Pari tuntia sitten minulle tuli äkillinen päänsärky. Otin särkylääkettä, ja hetken kuluttua pääkipuni hellitti. Oliko särkylääkkeen ottaminen syy siihen, että päänsärkyni heltyi?
Väestöterveystieteissä on usein keskeisenä kysymyksenä kausaalipäättely, eli syy-seuraussuhteiden tutkiminen: kasvattaako lihavuus syöpäriskiä? Vaikuttaako kohonnut verenpaine aivoverenkiertohäiriöiden riskiin? Yleisemmin: onko altiste X syy-yhteydessä sairauden Y todennäköisyyteen?
Palataan päänsärkyesimerkkiin: paransiko todellakin parasetamolitabletti päänsärkyni, vai johtuiko paranemiseni jostain aivan muusta, kuten vaikkapa lasillisesta vettä, jolla huuhdoin tabletin kurkustani alas?
Mitä olisi tapahtunut, jos…
Jos yritämme vastata tähän kysymykseen tieteen keinoin, meidän pitää kuvitella vaihtoehtoinen (kontrafaktuaali) tilanne: olisiko pääkipu mennyt ohi kahden tunnin aikana ilman särkylääkettä?
Tähän kysymykseen ei ole varmaa vastausta, sillä tietenkään emme pysty elämään kahdessa rinnakkaistodellisuudessa, joista toisessa otan särkylääkkeen, ja toisessa jätän ottamatta. Tätä ongelmaa kutsutaankin kausaalipäättelyn keskeiseksi ongelmaksi (fundamental problem in causal inference).
Satunnaistetut ja ei-satunnaistetut tutkimukset
Paras tapa lähestyä tätä ongelmaa olisi tehdä tutkimus useammalle ihmiselle, jossa osallistujat jaetaan satunnaisesti niihin, jotka saavat todellista särkylääkettä, ja niihin jotka saavat lääkkeen ilman särkyyn vaikuttavaa ainetta. Tällöin voidaan tehdä tilastollinen vertailu ryhmätasolla ja arvioida parasetamolin vaikutusta.
On kuitenkin paljon kysymyksiä, joissa emme pysty tekemään vastaavaa koetta. Jos esimerkiksi tutkittaisiin kohonneen verenpaineen vaikutusta aivoverenkiertohäiriöiden riskiin, tämä vaatisi tutkimusväestön satunnaistuksen niihin, jotka pakotetaan kärsimään korkeasta verenpaineesta, ja niihin joiden verenpaine on normaalitasolla. Tämä ei pelkästään olisi toteutukseltaan todella vaikeaa, vaan myös erittäin epäeettistä.
Tällaisissa tapauksissa syy-seuraussuhteiden arviointi jää väistämättä erilaisten ei-satunnaistettujen tutkimusten (eli havaintoaineistojen) vastuulle, esimerkkeinä erilaiset syntymäkohortit tai biopankit.
Kausaalipäättely käytännössä
Miten sitten syy-seuraussuhteita tutkitaan, kun altisteen satunnaistusta on mahdoton toteuttaa? Yleinen tapa on tunnistaa erilaiset sekoittavat tekijät, jotka vaikuttavat tutkittavaan ilmiöön, ja käyttää erilaisia tilastollisia menetelmiä vakioimaan näiden sekoittavien tekijöiden vaikutus. Yleisesti käytettyjä menetelmiä vakiointiin ovat muun muassa regressiomallinnus, tai kaltaistus tapaus-verrokkitutkimuksissa.
Muita menetelmiä ovat erilaiset näennäissatunnaistetut asetelmat, joissa yritetään jäljitellä satunnaistettua tutkimusta. Esimerkkinä tästä on Mendel-satunnaistus, jossa hyödynnetään perintötekijöiden satunnaista periytymistä vanhemmilta.
Hyppy korrelaatiosta syy-seuraussuhteeseen
Yhteistä näille kaikille menetelmille on, että pelkästä korrelaatiosta eli tilastollisesta yhteydestä voi päästä syy-seuraussuhteisiin vain tiettyjä oletuksia tekemällä. Se, ovatko nämä oletukset päteviä vai kyseenalaisia, riippuu aina tilanteesta. Tärkeää on myös ymmärtää erilaisten tutkimusharhojen mahdollinen vaikutus tuloksiin.
On myös hyvä tiedostaa, että päätelmiä syy-seuraussuhteista ei tule tehdä yksittäisten tutkimusten perusteella. Onkin tärkeää tarkastella tulosten yhteneväisyyksiä erilaisten tutkimusten välillä, joissa tehdään erilaisia oletuksia ja joissa on erilaisia tutkimusharhan lähteitä.
Korostettakoon myös, että syy-seuraussuhteista huolimatta sairauksien puhkeamiseen liittyy aina suuri määrä yksilöllistä vaihtelua ja satunnaisuutta: kaikki tupakoitsijat eivät sairastu keuhkosyöpään, ja myös tupakoimattomat voivat sairastua siihen.
Kausaalipäättely väestöterveystieteissä: haastavaa, muttei mahdotonta
Väestöterveyteen liittyvissä tutkimuskysymyksissä on jopa enemmän sääntö kuin poikkeus, että satunnaistettu tutkimus ei ole käytännöllisesti mahdollista. Ei-satunnaistettujen tutkimusten pohjalta tehtävä kausaalipäättely onkin erittäin vaativaa, muttei kuitenkaan mahdotonta; yleisesti tiedetään, että tupakointi aiheuttaa kohonneen riskin sairastua keuhkosyöpään. Tämän toteamiseen ei kuitenkaan ole tehty ainuttakaan satunnaistettua tutkimusta ihmisaineistoissa.
Tämän blogikirjoituksen tiimoilta Terveyttä tutkimassa -blogi toivottaa rauhallista joulunaikaa!
Kirjoittaja: Ville Karhunen
Terveyttä tutkimassa -blogissa kirjoitetaan väestöterveyden ja lääketieteen tutkimukseen liittyvistä aiheista sekä esitellään ja pohditaan ajankohtaisia aiheeseen liittyviä ilmiöitä. Kirjoittajina toimivat pääasiassa lääketieteellisen tiedekunnan tutkijat.