Gli studi

Epidemiologici

Prof. Giovanni Capelli)

(Cattedra di Igiene Università di Cassino -g.capelli@unicas.it)

Studi epidemiologici

Strategie dell‟Epidemiologia

Epidemiologia Sperimentale

Epidemiologia Osservazionale

Epidemiologia Costruttiva

Epidemiologia Descrittiva

StudiRetrospettivi

StudiProspettici

Epidemiologia Descrittiva

Studio della distribuzione del continuumsalute/malattia nella popolazione in esame.

Le variabili più comunemente esaminate possonoessere classificate come descrizione di persona,tempo, luogo: caratteri che descrivono il tempo durante il quale le

persone sono state affette dalla malattia C‟è una inusuale caratteristica della distribuzione dei casi per

anno, mese, giorno oppure ora della comparsa ?

caratteri che descrivono il luogo nel quale si è verificatala malattia I casi sono egualmente distribuiti in relazione al paese,

regioni, provincie, comuni ?

caratteri che descrivono le persone affette età, sesso, gruppo etnico, occupazione, scolarità, livello

socioeconomico;

Tempo - Durata dei fenomeni

0255075

100

Gen

Apr

Lug

Ott

Gra

vità

0

25

50

75

100

Gen

Apr

Lug

Ott

Gra

vità

0

25

50

75

100

Gen

Apr

Lug

Ott

Gra

vità

0255075

100

1940

1955

1970

1985

Gra

vità

Acuti (es. Morbillo) Cronico-degenerativi (es. Cancro)

Recidivanti (es. LES) Multipli (es. Zoster)

Varicella

Zoster

Tempo - Ciclicità

0255075

100

mar-

92

mar-

93

mar-

94

mar-

95

mar-

96

Popolazione c

oinvo

lta

• Ciclicità pluriennale

• da variazione nell‟ agente(es. Influenza)

• da variazione nel pool dei suscettibili(es. Rosolia)

0255075

100

mar-

92

mar-

93

mar-

94

mar-

95

mar-

96

Popolazione c

oinvo

lta

• Ciclicità stagionale

• inverno - contagio diretto(es. infezioni vie respir.)

• estate - contaminazione (es. tossinfezioni alimentari)

Gli studi epidemiologici

Principali tipologie di studi epidemiologici Rilevanza di effetto ed esposizione

Case reports

Case series

Studi trasversali

Studi ecologici

Studi caso-controllo

Studi di coorte

Community Trial

RCT (Randomized Controlled Trial)

Descrittivi

Costruttivi

Sperimentali

ESPOSIZIONE

EFFETTO

Unità oggetto di rilevazione: Individui Popolazioni

Tipi di studio

Studi “Case reports”dettagliata descrizione di segni e sintomi

o risultati di laboratorio relativi ad un“caso tipico” od un piccolo gruppo di casi

Studi “Case series”dettagliata descrizione di segni e sintomi

o risultati di laboratorio relativi ad unelevato numero di casi

Case-report e case-series

Descrivono esperienza e caratteristichedi un singolo paziente o di un gruppo di pazienti con la stessa diagnosi

Osservazioni mediche insolitepossono essere il primo indizio di una nuova

malattia, di effetti nocivi di un‟esposizione o diefficacia di un trattamento

L‟analisi delle caratteristiche dei casiosservati può portare alla formulazione dinuove ipotesi

Case-report e case-series

VantaggiEconomici

Si tratta di osservazioni “particolari” rilevatenell‟ambito di una normale attività routinaria

Possono generare ipotesi Per la natura del fenomeno salute/malattia o la

presenza di fattori “anomali” dirischio/protezione

Aiutano ad identificare e definire una situazione disalute/malattia e le sue possibili varianti

SvantaggiMancano di un gruppo di controlloLa presenza del fattore di rischio/protettivo e della

malattia/salute può essere una coincidenza

Case report: un esempio

Case report: un famoso esempio

Case-series: qualche esempio

Prima del 1980, il sarcoma di Kaposi era un tumoremolto raro negli USA 3 casi al New York Cancer Research Centre tra il 1960

ed il 1979 La polmonite da Pneumocystis Carinii era rarissima se

non in casi di immunodeficienza

Ottobre 1980-maggio 1981 5 giovani omosessuali ricoverati in tre ospedali di Los

Angeles per polmonite da Pneumocystis Carinii Luglio 1981

26 casi di sarcoma di Kaposi in omosessuali a New Yorke in California

Agosto 1981 108 casi di sarcoma di Kaposi e polmonite da

Pneumocystis Carinii, di cui 96 in omosessuali

Tipi di studio

Studi cross-sectional (trasversali)

in una popolazione si valuta, in undeterminato istante, l‟esposizione ad unpossibile fattore di rischio e la presenza dimalattia (prevalenza)

Secondo l‟obiettivo che si prefiggono,possono essere distinti in: Studi descrittivi (surveys) Studi eziologici

Proporzione di prevalenzat 0

A

B

C

DE

F

G

H

I

L

n° casi in t (C,E) 2

tutta la popolazione (A,B,C,D,E,F,G,H,I,L) 10= =0

PREVALENZA PUNTUALE (stati presenti)=

Misure di frequenza di malattia

n° casi in t0 (C,E) 2

tutta la popolazione (A,B,C,D,E,F,G,H,I,L) 10= =

A

B

C

DE

F

G

H

I

L

t 0

PREVALENZA PUNTUALE (stati presenti)=

Cross-sectional (trasversali)

VantaggiMisurano la prevalenzaSono facili da realizzareNon è richiesto un periodo di follow-up, né è necessario

selezionare un gruppo di controllo (nei descrittivi)L‟informazione sull‟esposizione attuale è spesso

migliore rispetto al ricordo di una esposizione passata Possono consentire una iniziale valutazione

dell‟associazione esposizione-effetto Con il calcolo di misure di rischio (RR - Prevalence

Ratio; OR – Odds Ratio)

SvantaggiNon è valutabile il TEMPO dell‟esposizione (se

l‟esposizione ha preceduto la malattia) Che è rilevata contemporaneamente all‟ effetto

Vengono studiati i casi prevalenti e non quelli incidenti i dati ottenuti rifletteranno sempre i determinanti

della prevalenza, oltre agli eventuali fattori causali

Studi trasversali descrittivi:un esempio

Alcuni paesi conducono regolariindagini trasversali su campionirappresentativi della popolazione,rilevandocaratteristiche socio-demografiche

malattie

abitudini collegate alla salute

ricorso ai servizi sanitari

I dati possono risultare utili nelvalutare la necessità di assistenzasanitaria della popolazione

Studi trasversali descrittivi:un esempio

In Italia, periodicamente l‟Istatrealizza un‟indagine campionaria sulleCondizioni di Salute e sul Ricorso aiServizi SanitariL‟ultima rilevazione è stata effettuata tramite

intervista con questionario nel 1999-2000

Sono state intervistate 52.332famiglie residenti in Italia per untotale di 140.011 individui

Studi trasversali “eziologici”:un esempio

ObiettivoStudiare l‟associazione tra l‟assunzione di alcuni

nutrienti (verdure, pesce, pollame, latte,…) el‟escrezione urinaria di glucosio

Disegno dello studioStudio trasversale, Danimarca 1993-97

PartecipantiSoggetti arruolati nello studio Danese `Diet,

Cancer and Health„ (14 743 uomini and 18 064donne di età 50-64 anni)

Tipi di studio

Studi “ecologici” (di correlazione)valutano l‟associazione traesposizione ed effetto ed analizzanola corrispondenza dei due fenomeniin diverse aree geografiche odintervalli di tempo

Ecological (di correlazione)

VantaggiSono rapidi da realizzareSono validi per generare ipotesiPossono consentire una iniziale valutazione

dell‟associazione esposizione-effetto

SvantaggiE‟ molto difficile il controllo delle variabili di

confondimento Perché i dati considerati non sono individuali!

Ma raccolti (o comunque riferiti) a livello di popolazione• Nazione, Regione, Provincia, Comune, Quartiere, Zona

censuaria• Più l‟aggregazione “geografica” è grande più il controllo

del confondimento è difficile, perché popolazioniresidenti aree geografiche piccole potrebbero esseresufficientemente omogenee (es. “Small area studies”)

Studi Ecologici: un esempio

Studi di CoorteMalati

Non malati

Malati

Non malati

Malati

Non malati

Malati

Non malati

Esposti

Non esposti

Prospettici

Esposti

Non esposti

Storici

Passato Presente Futuro

Il termine “Coorte” deriva dalle coorti romane…

t1

t2

Coorte esposta

Coorte non esposta

Coorte esposta

Coorte non espostaEffetto

Effetto

Effetto

Studio di coorte: caratteristiche

Le coorti sono definite in base ad ivalori della variabile di esposizione

Alla fine del follow-up, l‟occorrenzadella malattia viene confrontata tra lecoorti

Si possono calcolare il rischio o il tassodi incidenza

Si possono misurare una varietà dioutcome

Possono essere prospettici oretrospettivi

Studio di coorte: un

esempio

Studio di coorte: un esempio

Studi Caso-Controllo

Esposti

Non esposti

Esposti

Non esposti

Malati

Non malati

Retrospettivi

Passato Presente Futuro

Studio Caso-Controllo

Casi(effetti)

Controlli

EspostiNon esposti EspostiNon esposti

Studio caso-controllo

Uno studio epidemiologico in cui,piuttosto che misurare l‟esperienza di un‟intera

popolazione per ottenere il tasso (o il rischio) diincidenza di un evento,

alcuni soggetti (controlli) sono selezionatidall‟intera popolazione che dà origine ai casi,consentendo una stima del rischio relativo

Realizzata attraverso la stima dell‟OddsRatio (OR)

Studio caso-controllo

La selezione dei controlli dallapopolazione da cui originano i casi èindipendente dall‟esposizione

Il gruppo di controllo fornisce unastima della distribuzionedell‟esposizione nella popolazione da cuiprovengono i casiIl gruppo di controllo fa da sostituto ai

denominatori dei tassi dei rischi

Studio caso-controllo: un esempio

Studio caso-controllo: un esempio

temponecessario

spesanecessaria

malattieconsiderate

gruppodi controllo

Studio caso-controllo Studio di coorte

breve lungo

limitata elevata

rare frequenti

difficile da scegliere

è la coortenon esposta

consensoallo studio

attendibilità dei dati

n° soggettinecessari

persiallo studio

Studio caso-controllo Studio di coorte

piccolo grande

non necessarionecessario

(volontari)

assenti presenti

dubbia(esperienze passate)

buona(raccolti durante

lo studio)

Studio di coorte: come ridurre i costi

Utilizzare sistemi di monitoraggioesistenti

Realizzare studi retrospettivi

Utilizzare la popolazione generalecome gruppo di confronto

Condurre uno studio caso controllo“nested” (letteralmente annidato)

Le metodologie dell‟epidemiologia:

Epidemiologia sperimentale

Introduzione

La validità nel metodo sperimentalerisiede nel controllo diretto da partedel ricercatore sulla assegnazione deisoggetti ai gruppi di studio

Negli studi descrittivi, invece, ilricercatore accetta essenzialmente lasituazione così come si presenta.

Filosofia della valutazione di causalità

Teorie probabilistiche della causalitàIl problema principale di queste teorie è il

soddisfacimento della terza condizione (chel‟associazione non sia “spuria”)

che implica identificazione ed eliminazionedei fattori “disturbanti” (confoundingfactors)

Che X sia causa di Y secondo la definizioneprobabilistica può dipendere, dunque

da quali fattori sono presi in considerazione e quindi X resta una causa a meno di altri

fattori, a noi sconosciuti, potenzialmenterilevanti

Il confondimento

In ambito epidemiologico e di sanitàpubblica siamo interessati allaassociazione tra esposizione ed effettoCapita spesso di dover verificare che la nostra

analisi di associazione sia distorta da una terzavariabile

correlata sia alla esposizione che all‟effettoDefiniremo questa variabile di confondimento se

si tratta di una variabile estranea che soddisfaentrambe le seguenti condizioni:

E‟ fattore di rischio per l‟effetto E‟ associata all‟esposizione, ma non ne è una

conseguenza

Epidemiologia Sperimentale

Valutazione degli effetti dell‟intervento

non intervento

intervento

Esperimenti epidemiologici

1. Sperimentazioni clinicheClinical Trial

l‟efficacia di un farmaco e di unamisura preventiva viene testata neisingoli individui.

2. Sperimentazioni su comunitàCommunity Trial

l‟efficacia di un farmaco o misurapreventiva viene saggiata su ungruppo di individui.

Storia del Trial clinico

2 men quart of cider2 men sweet oil of vitriol2 men vinegar2 men seawater2 men herb paste2 men oranges and lemons

Source: McNeill WH. Plaques and Peoples, 1989.

Scurvy Trial - James Lind, MD, H.M.S. Salisbury 1754

Daily Treatment

Fruits effectiveness was obvious, 1795

Ascorbic Acid – critical missing element, discovered in the 20th Century

Sperimentazione controllata

E‟ possibile sperimentare:farmaci

tecniche chirurgiche

vaccini

misure di sanità pubblica (es. screening)

Gli individui (nei clinical trials) o lecomunità (nei community trials) sonoassegnati casualmente a due gruppi:gruppo sperimentale

gruppo di controllo

Sperimentazione controllata

Cosa differenzia i due gruppi(“bracci”)?Gruppo sperimentale

viene effettuato l‟intervento es. viene somministrato il farmaco in esame

Gruppo di controllo

non viene effettuato l‟intervento, oviene effettuato uno pseudo-intervento, o comunque non si fanulla di nuovo es. viene somministrato il farmaco in uso nella

pratica corrente, o un placebo (sostanza inertecome una pillola di zucchero o soluzione fisiologica)

Livelli di “evidence” e forza delle raccomandazioni

(Shekelle PG, Woolf SH, Eccles M, Grimshaw J, Developing Guidelines, BMJ, 318: 593-596, 1999)

Livelli di prova (evidence) Ia Prove basate su studi di meta-analisi o trials

clinici controllati randomizzati (RCT)

Ib Prove basate su almeno 1 trial clinicorandomizzato

IIa Prove basate su almeno 1 studio controllato manon randomizzato

IIb Prove basate su almeno un altro tipo di studioquasi-sperimentale

III Prove basate su studi descrittivi nonsperimentali, quali studi comparativi, studi dicorrelazione, studi caso-controllo

IV Prove basate su Reports di Comitati di Esperti, oEsperienza clinica di autorità rispettate, o entrambi

Trial Controllato Randomizzato (RCT)da Last, JM, A dictionary of Epidemiology, Oxford Univ. Press, 1995

Un esperimento epidemiologico nel qualesoggetti tratti da una popolazione sonoassegnati a caso a gruppigeneralmente detti gruppo in studio e gruppo di

controllo

al fine di essere sottoposti o meno ad untrattamento o procedura preventiva oterapeutica

I risultati vengono poi analizzatiattraverso un rigoroso confrontodei tassi dell‟outcome scelto

il disegno controlla per i “confondenti”

Gli studi randomizzati

Perché uno studio randomizzatoproduce risultati più attendibili?Le due coorti scelte casualmente ci si attende

che non abbiano alcun motivo di essere diverse

vanno considerate sovrapponibili

In uno studio randomizzato, è utilel‟impiego delle tecniche di analisimultivariata per controllare ilconfondimento?NO, perchè le due coorti sono UGUALI in tutto

tranne che per la volontaria ESPOSIZIONEsperimentale

Parole chiave di interesse statistico in un Randomized Controlled Trial (RCT)

Disegno dello studio Randomizzazione

Calcolo delle dimensioni del campione

Criteri di inclusione/esclusione

Cecità

Obiettivi dello studio Definizione ENDPOINTS e loro misura

Hard: sopravvivenza, intervallo libero da malattia

Soft: Percezione individuale di dimensioni della Qualità di Vita

Valutazione dei risultati Intention to treat

Rappresentazione sintetica dei dati

Formalizzazione ipotesi nulla ed ipotesi alternativa

Scelta del test statistico

Utilità dell‟ epidemiologia

DESCRITTIVA:

COSTRUTTIVA:

SPERIMENTALE:

Distribuzione delle patologie in sottogruppi

della popolazione(Studi Trasversali)

Associazione tra variabili,consistenza temporale

di fenomeni(Studi Caso-Controllo

e Coorte)

Verifica dell’ efficaciadi interventi

(Studi Sperimentali)

Programmaz.Sanitaria

Problemi emergentiGenerazione ipotesi

suggeriscono

Standards dellapratica medica

Valutazione diipotesi

suggeriscono

Studi e misure in epidemiologia

Puntuale Di periodo Cumulativa Tasso RR OR RD RA HR

Case Report

Case Series

Studi trasversali x

Studi longitudinali (coorte unica) x x x x

Studi ecologici u u u u

Studi caso-controllo a a x

Studi di coorte x x x x x x x x x

Studi sperimentali x x x x x x x x x

x = calcolabile

u = utilizzata quella calcolata in altri studi

a = artificiale (dipende dalla composizione del campione - 1:1, 1:2, 1:3, 1:4)

Prevalenza Incidenza Misure di Associazione

Da: Raj Bhopal, Concepts of epidemiology, Oxford University Press, 2002

Da: Raj Bhopal, Concepts of epidemiology, Oxford University Press, 2002

Da: Raj Bhopal, Concepts of epidemiology, Oxford University Press, 2002