現代流行病學之父──約翰・斯諾誕辰│科學史上的今天：3/15

• 作者／陳建仁、胡妙芬
• 繪者／Hui

不可不知的傳染動力學：感染人數呈等比級數增加

要知道怎麼對抗傳染病，首先必須了解與傳染病傳播速度密切相關的「傳染動力學」。事實上，傳染病如同謠言一般，會一傳十，十傳百的快速傳播。如果每個人只把傳染病傳給一個人，跟每個人把傳染病傳給三個人，經過十波的傳染之後，最後得病的人數會相差多少？答案是相差 59000 多倍！（差距請見下圖）

所以，如何減少感染的人數非常重要。不管是感冒了或是得到其他傳染病，趕快去看醫生、吃藥，並且在家休息不去感染別人，這樣的聰明做法不但是保護自己，也能「傳染病止於智者」，保護到其他沒有感染的人。

R0 値是什麼？

傳染病大流行期間，報導中常提到的「R0 值」就是在自然的情況下，一個人會把傳染病傳給幾個人的意思。而加入防疫行動後，數值會隨著時間改變，就稱為「Rt 值」。

比方說，一個人平均會傳給 1 個人，那麼 R0=1，代表病原體會持續存在，但不會蔓延開來。如果一個人平均傳給超過 1 個人，那麼 R0>1，代表病原體會蔓延開來成為流行病；相反的，如果一個人傳給少於 1 個人，那麼 R0<1，代表病原體將會逐漸消失。戴口罩、勤洗手、保持社交距離、生病在家隔離的目的，就是在降低傳染數。

另外，R0 會隨著病原體突變成傳染力強的變異株而上升。譬如像 2020 年新冠肺炎一開始 R0 值約為 2.5，後來突變成 Alpha 株時 R0 值約為 4、Delta 株時 R0 值約為 6。

——本文摘自《小大人的公衛素養課：流行病學×預防醫學》，2021 年 9 月，親子天下，未經同意請勿轉載。

1854 年九月初，倫敦的蘇活區爆發霍亂疫情已經邁入第四天，死亡病例多達 127 人，而且仍繼續蔓延中，毫無減緩的趨勢。這一天，疫區的懷海德牧師 (Henry Whitehead) 應邀走進斯諾醫師的辦公室，原本眉頭深皺、盯著牆上地圖深思的斯諾趕緊與他寒暄後，開口說道：
「牧師，我知道你與大多數人一樣相信『瘴氣說』。」
「是啊，你看，我們那一區環境髒亂，瀰漫臭味，這次霍亂肯定是壞空氣造成的。」
「嗯，不過你還記得八年前那次霍亂嗎？我們醫護人員每天與送來的病患密切接觸，卻都沒被感染，所以我想霍亂應該不是經由空氣傳染。另一方面，病患總是不停腹瀉，病菌應該是從口而入才造成腸胃的問題，而最有可能的媒介就是被病患的糞便汙染的水。」
「你有什麼根據？」牧師半信半疑地問。

斯諾站起身來，指著牆上的地圖：
「這是蘇活區的街道圖，塗上黑色的是病患的住所。你看，大街 (Broad Street) 這具抽水幫浦就位在分佈圖的中心點，我相信這附近的居民的飲用水都來自於它，才因此感染霍亂。」

牧師湊上前仔細端詳地圖，一邊問道：
「那你檢驗過水發現了什麼？」
「很不幸，我用顯微鏡並沒看出什麼。您先別急，可能只是我取的水中剛好沒有病菌。至少我們問到的病患的確都是用這具幫浦取水。」
「等等，那為什麼感化院 535 人中只有 5 個病例，然後這間啤酒廠 702 個員工居然沒有一人得霍亂？！」牧師指著圖上的數字質問道。
「華生，你突破盲點了！是的，我也感到奇怪，這正是找您來幫忙調查的原因。另外，也要問問已故病患的家屬他們是否都喝這裡的水。」

於是，在懷海德牧師的協助下，確認了患者都是飲用大街這具幫浦的水。至於感化院與啤酒廠，乃因自己有獨立水井。另一方面，斯諾發現在大街幫浦取水區以外的十個病例中，有五人因為偏愛大街幫浦的水而來此取水，另外三名是來此區域上學的孩童。至此，斯諾的論點已毋庸置疑。9 月 8 日，斯諾向地方首長報告他的調查結果，說服他們將大街這具抽水幫浦的把手取下，讓民眾無法使用，這場奪走六百多條人命的霍亂才終於告歇。

斯諾雖然推翻了瘴氣說，確認霍亂是經由飲水傳染，但他在四年後就死於中風，要等三十年後，德國醫師柯霍 (Robert Koch) 才發現霍亂的病菌。不過，斯諾在這場瘟疫疫情的調查中首創的研究方法才開啟了流行病學，因而被尊稱為「現代流行病學之父」。

本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。

• 作者／陳建仁、胡妙芬
• 繪者／Hui

答案很簡單，因為不是每個人都會發病。

從無症狀到死亡的疾病金字塔

不同的病原體，對人體造成的傷害也有輕重之別。有些病原體的感染往往很不明顯，也就是不會出現任何症狀；有些則毒性很強，一旦染上，經常出現嚴重症狀甚至死亡。

所以按照病原體的致病力，可以將傳染病分為三大類。第一類，大部分的感染者都不會出現症狀，只有極少數人會很嚴重或死亡，像是小兒麻痺、結核病或 A 型肝炎。第二類則是大部分的感染者都有明顯症狀，但是主要呈現中度反應，無症狀或嚴重、死亡的情況很少，像是麻疹、水痘。

第三類傳染病則非常恐怖，嚴重反應和死亡的案例居多，譬如得了狂犬病的人，一旦發病後，致死率幾乎達 100%！

人們要根據各類型的傳染病，擬定不同的作戰方式。像是第一類的傳染病看起來好像不嚴重，但事實上如果掉以輕心，沒有隔離輕症和無症狀者，他們就會到處傳播疾病，引發一場大流行！

——本文摘自《小大人的公衛素養課：流行病學×預防醫學》，2021 年 9 月，親子天下，未經同意請勿轉載。

潘文涵在美國康乃爾大學營養流行病學系研讀博士時，接觸到以統計分析為研究法的營養流行病學領域 。

作法是先觀察人群的健康現象和營養狀況，在什麼人、什麼地方、什麼時間聚集，並產生假說、提出想探討的病因。

想探討的病因，例如營養缺乏（如B群）、營養過剩（如鐵質）等和老化症候是否有關。接著蒐集各種層次的資料，透過電腦分析數據，找出病因與改善疾病的飲食方法。Dry Lab 研究要問對問題，且收集高品質的關鍵資料最為重要，一旦資料取得後，立基於紮實的理論訓練，使用適當的統計或資料採礦模型、方法，就能有效率地獲得研究結果。

國民營養健康調查，從飲食狀況找病因

為了追蹤國人的飲食狀況，政府從 1980 年代起即每 5 年啟動一次國民營養調查，1992 年潘文涵提出結合營養與健康數據的概念，「國民營養健康狀況變遷調查」因而成形。

對研究員而言，蒐集到的資料不應該只是做成一篇調查報告。

而是應該充分運用寶貴的資料，交叉分析，找出各種飲食問題與疾病之關係，政府才能有效擬訂健康政策。

例如，團隊透過調查發現：國人肥胖的代謝風險較西方人高；食鹽開放進口後，國人碘缺乏率增加；學童吃垃圾食品，蔬果蛋白質奶類不足，會影響在校整體表現；國人鎂營養不良，會增加糖尿病風險；老人蛋白質、蔬果攝食不夠，會引發衰弱症等等。

為能給全民打造健康飲食藍圖，受訪者涵蓋兩個月以上的嬰兒至九十多歲的長輩，針對不同年齡層設計合適該年齡的健康檢查，及生活形態、健康知識態度等問卷，也詳細收集每個人的攝食資料。

24 小時飲食回顧法，讓資料精準個人化

1987 年之前的國民營養調查，是採用「食物盤存法」來調查受訪者最近吃了什麼。先記錄家裡「已有的」及「新進入的」食物種類及重量，三天後再盤點剩餘的食物，扣掉廢棄的食物量，計算差值求得全家人之攝食總量。

但這種盤存法是以「家庭」為單位，無法精準了解「個人」吃了什麼，也就難以探究不同年齡層男女獨特的飲食病因。1993 年起潘文涵團隊接手調查後，改用「 24 小時飲食回顧法」，設計適合華人飲食的散狀食物模型，調查時可以讓受訪者拼湊成盤，蒐集到個人化的資料。

24 小時飲食回顧法有一套「菜餚食譜詢問標準流程」，為了仔細記錄每個受訪者的飲食狀況，不同菜餚會有不同的詢問方式。例如，當一位個案說昨天晚上在家裡吃了紅蘿蔔炒肉絲，調查人員要問他吃了多少量、有哪些食材、有什麼挑食不吃……等等。若不吃紅蘿蔔的話，需標註下來，系統會自動只保留肉絲、蔥、鹽等，並調整各項食物量。

但只把食物輸入資料庫還不夠，需要各種食物的營養含量，交叉相乘、再累加起來，才能求得每人每天各種營養素的攝取量。

藉由這些方式，潘文涵團隊建立了鉅細靡遺的飲食和菜餚資料庫。

Dry Lab 任何一筆資料，都不許模糊化

蒐集資料為什麼要把它模糊化？如果受訪者喝了牛奶，就必須記錄牛奶品牌等細節。

「光泉的牛奶必定跟味全的牛奶不一樣，雖然牛奶營養素大同小異，區分與否對每些營養素的估計不見得重要，但探討食品安全議題時，這種鉅細靡遺的資料就派上用場了」潘文涵強調。

營養調查資料，可以區分廠牌、食物狀態、菜餚型式等，這些資料可以視需要而重新分類運算。國民營養健康狀況變遷調查蒐集到的膳食資料，整合於國家衛生研究院建立的「國家攝食資料庫」裡（衛生福利部食品藥物管理署計畫），提供台灣各年齡的男女性每人平均一天各種食物的攝食量，此資料庫成為毒物學家進行 TDS （Total Diet Study） 的重要參考。

例如，若想知道台灣人暴露在瘦肉精的風險有多少，就能透過這個資料庫查詢台灣人平均每天吃多少克的各式肉類，進而搭配瘦肉精含量數據，評估國人之暴露風險。

實證研究、示範研究，好處人體感受得到

近年隨著科技與人工智慧進展，資料運算分析更快速，讓營養流行病學研究有更多發展機會，其中「實證研究」和「示範研究」的成果可以直接轉譯到人身上。

「實證研究」目的為，證實營養改變和健康變化的直接關係，例如潘文涵團隊曾提供含鉀低鈉鹽給板橋榮民之家烹飪食用，證實可降低心血管疾病死亡率[1]。近期研究將「加鎂加鉀」低鈉鹽給中風患者出院時帶回家煮菜，能顯著提升腦神經功能的恢復[2]。

而「示範研究」就是應用實證研究的結果，將好的飲食推廣到社區，證實其推廣效益，最終透過「社會行銷」手法，促成整個社會的飲食運動。

潘文涵團隊透過歷年研究發現，無論是高血壓、糖尿病、高血脂症、憂鬱症[3]、專注力下降[4]、衰弱症、氣喘[5]等都與飲食息息相關，從日常生活透過飲食調整，可回復身體狀態、減少依賴藥物。

“You are what you eat !” 這個想法也許不曾進入你的腦海，但從現在起吃每一口食物時，都請想想入口之物進入體內，對健康產生的影響，未來身體會謝謝你。

本著作由研之有物製作，以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際 授權條款釋出。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位

1854 年九月初，倫敦的蘇活區爆發霍亂疫情已經邁入第四天，死亡病例多達 127 人，而且仍繼續蔓延中，毫無減緩的趨勢。這一天，疫區的懷海德牧師 (Henry Whitehead) 應邀走進斯諾醫師的辦公室，原本眉頭深皺、盯著牆上地圖深思的斯諾趕緊與他寒暄後，開口說道：
「牧師，我知道你與大多數人一樣相信『瘴氣說』。」
「是啊，你看，我們那一區環境髒亂，瀰漫臭味，這次霍亂肯定是壞空氣造成的。」
「嗯，不過你還記得八年前那次霍亂嗎？我們醫護人員每天與送來的病患密切接觸，卻都沒被感染，所以我想霍亂應該不是經由空氣傳染。另一方面，病患總是不停腹瀉，病菌應該是從口而入才造成腸胃的問題，而最有可能的媒介就是被病患的糞便汙染的水。」
「你有什麼根據？」牧師半信半疑地問。

斯諾站起身來，指著牆上的地圖：
「這是蘇活區的街道圖，塗上黑色的是病患的住所。你看，大街 (Broad Street) 這具抽水幫浦就位在分佈圖的中心點，我相信這附近的居民的飲用水都來自於它，才因此感染霍亂。」

牧師湊上前仔細端詳地圖，一邊問道：
「那你檢驗過水發現了什麼？」
「很不幸，我用顯微鏡並沒看出什麼。您先別急，可能只是我取的水中剛好沒有病菌。至少我們問到的病患的確都是用這具幫浦取水。」
「等等，那為什麼感化院 535 人中只有 5 個病例，然後這間啤酒廠 702 個員工居然沒有一人得霍亂？！」牧師指著圖上的數字質問道。
「華生，你突破盲點了！是的，我也感到奇怪，這正是找您來幫忙調查的原因。另外，也要問問已故病患的家屬他們是否都喝這裡的水。」

於是，在懷海德牧師的協助下，確認了患者都是飲用大街這具幫浦的水。至於感化院與啤酒廠，乃因自己有獨立水井。另一方面，斯諾發現在大街幫浦取水區以外的十個病例中，有五人因為偏愛大街幫浦的水而來此取水，另外三名是來此區域上學的孩童。至此，斯諾的論點已毋庸置疑。9 月 8 日，斯諾向地方首長報告他的調查結果，說服他們將大街這具抽水幫浦的把手取下，讓民眾無法使用，這場奪走六百多條人命的霍亂才終於告歇。

斯諾雖然推翻了瘴氣說，確認霍亂是經由飲水傳染，但他在四年後就死於中風，要等三十年後，德國醫師柯霍 (Robert Koch) 才發現霍亂的病菌。不過，斯諾在這場瘟疫疫情的調查中首創的研究方法才開啟了流行病學，因而被尊稱為「現代流行病學之父」。

本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。