In diesen Tagen kommen zahlreiche Epidemiologen in verschiedenen Formaten wie Fernsehen, Podcast und Zeitung zu Wort und äußern sich zur epidemischen Lage in Deutschland. Das Corona-Virus hat die Arbeit der Epidemiologe bekannt gemacht.

Gerade innerhalb der noch anhaltenden Corona-Pandemie war die Epidemiologie besonders wichtig. Begriffe wie Inzidenz, Prävalenz und Exposition wurden auf einmal auch von Laien genutzt und fanden sich täglich in den Nachrichten.

Täglich werden in den Nachrichten Kurven zu Krankheitsverläufen und andere Statistiken gezeigt. Während vor einigen Jahren nicht jeder wusste, was man als Epidemiologe eigentlich macht, kann sich mittlerweile fast jeder Deutsche etwas darunter vorstellen, alles, weil wir in einer Pandemie leben.

Aber nicht nur während Corona spielt die Forschungsarbeit eine große Rolle. Auch zur Früherkennung von Brustkrebs forschen die Epidemiologen mit Hochdruck, um bald sichere Produkte auf den Markt bringen zu können.

In diesem Artikel wollen wir euch zeigen, welche statistischen Methoden die Epidemiologie nutzt, um ihre Forschungsarbeit zu betreiben und welche Auswirkungen die Ergebnisse haben können.

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Und los geht's

Womit beschäftigt sich die Epidemiologie?

Die Epidemiologie ist eine Wissenschaft, die sich der Verbreitung, aber auch den Ursachen und Folgen von gesundheitsbezogenen Ereignissen beschäftigt. Das tut die Disziplin mit einer statistischen Untersuchung der Bevölkerung in einem Land.

Es geht also nicht um Krankheitsfall bei einem einzelnen Menschen, wie in der klinischen Medizin, sondern darum,  dass mehrere Personen krank sind oder wie im Falle von Corona einer ganzen Bevölkerung. 

Innerhalb einer Population wird die Häufigkeit, Verteilung und die bestimmenden Faktoren der Gesundheit oder ob jemand krank ist, ermittelt. Als Epidemiologe beschäftigt man sich mit dem Zusammenhang von Risikofaktoren eines Krankheitsbildes, den Lebensumständen und dem tatsächlichen Auftreten. 

Ähnlich wie in der Biometrie nutzt man statistische Verfahren, um Erkenntnisse über Krankheitsverläufe zu erhalten.

Eine Forscherin im Labor liefert wichtige Erkenntnisse zum Verlauf einer Krankheit.
Die Epidemiologie ist in der Medizin sehr wichtig. | Quelle: Unsplash

Als ein wichtiges Ziel der Disziplin gilt die Erkennung von Risikofaktoren für die Entstehung von Erkrankungen in der Population. Warum erkranken Menschen an Lungenkrebs, besonders Frauen an Brustkrebs oder so viele Menschen an Diabetes?

Um diese Fragen beantworten zu können, muss die Verteilung von Krankheiten innerhalb einer Bevölkerung ermittelt werden. Außerdem braucht es Erkenntnisse zu den Ursachen für die Entstehung.

Zur Aufdeckung der Risikofaktoren, zu der auch zählt, dass man die einzelnen Faktoren quantifiziert, wird mithilfe wissenschaftlicher Tests ermittelt, inwiefern ein bestimmter Faktor die Wahrscheinlichkeit für ein bestimmtes Krankheitsbild beeinflusst.

Zu den bekannten Risikofaktoren vieler Erkrankungen gehören Umwelteinflüsse wie radioaktive Strahlungen, Luftverschmutzung, Chemikalien oder Lärm. Weiterhin werden Prädispositionen, also beispielsweise genetisch ausgeprägte Anfälligkeiten für bestimmte Krankheiten oder geschlechtliche Verteilungen untersucht. Und auch das Verhalten der Menschen wird in Betracht gezogen, also beispielsweise, ob sie Hormone zu sich nehmen, rauchen, Alkohol trinken oder sich ungesund ernähren.

In der epidemiologischen Forschung geht es dann darum, Wahrscheinlichkeiten zu ermitteln, in denen diese Risikofaktoren zur Entstehung von Erkrankungen beitragen.

Wie auch die Statistik in der Physik ermöglichen Daten genaue Bestimmungen und Vorhersagen einer bestimmte Krankheit in der Bevölkerung.

Wie gehen Epidemiologen vor?

Als Epidemiologe beschäftigt man sich mit methodischen Fragen innerhalb der Statistik und medizinische Forschungsarbeit. Die Forscher erstellen Studies, die dazu beitragen sollen, ein Verständnis für die Verteilung einer speziellen Krankheit innerhalb der Population zu erhalten.

Innerhalb des Bundesinstituts für Risikobewertung arbeitet beispielsweise eine Fachgruppe an der quantitativen Risikobewertung, indem spezielle deskriptive und analytische Methoden abhängig von der jeweiligen Fragestellung entwickelt und durchgeführt werden. 

Die Forschung beginnt, ähnlich wie in der Biometrie, wenn epidemiologische Werte erfasst werden und mit der Planung, wie das möglichst repräsentativ ablaufen kann. Nach der Datenerhebung geht es um die Auswertung, Berichterstattung und Publikation, damit die erarbeiteten Ergebnisse auch von anderen Wissenschaftlern weiterverwendet werden.

Statistische Studien in der Soziologe funktionieren auf eine ähnliche Art und Weise.

Eine Menschenmenge ist das Untersuchungsobjekt von Epidemiologen.
Epidemiologen untersuchen Krankheiten in der ganzen Population. |Quelle: Unsplash

Neben dem Verlauf einer Krankheit arbeitet die Epidemiologie auch mit Studies zur Funktionalität von diagnostischen Tests. In erster Linie geht es aber um Fragen, welche Auswirkung beispielsweise das Risiko von UV-Strahlen auf das Risiko für Frauen hat, an Brustkrebs zu erkranken. 

Zur Berechnung der Häufigkeit von Krankheiten oder der entscheidenden Merkmale innerhalb einer speziellen Gruppe von Menschen, werden in der Epidemiologie vor allem zwei Begriffe genutzt.

Die Inzidenz, die durch die Corona-Pandemie an Bekanntheit gewann, beschreibt die Zahl neu auftretender Fälle in einer definierten Bevölkerung innerhalb einer speziellen Zeiteinheit. Um die Zahlen besser vergleichen zu können, wird die Inzidenz meistens auf eine festgelegte Personenzahl innerhalb definierten Bevölkerung betrachtet, also meistens pro 1.000 oder 100.000 Menschen.

Die Prävalenz beschreibt dagegen den gesamten Bestand der Fälle einer speziellen Krankheit, eines Merkmals oder eines Risikofaktors. Es handelt sich also um ein Häufigkeitsmaß, das zum Beispiel angibt, wie viele vorhandene Fälle es von einer speziellen Krankheit gibt. Diese Zahl wird von der Sterberate und der Zahl der Genesenen beeinflusst. 

Die Wahrscheinlichkeit ist auch in der Demografie wichtig, wo sie auch Aussagen über eine größere Gruppe Menschen liefern kann.

Welche statistischen Methoden werden genutzt?

Die zentrale und wichtigste Vorgehensweise der Epidemiologie, ganz gleich wie die genaue Fragestellung lautet, ist die quantitative Bestimmung. Sei es bei der Häufigkeit einer Krankheit oder um die Odds für einen schweren Verlauf zu bestimmen. 

Neben dem reinen Auftreten einer Erkrankung werden die quantitativen Methoden auch genutzt, um zu erklären, warum jemand krank wird und die andere Person gesund bleibt. In der medizinischen Forschungsarbeit ist diese Art für die Diagnose und Behandlung verschiedener Krankheitsbilder enorm wichtig. 

Klinische Studies für bestimmte Behandlungen bauen auf die Ergebnisse der Forschung. Neben der Medizin nutzen auch Bereiche wie die Psychologie oder Soziologie die Sensitivität der Tests aus dem epidemiologischen Study. 

Das Ziel ist, Zusammenhänge zwischen der Verbreitung bestimmter Erscheinungen und verschiedenen Faktoren herzustellen, wie in der Marktforschung kommen empirische Messverfahren zum Einsatz.

Je nachdem, wie die Fragestellung aussieht, gibt es unterschiedliche Studies Designs. Man unterscheidet zwischen Kohortenstudie, Fall-Kontroll-Studie und Querschnittstudie.

Diagramme und Statistiken liefern wichtige Aussagen zu Krankheiten.
Über Studien erheben die Epidemiologen Daten zu bestimmten Krankheiten. |Quelle: Unsplash

Bei Kohortenstudien vergleichen die Forscher Menschen, die bestimmten Risikofaktoren ausgesetzt sind mit Menschen, die keinem Risiko ausgesetzt sind. Der Vergleich basiert dann auf den Zahlen zum Auftreten einer bestimmten Erkrankung, aber auch zu den Todesfällen. Demnach spielen die Maße Inzidenz und Mortalität eine große Rolle in Kohortenstudien. 

Die Fall-Kontroll-Studie beschäftigt sich mit Menschen, die an einer bestimmten Krankheit leiden im Vergleich zur Kontrollgruppe, die nicht erkrankt ist. Hier spielt die sogenannte Odds Ratio eine große Rolle, die die Stärke eines Zusammenhangs zwischen einem Risiko und dem Auftreten der Krankheit bemisst.

Querschnittstudien funktionieren mit Stichproben in einer festgelegten Population, bei denen zu einem gleichen Zeitpunkt Exposition und Statuts der Erkrankung bestimmt werden. 

Bei der Auswertung kommen Häufigkeitsmaße und andere wichtige Maße wie Inzidenz, Sensitivität und Mortalität ins Spiel. Die genaue Art der Auswertung ist aber von verschiedenen Dingen, wie Fragestellung, Studientyp und vorhandene epidemiologische Werte abhängig.

Die quantitative Bestimmung ist auch in der Linguistik wichtig, um Aussagen zur Sprache zu treffen.

Wie laufen die Studien ab?

Um eine Study durchzuführen, muss zunächst eine Studienbevölkerung definiert werden. Es muss sich um Gruppe an Menschen handeln, die alle ein Merkmal teilen, also beispielsweise stationär behandelte Patienten, eine Wohngruppe oder Angehörige eines Betriebes oder Unternehmens. 

Wenn man dann eine Querschnittstudie durchführt, dann werden innerhalb dieser Gruppe Stichproben genommen, bei denen potentielle Risikofaktoren erfragt werden, sowie die wichtige Frage, ob eine bestimmte Krankheit vorliegt oder nicht.

Dieses Vorgehen ist zwar sehr schnell durchführbar und eignet sich zur Erfassung mehrerer Krankheiten, aber es eignet sich nicht für selten auftretende Risikofaktoren und Erkrankungen.

Innerhalb der definierten Studienbevölkerung werden bei der Fall-Kontroll-Studie alle Personen identifiziert, die eine bestimmte Erkrankung haben, also alle Fälle, die krank sind. Zur Kontrolle werden aus der gleichen Population einige Stichproben von Leuten genommen, die gesund sind. Dann folgt die Ermittlung der Exposition bestimmter potenzieller Risikofaktoren.

Über bestimmte Methoden werden dann die Odds der Faktoren in beiden Gruppen miteinander verglichen. So lassen sich selten auftretende Erkrankungen gut untersuchen, allerdings kann man immer nur eine gleichzeitig analysieren.

Medikamente und Therapien richten sich nach den Ergebnissen der Studien.
Die Medizin nutzt die Ergebnisse für die Therapie von Patienten. |Quelle: Unsplash

Während die Statistik in der Versicherungsmathematik potentielle Risiken von Schadensfällen ermittelt, geht es bei der Wahrscheinlichkeit in der Epidemiologie um die Odds, an Brustkrebs oder Diabetes zu erkranken. Bei der exponierten Lage in einer Pandemie kann dann die Politik einschreiten.

Wenn die Forscher eine Kohortenstudie durchführen, dann ziehen sie aus der vorher definierten Studienbevölkerung eine Stichprobe, bei der dann die Risikofaktoren im Leben erhoben werden und vorliegende Erkrankungen erfasst werden. In einem bestimmten Zeitraum werden alle Krankheiten erfasst und beobachtet.

Hier liegt der Vorteil darin, dass mehrere Erkrankungen gleichzeitig in die Daten einfließen und damit zur Inzidenz zählen, allerdings dauern solche Studien lange und benötigen viele Kapazitäten.

Bei den Messungen kann es zu Verzerrungen kommen, die man Bias nennt. Das beschreibt, dass in einer Studiendurchführung oder auch bei der Auswertung Werte systematisch von den wirklichen Werten abweichen.

Beispielsweise gibt es den Bias der sozialen Erwünschtheit. Das bedeutet, dass die gesundheitlichen Auswirkungen bestimmter Faktoren, wie Rauchen oder Alkohol, allgemein bekannt sind und Menschen bei Befragungen dazu neigen, ihren Konsum, also die Exposition zu beschönigen. 

Nicht nur in der Epidemiologie, auch in vielen anderen Bereichen spielt die Statistik eine große Rolle. 

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Elissa

Leidenschaftliche Weltenbummlerin, Köchin und Lebensgenießerin.