本章前面的文章表明需要仔細評估研究設計，以便從流行病學觀察中得出可靠的推論。 儘管有人聲稱由於該學科的非實驗性質，觀察流行病學的推論很薄弱，但隨機對照試驗或其他類型的實驗設計並不比精心計劃的觀察具有內在的優勢（Cornfield 1954）。 然而，要得出可靠的推論，就需要對研究設計進行徹底的分析，以確定潛在的偏倚和混雜因素。 假陽性和假陰性結果都可能源於不同類型的偏見。
在這篇文章中，討論了一些被提議用於評估流行病學觀察的因果性質的指南。 此外，雖然良好的科學是倫理上正確的流行病學研究的前提，但還有其他與倫理問題相關的問題。 因此，我們專門討論了分析流行病學研究中可能出現的倫理問題。
因果關係評估
幾位作者討論了流行病學中的因果關係評估（Hill 1965；Buck 1975；Ahlbom 1984；Maclure 1985；Miettinen 1985；Rothman 1986；Weed 1986；Schlesselman 1987；Maclure 1988；Weed 1988；Karhausen 1995）。 討論的要點之一是流行病學是否使用或應該使用與其他科學中使用的相同標準來確定因果關係。
原因不應與機制相混淆。 例如，石棉是間皮瘤的病因，而致癌基因突變是一種推定的機制。 根據現有證據，很可能 (a) 不同的外部暴露可以在相同的機制階段起作用，並且 (b) 通常在疾病發展過程中沒有固定和必要的機制步驟順序。 例如，致癌作用被解釋為一系列隨機（概率）轉變，從基因突變到細胞增殖再到基因突變，最終導致癌症。 此外，致癌是一個多因素過程——也就是說，不同的外部暴露都會對其產生影響，而對於易感人群來說，這些都不是必需的。 該模型可能適用於癌症以外的多種疾病。
大多數暴露-疾病關係的這種多因素和概率性質意味著，解開一種特定暴露所扮演的角色是有問題的。 此外，流行病學的觀察性質使我們無法進行可以通過故意改變事件過程來闡明病因學關係的實驗。 觀察到暴露與疾病之間的統計關聯並不意味著該關聯是因果關係。 例如，大多數流行病學家將暴露於柴油機尾氣和膀胱癌之間的關聯解釋為因果關係，但其他人則聲稱，與未暴露於柴油機尾氣的人相比，暴露於柴油機尾氣的工人（主要是卡車和出租車司機）更經常吸煙. 根據這一說法，觀察到的關聯因此會被吸煙等眾所周知的風險因素“混淆”。
鑑於大多數暴露與疾病關聯的概率多因素性質，流行病學家製定了指南來識別可能存在因果關係的關係。 這些是 Bradford Hill 爵士最初針對慢性病提出的指南（1965 年）：
- 協會實力
- 量效效應
- 沒有時間歧義
- 結果的一致性
- 生物學合理性
- 證據的連貫性
- 協會的特殊性。
這些標準應僅被視為一般準則或實用工具； 事實上，科學的因果評估是一個以測量暴露與疾病關係為中心的迭代過程。 然而，Hill 的標準經常被用作流行病學中因果推理過程的簡明和實用的描述。
讓我們考慮應用 Hill 標準的氯乙烯暴露與肝血管肉瘤之間關係的示例。
流行病學研究結果的通常表達方式是衡量暴露與疾病之間的關聯程度（希爾第一標準）。 大於單位的相對風險 (RR) 意味著暴露與疾病之間存在統計關聯。 例如，如果肝血管肉瘤的發病率通常為千萬分之一，但在接觸氯乙烯的人群中為十萬分之一，則 RR 為 1（即接觸氯乙烯的人的發病率增加了 10 倍）與不接觸氯乙烯的人相比，患血管肉瘤的風險）。
當風險隨著暴露水平的增加而增加（劑量反應效應，Hill 的第二個標準），以及當暴露和疾病之間的時間關係在生物學上有意義（暴露先於效應和這個“誘導”期的長度與疾病的生物學模型相容；Hill 的第三個標準）。 此外，當能夠在不同情況下複製發現的其他人獲得相似的結果時，關聯更有可能是因果關係（“一致性”，希爾的第四個標準）。
對結果進行科學分析需要評估生物學合理性（希爾的第五條標準）。 這可以通過不同的方式實現。 例如，一個簡單的標準是評估所謂的“原因”是否能夠到達目標器官（例如，沒有到達肺部的吸入物質不能在體內循環）。 此外，來自動物研究的支持性證據也很有幫助：在用氯乙烯治療的動物身上觀察到的肝血管肉瘤強烈強化了在人類身上觀察到的關聯。
觀察結果的內部連貫性（例如，兩性的 RR 同樣增加）是一個重要的科學標準（希爾的第六條標準）。 當關係非常具體時，因果關係更有可能——即涉及罕見原因和/或罕見疾病，或特定組織學類型/患者亞組（希爾的第七條標準）。
“枚舉歸納法”（暴露與疾病之間關聯實例的簡單枚舉）不足以完全描述因果推理中的歸納步驟。 通常，枚舉歸納的結果會產生復雜且仍然混亂的觀察結果，因為不同的因果鏈，或者更常見的是，真正的因果關係和其他不相關的暴露被糾纏在一起。 必須通過“排除歸納法”排除替代解釋，表明關聯很可能是因果關係，因為它不會與其他解釋“混淆”。 另一種解釋的簡單定義是“一個外來因素，其影響與利息風險的影響混合在一起，從而扭曲了對利息風險的風險估計”（Rothman 1986）。
歸納的作用是擴展知識，而演繹的作用是“傳遞真理”（Giere 1979）。 演繹推理會仔細檢查研究設計並確定在經驗上不正確但在邏輯上正確的關聯。 這種聯想不是事實，而是邏輯上的必然。 例如，一個 選擇偏見 當在病人中選擇暴露組時（例如當我們開始一項隊列研究招募“暴露於”一組肝血管肉瘤病例的氯乙烯時）或在健康人中選擇未暴露組時，就會發生這種情況。 在這兩種情況下，在暴露和疾病之間發現的關聯是必然的（邏輯上）但經驗上不是真實的（Vineis 1991）。
總而言之，即使考慮其觀察（非實驗）性質，流行病學也不使用與其他科學學科的傳統有很大不同的推理程序（Hume 1978；Schaffner 1993）。
流行病學研究中的倫理問題
由於推斷因果關係的微妙之處，流行病學家在解釋他們的研究時必須特別小心。 確實，由此產生了一些道德問題。
流行病學研究中的倫理問題已成為激烈討論的主題（Schulte 1989；Soskolne 1993；Beauchamp 等人 1991）。 原因很明顯：流行病學家，尤其是職業和環境流行病學家，經常研究具有重大經濟、社會和衛生政策影響的問題。 關於特定化學品暴露與疾病之間關聯的負面和正面結果都會影響成千上萬人的生活，影響經濟決策，從而嚴重影響政治選擇。 因此，流行病學家可能會受到壓力，並受到其他人的誘惑甚至鼓勵，以輕微或實質性地改變對其調查結果的解釋。
在幾個相關問題中， 透明度 數據收集、編碼、計算機化和分析的過程是對研究人員的偏見指控進行辯護的核心。 同樣重要且可能與這種透明度相衝突的是，參與流行病學研究的受試者有權受到保護，不被洩露個人信息
(保密 問題）。
從特別是在因果推理的背景下可能出現的不當行為的角度來看，道德準則應解決的問題是：
- 誰擁有數據，數據必須保留多長時間？
- 什麼構成已完成工作的可靠記錄？
- 公共撥款是否允許預算用於與數據的充分文檔化、歸檔和重新分析相關的成本？
- 主要研究者是否可以參與任何第三方對其數據的重新分析？
- 是否有數據存儲的實踐標準？
- 職業和環境流行病學家是否應該建立一種規範的氛圍，以便可以完成現成的數據審查或審計？
- 良好的數據存儲實踐如何不僅可以防止不當行為，還可以防止對不當行為的指控？
- 什麼構成與數據管理、結果解釋和宣傳相關的職業和環境流行病學不端行為？
- 流行病學家和/或專業機構在為其評估制定實踐標準和指標/結果以及在任何宣傳角色中貢獻專業知識方面的作用是什麼？
- 專業機構/組織在處理道德和法律問題方面扮演什麼角色？ （索斯科爾內 1993）
就職業和環境流行病學而言，其他關鍵問題涉及工人參與研究的初步階段，以及將研究結果發布給已登記並受到直接影響的受試者（Schulte 1989 ). 不幸的是，參加流行病學研究的工作人員參與關於研究目的、其解釋和研究結果的潛在用途（可能對工作人員有利和不利）的協作討論並不常見。
最近的指南（Beauchamp 等人 1991 年；CIOMS 1991 年）對這些問題提供了部分答案。 然而，在每個國家，職業流行病學家的專業協會應該就倫理問題進行徹底的討論，並可能採用一套適合當地情況的倫理指南，同時承認國際公認的規範實踐標準。