Complex systems, part I: why 42 is rarely, if ever, the ultimate answer
pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31987681/
D.A. Mitchell a, , A. Sebald a,b, , L. Tomasello a
オンライン版 2020年1月25日に公開
概要
本論文では、システムとシステム思考の異なるカテゴリーについて説明し、ほとんどすべての臨床的相互作用が同時に複雑なシステム、いわゆる「邪悪なシステム」を構成する理由を説明する。また、なぜこれらのシステムが定量的な分析に適さないのかについても議論する。また、比較やイラストを用いて、還元主義的な測定方法が引き起こす問題点を示し、定量的誤謬に関する懸念を裏付ける。医学におけるデータの体系的な相関関係は、この分野の最も初期の成果の一つであった。しかし最近では、無作為化比較試験にほぼ全面的に依存したエビデンスベースへの圧倒的な偏りにより、医学の重要な側面、特に外科手術を排除する還元主義的な見方が生まれている。我々は今、「測定基準の専制」に支配された思考から脱却し、複雑なシステム思考を取り入れ、分野を超えて協力していかなければならない。本稿では、そのための論点を整理し、口腔外科・顎顔面外科の臨床例を紹介する。
キーワード 複雑系、システム思考、ウィキッドシステム、ヘルスケア研究、ヒューマンファクター、外科学
はじめに
この悪名高い文学的な答えは、単一価値の指標に対する還元主義的なアプローチを極端にしたものであり、（数値的な尺度やリーグテーブルに重点を置いた）現実の世界が『銀河ヒッチハイカーズガイド』に追いついたようだと、時折結論づけざるを得ない。数字というデータを「良い証拠」とみなすようになったのはなぜなのか？評価の尺度としては不適切であっても、あるいは逆のインセンティブを生み出していても、金科玉条のように受け入れられてしまうほど、メトリクスの専制政治2はどのようにして普及したのであろうか。たとえそのデータが欠陥のある研究から作成されたものであっても、あるいは統計学への理解や扱いが不十分なものであっても、あるいはその両方であっても、数字や数値データだけが良い証拠であると受け入れられるようになったのはなぜであろうか。なぜ、我々は自分の専門知識を（合理的な範囲で）信頼できなくなったのであろうか？最近では、複雑系思考の可能性と必要性を強調する研究が増えてきたことに加えて、医学における質的研究のメリット、あるいはメリットのなさについても議論されている3-15。
我々は、複雑系思考の観点から、これらの議論や検討に貢献したいと考えている。これらのアプローチは、コンピュータサイエンスから社会科学、生物学、生態学、経済学、言語学、芸術に至るまで、幅広い分野で使用されており、今や確立された概念的・理論的フレームワークとなっている。しかし、その流れは変わりつつあり、医学関連の出版物の中で、これらに関する議論が増えてきており、3-15 将来的には利用されるようになるかもしれない。
ここでは、その出発点として、複雑系の考え方を簡単に紹介し、評価や改善の方法について、より多様で健全な議論に貢献したり、促したりすることができればと考えている。我々の意見は、コンピュータサイエンスとモデリング、データと数学的フレームワーク、統計学、科学に基づくフレームワーク、そして最後に、臨床と手術の実践を含む、いくつかの異なる分野からの見解に基づいている。我々の課題は、医学における複雑系システム思考を議論することから、それを実践することへと移行することである（それが適切で、可能で、豊かな概念となり得る場合に）。
議論
我々はまず、システムのさまざまなカテゴリーとその関連する特性を調べることから始める（図1）。これは少し遠回りのように思えるかもしれないが、関連する概念を簡単に紹介するのに適している。
図1. 単純なシステム、複雑なシステム、複合的なシステム、邪悪なシステムを2次元的に表現したもの
システムを2次元で表現し、複雑さと複雑さの度合いが増すように配置することで、有用な概要を得ることができる。このような表現では、左下の領域は単純なシステムを示している。これは、人類が何千年もの間、その扱い方を知っていたもので、特に何世紀にもわたる数学者の洞察力によるものである。これらのシステムには、正しいことを証明できない既知の解を持つ問題が含まれている。
右下のエリアに移ると、複雑さの度合いが増し、複雑さがないか、複雑さの度合いが低い状態になる。この種のシステム（複雑系）は、工学の時代である19世紀の課題であり、その典型的な例が飛行機である。このシステムは、多くの異なる部品で構成されており、安定的かつ予測可能な方法で部品の合計のように動作する。この挙動は、多数の部品が相互に強く影響し合わないことに起因する。十分な計算能力があれば、このようなシステムが将来のどの時点で何をするかを（高い精度で）予測することができる。
左上の領域は、20世紀のシステムの課題である「複雑さの程度が大きくない複雑なシステム」を表している。典型的な例は、魚の群れや鳥の群れなどである。これらのシステムの特徴は、複数の同一または類似の構成要素（エージェント）からなり、互いに強く作用し合うことである。このようなシステムは、その中にある多くの強い相互作用やコミュニケーションによって動的に支配されているため、その挙動を簡単に予測することはできない。複雑系は、どちらかというと動く標的のようなもので、構成要素の総和のようには振る舞わないため、その特性の分析に影響を与える。複雑なシステムでは、意味のある数値シミュレーションはできないが、レトログラード（またはリバースエンジニアリング）の手法を用いて、その挙動をモデル化し、分析することができる。自然界に遍在している（すべての生物は複雑系である）ことから、その特性をモデル化するために多くのアルゴリズムやアプローチが開発されており、20世紀後半にはこの分野で大きな進展があった。
右上の領域は、21世紀の課題である「Wicked System」と呼ばれる、高度な複雑性と複雑さを併せ持つシステムである。これらのシステムは、定量的な分析ができず、その行動を予測することもできない。単一の問題に手を加えることは、意図しないシステム的な結果を招く可能性が高く、将来的にこれらを分析することを望むならば、新しいシステム的なアプローチが必要となる。これには、現在これらの問題に対する我々の理解を制限している再概念化の開発や考え方の再構築も含まれる。
注目すべきは、社会的相互作用を含むほぼすべてのシステムが、Wicked Systemのカテゴリーに属するということである。言い換えれば、我々が医療の世界で扱うほぼすべてのものがこのカテゴリーに含まれ、少なくとも複雑系であると言える（すべての生命体は、トップダウンの因果関係という創発的な特性を持っているため、定義上、複雑系とみなされる）。このことは、医学研究においてシステムを評価したり、予測したりするための単純で還元的な基準を見つけようとする試みとは完全に矛盾している。
複雑なシステムについては、口腔顎顔面外科（OMFS）という専門分野を少し見てみるとわかりやすいかもしれない。ウェブサイト「maxfacts.uk」20は、複雑系思考の精神に基づき、OMFSのあらゆる側面に関する包括的な情報を提供しており、すべての関係者（患者、介護者、専門家）にとって同じ情報源となっている21。
OMFSは、ほぼすべての側面が他の多くの側面と密接に関連している複雑なシステムであることは間違いないが、この定性的なグラフ表示は、合理的な方法でその特徴を表している。また、質的に有効な推測や解釈も可能である。例えば、それを維持・強化するためには、サブスペシャリティを分離すべきではないという結論になるかもしれない（例えば、サブスペシャリティのための多数の並列セッションがある学会など）。複雑なシステムの回復力は、システム全体を定義し、推進する多数の多様な相互作用やコミュニケーションのチャンネルを強化することによって、最もよく支えられる。
このように、OMFSのテーマの複雑なネットワークを図示すると、特定のテーマへのリンクの数を数えて、最も顕著なテーマを特定したくなる人もいるかもしれないし、また、それが過度に奇抜であるとも思わないであろう。しかし、このような単純な数値化は、「放射線治療が最も重要な分野です」という結論を導いてしまう（図3）。頭頸部の治療に放射線治療を用いた場合、その重大かつ生涯にわたる悪影響を考えると、多くのリンクに放射線治療が含まれることは驚くべきことではなく、また、単純化された単一の指標が、専門分野を質的に表す複雑なネットワークの適切な記述とはならないことも同様に驚くべきことではない。
図3. 「放射線治療」というトピックとその多数のリンクを示すクモの巣状の表現にズームインしたもので、ネットワークの特性を理解／「定量化」するための単純な指標が不適切であることを象徴している。
多くの人がこの効果の例として、学校がリーグテーブルの順位を落とさないように「難しい」科目を落とさせる倒錯したインセンティブ、同様の理由で複雑な状態の患者の手術をしたがらない外科医、悪名高く本質的には意味のない1から10までの痛みの尺度、一流の学位を授与するための大学学部へのインフレ圧力などを挙げることができるであろう。
指標のゲーム化（より高いランクに到達するための操作）は、どこでも発生するが、悪意がある場合もあれば、誤解を招くようなバイアスを引き起こすような魅力的な軌跡をたどる場合もある。例えば、測定が容易なものは、関連性がなくても測定されるため、重要な側面から目をそらし、後に誤った仮定に基づいて確立された擬似的な知識につながる可能性があり、これはしばしばマクナマラの誤謬と呼ばれる概念である。22。
我々は、説明責任や透明性に反対しているのではなく（どちらも通常、測定基準に決定的に依存している)測定基準に固執することで、プロの判断を何らかの標準的な測定に置き換えてしまうことに反対しているのである。さらに、必要に応じて、統計やその他の定量的な尺度を適切に使用することにも反対しない。このような尺度は、直線的な（複雑な）システムの評価や、複雑なシステムのサブシステムを局所的に評価できる特定の状況においては、完全に適切である。しかし、臨床試験のような確立された手順であっても、測定基準や適合性関数に関する適切な疑問が生じる。例えば、免疫療法薬などの新薬を評価するための臨床試験では、生存期間という単一の適合性関数や指標を使用する。このような評価に積極的に貢献しない副作用は、したがって、報告と議論に含まれるかもしれないし、含まれないかもしれない。
このようにして、我々は臨床現場で日々決断を迫られている。これらの出来事はすべて、邪悪なシステムの枠組みの中で起こっているという事実から逃れることはできない。例えば、患者の診察である。医師と患者がお互いに母国語でコミュニケーションをとっていても、抑揚や推論、ボディランゲージによって、意味のあるやりとりが制限されたり、混乱したりすることがあり、正しい診断がなされ、患者にとって最も適切な方法で行動がとられるかどうかに影響を与える。航空業界から学べることはたくさんあるが、航空業界では人間と機械の相互作用（機械の行動は通常予測可能で、人間の行動は可変である）があるのに対し、医療相談は少なくとも2つの予測不可能なエージェント間で行われる。
このコンセプトを説明するのに、実際の臨床例が役立つ。ある46歳の女性が口腔腫瘍外来に来院した。「指標中心」の世界では、彼女は2週間以内に診察を受け、組織診断を受け、指示があればNHS（英国保健医療局）のがんパスウェイで定められた期間内にその後の治療を受けることになる。しかし、実際には、複雑なニーズと要望を持つこの人間は、異なるスキルを持つ他の人間と相互作用していた。治癒しない口内炎は、治癒を目的とした治療が可能な口腔がんの臨床マーカーをすべて満たしていた。彼女は比較的完全な歯列を持っていたが、慢性的に進行した歯周病と、30%から50%の水平骨の喪失があった。彼女は定期的に歯科医に通院していたが、この情報は共有されておらず、紹介状を見ても明らかではなかった。彼女には、診断の可能性、即日生検の必要性、一連の検査の流れ、時間的な余裕、デンタルクリアランスを含む治療の可能性などが伝えられた。彼女は、最後の点に対処することができず、非常に悩んで倒れてしまった。
コンサルタントとがん専門看護師は、彼女が一番気にしていたのは歯と見た目であり、慢性的な歯周病であることは知らなかった。彼女は口腔がんを疑っており、クリニックのアポイントメントレターで情報を得ていたので、心の準備はできてた。しかし、彼女はコントロールできないほど悩んでいて、どんな言葉の情報にも全く反応しなかった。この状況を打開したのは、看護師が彼女を抱きしめたことだった。抱きしめることは、「42」という数字のように万能の答えではないが、この状況は、我々がほとんど常に邪悪なシステムの中で働いていることを反映している。それにもかかわらず、臨床現場を管理するための構造は、もっと単純なものを反映している。
では、なぜ複雑なシステムについての議論は盛んなのに、行動は少ないのであろうか。その理由のいくつかは、質的に理解しやすいものである。科学者や数学者にとって、自分の専門分野の限界を認めることは簡単である。社会科学、人文科学、芸術の分野では、主に質的な評価の枠組みに慣れており、避けられない主観性を受け入れることに問題はない。彼らは、法律や政治のプロセスのように、「科学的な」還元主義的手法を採用しようとはしなかった。これらのプロセスは、証拠に基づいていると主張しているが、人命に与える影響とは関係なく、意見や信念に基づいているため、非常に主観的である。
では、医学はどうなったか？この分野では、専門的な情報や証拠を体系的に収集することを早くから始めてた。最も古くから確立されている査読付き出版物のいくつかは、医学の分野にある。なぜ医学分野は複雑系アプローチを支持してこなかったのか、実際、なぜ質的研究は質が低いとして退けられてきたのか。しばしば不適切とされる還元主義的で段階的な機械的な証拠の見方が、なぜこれほどまでに魅力的なのであろうか。一つの主張は、主観性に対する客観性の優位性である。
「安全」で確立されたプロセスや、刺激的ではないが合理化されたプロセス、そして様々な商業的利益と組み合わされた規制の枠組みは、医学研究における還元主義的手法を効果的に維持する役割を果たしているように思われる。2000年代初頭に導入されたヒューマンファクターが医学的思考の足場を取り戻したのと同じように24,（新しいものではない）複雑系を医学に再統合して、直感的な態度によるアプローチから記述可能なアプローチへと移行させる必要があるのである。
我々は、専門家としての主権を取り戻し、十分な情報に基づいて意思決定を行い、それに基づいて行動する必要がある。複雑系アプローチを採用し、医療の世界で活用することは可能である。ウェブサイトmaxfacts.uk20は、まさにそのような試みの小さな例であり、21世紀の医療に必要なパラダイムシフトを提唱している。
結論として、我々はこの一般的なテーマを、専門的な読者向けの専門誌に書くことを選んだ。例えば、著者間で共有された洞察の質は、OMFの外科医は、人生を変えるような介入について適切な情報を得た上で決定する必要のある患者を高い割合で治療しているという事実に必ず回帰する。これは、この専門分野が、複雑系のアプローチや手法がすべての関係者にとって有益であることを示す明確な指標である。
ミュラー氏の著書「The tyranny of metrics2」に書かれている一般的な結論と意味合いは、そのままOMFSに置き換えることができる。フレームワークに含まれる3種類の測定基準のうち、2種類（透明性と説明責任のため）は改革するのではなく、完全に廃止すべきである。診断目的に適したものだけを残し、改革すべきである。つまり、マネージャーを経由せず、専門家だけで対処すべきである。この結論に同意しない人はいないであろう。
利害の対立
我々には利益相反はない。
倫理声明／患者の許可の確認
倫理的な承認は必要ない。患者を特定できるような情報はない。
謝辞
本研究は，British Asso-ciation of Oral and Maxillofacial Surgeons Endowments CommitteeおよびYork Cross-Disciplinary Centre of Systems Analysis (YCCSA)の夏季学生奨学金によって支えられていることを感謝する。