaktor und einem bestimmten gesundheitlichen Ergebnis zu isolieren, während andere wichtige Zusammenhänge im täglichen Leben der Menschen berücksichtigt werden. Somit beschränken sich Epidemiologen nicht auf Faktoren, die auf individueller Ebene gemessen werden. Stattdessen messen sie auch Faktoren auf Gemeindeebene und integrieren alle Arten von Informationen in ihre Analyse. Dabei berücksichtigen sie auch, dass einige Faktoren in verschiedenen Stadien unterschiedliche Auswirkungen haben können und sich diese Auswirkungen einer Exposition in einem jüngeren Alter nur in einem höheren Alter manifestieren könnte.

Wichtige Informationen in der Epidemiologie

Während wichtige und nützliche Informationen aus Laborstudien zur Behandlung gewonnen werden können, sind diese Ergebnisse jedoch nicht immer für die gesamte Bevölkerung allgemein anwendbar. Hier hat die Epidemiologie den Vorteil, dass sie detaillierter untersucht, was in welcher Bevölkerung vorkommt. Darüber hinaus können viele gesundheitsbezogene Fragen nicht durch experimentelle Randomisierung beim Menschen untersucht werden, wie zum Beispiel die gesundheitlichen Auswirkungen des Rauchens.

Unter bestimmten Umständen ist es Epidemiologen möglich, eine Randomisierung in der Gemeinschaft anzuwenden. Dies funktioniert beispielsweise, um die potenziellen Vorteile und Nachteile eines Screenings für die Früherkennung von Krebs zu bewerten. Dabei können sie Teile der Bevölkerung, denen ein Screening – oder auch nicht – angeboten wird randomisieren, um danach die folgenden Erfahrungen mit der Krebserkennung- und prognose zu beobachten. Diese Art der Studie ist jedoch aufgrund der hohen Stichprobengröße sowie des langen Zeitraums der Nachbeobachtung eher ungewöhnlich.

Stattdessen befassen sich Epidemiologen eher mit der Untersuchung der Auswirkungen auf die Gesundheit von Menschen, jedoch ohne die Möglichkeit zu haben, Menschen zufällig auf Risikokategorien zu setzen. Dies stellt die Epidemiologen vor die größte Herausforderung. Nichtsdestotrotz ist die Epidemiologie von entscheidender Bedeutung für die Erkennung und Behandlung von Epidemien bei Infektionskrankheiten wie Grippe, HIV oder Masern.

Die 5 wichtigen Themen der Epidemiologie

1. Wie zählt man?

Es ist eine wichtige Frage, wie Epidemiologen die Anzahl der Menschen, die ein Krankheitsrisiko haben sowie die Menschen, die bereits an einer Krankheit leiden, zählen. Diese Zählwerte werden zur Berechnung von Krankheitsrisiken in verschiedenen Teilen der Bevölkerung oder für verschiedene Zeiträume verwendet.

Das Ziel der Epidemiologen ist es, Gruppen von Individuen zu identifizieren und ihr Krankheitsrisiko zu berechnen. Dazu sind unterschiedliche Faktoren wichtig: Die Anzahl der Menschen, die an der Krankheit leiden sowie die Anzahl der Menschen im Teil der Bevölkerung, der von den Epidemiologen studiert wird.

Beispielsweise wird das Krankheitsrisiko von Männern im Alter von 50 – 59 Jahren untersucht. Die Anzahl der Männer in dieser Altersgruppe, die möglicherweise die untersuchte Krankheit zu haben oder zu entwickeln, bildet den Nenner einer Risikoschätzung. Die Anzahl der Menschen, die an der Krankheit tatsächlich erkranken, bildet den Risikozähler. Nehmen wir beispielsweise an, dass an dieser Studie 1.000 Männer in der Altersgruppe von 50 bis 59 Jahren beteiligt sind und 15 dieser Männer über 10 Jahre an Lungenkrebs erkranken. In diesem Fall wäre das 10jährige Lungenkrebsrisiko in der Bevölkerung 15/1000 oder 1,5 %.

2. Wie vergleicht man?

Um die Ursachen und Auswirkungen von Krankheiten zu ermitteln und zu bestimmen, müssen Zählungen verglichen werden. So wird die Häufigkeit der Koronaren Herzkrankheit zwischen Personen mit unterschiedlichen Merkmalen verglichen. Auf diese Weise bringt man in Erfahrung, inwieweit die Merkmale zur Häufigkeit von Krankheiten beitragen.

Dabei gibt es mehrere Möglichkeiten, um solche Vergleiche anzustellen. Unterschiedliche Studiendesigns führen zu unterschiedlichen Messwerten, um die Vergleiche der Zählungen zusammenzufassen. Die in der Epidemiologie weit verbreitete Messwerte sind die:

  • Risikokennzahl
  • Risikodifferenz
  • Chancenverhältnis (Odds Ratio)
  • Anzahl der Probanden

Die Studiendesigns umfassen Kohortenstudien, Fall-Kontroll-Studien sowie Querschnitts- und ökologische Vergleiche.

3. Woher stammen Gefahren für Fehlerquellen?

Vergleiche durch Zählungen sind in der Epidemiologie anfällig für Fehler, da häufig kein wahrer Wert gemessen wird. So sind in der Epidemiologie unterschiedliche Formen von Bias – das ist eine Verzerrung des Ergebnisses einer Repräsentativerhebung – bekannt. Dabei werden diese Abweichungen folgendermaßen kategorisiert:

  • Selektionsbias: Aufgrund der Auswahl an Studienteilnehmer
  • Informationsbias: Aufgrund der Art und Weise, wie die Information in der Studie verwendet wird
  • Screening-Voreingenommenheit: Aufgrund der Besonderheit des Screenings

4. Was sehen Epidemiologen als Ursache?

Der wichtigste Schritt in der Epidemiologie ist der Vergleich von Zählungen mit Kausalitäts-Aussagen: Wenn ein Faktor als kausal akzeptieren wird gehen wir davon aus, dass die Häufigkeit der Erkrankung verändert werden kann, wenn dieser Faktor geändert wird. Dafür werden Konzepte und Strategien entwickelt. Das Hauptziel besteht darin zu entscheiden, ob ein bestimmter Faktor eine Krankheitsursache ist oder nicht. Eine Ursache bewirkt, dass etwas geschieht, also somit Krankheiten verursacht oder verhindert. Wenn Ursachen erkannt werden, können somit auch Dinge geändert werden.

Auch wenn Philosophen lange über Ursachen geredet haben und immer noch darüber reden, halten Epidemiologen an einer altersbedingten pragmatischen Definition einer Ursache fest: “Etwas das, wenn man es wegnimmt, die Häufigkeit einer Krankheit verringert“. Diese Sichtweise deutet auf die derzeit dominierende Philosophie des Denkens über Ursachen in der medizinischen Statistik und Epidemiologie hin, die auf potenziellen Ergebnissen und kontrafaktischem Denken basiert.

5. Wie mit Ursachen umgehen?

Die meisten Krankheiten haben mehrere Ursachen. Manchmal sind potenzielle Ursachen so nahe beieinander, dass es verlockend ist, eine Ursache mit einer anderen zu verwechseln: Wir glauben, dass Alkoholkonsum mit Lungenerkrankungen zusammenhängt, aber es kann auch sein, dass Raucher mehr Alkohol trinken als Nichtraucher. Zu einem anderen Zeitpunkt wird die Wirkung des anderen erhöht oder verringert. Zum Beispiel kann eine Mutation in einem Gen zu einer höheren Häufigkeit einer Krankheit führen, ein Umweltfaktor (beispielsweise Rauchen) kann auch zu einer höheren Häufigkeit der Erkrankung führen. Wenn beide Ursachen zusammen auftreten, ist die daraus resultierende Belastung viel höher. Das bedeutet, dass manche Menschen nur dann erkranken, wenn sie beiden Faktoren ausgesetzt sind. Die Aufgabe des Epidemiologen besteht also auch darin, die Auswirkungen gemischter Ursachen zu trennen und zu einem anderen Zeitpunkt ihre gemeinsame Wirkung bzw. Interaktion zu bewerten.