理论性研究又称理论流行病学（theoreticalepidemiology），是流行病学研究的高级阶段，它是在已知疾病流行或卫生事件发生全过程中各因素相互关联的基础之上，采用数学语言定量表述该过程各主要环节变化规律的一种方法。用数学方程表达疾病流行过程可以在实验室内或计算机上进行模拟，一方面可以预测可能发生的流行，另一方面可以筛选并检验不同预防措施的效果。目前比较成熟的数学模型有Reed一Frost模型、催化模型、多等级模型等等。
（第二节）病因及因果推断
儿童少年发育、精神与行为障碍大多原因不明，这给治疗及预防工作带来困难，流行病学从自身学科特点出发，从病因推断到疾病预防都有其独到之处。
一、病因的特征
在远古时代，人们把疾病看作是神的意志或上帝的惩罚，随着社会的发展，人们对环境的物质基础和人与环境的关系有了一定的认识，逐步形成朴素的唯物主义，把人类疾病的发生发展和自然界的金、木、水、火、土、气的变化相联系。到19世纪微生物被发现，人们注意到，疾病（特别是传染性疾病）的发生似乎总是和与人类共存的、小的、活的微生物有关联，从而产生了生物特异病因学说。20世纪下半叶，人们更加清醒地认识到，人的进化源于自然，人与自然界共生，但人又不同于自然界的一般生物，即人有思维、有语言、有社会活动等，从而产生了社会一心理一生物医学模式，形成了发病的环境、宿主、病因的生态失衡学说，这里的环境包括自然环境和社会环境，病因是指与发病具有密切关系的某些环境因素和宿主因素的总和。根据近年来人们对病因的理解和认识，目前流行病学的病因定义如下：能使人群某病发病概率增加的因素，称为该病的病因因素（causalfactorofdisease）或病因因子，简称病因（causeofdisease）。在流行病学研究中，通常把尚未最后确定的可能病因因素称为危险因素（或危险因子，riskfactor），把带有危险因子的人群称为高危人群或危险人群（riskpopulation）。从上述定义可以看出，一方面流行病学病因是一个具有广阔含义的概念，对于一种疾病或一个事件而言，其所有病因因素的集合构成了这种疾病或事件的全病因。另一方面，对于其中一个病人或事件的受害者来说，可能仅仅具备全部病因因素的一部分而导致发病。某个人或某个群体，包含（或暴露）的病因因素越多，他（他们）发病的概率就越大。在疾病控制实践中，我们常按病因的作用分为：
1.必要病因任何一种事件的发生，都具有一定的原因和条件，而且往往是多因素的交叉重叠，在诸多因素中，有些因素是必须的，也就是说，结果发生必具有该因素。我们将某种疾病的发生必然具有的这个（些）因素称为该病的必要病因因素，简称必要病因（necessaryofcause）。在实际工作中，往往不是所有病例都能找到必要病因，这里所谓“必然具有”可以理解为“几乎都具有”，这一点在儿童少年精神医学中更为常见。
2.促成病因在疾病的发生过程中，有些因素不是必要病因因素，但它们的存在可以引起疾病发生概率增加，比如儿童焦虑症的主因是各种心理社会方面的应激因素，结核杆菌是肺结核的必要病因，但并非暴露于结核杆菌的人均患肺结核，其他因素如机体免疫状态、营养不良、过度疲劳、遗传因素等都可能影响肺结核的发生。再如SARS爆发流行期间，人们看到并不是所有密切接触者全部都发病，爆发流行早期，病原体毒力较强，密切接触者中发病人数较多，到流行晚期，这种新型冠状病毒经不断更迭宿主之后毒力逐渐减弱，促成因素的作用逐渐明显。对此类病因因素，即如果某个（些）因素存在，可能导致某病发生的概率增加，但该病发生并非一定具有该因素，这个（些）因素称为该病的促成病因因素，简称促成病因（contributorycause）。我们可以这样认为，除必要病因因素以外，其他任何能引起发病概率增加的因素都是促成病因因素，只是它们在决定疾病发生概率中的作用大小或出现频率不同而已。
在疾病预防控制中，如果我们能找到并消除或有效控制某病的必要病因因素，可以防止或有效地控制该类疾病的发生。但是，当我们尚未找到必要病因因素，或者知道必要病因因素（如传染性疾病），但暂时无法消除或有效控制它（们）时，如果我们能发现足够多的促成病因因素，并设法对重要的促成病因因素予以消除或控制，同样可以极大地降低人群疾病发生频率。
对于因果关联的类型，我们可以分为：
1.单因单果型即一种（组）因素仅可引起一种疾病或结局，而且该疾病或结局只由该因素引起，儿童精神疾病的此类因果关联目前尚未看到。
2.单因多果型即一种（组）因素可以引起几种疾病或结局。如心理应激与许多疾病有关，既可以导致情绪障碍、睡眠障碍、适应障碍，也可以导致饮食与排泄障碍等等。
3.多因单果型这种类型比较常见，可有如下几种方式：多种（组）因素都可独立引起一种疾病或结局；多种（组）因素协同作用引起一种疾病或结局；多种（组）因素因果相连引起一种疾病或结局。
事实上，在各类儿童精神疾病和行为障碍发生的过程中，多个病因因素之间的作用方式及相互关系常常错综复杂，因素交叉重叠形成病因网（webofcausation）。如一项对青少年自杀意念产生原因的调查分析结果显示，仅各种社会心理因素就相互关联形成一个错综复杂的网状结构。
二、病因的分类
病因因素依它们的性质，可以分为环境因素和机体因素两大类。其中，环境因素包括：生物因素、物理因素、化学因素、社会因素等。机体因素包括：遗传因素、免疫因素、心理因素等。
（一）环境因素
1.生物因素已知各种病毒、细菌、真菌、螺旋体、寄生虫等可以导致某些儿童精神和行为异常，尚未见到立克次体、衣原体、支原体致精神疾病的报道。
2.物理因素物理因素有些是直接的作用，如脑外伤，有些是诱变遗传效应，如电离辐射等。
3.化学因素环境中各种化学元素如碘、铁、钙、锌、氟、铅、砷等含量过低或过高均可导致儿童精神发育障碍。这些元素可能是存在于外环境中人体所必需的微量元素，也可能是由于工农业生产对环境造成的污染。有机化学物质如各种蛋白质、氨基酸及维生素比例失调也是造成儿童精神发育障碍的重要原因之一。
4.社会心理因素以往人们认为，社会心理因素在疾病发生和流行中往往是辅助因素，近年来的大量研究表明，许多疾病流行的主因就是社会心理因素，特别是精神和行为障碍的致病因素中社会心理问题，包括家庭和父母的情感均占据重要地位。
（二）机体因素
来源于机体的因素称内源性病因，包括遗传、内分泌和免疫功能等。不同机体或同一机体在不同的环境和时间其代谢过程、免疫功能均有所不同，不同机体对内外环境的适应性有所不同，相同的环境刺激对不同个体会有截然不同的反应。比如癔病大多发生在青春期后的女性，具有癔病人格，有癔病的家族史，这类人群就成为癔病发生的高危人群。
三、病因的推断
流行病学病因推断是一种逻辑推理的过程，基本的思维方式是从判断可疑因果关联是否有统计学的联系到判断是否直接的因果关系。和医学统计的相关（conelation）概念不同的是，流行病学因果关联（association）是指一类事件或某一范畴之间的联系，而并非两组定量研究数据之间的相关，这种关联可以分为以下几类：
（一）无统计学关联
表面看来似乎有联系，但这种联系纯属机遇所致，两个完全独立的事件偶然碰在一起，医学统计学的作用就在于排除这种偶然性导致的联系。
（二）有统计学关联
这种关联又分为两类：
1.非因果关系的关联经统计学处理的关联并非一定具有真正意义上的关联，经常发生的一种情况是：如果事件A是事件B的原因或互为因果关系，同时事件A又是事件C的原因或互为因果关系，如果先有A出现，则必然会出现B与C之间的关联，这种关联往往有统计学意义，但是这种关联是一种非因果的虚假关联。流行病学研究中将可以影响欲研究的因果之外的第三个因素称为效应修饰因素（effectmodifier），医学统计则将其定义为协变量（covariate），如果我们在研究分析时欲将其控制，则称为混杂因素（confounder），如果我们想要了解并分析它们之间的关系，则称为交互作用分析（intoactionanalysis）。
2.因果关联具有因果关系的一系列事件可能形成链，或者更加复杂形成病因网，链或网中的每一个节点都与事件发生有关，因此因果关联又可分为：
（1）间接因果关联大多数指病因链（网）上的中间环节，从疾病预防和控制的意义上看，当我们尚未发现最终意义上的病因或虽已发现但无法控制时，控制这些中间环节仍然可以有效控制事件发展。
直接因果关联指病因链（网）上的终末环节，不明原因疾病的处置应当以确定直接病因为最高目标，因为只有针对直接病因采取措施才是最有效的防控措施。但是一次研究有时不能明确事件的真正原因，往往提供的是病因线索。另一方面，直接原因的探索随时间的推移不断深化，比如儿童反社会行为最初的研究是因为与社会团伙联系，以后发现主要原因是儿童丧失自尊，进一步发现是因为厌学失学，新近研究其根源在于学习困难……，事件的因果关系在不断深化的研究中越来越清晰，对直接病因的探索也永无休止。
（三）因果推断的原则
在人类探索未知原因疾病流行的进程中，总结了大量推断可疑病因的理论，研究者称其为证据法则（lawsofevidence），主要包括：
1.关联的强度（strengthofassociation）关联的强度一般用相对危险度、比值比或其他效应值来衡量。相对危险度越高，则关联的强度越大，研究因素和结局的因果关系可能性越大。当相对危险度很高时，一般可以认为研究因素与结局之间有因果联系。因为这种情况由各种虚假联系和间接联系而致的可能性较小。
2.关联的时间顺序（temporalityofassociation）如果可疑因素是疾病的病因，则暴露应在疾病发生之前，如果一时找不到这种时间顺序的证据，起码应当找到有这种前因后果时间顺序的可能性。在这个问题上，队列研究和实验性研究最有说服力。
3.剂量反应关系（dose一responserelationship）当研究的可疑致病因子（或特征）可以定量或分级，而且这些因子量的变化可引起人群中疾病频率的相应变化，暴露程度越重，出现事件的概率越大，则可疑致病因子与疾病二者之间可能存在因果关系。但在医学事件与可疑病因之间的剂量反应很可能仅在暴露剂量适中的情况下才会出现，剂量反应关系不可能出现在全部暴露范围之中。
4.关联的一致性（coherenceofassociation）如果在不同人群、不同地区、不同场合由不同的研究者所得到的研究结果相同或类似，即某（些）因素与某病有关联，则这种联系可能是真实的，但是如果对同一批研究对象采用不同研究设计得出相同结论，其论证强度更高于前者，也有将关联的一致性称为关联的可重复性。
5.分布的相符性（distributionaccordance）研究的可疑致病因子的分布（即人群分布、时间分布和地区分布）与疾病的分布相符合或基本符合，则将加强因果关联的证据。
6.关联的特异性（specificityofassociation）主要体现在病种的特异，在传染病的病因探索中，常可确立特异的病原体和特异的疾病爆发流行间的关系。对于非传染病来说，大多情况下不易确立研究因素与疾病关联的特异性，因为大多非传染病的病因常常是一种原因与多种疾病有联系，或一种疾病、一个事件与多种因素有关，此时如能证明某一因素在暴露时间或所致疾病的发病部位具有特异性，将大大加强因果关联的证据。
7.关联的生物学合理性（plausibilityofassociation）在判断因果关系时，应根据已知的生物学和医学知识，以及其他研究证据，来论证研究所得的可疑病因和疾病的因果关系是否具有生物学上的合理性和可诠释性。
8.实验证据（experimentalevidence）可疑致病因子的减少或去除将会引起疾病频率的下降，进一步支持因果关联，现场进行的这类实验称为干预实验（titerventionstudy），这种证据由于因果的时间关系明确，较少受到偏倚的干扰，所以论证强度较高。
四、病因研究和预防
流行病学预防策略分三级，其中一级预防为病因预防，是为避免某一特定障碍（疾病）或几组障碍（疾病）的出现而设计的预防手段，是一种积极的、主动的预防策略。流行病学干预一词主要用于针对病因采取的措施，因此所谓早期干预应当属于一级预防。对于障碍或疾病的早期发现、早期诊断、早期治疗属于二级预防，至于病后采取措施预防残疾（通常此类措施称为康复）则属于三级预防范畴。从预防的实践出发，人们不可能一定要在找到真正的直接病因之后才采取措施，如前所述，只要我们对儿童反社会行为因果链中任何一个环节采取措施，都可以达到减少儿童反社会行为发生的目标。流行病学病因研究的重要价值就在于可以提供一级预防的具体措施的依据。
（第三节）基本流行病学研究方法
科学的发展和社会的进步促使流行病学研究的方法近年来快速发展，为了适应各类流行病学研究的需要，传统的、经典的方法不断丰富和完善，新技术、新方法不断涌现。流行病学研究目的不同，所采用的方法也有所不同，现简述如下：
一、常用指标