הקריטריונים של ברדפורד היל

הקריטריונים של ברדפורד היל הם תשעה עקרונות או נקודות מבט על הקשר שבין מתאם לסיבתיות. העקרונות הוצגו על ידי הסטטיסטיקאי הבריטי אוסטין ברדפורד היל בשנת 1965 בנאום שנשא בפני עמיתי החברה המלכותית לרפואה. במרוצת הזמן הפכו נקודות המבט האלה לרשימת קריטריונים לביסוס קשר סיבתי בין גורם אפשרי ואפקט נצפה. הקריטריונים נמצאים בשימוש נרחב בתחומי האפידמיולוגיה ובריאות הציבור. היל הציג את מה שהפך 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 הריאה, והוא הביא מספר רב של דוגמאות מניסיונו בתחום. כותרת ההרצאה והמאמר שבו פורסם תמליל ההרצאה הציגו במפורש את השאלה "מתאם או סיבתיות?". בהרצאתו היל נמנע מלהגדיר את המונחים 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 ותיוג, כאשר הסברה היא שככל שיותר קריטריונים מתקיימים כך מתחזקת הטענה לקשר סיבתי. זאת על אף שהיל הדגים במפורש כיצד כל קריטריון (פרט לעיקרון הטמפורליות) יכול להיות מופר למרות קיומו של קשר סיבתי. קריטריון העוצמה (strength) – הכוונה היא לעוצמת הקשר הסטטיסטי בין שני המשתנים, משתנה הסיבה ומשתנה התוצאה. ההנחה היא שאם עוצמת הקשר חזקה אז פחות סביר שיש גורמים שלא נצפו המשפיעים על עוצמת הקשר הסטטיסטי, ואם יש כאלה אז השפעתם מוגבלת. 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. קל גם למצוא דוגמאות בהן יש קשר סטטיסטי חזק ללא קשר סיבתי. עקרון 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 (למשל, קיום אפשרי של גורם נוסף שלא נלקח בחשבון) ודורש מחקר נוסף. בראש המבקרים של קריטריון זה ניצב רונלד פישר, בעיצומו של הוויכוח 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. עקרון הייחודיות או הסגוליות (specifity) – זהו הקריטריון הכי שנוי במחלוקת מבין התשעה. פרשנות אחת שלו אומרת כי סיבתיות היא הסבר סביר כאשר מתמקדים באוכלוסייה מסוימת, אזור מסוים וכדומה. דוגמה מפורסמת לכך היא התחלואה 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 ולהפך. זה בוודאי לא נכון באופן כללי, והיל עצמו ציין זאת ונתן דוגמאות. עם זאת, הדבר בהחלט ייתכן תחת המיקוד שהוזכר קודם. בכל מקרה, היל הבהיר בדבריו כי זהו הקריטריון החלש ביותר מבין התשעה. עקרון הזמניות (temporality) – התוצאה חייבת לקרות אחרי הגורם הסיבתי. זהו הקריטריון ההכרחי היחידי ברשימה, ואם הוא לא מתקיים אז הסיבתיות נשללת. אם תוצאה מתרחשת לפני שמתרחש אירוע כלשהו, אי אפשר להסיק מכך שהאירוע גרם לתוצאה. קריטריון הגרדיאנט הביולוגי – המבטא את עוצמת 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. 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 בעלייה, כלומר הקשר לא מונוטוני אלא בצורת האות האנגלית J. היל לא התייחס לאפשרות הזו או לאפשרויות אחרות. עקרון הסבירות (Plausibility) – הכוונה היא שניתן להצביע על מנגנון (ביולוגי) שבאמצעותו נוצר הקשר בין הגורם ובין התוצאה. גם הקריטריון הזה לא הכרחי. הסיבתיות, אם היא קיימת, מתקיימת גם אם המנגנון הסיבתי אינו ידוע. עם זאת, כאשר ניתן להצביע על מנגנון אפשרי, רמת הביטחון בקיומו של הקשר הסיבתי מתחזקת. עקרון 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 ההפך. עדות ניסויית (experimental evidence) – יש מחלוקת גם בדבר הפרשנות לקריטריון הזה. היל התייחס לכך בקצרה. עדויות ניסוייות יכולות בוודאי להתקבל מניסויים בחיות בתנאי מעבדה. היל הביא כדוגמה מחקר אפשרי שיעסוק באנשים שמפסיקים לעשן. ככל הנראה התכוון כאן למחקר תצפיתי בו יושוו אנשים שהפסיקו לעשן לכאלה שממשיכים לעשן. קריטריון האנלוגיה – היל הביא כדוגמה את מחלת האדמת והתרופה תלידומיד, 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 פסיבי. כאן יש אנלוגיה בין תחלואה בסרטן עקב עישון ותחלואה בסרטן עקב הימצאות בסביבה שבה אנשים אחרים מעשנים. 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 ההפך נכון. ייתכנו מצבים בהם נראה כי הקריטריונים מתקיימים אף על פי שאין קשר סיבתי. הדברים האלה מתקשרים ישירות אל דייוויד יום שטען כי אין אפשרות להוכיח קיום של קשר סיבתי. הדיון בפרשנות ובמשמעות של הקריטריונים עדיין נמשך, יותר מ-50 שנה לאחר ההרצאה של היל. ברור למדי כי הקריטריונים כפי שנוסחו בשעתם אינם ניתנים כיום ליישום כפי שהם. זה נכון בעיקר לגבי העיקרון השלישי הוא עקרון הסגוליות והעיקרון התשיעי הוא עקרון האנלוגיה, שתמיד נחשבו ל"חלשים". הקשר בין הגורם והתוצאה אינו עוד קופסה 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 מדויקת, ולמעשה אף פעם לא הייתה נכונה במובן דטרמיניסטי אלא רק במובן הסתברותי. אל העישון מצטרפים גורמים נוספים שאינם גלויים לעין, וצירוף ההשפעות של כל הגורמים האלה, שחלקם עדיין לא מוכרים לנו הוא שיוביל לבסוף לתוצאה של סרטן. מכאן עולה החשיבות הרבה של עקרון הסבירות, והיותו רלוונטי גם במאה ה-21. כמו כן, היל התייחס לגורם יחיד ותוצאה יחידה, בעוד שכיום אנו יודעים כי ברוב המקרים יש מספר גורמים שצירופם גורר את התוצאה, ומאידך ישנם גורמים המובילים למספר תוצאות (למשל, עישון מגביר את הסיכון גם לתחלואה בסרטן וגם למחלות לב). כיום מקובל לחלק את העדויות לקשר סיבתי לשלוש קבוצות. רוב הקריטריונים של היל נכללים בקטגוריות אלה: עדויות ישירות לכך שקשר הסתברותי/סטטיסטי בין הגורם לתוצאה אינו "קשר אקראי", כלומר אינו "spurious correlation". עדויות אלה קשורות לעוצמת הקשר הסטטיסטי, וליכולת לבצע ניסויים שיתמכו בהשערת הסיבתיות, והקריטריון הטמפורלי. עדויות תהליכיות (מכניסטיות) אשר שופכות אור על התהליך שמקשר בין הגורם או הגורמים המובילים לתוצאה. גם קריטריון של הגרדיאנט הביולוגי שייך לקבוצה זו. עדויות מקבילות התומכות בהשערת הסיבתיות המתקבלות ממחקרים הדומים או קשורים לנושא הנדון ומראות תוצאות דומות. לקטגוריה זו נכנסים הקריטריונים של העקביות, הקוהרנטיות והאנלוגיה. ספקנות מדעית Hill, A. B, The environment and disease: association or causation?, 1965 רעיון זה מבוטא מתמטית על ידי אי-שוויון קורנפילד Cox Jr, L. A, Modernizing the Bradford Hill criteria for assessing causal relationships in observational data, Critical reviews in toxicology, 8 48, עמ' 682-712 doi: 10.1080/10408444.2018.1518404 Fedak, K. M., Bernal, A., Capshaw, Z. A., & Gross, S., Applying the Bradford Hill criteria in the 21st century: how data integration has changed causal inference in molecular epidemiology, Emerging themes in epidemiology, 1 12, 2015 Höfler, M., The Bradford Hill considerations on causality: a counterfactual perspective., Emerging themes in epidemiology, 1 2, 2005 Lucas, R. M., & McMichael, A. J., Association or causation: evaluating links between environment and disease, Bulletin of the World Health Organization 83, 2005 Phillips, C. V., & Goodman, K. J.|, The missed lessons of sir Austin Bradford Hill, Epidemiologic Perspectives & Innovations, 1 1, 2004 Howick, J., Glasziou, P., & Aronson, J. K., The evolution of evidence hierarchies: what can Bradford Hill's ‘guidelines for causation’contribute?, Journal of the Royal Society of Medicine, 5 102, 2009, עמ' 186-194