縦断的研究と横断的研究

研究の種類のわけかたはいろいろあります。

観察研究：比較対象　あり＝分析的研究，　なし＝記述的研究＝症例報告
分析的研究：アウトカムと要因の測定のタイミング　同時＝横断研究，2回以上＝縦断研究
縦断的に研究観察の時間軸の向き：　要因→結果＝コホート研究，結果→要因＝症例対照研究

各研究方法のもたらすエビデンスレベルについては関連記事をクリックしてご覧ください。

研究デザインは、リサーチ・クエスチョンの性質に大きく左右されます。言い換えれば、研究がどのような情報を収集すべきかを知ることは、研究をどのように実施するか（方法論とも呼ばれる）を決定する最初のステップとなります。

例えば、毎日の運動と体内のコレステロール値との関係を調査したいとしましょう。まず最初に決めなければならないのは、その関係を最もよく知ることができるのはどのような研究なのかということです。運動も個個人で適当な質・量だと評価しにくいので、たとえば20分のウオーキングを同じ時間帯で行う人と行わない人という異なる集団の間でコレステロール値を比較したいのか、それとも、毎日ウォーキングをする人たちの中で、長期間にわたってコレステロール値を測定したいのか、ということで全然研究計画は変わってきます。

最初のアプローチは典型的なクロスセクショナル研究です。2つ目は、縦断的な研究が必要です。選択するためには、それぞれの研究タイプの利点と目的について詳しく知る必要があります。

縦断的研究　Longitudinal study

縦断研究は、研究を時間要因によって分類したときの一つで、アウトカムと要因の測定タイミングが2回以上にわたるものをいいます。
このうち、過去にさかのぼって行なうもの、つまり結果がある人から要因を過去に向かって（後方視的に）探索する研究方法が症例対照研究、要因から将来に向かって（前方視的に）結果を探索するのがコホート研究、ランダム化比較試験と言われるものになります。　

縦断的研究は、横断的研究と同様、観察的なものです。そのため、研究者が被験者に干渉することはありません。しかし、縦断的研究では、研究者は同じ対象者を何度も観察し、時には何年もかけて観察します。

縦断的研究の利点は、研究者が集団と個人の両方のレベルで対象集団の特性の発展や変化を検出できることです。ここで重要なのは、縦断的研究がある瞬間を超えて行われるということです。その結果、一連の出来事を立証することができるのです。

例えば、毎日ウォーキングをしている40歳以上の女性を対象に、20年間にわたるコレステロール値の変化を調べることにしましょう。縦断的研究デザインでは、ウォーキングを開始したときのコレステロール値と、ウォーキング行動が長期にわたって継続したときのコレステロール値を説明することができます。したがって、縦断的な研究は、その範囲から、横断的な研究よりも因果関係を示唆する可能性が高い。

一般的には研究がデザインを左右するはずです。しかし、研究の進行状況によって、どのデザインが最も適切かが決まることもあります。横断的な研究は、縦断的な研究よりも迅速に行うことができます。そのため、研究者はまず、ある変数の間に関連性があるかどうかを確認するために、横断的な研究から始めることがあります。その後、原因と結果を調べるために縦断的研究を行うことになります。

横断的研究 Cross-sectional study

横断的研究も縦断的研究も、どちらも観察研究です。これは、研究者が研究環境を操作することなく、被験者に関する情報を記録することを意味します。私たちの研究では、毎日ウォーキングをする人としない人のコレステロール値を、興味のあるその他の特徴とともに測定するだけです。歩いていない人に活動を始めるように影響を与えたり、毎日歩いている人に行動を修正するように助言したりはしませんが、たとえばウオーキングといってもどれくらいの時間をかけるのかで変わってきますので、10分以内、20分以内、30分以内、1時間以内、それ以上といったサブカテゴリーに分けるくらいのことはするでしょう。しかし、これは別に行動変容を促しているわけではありません。

横断的研究の主な特徴

横断的研究の主な特徴以下の通りです

• 調査は、ある時点で行われる。
• 変数の操作を伴わない
• 年齢、収入、性別など、様々な特徴を一度に調べることができる。
• 特定の集団における一般的な特性を調べる場合によく用いられる。
• 現在の集団で何が起こっているかを知ることができる。

横断的研究の調査は、ある時点で行われる。

横断的研究の特徴は、異なる集団をある時点で比較できることです。その時点のスナップショットのようなものだと思ってください。調査結果は、フレームに収まっているものから得られます。スナップショットですので、そこに「誰（要因）がいる」ことはわかりますが、その個別の要因がどういう影響をしているか、つまり要因と何らかの影響の間の因果関係を証明することは横断研究では不可能です。因果関係の証明には縦断研究が必要となります。

横断的研究の調査においては変数の操作を伴わない

横断的研究は観察的な性質を持ち、記述的研究として知られていますが、因果関係や関連性は証明できません。研究者は、母集団に存在する情報を記録しますが、変数を操作することはありません。

横断的研究では、ある特定の時点における集団のデータを調べます。この種の研究の参加者は、特定の変数に基づいて選択されます。横断的研究は、発達心理学でよく用いられますが、社会科学や教育など、他の多くの分野でも使用されている手法です。

参加者自体は特定の変数（たとえば自閉症を持っているかどうか）に基づいて選択されるのですが、研究対象者としてエントリーしたあとに変数を操作すること（たとえば薬を投与してみる）は致しません。

このタイプの研究は、コミュニティに存在する特徴を説明するために使用できますが、異なる変数間の因果関係を決定するためには使用できません。この方法は、可能性のある関係を推論したり、さらなる研究や実験のために予備的なデータを収集したりするのに用いられることが多くなります。

例えば、発達心理学の研究者は、年齢の異なる人々のグループを選び、ある時点での調査を行うことがあります。このようにすることで、年齢グループ間の違いは、時間の経過とともに生じたものではなく、年齢の違いに起因するものであると推定することができます。

横断的研究の調査においては年齢、収入、性別など、様々な特徴を一度に調べることができる。

横断的研究デザインの利点は、研究者が多くの異なる変数を同時に比較できることです。例えば、年齢、性別、収入、教育レベルとウォーキングやコレステロール値との関係を、ほとんど、あるいは全く追加費用なしで調べることができます。

横断的研究の調査においては特定の集団における一般的な特性を調べる場合によく用いられる。

この種の研究は、ある時点での集団の一般的な特徴を把握するためによく用いられます。例えば、特定の危険因子への曝露と特定の結果との間に相関関係があるかどうかを調べるために、横断的な研究が行われます。

しかし、横断研究では、因果関係に関する明確な情報が得られない場合があります。なぜなら、このような研究は、ある瞬間のスナップショットを提供するものであり、スナップショットが撮られる前や後に何が起こるかを考慮していないからです。したがって、毎日ウォーキングをしている人たちが、運動を始める前からコレステロール値が低かったのか、あるいは、毎日のウォーキングという行動が、それまで高かったコレステロール値を下げるのに役立ったのかは、はっきりとはわかりません。

横断的研究の調査においては現在の集団で何が起こっているかを知ることができる。

例えば、40歳以上と40歳未満の2つの年齢層で毎日ウォーキングをする人のコレステロール値を測定し、同じ年齢層のウォーキングをしない人のコレステロール値と比較することにしましょう。性別によるサブグループを作ることもできます。しかし、過去や将来のコレステロール値は考慮しません。これはフレームから外れてしまうからです。ある時点でのコレステロール値のみを調べることになります。

例えば、過去の喫煙習慣と現在の肺がんの診断に関する横断的なデータを収集することができます。この種の研究では、原因と結果を証明することはできませんが、特定の時点で存在する可能性のある相関関係を簡単に見ることができます。

例えば、特定の健康行動をとっていると回答した人は、特定の病気と診断される可能性が高いことがわかるかもしれません。横断的な研究では、これらの行動が病気の原因であることを確実に証明することはできませんが、このような研究は、さらに調査する価値のある関係性を示すことができます。

横断的研究の利点

横断的研究が人気なのは、研究者にとって有用ないくつかの利点があるからです。

安価で迅速に遂行できる

横断的研究は、通常、研究者が大量の情報を迅速に収集することを可能にします。データは多くの場合、自己報告式の調査を用いて安価に入手できる。研究者は、多くの参加者から大量の情報を収集することができます。

横断的研究では複数の変数を一度に処理できる

研究者は、いくつかの異なる変数のデータを収集し、例えば、性別、年齢、教育状況、収入などの違いが、関心のある重要な変数とどのように相関するかを調べることができます。

さらなる研究を促す

横断研究は、因果関係を明らかにするものではありませんが、さらなる研究のきっかけにはなります。特定の行動が特定の病気と関連しているかどうかなど、公衆衛生上の問題を調べる場合、研究者はクロスセクション研究を利用して、今後の実験的研究を導くための有用なツールとなる手掛かりを探すことができます。

例えば、加齢に伴う認知機能の低下に運動がどのように影響するかを調べる場合、年齢層別にデータを収集します。このような研究では、異なる年齢層から、運動量や認知機能テストの結果を収集します。このような研究を行うことで、認知機能の健康に最も効果的な運動の種類を知ることができ、このテーマに関するさらなる研究のきっかけとなります。

横断的研究の欠点

完璧な研究方法はありません。横断的な研究には潜在的な欠点もあります。

横断的研究では原因と結果を区別できない

推測される原因と結果の関係に他の変数が影響を与える可能性があり、この種の研究では因果関係を結論づけることはできません。

コホートの違い

グループは、ある特定のグループの特定の経験から生じるコホートの違いによって影響を受けることがあります。同じ時代に生まれた人々は、重要な歴史的経験を共有しているかもしれませんが、特定の地理的地域で生まれたグループの人々は、物理的な場所に限定された経験を共有しているかもしれません。

報告バイアス

人々の生活の特定の側面に関する調査やアンケートが、必ずしも正確な報告につながるとは限らず、横断的研究では報告バイアスを排除することはできません。通常、この情報を検証するメカニズムすらありません。

横断的研究と縦断的研究のどちらを選択するのか

横断的研究は縦断的研究とは異なり、横断的研究は特定の時点での変数を調べるように設計されています。縦断的研究では、長期にわたって複数の測定を行います。

縦断的研究にはより多くのリソースが必要となり、横断的研究よりも高額の研究費が必要となることが多いです。また、選択的離脱と呼ばれる影響を受ける可能性が高くなります。これは、ある人が他の人よりも脱落しやすいことを意味し、研究の妥当性に影響を与える可能性があります。

この記事の著者：仲田洋美医師
医籍登録番号　第371210号
日本内科学会　総合内科専門医　第7900号
日本臨床腫瘍学会　がん薬物療法専門医　第1000001号
臨床遺伝専門医制度委員会認定　臨床遺伝専門医　第755号