IL DISEGNO DEGLI STUDI EPIDEMIOLOGICI -

GLI STUDI DESCRITTIVI

Igiene, Epidemiologia e Sanità PubblicaIgiene, Epidemiologia e Sanità PubblicaDip. Medicina Sperimentale ed ApplicataDip. Medicina Sperimentale ed ApplicataUniversità degli Studi di BresciaUniversità degli Studi di Brescia

UTILIZZI DELL’EPIDEMIOLOGIA

CLASSIFICAZIONE DEGLI STUDI EPIDEMIOLOGICI

STUDI OSSERVAZIONALI

STUDISPERIMENTALI

DESCRITTIVI

TRASVERSALI

CASO-CONTROLLO

A COORTE

SPERIMENTAZIONI CLINICHE

SPERIMENTAZIONI SU COMUNITA’

SPERIMENTAZIONI SUL CAMPO

Classificazione degli studi osservazionali in base ai dati utilizzati

Studi su dati aggregati (descrittivi): – Distribuzione geografica– Andamento temporale– Correlazione geografica o temporale (studi “ecologici”)

Studi su dati individuali (analitici):– Trasversali – Coorte– Caso-controllo

Classificazione degli studi sperimentali in base ai dati utilizzati

Studi su dati aggregati:– Trial di intervento su comunità (Community intervention

trial)

Studi su dati individuali:– Studi randomizzati controllati (randomized controlled

trials, RCT) (sperimentazioni cliniche)– Trial sul campo

TIPI DI STUDI EPIDEMIOLOGICI IN RELAZIONE ALLA CRONOLOGIA DELL’OSSERVAZIONE

Inizio dello studio

1Inizio

esposizione

2

Inizio esposizione

Inizio malattia

Inizio malattia

3

Inizio esposizione

Inizio malattia 1 e 2 = studi prospettici

3 = studi retrospettivi

Differenze fra studi prospettici e retrospettivi in rapporto alla cronologia

dell’osservazione

STUDI EPIDEMIOLOGICI IN RELAZIONE AL DISEGNO

PROSPETTICO O RETROSPETTIVO

Studi sperimentali: – prospettici

Studi di coorte:– prospettici– retrospettivi (“storici”)

Studi caso-controllo:– retrospettivi

STUDI DESCRITTIVI

Uno studio descrittivo si propone di descrivere un fenomeno morboso nella popolazione, e quindi le caratteristiche delle persone colpite da una certa malattia, in rapporto al luogo ed al tempo in cui si è verificata.

I tre aspetti fondamentali degli studi descrittivi sono:– luogo (dove si manifesta una determinata malattia)– tempo (quando si manifesta)– persone: residenza, età, sesso, razza o etnia, scolarità,

occupazione, livello socio-economico, ed altro) (chi si è ammalato)

GLI STUDI EPIDEMIOLOGICI DESCRITTIVI: UN ESEMPIO

STUDI DESCRITTIVI

• Lo studio descrittivo è generalmente semplice, rapido e poco costoso: il ricercatore raccoglie, elabora e interpreta dati già disponibili, riguardanti la frequenza e la distribuzione di un determinato fenomeno (malattie) in popolazioni tra loro differenti.

• In genere lo studio si basa sulla raccolta e l’analisi di dati provenienti da statistiche correnti (in particolare dati di morbosità e mortalità) e da altre fonti ufficiali (censimento, anagrafe comunale).

STUDI DESCRITTIVI: FONTI DEI DATI

Dati demografici (Censimento, dati anagrafici) Scheda di morte Notifica delle malattie infettive Scheda di dimissione ospedaliera (SDO) Esenzioni del ticket sanitario per patologia Le prescrizioni di farmaci (Farmaceutica) Flussi sanitari ministeriali (denunce INAIL di mal.

o infortuni professionale, ecc.) Registri di patologia (Registri Tumori, della Malattia Celiaca, Diabetici, ecc.)

Studi epidemiologici e banche dati ad hoc

TIPI DI STUDI DESCRITTIVI Studi geografici:

Studiano la distribuzione geografica dei fenomeni morbosi o dei fattori di rischio, consentendo di confrontare tra loro popolazioni diverse, a livello mondiale, nazionale, regionale o di piccola area

• Studi temporali:Studiano l’andamento temporale dei fenomeni morbosi o dei fattori di rischio, consentendo di confrontare tra loro eventi che si sono svolti in tempi diversi

• Studi di correlazione (geografica o temporale):Studiano la distribuzione geografica o l’andamento temporale di un fenomeno morboso in relazione ad un fattore di rischio, consentendo di valutare ipotesi di associazione a livello di popolazione (e non individuale), utilizzando dati aggregati

TIPI DI STUDI DESCRITTIVI

Studi geografici:• Studiano la distribuzione geografica dei fenomeni

morbosi o dei fattori di rischio, consentendo di confrontare tra loro popolazioni diverse, a livello mondiale, nazionale, regionale o di piccola area

• Si possono effettuare confronti internazionali, nazionali, regionali, locali

Cattedra di Igiene - Università degli Studi di Brescia

MORTALITA’ % PER TUMORE IN ITALIA NEL 1994

Stomaco 7.9

Colon-retto 13.7Colon-retto 10.5

Polmone 7.9

Pancreas 5.3

Mammella 18.9

Utero 5.0

Ovaio 4.8

Stomaco 8.1

Fegato 4.9

Pancreas 4.1

Polmone 29.3

Prostata 6.5

Vescica 4.6

La distribuzione spaziale della mortalità tumorale La distribuzione spaziale della mortalità tumorale in Lombardia - in Lombardia - MaschiMaschi

Quintili stimatore KernelQuintili stimatore Kernel

La distribuzione spaziale della mortalità tumorale La distribuzione spaziale della mortalità tumorale in Lombardia - in Lombardia - FemmineFemmine

Quintili stimatore KernelQuintili stimatore Kernel

Tipo di tumore

Sesso Incidenza maggiore N° casi Area

Incidenza minore N° casi Area

Rapporto

Pelle, melanoma

M

51.1 Australia (Queensland)

0.2 India (Poona)

255

Stomaco M 91.6 Giappone (Yamagata)

4.6 USA (Utah)

20

Colon e retto

M 55 Repubblica Ceca

5 India (Madras)

11

Fegato M 95.7 Cina (Qidong)

1.4 Olanda (Eindhoven)

68

Polmone M 107 USA (New Orleans-neri)

3.9 Uganda

27

Mammella F 109.6 USA (S.Francisco-bianchi)

10 Cina (Qidong)

11

Cervice uterina

F 55.0 Zimbabwe (Harare)

2.5 Israele- non ebrei

22

Prostata M 202 USA (Detroit-neri)

3 Cina (Shangai)

67

INCIDENZA DI TUMORE IN DIVERSE AREE DEL MONDO (n° casi/100000) (1993-97)

Incidenza del carcinoma colo-rettale - Maschi

Incidenza del carcinoma colo-rettale - Femmine

Mortalità per tumori per etnia negli USA, 2003-07

Incidenza dei tumori per etnia negli USA, 2003-07

TIPI DI STUDI DESCRITTIVI

Studi sui migranti:• Gli studi sui migranti consentono di

valutare quale può essere il ruolo dell’ambiente e, reciprocamente, quello della componente ereditaria (genetica) nell’insorgenza di diverse patologie umane

STUDI SUI MIGRANTI

Popolazione che vive in una zona a bassa incidenza della malattia

Migrazione in zone ad alta incidenza della malattia

Adeguamento dell’incidenza a quella del paese ospitante

AMBIENTE DI VITA

Incidenza uguale a quella del paese d’origine

GENETICA

Valutazione dell’incidenza nella popolazione migrata e/o nelle generazioni successive rispetto a quella nella popolazione residente

Il rischio di cancro nei migranti: lo studio sui Giapponesi nelle Hawaii (Kolonel, 2004)

0

5

10

15

20

25

30

Tass

i di i

ncid

enza

per

100

000

MASCHI FEMMINE

Ha Noi

Vietnamiti inUSABianchi USA

La frequenza del tumore del colon nei migranti: lo La frequenza del tumore del colon nei migranti: lo studio sui migranti del Viet-Nam negli USA (Le, 2002)studio sui migranti del Viet-Nam negli USA (Le, 2002)

TIPI DI STUDI DESCRITTIVI

Studi temporali:• Studiano l’andamento temporale dei fenomeni morbosi o dei fattori di rischio, consentendo di confrontare tra loro eventi che si sono svolti in tempi diversi• In relazione alle diverse malattie, può essere di interesse studiare una curva epidemica, un andamento giornaliero, mensile, stagionale o annuale

CICLI EPIDEMICI

Ultimo aggiornamento: 4/5/2011

Poliomielite: morbosità in Italia dal 1925 al 2000Poliomielite: morbosità in Italia dal 1925 al 2000C

a si n

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Inizio OPV: 1964

Obbligo OPV: 1966

Inizio IPV: 1958

Cattedra di Igiene - Università degli Studi di Brescia

0

50

100

150

200

250

300

'55-'59 '60-'64 '65-'69 '70-'74 '75-'79 '80-'84 '85-'89 '90-'94

maschi

femmine

MORTALITÀ PER TUTTI I TUMORI IN ITALIANEGLI ANNI 1955-94 (ISTAT)Ta

sso

per 1

00.0

00

Anni

Andamento temporale della mortalità per tumore negli USA 1930-2007, standardizzati per età - Maschi

Stima della quota di mortalità per tumori evitata negli USA nel periodo 1991-2007

Incidenza dei tumori per genere negli USA, 1975-2007

Andamento temporale dell’incidenza dei tumori negli USA 1975-2009: tassi annui, standardizzati per età

Andamento temporale della mortalità per tumore negli USA 1930-2007, standardizzati per età - Femmine

Andamento temporale dell’incidenza dei tumori negli USA 1975-2007: tassi annui, standardizzati per età - Femmine

Mortalità per tumori per genere e “razza” negli USA, 1975-2007

Andamento temporale dell’incidenza del cancro del colon in Regno Unito e Giappone - 1964-1995

Sopravvivenza in relazione al livello di inquinamento atmosferico nello studio di sei

città negli USA

Effetto età, coorte di nascita e periodo di calendario negli studi di andamento temporale L’andamento temporale di un fenomeno morboso in periodo più o meno lungo (anni, decadi) può essere dovuto a diversi effetti:

- effetto periodo di calendario: per la variazione nel tempo di fattori che aumentano o diminuiscono il rischio di malattia (eventi acuti: guerre, catastrofi naturali, eventi tipo Hiroshima, Chernobil, Bhopal, ecc.; eventi cronici:)

- effetto coorte di nascita: per il cambiamento nelle abitudini di vita di soggetti che sono nati nello stesso periodo e hanno acquisito simili abitudini di vita (fumo di tabacco, alimentazione, ecc.)

- effetto età: per il cambiamento della struttura per età della popolazione, ad esempio un aumento di incidenza di una malattia cronica per l’invecchiamento della popolazione.

UN ESEMPIO DI EFFETTO PERIODO: LA MORTALITA’ PER TB RESPIRATORIA IN INGHILTERRA

UN ESEMPIO DI EFFETTO PERIODO La poliomielite paralitica in Italia dal 1925 al 2000La poliomielite paralitica in Italia dal 1925 al 2000

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Inizio OPV: 1964

Obbligo OPV: 1966

Inizio IPV: 1958

Un esempio dell’effetto «coorte di nascita»

PER COLPA DELLA TV I BAMBINI SONO SEMPRE MENO

FORTII bambini di oggi sono molto piu' deboli fisicamente rispetto ai loro coetanei di 10 anni fa. Lo ha scoperto uno studio pubblicato dalla rivista Acta Pediatrica, secondo cui questa generazione ha un quarto in meno della forza di quella che l'ha preceduta, anche a parita' di indice di massa corporea. I ricercatori britannici della Essex university hanno studiato 315 bimbi che nel 2008 avevano 10 anni, paragonandoli ad altrettanti coetanei del 1998 con lo stesso indice

di massa corporea. Il risultato e' stato che la forza nelle braccia dei bimbi moderni e' scesa del 26%, mentre la capacita' di afferrare oggetti del 7%. Inoltre il numero di bambini incapaci di sollevare il proprio peso corporeo e' raddoppiato dal 5 al 10%: "Questo e' dovuto probabilmente ai cambiamenti nelle attivita' fra i bambini - spiega

Gavin Sandercock, uno degli autori - che oggi non scalano gli alberi e non fanno esercizi neanche a scuola. Il fatto che il 10% dei soggetti che abbiamo studiato non era in grado di arrampicarsi su un muro e un altro 10% rifiutasse

di provare a farlo e' veramente scioccante". Secondo gli esperti la maggiore debolezza e' dovuta sia al fatto che i bambini passano sempre piu' tempo davanti alla tv o al computer sia alla maggiore apprensivita' dei genitori, che

impediscono attivita' considerate 'pericolose'.

UN ESEMPIO DI EFFETTO COORTE DI NASCITA: LA MORTALITA’ PER MALATTIE CARDIOVASCOLARI

NEGLI USA

Un esempio di analisi degli effetti età-periodo-coorte: la mortalità per tumore della mammella negli USA, 1950-2002

La riduzione della mortalità nelle donne nate dopo il 1945, in tutte le fasce di età, non suggerisce un “effetto screening” (le donne nate dopo il 1947 hanno avuto una riduzione della mortalità in tutte le fasce di età, non solo in quelle coinvolte nei programmi di screening a partire dalla metà degli anni ’80)

Mortalità per tumore del polmone in Italia nel 1955-1984: tassi per periodo di calendario e

fascia di età, per 100000. Maschi.

Classi di età (anni)

Anni 45-49 50-54 55-59 60-64 65-69 70-74 75-59 totale

1955-59 24.7 54.6 85.6 98.8 88.5 70.4 59.5 19.1

1960-64 25.8 57.6 109.4 147.5 125.8 119 88.1 27.9

1965-69 34.3 64.0 115.3 191.3 229.0 217.6 148.3 39.3

1970-74 45.8 82.4 126.1 199.5 275.7 303.2 257.1 50.9

1975-79 49.0 100.8 162.7 225.7 309.4 361.1 349.8 63.0

1980-84 51.4 109.8 192.5 292.5 332.5 431.6 466.9 78.7

Mortalità per tumore del polmone in Italia nel 1955-1984: tassi per periodo di calendario e coorte di età,

per 100000. Maschi.

Nati nel

Anni 1890-1894 1895-1899 1900-1904 1905-1909 1910-1914 1915-1919 1920-1924

45-49 24.7 25.8 34.3

50-54 54.6 57.6 64.0 82.4

55-59 85.6 109.4 115.3 126.1 162.7

60-64 98.8 147.5 191.3 199.5 225.7 292.5

65-69 88.5 125.8 225.0 275.7 309.4 332.5

70-74 119.0 217.6 303.2 361.1 431.6

75-79 148.3 257.1 349.8 466.9

TIPI DI STUDI DESCRITTIVI

Studi di correlazione (geografica o temporale):• Studiano la distribuzione geografica o l’andamento temporale

di un fenomeno morboso in relazione ad un fattore di rischio, consentendo di verificare ipotesi di associazione a livello di popolazione (e non individuale), utilizzando dati aggregati

• In genere valutano l’associazione tra un solo fattore e una malattia sudati aggregati, e sono soggetti a due tipi di errore:

1. Ecologico (le associazioni a livello di gruppo non corrispondono a quelle riscontrabili a livello individuale)

2. Confondimento

Regione Tasso di mortalità in soggetti di 35-64 anni

per 100.000

N° sigarette vendute per abitante -1951

Piemonte 62 680

Valle d’Aosta 62 610

Liguria 74 790

Lombardia 98 740

Trentino A.A. 60 715

Veneto 91 650

Friuli V.-G. 87 470

Emilia-Romagna 68 730

Marche 46 520

Toscana 63 710

Umbria 41 530

Lazio 68 900

Campania 59 590

Abruzzo 38 390

Molise 29 380

Puglia 56 515

Basilicata 24 300

Calabria 30 280

Sicilia 38 460

Sardegna 46 510

MORTALITA PER CANCRO DEL POLMONE NEL 1969-73 E N° DI SIGARETTE VENDUTE PER ABITANTE NEL 1951 NELLE

REGIONI ITALIANE

2040

6080

100

Mor

talit

à 19

69-7

3 - T

assi

per

100

.000

200 400 600 800 1000N° sigarette vendute pro capite - 1951

Correlazione tra la mortalità per tumore del polmone nel periodo 1969 (tassi standardizzati per età) e il numero di sigarette

vendute pro capite nel 1951 in Italia

R=0.71

Correlazione tra il consumo di grassi e la mortalità per cancro della mammella in diversi paesi del mondo

Correlazione tra il consumo di carne giornaliero Correlazione tra il consumo di carne giornaliero e l’incidenza di cancro del colon in diversi paesi e l’incidenza di cancro del colon in diversi paesi

del mondo del mondo (Armstrong e Doll 1975) (Armstrong e Doll 1975)

CORRELAZIONE TRA FUMO DI SIGARETTA E CANCRO AL POLMONE - Maschi e femmine

Inghilterra e Galles - 1900-1980

F

M

J. Cairns, 1975

L’episodio dello smog di Londra nel 1952

Vi fu una combinazione di eventi sfavorevoli: temperatura molto bassa e conseguente aumento del consumo di combustibili, inversione termica e conseguente ristagno degli inquinanti negli strati più bassi dell’atmosfera: si registrarono così picchi di concentrazione di particolato totale sospeso (TPS) di circa 4000 µg/m3.

L’episodio dello smog di Londra nel 1952

Cambiamenti nella quantità di piombo usata nella benzina e concentrazione media di piombo ematico

negli USA nel periodo 1976-1980

Gli studi ecologici sono ancora attuali ?

Gli studi ecologici a volte sono più validi di quelli con dati individuali !

Un ruolo per gli studi ecologici (D.A. Savitz, 2012)

• La ricerca è di interesse scientifico, in assenza di dati o in presenza di dati contrastanti

• Esiste una sufficiente variabilità di esposizione tra le aree in studio (eterogeneità geografica)

• E’ improbabile che vi sia un importante confondimento da parte di altri fattori

• Si misurano anche altre variabili di effetto, che fungano da controlli positivi (vi deve essere associazione tra esposizione e malattia) e negativi (non vi deve essere associazione tra esposizione e malattia)

STUDI EPIDEMIOLOGICI DESCRITTIVI

OBIETTIVI Studiare la distribuzione delle malattie in rapporto a tempo, spazio e particolari caratteristiche

Formulare ipotesi su associazioni tra malattie e fattori di rischio

Altro (valutazione di efficacia di interventi sanitari, valutazioni di economia sanitaria, ecc.)

STUDI EPIDEMIOLOGICI DESCRITTIVI

VANTAGGI Basati spesso sull’utilizzo di dati correnti

Di semplice e rapida esecuzione, poco costosi

Comparabilità dei risultati tra diverse realtà geografiche e temporali, grazie all’utilizzo di metodologie standardizzate sia per l’uso delle classificazioni dei fenomeni morbosi che per l’utilizzo di popolazioni di riferimento standard (possibilità di confronti)

Utilizzano dati che in genere presentano un buon livello di completezza e a volte un elevato livello di qualità

STUDI EPIDEMIOLOGICI DESCRITTIVI

SVANTAGGI

Dati individuali non disponibili

Gli studi che generano ipotesi in genere considerano una sola variabile (fattore di rischio) per volta

Difficile stabilire rapporti di causa-effetto (possibilità dell’ “errore ecologico”)

Non è possibile effettuare una standardizzazione dei tassi se non si conoscono i denominatori adeguati

STUDI EPIDEMIOLOGICI DESCRITTIVI

POSSIBILI ERRORI SISTEMATICI (BIAS)

Sottostima o sovrastima dei fenomeni per difetti o eccessi nelle rilevazioni

Qualità dei dati a volte dubbia e difficile da verificare

Differenze nelle classificazioni

Non è possibile controllare per variabili di confondimento, al di fuori di età, sesso e a volte classe sociale, per cui sono possibili bias da confondimento

GLI STUDI DI CORRELAZIONE GEOGRAFICA E TEMPORALE:

L’ERRORE ECOLOGICO

Nel 1897, il sociologo francese Durkheim pubblicò un saggio sui suicidi mostrando che, tra le province della Prussia di fine ‘800, il tasso di suicidio aumentava con il crescere della proporzione di protestanti nella popolazione (correlazione geografica positiva). Una possibile spiegazione del fenomeno è che i protestanti avevano una maggiore tendenza al suicidio rispetto ai cattolici. D’altra parte, sono possibili spiegazioni alternative. Ad esempio, i cattolici che vivevano in aree in cui erano in minoranza (maggiore proporzione di protestanti) potevano trovarsi in condizioni difficili e quindi tendere maggiormente al suicidio, rispetto ai cattolici che vivevano in aree a maggioranza cattolica. Non possiamo trarre alcuna conclusione sulla relazione di causa-effetto, e quindi sulla natura del fenomeno, se non sappiamo chi sono i soggetti interessati dall’evento (suicidi). Evidentemente, quindi, solo la disponibilità di dati a livello individuale mediante studi opportuni, consente di chiarire le cause del fenomeno.