חיפוש באתר

קישורים

עמודים

קטגוריות

ממתאם לסיבתיות – הקריטריונים של ברדפורד היל

בשנת 1965 נעשה הניסיון הראשון להציג מתווה שיאפשר הסקת סיבתיות על סמך מתאם, כאשר סיר אוסטין ברדפורד היל הציג 9 קריטריונים להסקה כזו. בפוסט זה אציג ואדגים את הקריטריונים והביקורת עליהם. לבסוף אביע את דעתי על הרלוונטיות העכשווית של שלהם.

רקע היסטורי


Austin Bradford Hill

היל הציג את מה שהפך להיות מאוחר יותר לרשימת קריטריונים במסגרת הרצאה בפני החברה המלכותית לרפואה בשנת 1965. חלק גדול מהדברים שנאמרו בהרצאה הסתמכו על עבודתו בדבר הקשר בין עישון ותחלואה בסרטן בריאה[1]. היל ידע כמובן כי סטנדרט הזהב להוכחת סיבתיות הוא ניסוי מבוקר בהקצאה רנדומלית. הוא היה הסטטיסטיקאי בצוות שתיכנן וביצע את ניסוי הסטרפטומיצין ב-1945, שהיה הניסוי הקליני הראשון שבו הייתה הקצאה רנדומלית של הטיפול. היל כמובן גם ידע היטב כי ניסויים כאלה אינם תמיד אפשריים, וניסה ליצור מסגרת עבודה למחקרים תצפיתיים: מחקרים בהם לא ניתן לקבוע לאיזו קבוצה ישתייך איזה נבדק, והקבוצות נוצרות מעצמן.
כותרת ההרצאה והמאמר שבו פורסם תמליל ההרצאה[2] הציגה במפורש את השאלה “מתאם או סיבתיות?”. בהרצאה היל נמנע מלהגדיר מהי סיבתיות או אפקט סיבתי. הוא ציין במפורש כי אין לו את ההכשרה הדרושה כדי לדון במשמעויות הפילוסופיות של מושג הסיבתיות, והבהיר כי יימנע מלעסוק בכך. היל גם לא התיימר לקבוע קריטריונים כלשהם. הוא הציע תשע נקודות מבט על הנושא הסבוך של מתאם וסיבתיות. עם זאת, נקודות המבט שהציע הפכו במהרה לרשימת קריטריונים ול-“צ’קליסט”, כאשר כל סימן V מחזק את הטענה לקשר סיבתי. למרות שהיל כאמור לא התייחס לרשימה שלו כאל רשימת קריטריונים, אני אתייחס אליהם ככאלה בהמשך.
כמו כן, אציין כי ההתייחסות של היל לנושא הייתה בקונטקסט של רפואה ובריאות הציבור. בדיקת קיום הקריטריונים בהקשרים אחרים אינה בלתי אפשרית, כמובן, אך לא אתייחס לכך כאן .

הקריטריונים

קריטריון הראשון של היל הוא קריטריון העוצמה (strength), והכוונה היא לעוצמת הקשר הסטטיסטי[3] בין שני המשתנים – משתנה הסיבה ומשתנה התוצאה. ההנחה היא שאם עצמת הקשר חזקה אז פחות סביר שיש גורמים שלא נצפו המשפיעים על עצמת הקשר הסטטיסטי, ואם יש כאלה אז השפעתם מוגבלת[4]. מאידך, הסביר היל, ניתן פעמים רבות להסביר קשר חלש על ידי הטיות בנתונים. היל ציין כי קשר סטטיסטי חלש אינו שולל את קיומה של סיבתיות, וקיימות דוגמאות לכך.[5]. קל גם למצוא דוגמאות בהן יש קשר סטטיסטי חזק ללא קשר סיבתי.

הקריטריון השני הוא עיקרון העקביות (consistency). היל הסביר כי מידת הביטחון בהסבר סיבתי גדלה כאשר עדויות לקשר מתקבלות ממספר מקורות, כלומר מחקרים שונים, עם תכנונים מחקריים שונים ושנערכו בקרב אוכלוסיות שונות. עם זאת ציין היל כי חוסר עקביות לא שולל בהכרח קשר סיבתי, ואין לקפוץ למסקנה כי קשר סיבתי אינו קיים. חוסר עקביות יכול להוביל לתובנות חדשות[6] ודורש מחקר נוסף. בראש המבקרים של קריטריון זה ניצב רונלד פישר[7], בעיצומו של הויכוח על הקשר בין העישון והתחלואה בסרטן הריאות. פישר טען, במידה רבה של צדק, שאם קיימת הטיה בסיסית, אז קיום מספר מחקרים אינו מבטל את ההטיה. פישר הציע מודל משלו לקשר בין העישון והסרטן, והמודל הזה סתר את המסקנות של היל ושל אחרים בדבר קיום הקשר הסיבתי בין שני משתנים אלה.

הקריטריון השלישי הוא עיקרון הייחודיות או הסגוליות (specifity). זהו הקריטריון הכי שנוי במחלוקת מבין התשעה. פרשנות אחת שלו אומרת כי סיבתיות הינה הסבר סביר כאשר מתמקדים באוכלוסיה מסויימת, איזור מסויים וכדומה. דוגמה לכך יכולה להיות תחלואה בסרטן הריאה בקרב מנקי ארובות בלונדון. אך ניתן לפרש את דבריו של היל גם באופן אחר. לפי פרשנות זו, היל טען כי יש לדרוש כי לגורם אחד יש תוצאה אפשרית אחת ולהיפך. זה בודאי לא נכון באופן כללי, והיל עצמו ציין זאת ונתן דוגמאות. עם זאת, הדבר בהחלט ייתכן תחת המיקוד שהוזכר קודם. בכל מקרה, גם היל הבהיר בדבריו כי זהו הקריטריון החלש ביותר מבין התשעה.

הקריטריון הרביעי הוא עיקרון הזמניות (temporality). הגורם הסיבתי חייב לקרות לפני התוצאה. קשה להתווכח על זה. כמובן, שאם תוצאה מתרחשת לאחר שמתרחש אירוע כלשהו, אי אפשר להסיק מכך שהאירוע גרם לתוצאה.

הקריטריון החמישי הוא קריטריון הגרדיאנט הביולוגי, המבטא את עצמת התגובה. לפי היל, אם כאשר מינון הגורם גבוה יותר גם התוצאה או עוצמתה גבוהה יותר, סביר יותר כי קיים קשר סיבתי. אחת הדוגמאות שהביא היל היא שהסיכון לחלות בסרטן הריאה גבוה יותר עבור מי שמעשן יותר. יש המפרשים את דבריו של היל כדרישה לקשר מונוטוני רציף בין המשתנים[8]. גם קריטריון זה לא חייב בהכרח להתקיים. למשל, לצריכת קפאין במידה סבירה יש יתרונות בריאותיים, ולכן אם נתבונן בתחלואה העשויה להיגרם מצריכת קפאין, נצפה בתחילה בירידה הסיכון לתחלואה, ורק לאחר מכן בעליה, כלומר הקשר לא מונוטוני אלא בצורת האות האנגלית J. היל לא התייחס לאפשרות הזו או לאפשרויות אחרות.

הקריטריון השישי הוא עיקרון הסבירות (Plausibility). למעשה הכוונה היא שניתן להצביע על מנגנון (ביולוגי) שבאמצעותו נותר הקשר בין הגורם ובין התוצאה. זהו למעשה אחד הקריטריונים של אריסטו. שוב, הקריטריון הזה לא הכרחי[9]. ייתכן שהמנגנון קיים אבל אנחנו עדיין לא יודעים מהו. אבל אם אנחנו כן יכולים להצביע על מנגנון אפשרי, זה מחזק את רמת הביטחון שלנו בקיומו של הקשר הסיבתי.

הקריטריון השביעי הוא עיקרון הקוהרנטיות. פרשנות של תצפית חדשה כגורם ותוצאה לא אמורה לסתור את הידע הקודם. כך למשל, אילו היו בידינו בסוף שנות ה-40 של המאה הקודמת ותחילת שנות ה-50 נתונים על פיהם עישון אינו גורם לתחלואה בסרטן, היה עלינו לספק הסבר טוב לנתונים החדשים המראים את ההיפך. שוב, קיום הקריטריון הזה אינו הכרחי: הרבה פעמים מתגלים דברים חדשים שלאורם מה שידענו קודם מתברר כלא נכון. עיקרון הקוהרנטיות נוסח בצורה יפה על ידי קארל סייגן: טענות יוצאות דופן צריכות להיתמך בעדויות יוצאות דופן. או אם נחזור לניסוח של ברדפורד היל: עדויות חדשות לא אמורות לסתור בצורה חמורה ידע קודם, ואם יש סתירה כזו, יש לבחון היטב מדוע זה קרה.

הקריטריון השמיני הוא עדות ניסויית (experimental evidence). יש מחלוקת גם בדבר הפרשנות לקריטריון הזה. היל התייחס לכך בקצרה. עדויות ניסוייות יכולות בודאי להתקבל מניסויים בחיות בתנאי מעבדה. היל גם התייחס למקרה בו אנשים מפסיקים לעשן. ככל הנראה התכוון כאן למחקר תצפיתי בו יושוו אנשים שהפסיקו לעשן לכאלה שממשיכים לעשן.

הקריטריון התשיעי והאחרון הוא קריטריון האנלוגיה. היל הביא את כדוגמה את מחלת האדמת והתרופה תאלידומיד, שלשתיהן יש השפעה חמורה על עוברים. לכן, אם מתגלה עוד תופעה דומה של מומים בלידה, כדאי לחפש מחלה או טיפול העלולים לגרום לכך. דוגמה אחרת היא עישון פאסיבי. כאן יש אנלוגיה בין תחלואה בסרטן עקב עישון ותחלואה בסרטן עקב הימצאות בסביבה בה אנשים אחרים מעשנים.

המשמעות של הקריטריונים

אין להבין כי אם כל הקריטריונים “מתקיימים” באופן כלשהו אז יש קשר סיבתי. הקריטריון ההכרחי היחידי הוא קריטריון הטמפורליות: הגורם הסיבתי חייב להתרחש לפני התוצאה. היל עצמו הבהיר כי ייתכנו מצבים בהם יש קשר סיבתי ולמרות זאת הקריטריונים אינם מתקיימים או מתקיימים באופן “חלש”. גם ההיפך נכון. ייתכנו מצבים בהם נראה כי הקריטריונים מתקיימים למרות שאין קשר סיבתי. הדברים האלה מתקשרים ישירות אל דייויד יום שטען כי אין אפשרות להוכיח קיום של קשר סיבתי.

הרלוונטיות העכשוית של הקריטריונים

ברור למדי כי הקריטריונים כפי שנוסחו לפני יותר מ-50 שנה אינם ניתנים כיום ליישום כפי שהם. זה נכון בעיקר לגבי העיקרון השישי הוא עיקרון הסגוליות והעיקרון התשיעי הוא עקרון האנלוגיה, שתמיד נחשבו ל-“חלשים”.
הקשר בין הגורם והתוצאה אינו עוד קופסא שחורה כפי שהיה בימיו של היל. אנו יודעים כיום כי כמעט תמיד יש תהליכים מסובכים מתחת לפני השטח, כך שלמשל הטענה “עישון גורם סרטן” שוב אינה מדוייקת, ולמעשה אף פעם לא הייתה נכונה במובן דטרמיניסטי אלא רק במובן הסתברותי. (הבהרה: אין להסיק מדברי כי עישון אינו גורם לסרטן). אל העישון מצטרפים גורמים נוספים שאינם גלויים לעין, וצירוף ההשפעות של כל הגורמים האלה, שחלקם עדיין לא מוכרים לנו הוא שוביל לבסוף לתוצאה של סרטן[10]. מכאן עולה החשיבות הרבה של עיקרון הסבירות, והיותו רלוונטי גם במאה ה-21.

נהוג כיום לחלק את העדויות לקשר סיבתי לשלוש קבוצות:

הקבוצה הראשונה כוללת עדויות ישירות לכך שקשר הסתברותי/סטטיסטי בין הגורם לתוצאה אינו “קשר אקראי”, כלומר אינו “spurious correlation”. עדויות אלה קשורות לעצמת הקשר הסטטיסטי, וליכולת לבצע ניסויים שיתמכו בהשערת הסיבתיות[11]. גם קריטריון של הגרדיאנט הביולוגי שייך לקבוצה זו.

הקבוצה השלישית כוללת עדויות מקבילות התומכות בהשערת הסיבתיות המתקבלות ממחקרים הדומים או קשורים לנושא הנדון ומראות תוצאות דומות. לקטגוריה זו נכנסים הקריטריונים של העקביות, הקוהרנטיות והאנלוגיה.

כפי שאנו רואים, חלק מהקריטריונים של היל משתבצים לתוך שלוש הקבוצות, אך לא כולם. לדעתי לא ניתן גם כיום לוותר על רוב הקריטריונים של היל. אין ספק שלעדויות הישירות יש תפקיד מכריע ולא ניתן לוותר עליהן. באשר לעדויות התהליכיות: אין לזלזל בחשיבותן, אבל עדיין ניתן לבסס קשר סיבתי ללא הבנת התהליכים המקשרים בין הגורם לתוצאה, למשל על ידי ביצוע ניסוי קליני מבוקר בהקצאה רנדומלית. חוסר בעדויות תהליכיות אינו מספיק כדי לשלול את קיומו של קשר סיבתי.

באשר לעדויות המקבילות – עקרון העקביות הוא אחד העקרונות החשובים ביותר, בייחוד לאור משבר השחזוריות מולו ניצב כיום המחקר המדעי, ובודאי שלא ניתן לוותר עליו.

הפוסטים הקודמים בסדרה


הערות
  1. אדון בנושא זה בהרחבה בהמשך הסדרה []
  2. כנהוג בחברות המדעיות בבריטניה []
  3. אתם בודאי שמעתם על מקדם המתאם של פירסון, אולם יש עוד מדדים רבים המאפשרים לבטא ולמדוד קשר סטטיסטי []
  4. רעיון זה מבוטא מתמטית על ידי אי-שיוויון קורנפילד []
  5. אולם, האם תיתכן סיבתיות כאשר אין קשר סטטיסטי בכלל, כלומר האם יש “סיבתיות ללא מתאם”? גם בשאלה זו אדון בהמשך הסדרה []
  6. למשל, קיום אפשרי של גורם נוסף שלא נלקח בחשבון []
  7. שאמנם נפטר כשלוש שנים לפני שהיל הציג את הקריטריונים שלו []
  8. סליחה []
  9. אם כי יהודה פרל טוען כי זה הדבר היחידי ההכרחי, וגם המספיק, כדי להוכיח סיבתיות []
  10. עוד הבהרה: אין לפרש את דבריי כטענה שהתהליך הגורם לתחלואה בסרטן הוא תהליך דטרמיניסטי []
  11. נושא שאדון בו בהמשך בהקשר לתיאוריה של דונלד רובין), וכמובן הקריטריון הטמפורלי.

    הקבוצה השניה כוללת עדויות תהליכיות (מכניסטיות) אשר שופכות אור על התהליך שמקשר בין הגורם או הגורמים המובילים לתוצאה (( נושא שאדון בו בהמשך בהקשר לתיאוריה של יהודה פרל []

6 תגובות ל“ממתאם לסיבתיות – הקריטריונים של ברדפורד היל”

  • תגובה מאת חובבן
    תאריך 24 בנובמבר 2019 15:02

    תודה על הסידרה המרתקת!
    בקשה קטנה לשינוי בפורמט: תוכל למספר גם את ההערות בתחתית כמו את ההפניות?

    • תגובה מאת יוסי לוי
      תאריך 24 בנובמבר 2019 21:42

      הי, תודה על השבחים.
      בקשר למיספור הערות השוליים, זה באג שניסיתי להילחם בו זמן רב, ללא הצלחה…. הרמתי ידיים.

  • תגובה מאת יאיר
    תאריך 25 בנובמבר 2019 09:11

    תודה.
    אחרי המשפט “נהוג כיום לחלק את העדויות לקשר סיבתי לשלוש קבוצות” נראה שיש רק שתי קבוצות ולא שלוש.
    כמו כן, נראה שבמשפט בסוף צריך להיות ניצב במקום ניתב.

    • תגובה מאת יוסי לוי
      תאריך 4 בדצמבר 2019 23:00

      ערכתי את הפיסקה ואני מקווה שעכשיו הדברים יותר ברורים

  • תגובה מאת נועם
    תאריך 28 בנובמבר 2019 09:14

    אני סקרן, מה המשמעות של ההערה שבה כתבת ‘סליחה’?

תגובה