流行病学方法是开展健康管理科研的基础。队列研究因果论证力度仅次于随机对照试验，是因果关联证据的主要来源。当随机对照试验因伦理等问题很难开展时，队列研究是因果关联证据最佳来源。本文结合健康管理科研的实践需求与特点，介绍了队列研究的基本概念、类型、设计原理，以及队列研究在健康管理科研中的主要用途及其方法学局限。在此基础上，进一步介绍了前瞻性队列研究与回顾性队列研究的设计、实施及分析要领以及队列研究因果推断及结果外推应注意的问题。
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流行病学方法是开展健康管理科研的重要基础[1]。本文作为健康管理科研设计方法学系列讲座的第3讲，旨在结合健康管理科研特点，介绍队列研究的基本概念、常见类型、用途及其局限性，以及它的设计、实施、分析和结果解读要领。
队列（cohort）：在流行病学研究中，队列特指具有特定经历或特定属性的一个群体，如在某特定时期出生的一组人群或在某健康管理机构定期进行健康体检的一组人群，均可称之为队列[2]。同一队列中的个体通常具有一定的相似性。
队列研究（cohort study）：是将研究人群按照是否暴露于研究因素（如吸烟）或其不同的暴露程度（如日平均吸烟量的分级）分为不同的组，追踪各组研究结局（如肺癌）发生情况并比较其分布差异，从而判定暴露因素与研究结局之间有无因果关联及关联强度的一种观察性研究方法[2]。队列研究因前果后时序清楚，这一点在设计上优于现况研究和病例对照研究，后两种设计在绝大多数情况下因果时序不清。队列研究示意图见图1。
在队列研究中，研究因素可以是危险因素，即能引发不良健康结局或增加其发生概率的因素，也可以是保护因素，即能防止不良健康结局发生或降低其发生概率的因素。暴露于研究因素的群体称为暴露组（exposure group），如吸烟者；未暴露于研究因素的群体称为非暴露组（non-exposure group），如不吸烟者。按研究因素暴露等级进行分组时，通常将暴露程度最低的群体作为非暴露组，将其他暴露水平群体与之进行比较。队列研究属于观察性研究而非实验性研究，即依据研究人群在自然状态下研究因素的暴露状态确定暴露组与非暴露组，研究因素并非人为施加的。
队列研究结局常为二分类指标（如发病与否），也可以是多分类指标（如轻、中、重度高血压）或连续性指标（如收缩压）或其他类型指标。研究结局类型不同，描述其分布特征所用的统计量通常也不同，二分类指标常用频率指标描述，多分类指标常用构成比描述，连续性指标常用均数±标准差或中位数（四分位数间距）描述。
队列研究包括前瞻性队列研究（prospective cohort study）、回顾性队列研究（retrospective cohort study）和双向性队列研究（ambispective cohort study）。
前瞻性队列研究是典型的队列研究，通常是为了检验新假设，按照设计招募研究对象（包括暴露组和非暴露组），进行前瞻性随访并比较2组研究结局发生情况，进而评价研究因素与研究结局之间的关联。回顾性队列研究通常也是为了检验新假设，利用具有队列属性的历史资料，模拟前瞻性队列研究过程，从历史资料中确定暴露组和非暴露组，统计比较2组研究结局发生情况，进而评价研究因素与研究结局之间的关联。双向性队列研究为前瞻性队列研究与回顾性队列研究相结合的设计类型。
前瞻性队列研究的特点是新假设、新设计、新资料（研究开始之时研究结局尚未发生），而回顾性队列研究特点是新假设、新设计、旧资料（研究开始之时研究结局已经发生），前者在获取新资料的过程中可以完全依据研究目的、细化研究设计、严格质量控制，但通常耗时较长、研究资源需求较大；后者耗时短、成本低、研究资源需求小，但会受历史资料质量制约，特别是受研究因素与研究结局的数据质量，以及可能引入偏倚的重要混杂变量的完整性的制约。
前瞻性队列研究通常是为检验某研究因素是否增加某研究结局发生风险这一具体假设而建立的，比如有学者为检验三聚氰胺污染奶粉对婴幼儿健康较远期影响[3]，招募3组婴幼儿（暴露1组为有污染奶粉喂养史且前期泌尿系统B超检查异常者，暴露2组为有污染奶粉喂养史且B超正常者，非暴露组为无污染奶粉喂养史者），研究结局包括体格发育指标及肝肾功能指标，研究对象招募阶段采取了一定匹配措施，以最大限度保障除了研究因素之外的其他可能影响研究结局的因素在3组之间均衡可比，在此基础上邀请研究对象于指定时间到研究医院进行结局指标检测。该项研究从招募对象到完成结局评价所需时间较短，但从设计上属于前瞻性队列研究。对于随访期较长的前瞻性队列研究，为提高研究资源使用效率，常会同时评价多个研究结局，比如有学者设计了一项关于吸烟与死亡发生风险的前瞻性队列研究[4]，1952年1—5月招募研究对象并评价了每一位对象的吸烟情况，前瞻性随访研究对象至1955年10月，所评价的结局包括了肺癌所致死亡在内的多种癌症及其他疾病所致死亡。实践中，为最大限度提高研究资源使用效率，较为常见的前瞻性队列研究是在招募研究对象阶段并不限定研究因素，即不予区分暴露组与非暴露组，通常对研究结局也不做严格限定，而是在资料分析阶段，按照感兴趣的研究因素以及一定的纳入排除标准确定纳入分析的对象，比如最为经典的Framingham Heart Study[5]，以及2016年国家重点研发计划资助项目高龄孕产妇临床队列研究[6]。
回顾性队列研究因需基于历史资料开展，故又名历史性队列研究（historical cohort study）。理论上讲，任何具有队列属性的历史资料，均可用于回顾性队列研究，比如原始研究目的是关于研究因素A与研究结局O的前瞻性队列研究，若同时收集了研究因素B，则该前瞻性队列研究完结后其资料可用于开展研究因素B与研究结局O的回顾性队列研究。各类具有队列属性的临床、保健及体检资料均可用于回顾性队列研究。实践中，若某一具有队列属性的历史资料涵盖的研究因素和研究结局较为全面，则表明基于该资料可以开展多项回顾性队列研究。
前瞻性队列研究因果论证力度通常强于回顾性队列研究，但如图1所示，即便是前瞻性队列研究也难以保证暴露组与非暴露组的重要特征在基线时均衡可比（比如在研究吸烟与冠心病关联的研究中，吸烟组饮酒者的占比可能高一些，而不吸烟组规律体育锻炼者的占比可能高一些）。对研究结局有潜在影响的已知或未知特征很可能在暴露组与非暴露组之间会存在差异，这种差异是混杂偏倚的主要来源，是推断研究因素和研究结局风险存在因果关联的主要制约因素。为此，通过优化设计以尽可能地保障暴露组和非暴露组在影响研究结局的主要特征方面均衡可比是队列研究设计的关键环节。但值得注意的是，完全均衡可比通常难实现，特别是回顾性队列研究更难实现。
随着信息化的快速发展，健康管理资料的数据质量和可用性大幅提升、累积速度显著加快，资料价值越来越高，分析与利用需求与日俱增。同一个体在同一体检机构通常会接受多次体检，系列体检记录通常能监测到疾病从无到有的过程，健康管理资料通常具有鲜明的队列属性。利用回顾性队列研究手段，开展疾病自然史、危险因素及预防措施效果评价研究，应是健康管理科研的主导形式。除了回顾性队列研究，选择稳定性、连续性较好的群体，依托健康管理过程，开展前瞻性队列研究也具有很强的可行性。队列研究在健康管理领域的应用不局限在病因学研究范畴，所涉及的暴露也可以是某种疾病状态，相对应的研究结局是与预后相关的指标。
依托健康管理实践开展前瞻性队列研究，同设计与实施其他前瞻性队列研究一样，应做到六个确定，即确定研究因素、确定研究结局、确定研究现场和人群、确定样本量、确定资料收集与随访方案、确定质量控制方案，其一般原则可以参阅有关教材[2]。以下结合健康管理科研特点，针对部分关键环节予以交流。
在确定研究因素和研究结局时，首先应综合考虑研究资源和研究周期等限制因素，权衡好是仅关注单一研究因素和研究结局，还是同时关注几个研究因素和研究结局，抑或同时关注一揽子同类的研究因素和研究结局。需要强调的是，研究因素和研究结局作为最核心的变量，应保证在特定资源及特定条件下能够予以准确的测量和评价。研究因素可以是有害的也可以是有益的，研究结局可以正性的也可以是负性的。研究因素若属于预防性有益暴露（如体育锻炼和戒烟），则前瞻性队列研究可以起到类似实验性研究的作用，能就暴露的预防效果作出评价。研究因素若能量化或分级则应优先予以量化或分级评价，以满足剂量反应关系分析需求，增加因果推断的证据强度。
在确定研究现场时，要把握单中心研究和多中心研究各自的优缺点。单中心研究易于组织实施和质量控制，且研究对象通常具有较好的同质性，但研究对象代表性及研究结果外推性相对较弱；多中心研究能改善研究对象代表性、增强研究结果外推性，还会在一定程度上增强因果论证力度，但组织实施和质量控制相对较难，同时对研究资源的需求通常也显著高于单中心研究。所选研究现场最好具备一定的研究基础，包括承担科学研究项目的经历和具备一定科研素养的队伍；对于包含历史对照的前瞻性队列研究（类似于双向性队列研究），还要求研究现场必须具有能够满足研究需求的历史资料。假定A城市某体检中心和B城市某体检中心均常规收集健康管理对象吸烟情况，2018年底在A城市流行一种戒烟新方法，但在B城市无人知晓该方法。研究者想通过前瞻性队列研究获知2019年1—12月在A城市体检中心接受健康管理服务的既往吸烟的对象中，自行采用戒烟新方法者与未采用者吸烟率的差异，还想获知与2018年1—12月历史数据相比，A城市体检中心受检对象月度吸烟率（即月度体检对象中吸烟人数与月度体检对象总人数之比）变化情况；同时还想获知以B城市体检中心为参照，控制月度吸烟率自然波动后，戒烟新方法对月度吸烟率的影响。对于此类涉及历史对照的前瞻性队列研究，显然要求研究现场必须具备完善的历史资料。
在选择研究人群方面，须兼顾科学性与可行性，科学性主要强调研究人群对目标人群的代表性以及暴露组与非暴露组之间的可比性，可行性主要强调在特定资源特定条件下研究是否能够按照方案严格执行，通常情况下需要两者兼顾，缺乏可行性的科学性犹如空谈，缺乏科学性的可行性折损研究价值。比如在前述三聚氰胺污染奶粉对婴幼儿健康较远期影响研究中[3]，按照与暴露1组同乡、同性别及出生日期相差≤3个月的匹配条件选取了暴露2组和非暴露组，以增加组间可比性；倘若增加更多匹配条件（如出生体重相差≤500 g、家庭人均收入相差≤1 000元），可能会在一定程度上进一步增加组间可比性，但研究实施难度会显著增加，降低可行性。
在确定样本量方面，对于单一研究因素和单一研究结局的前瞻性队列研究，影响样本量的因素包括非暴露组研究疾病的发病率、暴露组与非暴露组发病率之差、显著性水平与统计学把握度以及暴露组与非暴露组人数之比。对于同时关注几个研究因素和几个研究结局的前瞻性队列研究，通常是估算出检验每一个研究假设所需样本量并取最大样本量作为整个研究的样本量。值得注意的是，除了前述影响因素，样本量还受研究资源的约束，比如依托某经费额为50万的项目开展前瞻性队列研究，经测算例均经费最低500元，显然队列规模不能超过1 000名对象；再比如依托某体检中心开展某项目，限3年内完成，该中心每年最多能招募到500名对象，显然队列总规模不能超过1 500名对象。对于研究资源相对固定的项目，通常需要从研究资源和最大可及样本出发，倒推该样本规模对研究假设的检验能力，若最大可及样本仍无法满足研究需求，则需适当调整原定方案，比如将原定二分类结局（如肥胖）变更为能够反映此结局的连续性指标（如体质指数）。
采集基线资料与随访数据是实施前瞻性队列研究的最为直接的展现形式，在研究启动之前便制定严格、细化的实施方案是项目规范运转的前提和基础。基线阶段应该收集哪些数据，研究对象随访方法、间隔及内容，个体对象随访终止以及整个队列研究结案等基础要求，可以参阅有关教材[2]。从操作层面讲，实施方案应类似于项目说明书，其重点不宜过度关注研究背景与意义，而应聚焦怎么做，应以现场研究人员查阅方案就能自行解决所遇到的问题为制定原则。实施方案制定完成后，有必要针对关键环节组织预试，以评估其可行性。前瞻性队列方案虽无公开注册或发表要求，但Clinicaltrials.gov等行业网站接受前瞻性队列研究注册[6]，BMJ Open等学术期刊设有队列研究方案专栏[7]，《中华健康管理学杂志》也于2018年开设了"项目方案"栏目[8,9]，注册与发表有助于增强研究的透明度和规范性。
回顾性队列研究主要是基于历史资料开展数据清理与分析，虽不涉及现场工作，但在研究开始前仍需严格的设计与评估。开展回顾性队列研究应严格遵循事先提出研究假设而非先从数据中挖出"具有统计学意义的结果"再据此来"寻找"研究假设。回顾性队列研究方案虽无严格的注册或发表要求，但如能仿照前瞻性队列研究将回顾性队列研究方案（包括研究假设、数据获取与清理方法、关键指标定义、统计分析方法等内容）在专业网站或学术期刊上予以注册或发表，有助于提升研究水平和认可度[10,11]。开展回顾性队列研究也需事先对样本量和把握度有所评估，通常做法是评估最大可及样本对于检验研究假设是否具有足够的统计学把握度（回顾性队列研究通常是基于最大可及样本展开的，很少从中选取一个子集开展回顾性队列研究）。
队列研究数据分析所涉及的发病率和发病密度计算方法、2组研究结局分布差异的显著性检验方法以及常用效应指标的具体计算公式可以参阅有关教材[2]。队列研究常用效应指标包括相对危险度（relative risk，RR）、归因危险度（attributable risk，AR）、归因危险度百分比（AR%）、人群归因危险度（population attributable risk，PAR）、人群归因危险度百分比（PAR%）。RR是暴露组与非暴露组的累计发病率或发病密度之比，用于描述两组发病风险相对大小。AR是暴露组与非暴露组的累计发病率或发病密度之差，用以表示危险特异地归因于暴露因素的程度。AR％是指暴露人群中的发病归因于暴露的部分占暴露人群全部发病的百分比。PAR是指总人群发病中归因于暴露的部分，PAR%是指PAR占总人群发病的百分比。
队列研究数据分析结果的展示具有很强的体例性[12]，包括标志性的研究对象流程图、暴露组与非暴露组基线特征分布表、主要结局发生情况图表（包括暴露组与非暴露组的发病率或发病密度，粗的及调整后的RR及AR等效应指标）、次要结局发生情况图表（内容同主要结局）以及亚组分析与敏感性分析结果等。值得注意的是，绘制流程图通常与数据清理并行，流程图绘制完成通常标志着数据清理完结。前瞻性队列研究流程图应给出研究之初招募研究对象总数及暴露组与非暴露组各自的对象数、两组各阶段完成随访人数及失访原因、最终纳入统计分析人数，回顾性队列研究流程图应给出从历史资料获取的研究对象总数及依据暴露状态确定的暴露组及非暴露组各自的对象数、两组具备研究结局人数及研究结局缺失原因、最终纳入统计分析人数，两者在组织思路上具有差异性但在展现形式上具有相似性，流程图的制作应以反映出开展研究的实际过程为准则。基线特征分布表既展示了暴露组与非暴露组在基线特征方面是否均衡可比，又刻画了研究人群的基础特征，前者有助于评估研究结果内部真实性，后者有助于评估外部真实性。对于二分类结局指标，结局发生情况图表通常应同时给出RR、AR及各自的95％可信区间，同时还应给出相应P值；为控制混杂因素影响，通常需要开展多因素分析，此时需要报告调整的RR及AR，图表注释应同时给出具体调整了哪些因素及其纳入模型的具体方式。比如，有学者依托2007—2010年台北地区65岁以上老年人健康体检资料开展回顾性队列研究，检验了代谢综合征与死亡发生风险之间的关联[13]，前述有关数据分析与结果展示的主体内容在该研究中均有涉及。
除了前述以研究因素和研究结局关联探讨为主的分析之外，广义的队列研究数据分析还应包括疾病自然史描述及涉及历史对照时的前后趋势对比及归因分析。关于自然史描述，前瞻性队列研究应依据各个随访阶段研究结局实际发生情况描述累计发生率，回顾性队列研究也应模仿前瞻性队列研究过程对各个阶段研究结局累计发生率予以描述。对于涉及历史对照的前后趋势对比及归因分析（比如前文提到的评价A城市体检中心2019年1—12月与2018年1—12月相比受检对象月度吸烟率的变化情况以及戒烟新方法对月度吸烟率的影响），则需相应地采用适用于间断性时间序列分析（interrupted time-series regression）的分段回归分析模型（segmented regression model），以及双重差分方法（difference-in-difference approach）[14,15,16]，具体建模方法可以参阅相关文献。
如前文所述，队列研究难以彻底避免混杂偏倚，这也是队列研究证据弱于随机对照试验证据的最主要原因。不管是前瞻性队列研究还是回顾性队列研究，均可在设计阶段通过限制的办法提高研究对象的同质性、通过匹配的办法增加研究对象的可比性，亦可以在数据分析阶段通过分层分析和多因素分析的方法，在一定程度上识别和控制混杂偏倚。除了混杂偏倚，选择偏倚和信息偏倚通常也存在于队列研究。前瞻性队列研究因研究对象失访而引入的偏倚和回顾性队列研究因研究因素和研究结局缺失而引入的偏倚，是队列研究选择偏倚的主要来源，故在开展前瞻性队列研究的过程中应最大限度减少研究对象失访，在开展回顾性队列研究的过程中应在综合分析数据缺失特征的基础上对选择偏倚作出评估。队列研究的信息偏倚主要是因研究因素及研究结局等关键指标测量评价存在系统偏差所致，在开展前瞻性队列研究的过程中加强关键指标测量评价质量控制是减少信息偏倚的主要手段，在开展回顾性队列研究的过程中应在详细了解历史资料采集方式的基础上对信息偏倚作出评价。影响暴露组与非暴露组之间的可比性是混杂偏倚、选择偏倚及一部分信息偏倚的共同特征。
队列研究因果论证力度仅次于随机对照试验，是因果关联证据主要来源。当随机对照试验受伦理等因素的限制难以开展时（如吸烟与肺癌），队列研究是因果关联证据的最佳来源。
依据队列研究结果进行因果推断时，应以穆勒5法（求同法、求异法、求同求异并用法、共变法和剩余法）为纲，应重点关注关联强度、可重复性及其合理性等，具体原则可以参阅相关教材[2]。特别值得注意的是，队列研究的设计属性决定了其难以彻底排除混杂偏倚，故通常情况下难以确证因果，确证因果需要综合因果推断的诸方面要素，超强关联是真因果关系的可能性远高于弱关联。除了关注自身研究之外，还应与其他相关研究进行比较，分析研究结果的一致性等。
通常情况下队列研究很难基于随机样本来开展，故队列研究结果外推需谨慎。评价基于某一队列研究的结果对另一人群的适用性时，外推人群与队列人群在暴露经历及影响研究结局的主要特征的相似程度应予以重点考虑。
所有作者均声明不存在利益冲突
单选题［完成以下单选题可获得Ⅱ类继续教育学分（答题二维码及Ⅱ类学分授予说明见活插页）］
1．下述有关队列研究的表述正确的是：
A．前瞻性队列研究和历史性队列研究的区别在于是否采用新的设计
B．队列研究不能直接估计疾病的发生风险
C．队列随访期间有时需要动态收集暴露信息
D．队列研究在流行病学研究中因果论证强度最大
E．队列研究方案一经确定，就不能再修改
2．典型前瞻性队列研究的对象可以如下选择：
A．任选有、无暴露因素的两个组
B．在未患研究疾病的人群中，选取有、无暴露因素的两个组
C．在患有研究疾病的患者中选取有、无暴露因素的两个组
D．在患有研究疾病的患者中选取有暴露因素的为一组，在未患研究疾病的人群中选取无暴露因素的为另一组
E．在未患研究疾病的人群中选取有暴露因素的为一组，在患有研究疾病的患者中选取无暴露因素的为另一组
3．队列研究的最大优势在于：
A．易于控制混杂因素
B．可以控制选择偏倚
C．研究结论常能外推至全人群
D．暴露与结局时间顺序合理，病因推断证据力度较强
E．省时省力、节约成本
4．下列哪项偏倚不属于队列研究常见偏倚：
A．选择偏倚
B．回忆偏倚
C．测量偏倚
D．失访偏倚
E．混杂偏倚
5．一项关于增补铁剂与糖尿病发生风险的队列研究发现，补铁组与未补铁组相比，发生糖尿病的相对危险度为1.32(95％可信区间：1.11~1.53）。下列说法正确的是：
A．未补铁是发生糖尿病的危险因素
B．归因危险度为42%
C. 1.32这一数值具有重要的公共卫生学意义
D．尚不能认为增补铁剂与糖尿病发生之间的关联有统计学意义
E．补铁组糖尿病发病率是未补铁组的1.32倍
