Different Types of Epidemiologic Studies Mojtaba Sehat,MD. Epidemiologist

Epidemiology The study of the distribution and determinants of health-related states or events in specified populations, and the application of this study to control of health problems.

Aim of epidemiological studies To determine distribution of disease Descriptive Studies To examine determinants of a disease To judge whether a given exposure causes or prevents disease Analytical Studies

انواع مطالعات توصيفي: با هدف بررسي و توصيف يك وضعيت بدون آنكه قصد بررسي يك رابطه (آزمون فرضيه) را داشته باشيم تحليلي: با هدف بررسي يك رابطه ، اختلاف يا ارتباط (آزمون فرضيه) صورت مي پذيرد

Epidemiologic Design Strategies Descriptive studies Populations Ecologic studies (correlational?) Individuals case reports, case-series, cross-sectional Analytical studies Observational studies Cross-sectional Case-control studies Cohort studies Intervention studies Clinical trials Field trials Community trials Experimental (animals)

انواع مطالعات توصيفي تحليلي مشاهده اي گزارش مورد گزارش موارد كوهورت مداخله اي گزارش مورد گزارش موارد كوهورت كارآزمايي باليني اكولوژيك مورد شاهدي كارآزمايي ميداني مقطعي كارآزمايي اجتماعي

کاربرد مطالعات توصیفی تشخیص بالینی سریعتر بیماریها کمک به برنامه ریزیهای بهداشتی درمانی دست یافتن به شاخص های بهداشتی امکان مطالعه چند جامعه در چند مکان یا زمان کمک به نظارت ، ارزشیابی و مدیریت با محاسبه شاخص های مربوطه تشخیص و تعیین مشکلاتی که راه شناخت آنها مطالعه تحلیلی است.(فرضیه سازی؛ Hypothesis Generation) تعیین اندازه ها و ارائه تصویر کلی از وضعیت انتشار عوامل مرتبط با تندرستی ، بیماری یا مرگ

مراحل بررسي در مطالعات توصيفي 1ـ تعريف جمعيت مورد مطالعه 2ـ تعريف بيماري( یا پیامدهای) مورد نظر 3ـ توصيف بيماري برحسب متغيرهاي :الف) زمان When ب) مكان Where ج) شخص Who د) چه خصوصیاتی what 4ـ اندازه‌گيري میزان مواجهه و پیامد 5ـ مقايسه يافته های فوق با شاخص‌هاي موجود (یافته های به دست امده از سایر مطالعات: زمانها یا مکانها یا اشخاص دیگر) 6ـ تنظيم فرضيات مربوط به عوامل اتيولوژيك منشاء اطلاعات آن بیشتر آمارهای گردآوری شده مربوط به گواهی فوت، پرونده های پزشکی ،...

Ecological studies : principle Do differences in morbidity or mortality of population groups related to differences in their local environment, living habits or other factors? Statistical unit = « group » Group exposure Mean exposure, environmental proxy Group effect Frequency of disease in the statistical unit, SIR, SMR Agregated data usually based on existing data Utilisation de données "agrégées" unité "statistique" = "groupe" exposition moyenne ou distribution de l'exposition au sein du groupe ex: moyenne annuelle de la concentration en NO3 dans l ’eau d ’alimentation d ’une région effet taux de la maladie au sein du groupe ex : le taux d ’incidence annuel de cancer de l ’estomac dans cette région Les variables peuvent être quantitatives ou qualitatives Association est populationnelle Qu ’est-ce qu ’on va faire : * on regarde si des variations de cette exposition dans l'espace et/ou dans le temps * s ’accompagne de variation de l'occurrence d'une "maladie" * calculer une mesure d ’association elle est populationnelle : Rapport de risque, SMR, SIR

Types of descriptive studies مطالعه بوم شناختی (Ecologic) واحد مشاهده بجای فرد ، گروهی از افراد است استفاده از اندازه های: تجمعی (aggregated) محیطی (environmental) کلی (global) مثالها: ارتباط قانون کمربند با میزان مرگ ازسوانح ترافیکی تعیین ارتباط آلودگی هوا و مرگ سالمندان در تهران ارتباط مصرف چربیهای اشباع با میزان مرگ از بیماریهای قلبی عروقی

پیامد مورد مطالعه در مطالعات اکولوژیک mortality rates, incidence rates prevalence data from: Sourse of data: Household community surveys, environmental measurements commercial sources (data on production or sales)

دنبال یافتن ارتباط چه متغیرهایی با پیامد هستیم؟ place of residence (counties, regions, districts, environmental indices) personal characteristics race, religion, or socio-economic status time (birth cohorts)

Ecological study example

مطالعه بوم شناختی (Ecologic) استفاده از اندازه های: تجمعی (aggregated) محیطی (environmental) کلی (global) مثالها: ارتباط قانون کمربند با میزان مرگ ازسوانح ترافیکی تعیین ارتباط آلودگی هوا و مرگ سالمندان در تهران ارتباط مصرف چربیهای اشباع با میزان مرگ از بیماریهای قلبی عروقی

Ecological study مزایا: دسترسی بیشتر به اطلاعات گروهی تا اطلاعات فردی قابلیت طرح فرضیات بر اساس ارتباطات بدست آمده معایب: اشتباه بوم شناختی (ecological fallacy) مثال: مشاهده ارتباط مثبت بین میزان خودکشی و درصد پروتستان ها در جوامع مختلف: درواقع کاتولیک هایی که در اقلیت قرار می گرفتند بیشتر خودکشی می کردند، نه پروتستان ها! میانگین مربوط به جامعه است (در مورد فرد نمی توانیم قضاوت کنیم) و فقط دیدی کلی در مورد جامعه می دهد.

ecological fallacy اشتباه بوم شناختی مشاهده ارتباط مثبت بین میزان خودکشی و درصد پروتستان ها در جوامع مختلف درواقع کاتولیک هایی که در اقلیت قرار می گرفتند بیشتر خودکشی می کردند، نه پروتستان ها! میانگین مربوط به جامعه است (در مورد فرد نمی توانیم قضاوت کنیم) و فقط دیدی کلی در مورد جامعه می دهد.

When do advise to do Ecological studies? این مطالعه به سرعت قابل انجام است هزینه انجام مطالعه نسبتا کم است مطالعه با استفاده از اطلاعات موجود قابل انجام است اثرات و ارتباطات ضعیف بین مواجهه با پیامد با تعداد بالای موارد مورد مطالعه قابل مطالعه است. They may – and ideally do – include populations with a very wide range of exposure level (more than can be found in a single population used for con- ventional cohort or case-control studies). For example, the range of variation in dietary fat intake in a single population may be too small to demonstrate the differences in risk at different levels (Prentice and Sheppard 1990).

When do advise to do Ecological studies? گاه تنها گزینه عملی ما برای تحقیق بر روی اثرات یک مواجهه که تقریبا در کل جمعیت ثابت است اما بین جمعیت های مختلف متفاوت است می باشد. مثل مواجهه با اثرات عوامل محیطی در زمانی که سنجش میزان مواجهه به صورت فردی امکان پذیر نباشد مثل سنجش اثرات الودگی هوا بر افراد در مواردی که دنبال پیدا کردن اثرات یک متغیر کلی که کل یک جمعیت را تحت تاثیر قرار می دهد هستیم مثل قانون کمربند ایمنی یا اثرات افزایش مالیات بر مصرف سیگار In many circumstances, individual measures of exposure are difficult or im- possible to obtain. This is often the case in studies of diet and disease, since collection of individual food records is difficult, may not reflect habitual intake, and does not allow for individual variability in metabolic response to a given diet. 24-hour dietary recalls, although of little value in the study of dietary exposures in individuals, may, when averaged for a population, may provide a useful indicator of exposure for ecological analysis. The same principles apply to average exposures to air pollution, trace elements in soil|water, and so on. There may be interest in “contextual effects”, that is group or community level effects, rather than inferences about individual exposure-outcome. This is particularly important in communicable disease epidemiology, where models of transmission have a group component e.g. transmission of vector borne- diseases will be dependant upon the prevalence of carriers in the population (Koopman and Longini 1994). Ecological studies are relevant in examining the effects of policy, laws, social processes where contextual, as well as individual effects, are relevant to the outcome.

Types of Design: Time Trend Ecological Studies. Exploratory Ecological Studies: describe the comparison of disease rates between populations defined, for example, by place of residence, ethnic group, birthplace, or birth cohort Multi group Comparison Ecological Study For several populations (usually geographical regions), outcome (disease) levels (prevalence, rates) are compared with exposure (means, proportions) to variables of interest Time Trend Ecological Studies. A single population is studied, but is cut up into groups corresponding to different time periods. Multiple Group Time-trend Ecological Studies. Time Trend Ecological Studies. A single population is studied, but is cut up into groups corresponding to different time periods. The objective of the study is to determine whether the time trend in outcome (disease rates) corresponds to time trend in exposure. Multiple Group Time-trend Ecological Studies. These are a mixture of multigroup and time trend designs. Change in exposure and outcome over time is compared for several populations. Dwyer and Hetzel (1980) compared time trends in coronary heart disease mortality in three countries in relation to changes in major risk factors. The advantage of this design is that it is less subject to confounding than with a single population, i.e. the unmeasured factor, related to both exposure and outcome (change in disease) is unlikely in several different populations, but quite possible in one.

Types of descriptive studies Case report Describe the experience of a single patient

Types of descriptive studies Case-series report Collection of more than 4-5 case which occure in a short period.

Case study مطالعات موردی – زمینه ای بررسی یک مورد یا زمینه خاص به صورت عمیق و همه جانبه ویژگیها بررسی متغیرهای زیاد در یک نمونه محدود بررسی کنشها و واکنشها و متغیرهای مختلف در کنار هم ترکیب اطلاعات پراکنده و دسترسی یه یک تصویر جامع عدم امکان تعمیم نتایج به گروههای بزرگتر امکان bias و دخالت تعصبات ذهنی پژوهشگر به علت تماس زیاد مشابه تحقیقات کیفی

Purposes of Case Reports and Case Series Studies To describe the occurrence of new disease. To describe the outcome ,diagnosis, treatment, side effects, … in a patient or patients with specific diseases. To formulate hypotheses of the association between various exposures or risk factors and the occurrence of an outcome or disease.

Case Report example In 1961, a published case report of a 40 year-old woman who developed pulmonary embolism after beginning use oral contraceptive

Case Series example In Los Angeles, five young homosexuals men, previously healthy, were diagnosed with pneumocystis carinii pneumonia in a 6-month period (80-81)

Important Case Reports These all started with case reports - what study design next? Lyme Disease (1975) Legionellosis (1976) AIDS (1981) Hantavirus (1993) DES exposure (1989) EMS l-tryptophan (1970) TSS (1980)

Advantages of Case Reports and Case series Allows for the description of new disease processes. Allows for the description of outcomes associated with rare diseases. No ethical problems.

Disadvantages/Limitations of Case Report & Case Series Impossible to determine disease frequency. Cannot establish causality between exposures or risk factors and disease outcome. Case reports are susceptible to bias. NEVER use case reports to make treatment decisions. Case reports are interesting but should not be considered when critically appraising topics

Cross section study مطالعه مقطعی مطالعه شیوع

Cross-sectional studies Cross-Sectional Studies measure existing disease and current exposure levels. They provide some indication of the relationship between the disease and exposure or non-exposure

Cross Sectional Studies (contd) جامعه مورد مطالعه را مشخص نماید تمام جامعه یا نمونه قابل تعمیمی از جامعه را به صورت تصادفی برای مطالعه انتخاب نمایید از تک تک افراد مورد مطالعه بدون توجه به اینکه مواجهه دارند یا پیامد پرسشگری کنید واحد مورد مطالعه و انالیز فرد است نه گروه نمونه گیری در یک مقطع زمانی است و یا مهمتر از ان سنجش مواجهه یا پیامد در یک زمان انجام می شود به عنوان «مطالعه شیوع» نیز نامیده می شود و اگر بر کل جمعیت انجام شود surveysیا پیمایش می نامیم غالبا باید با نمونه گیری تصادفی نمونه ها را انتخاب کرد و پرسشگری نمود نمی توان قطعا گفت پیامد بعلت مواجهه مورد مطالعه ایجاد شده است

Cross Sectional Studies (Advantages) مطالعه خوبی است برای تولید فرضیه می تواند شیوع یک بیماری خاص و برخی موارد میزانrates انرا مشخص نماید برخی موارد می تواند شیوع مواجهه را در جامعه مشخص نماید امکان مطالعه بر چندین مواجهه و چندین بیماری یا پیامد همزمان وجود دارد

Cross Sectional Studies (Advantages) نسبتا آسان ، سریع و ارزان است بیشتر برای مطالعه متغیرهای ثابت بکار می رود (breed, sex, blood-type) اغلب اولین مرحله انجام مطالعه بر روی یک موضوع است برای مقاصد برنامه ریزی و مدیریت خیلی کاربرد دارد توزیع و شیوع یا فراوانی هم مواجهه را نشان میدهد و هم پیامد معمولا نباید بر افرادی که برای دریافت درمان به مراکز مراجعه می کنند انجام شود

Cross Sectional Studies (Disadvantages) برای بیماریهای نادر بکار نمی رود مطالعه خوبی برای اثبات رابطه علیتی نیست کنترل مخدوش کننده ها راحت نیست معمولا نمی توان به صورت قطعی مشخص کرد مواجهه اول بوده یا پیامد به صورت قطعی نمی توان زمان شروع بیماری را مشخص کرد بیماریهای با دوره نهفته طولانیlatent period را مشخص نمی کند امکان دارد مواجهه های گذشته را بخوبی بیاد نیاورند

Prevalence Studies Incident cases Time All new cases arising in a defined population Time Prevalent Cases Present at a point in time Early Deaths Leave Population: Severe disease, Mild disease, Move Cures

Cross-sectional studies Focus is on some real population (target population) defined geographically and temporally Participants (study population) are selected because they represent that population

Cross-sectional studies Purposes include. . determining prevalence of a condition testing a hypothesis about an association, finding cases for treatment, or participation in a study

Cross-sectional studies سوالات یک مطالعه مقطعی به این شکل است: «آیا متغیر الف با متغیر ب رابطه (association ) دارد؟» شیوع بیماری ب یا شیوع عامل الف در این جمعیت چقدر است؟ چه تعداد افراد در این جامعه بیماری ب یا عامل الف را دارند؟

Cross-Sectional Study Data Gathering Approaches Person-to-person interviews Mailed questionnaires Telephone Interviews Existing Data

Cross-sectional studies From Corpus Christi Heart Project Question: Among women hospitalized for a definite or possible myocardial infarction is there a difference in coronary heart disease risk factors between Mexican-Americans and non-Hispanic Whites?

Cross-sectional studies Target population: Mexican-American and non-Hispanic White women with MI, aged 25-74, residing in Nueces County, Texas Study population: Mexican-American and non-Hispanic White women, 25-74 yrs, from Nueces County, Texas and hospitalized MI

Cross-sectional studies Variables - coronary risk factors Previous myocardial infarction (MI) Diabetes Hypertension Hypercholesterolemia Smoking

Cross-sectional studies Focus is on some real population (target population) defined geographically and temporally Participants (study population) are selected because they represent that population

Cross-sectional studies Age-adjusted prevalence of selected risk factors Mexican- Non-Hispanic American White No. % No. % Previous MI 14 20.3 20 31.1 Diabetes 36 53.0 23 34.1 Hypertension 41 61.9 49 73.1 High Cholesterol 24 35.7 21 32.7 Current Smoker 16 24.7 26 42.7 Ever smoked 35 53.1 45 66.4

Cross-sectional Studies Sampling schemes Probability sample – every element in the population has a similar probability of being included in the sample (a simple random sample) Non-probability sample – not a simple random sample

Cross Sectional Studies

Cross Sectional Studies

Cross Sectional Studies Disease Status Yes No Total Yes a b a +b Exposure Status No c d c +d a +c b +d N

Cross Sectional Studies CHD Yes No Total Yes 3 87 90 Physically Active No 14 75 89 17 162 179

مطالعه مورد شاهدي: مطالعه كوهورت: exposure outcome exposure outcome مطالعات تحليلي به دو سؤال زیر پاسخ می دهند: الف) آيا ارتباط آماري بين بيماري و عامل مورد نظر وجود دارد؟ ب) اگر ارتباطي وجود دارد قدرت اين ارتباط چقدر است؟ مطالعه مورد شاهدي: مطالعه كوهورت: exposure outcome exposure outcome

Epidemiologic Study Designs Grimes & Schulz, 2002 (www)

Cohort / Follow-up Studies Study population (Non-diseased) Exposed Non-exposed Disease + Disease -

مطالعه كوهورت ـ انواع زمان حال مواجهه پي آمد مواجهه پي آمد مواجهه

Cohort studies A cohort study follows-up two or more groups from exposure to outcome.

Cohort studies

Cohort studies Depression and anxiety in women with early breast cancer Risk of cancer after the diagnosis of Parkinson's disease

Cohort studies Advantages: ascertain incidence and natural history sequence between cause and outcome is clear investigation of multiple outcomes assessment of many outcomes study of rare exposures

Cohort studies Disadvantages: Selection bias rare diseases Loss to follow up Large sample size Latency period Cost Time consuming

Prospective vs. retrospective Cohort Studies Prospective Cohort Studies Time consuming, expensive More valid information on exposure Measurements on potential confounders Retrospective Cohort Studies Quick, cheap Appropriate to examine outcome with long latency periods Admission to exposure data Difficult to obtain information of exposure Risk of confounding

Selection of the Exposed Population Sample of the general population: Geographically area, special age groups, birth cohorts (Framingham Study) A group that is easy to identify: Nurses health study Special population (often occupational epidemiology): Rare and special exposure

Selection of the Comparison Population Internal Control Group Exposed and non-exposed in the same Study population (Framingham study, Nurses health study) Minimise the differences between exposed and non-exposed External Control Group Chosen in another group, another cohort (Occupational epidemiology: Asbestosis vs. cotton workers) The General Population

چه موقع مطالعه كوهورت انجام دهيم؟ شواهدي موجود باشد LOSS TO FOLLOW UP را بتوانيم كنترل كنيم مدت پي گيري نسبتاً كوتاه باشد بتوانيم كوهورت تاريخي انجام دهيم

آيا مطالعه كوهورت هميشه تحليلي است؟

Design of a Cohort Study Disease Yes No Totals Incidence of Disease a / (a + b) c/ (c + d) Yes a b a + b Exposure c + d No c d

اجزاء يك مطالعه همگروهي: انتخاب افراد مورد مطالعه به دست آوردن داده ‌ها در مورد وضعيت مواجهه افراد مورد مطالعه انتخاب گروه مقايسه پيگيري تجزيه و تحليل نتايج تجزيه و تحليل نتایج: 1ـ تعيين ميزان بروز بيماری در گروه مواجهه يافته و گروه بدون مواجهه 2ـ سپس برآورد کردن خطر بيماری در اثر مواجهه (یا عامل خطر) : خطر نسبی (Relative Risk) يا RR خطر قابل انتساب (Attributable Risk) يا AR

2ـ سپس برآورد کردن خطر بيماری در اثر مواجهه يا عامل خطر تجزيه و تحليل: 1ـ تعيين ميزان بروز بيماری (Incidence rate)در گروه مواجهه يافته و گروه بدون مواجهه 2ـ سپس برآورد کردن خطر بيماری در اثر مواجهه يا عامل خطر Develops Disease Doesn’t Develop Disease Totals Incidence Rates of Disease Exposed a b a + b Not Exposed c d c + d Relative Risk (RR) = Iexp / Inon-exp = [a/(a+b)] / [c/(c+d)]

خطر قابل انتساب (Attributable Risk) یا (AR) : ميزان بروز در افراد مواجهه نيافته - ميزان بروز بيماري در افراد مواجهه يافته 100  ميزان بروز بيماري در گروه مواجهه يافته = خطر قابل انتساب نشان می‌دهد که بيماری تا چه اندازه به مواجهه قابل انتساب است یعنی با کنترل مواجهه تا چه اندازه می‌توان بیماری را کاهش داد؟

خطر قابل انتساب جمعیت (PAR) : ميزان بروز در افراد مواجهه نيافته - ميزان بروز بيماري در کل جمعيت 100  ميزان بروز بيماري در کل جمعيت براوردی از میزان کاهش بیماری در جمعیت در اثر کنترل مواجهه به ما می‌دهد. خطر نسبي برای بررسی علل بيماريها مفيد است خطر قابل انتساب تاثير برنامه‌های پیشگیری را نشان می‌دهد

RR? RD? ARF? PAR? 171 87 84 بلی 3000 2916 8000 7829 کل 5000 4913 خير Developing CHD سيگار RR = (84/3000)/(87/5000)=61/1 RD = 28/1000 -17.4/1000=10.6/1000 ARF=(84/3000)-(87/5000)/(84/3000)=10.6/28 = 38% PAR=(171/8000)-(87/5000)/(171/8000)

با استفاده از اطلاعات زیر، خطر نسبی، خطر قابل انتساب و خطر قابل انتساب جمعیت را محاسبه کنید: میزان بروز مرگ سرطان ریه در : سیگاریها 224 در صد هزار نفر غیر سیگاریها 10 در صد هزار نفر کل جمعیت 74 در صد هزار نفر

Case-control study Exposed Cases Non-exposed Study Population Exposed

Direction exposure outcome

Applications Diseases with long latency period For best use of time and money The best for rare diseases & useful for prevalent diseases Multiple exposures

Odds Ratio Calculation Outcome Exposure Cases Controls Exposed a b Not Exposed c d Odds Ratio = a d b c

a b c d (Case-control) Disease (outcome) + (Cases) - (Controls) Risk Factor (exposure) + (Exposed) a This is the simplest possible model. IT may be desirable to divide exposure into different levels (number of cigarettes smoked) or by disease (levels of CHD). What if took the whole population (a+b+c+d) and sorted into each cell? A cross-sectional study. b (Cohort) - (Not Exposed) c d

Measures in Case-Control Studies Cases Non-cases Totals Exposed A B A+B Not Exposed C D C+D A+C B+D Case-control Analysis: OR = A/[A+C] B/[B+D] C/[A+C] D/[B+D] = A/C = AD B/D BC

Measures in Cohort Studies Cases Non-cases Totals Exposed A B A+B Not Exposed C D C+D A+C B+D Case-control Analysis: OR = A/[A+C] B/[B+D] C/[A+C] D/[B+D] = A/C = AD B/D BC Cohort Analysis: RR = A/[A+B] C/[C+D]

Comparing Odds Ratio and Relative Risk Outcome cancer no cancer Exposure Exposed (smoke) 70 300 Not Exposed (non smoke) 30 700 100 1000 OR = ad/bc = 5.44 RR = Ie/In = 4.41

Stating your results OR = 5.44 RR = 4.41 Those with the disease are 5.44 times as likely to have had the exposure compared to those without the disease RR = 4.41 Those with the exposure are 4.41 times as likely to develop the disease compared to those without the exposure

تفاوت های اصلی بین مطالعات مورد شاهدی و هم گروهی (1) مطالعات هم گروهی مطالعات مورد شاهدی از علت به معلول می رسد با افراد سالم شروع می شود که با عامل خطر یا علت مفروض بیماری مواجهه یافته اند. فراوانی رخداد بیماری را در افراد مواجهه یافته نسبت به افراد بدون مواجهه آزمون می کند. برای آزمون فرضیه هائی که دقیقاً تنظیم شده‌اند به کار می رود تعداد زیادی از افراد را درگیر مطالعه می‌کند. 1- از معلول به علت می رسد 2- با بیماری شروع می شود 3-فراوانی وجود عامل بیماریزای مفروض را در افراد بیمار نسبت به افراد بدون آن بیماری آزمون می کند. 4- معمولاً اولین رویکرد برای آزمون یک فرضیه است ولی برای بررسیهای اکتشافی هم مفید است. 5- افراد کمتری را درگیر مطالعه می‌کند.

تفاوت های اصلی بین مطالعات مورد شاهدی و هم گروهی (2) مطالعات هم گروهی مطالعات مورد شاهدی معمولاً دوره های پیگیری طولانی دارد و دیر به نتیجه می رسد. وقتی بیماری تحت بررسی نادر باشد مناسب نیست. میزان بروز، خطر نسبی و همچنین خطر قابل انتساب (خطر منتسب) را محاسبه می کند می تواند علاوه بر بیماری مورد بررسی، اطلاعاتی در مورد سایر بیماری ها نیز ارائه می دهد. گران است. 6- معمولاً زود به نتیجه می رسد. 7- برای بیماری های نسبتاً نادر مناسب است. 8-معمولاً فقط برآوردی از خطر نسبی را به صورت نسبت شانس به دست می دهد. 9- اطلاعاتی در مورد بیماری های دیگری غیر از بیماری مورد بررسی ارائه نمی کند. 10- نسبتاً ارزان است.

Comparing cohort and case control Study group Diseased/ healthy Exposed/ unexposed outcome OR, AR Risk, RR,OR.AR temporal Hard to establish Easy to establish multiple exposures outcomes time short Long cost inexpensive Expensive Population size small Large Information bias exposure Outcome Best when D rare E frequent E rare D frequent Problems Control selection Exposure information Unexposed selection change over time

Intuition and Logic in Research Dominant Mental Activity Intuition Feeling Judgement Experience Analysis Experiment Clinical trials Cohort Study Hi Case-control Study Cross-sectional Study Control over variance Case Report Case Series Qualitative Research Lo Potential for Misinterpretation Lo Hi

Range & Interpretation Analysis of 2 × 2 Tables Significancy of association Chi2 test Amount of occurrence and association Risk Odds Relative Risk Odds Ratio Range & Interpretation

اپیدمیولوژی تجربی (Experimental Epidemiology) اسامی مختلف: مطالعات مداخله ای=تجربی=Interventional=Experimental مشابه مطالعه هم‌گروهي است ولي مداخله به دست پژوهشگر انجام مي‌شود. توجه به مسائل اخلاقي در اين نوع پژوهش مهم است مواجهه(exposure) پیامد(outcome)

Research Study Design Design Examples observational - case series - cross-sectional - case-control - cohort no DECISION: Alter the events under study? yes experimental - RCT - basic science

Allocation of Exposure تخصیص دادن مواجهه به گروههای تحت مطالعه Experimental Study Observational Study Study group Study group Random Allocation Nonrandom Allocation Group A Group B Group A Group B

1- مطالعه تجربی بر روی حیوانات 2- مطالعه تجربی بر روی انسان 1- مطالعه تجربی بر روی حیوانات 2- مطالعه تجربی بر روی انسان مطالعه تجربي روي حيوانات كاربرد: الف) ايجاد بيماريهاي انساني در حيوانات جهت بررسي علل و مکانيزم بيماريزايي بيماريها ب) آزمودن كارآئي روش‌هاي پيشگيري و درماني (مثل واكسن‌ها و داروها) ج) بررسی سير طبيعي بيماريها (مثل بررسی سير جذام در آرماديلو) معايب : ـ همه بيماريهاي انساني را نمي‌توان در حيوانات بوجود آورد ـ همه نتايج به دست آمده از كارآزمائيهاي حيواني قابل تعميم به انسان نيست. فواید: -تکثیر راحت و مطابق نظر محقق - تکثیر سریع Dr Seyyed Alireza Moravveji MD Community Medicine specialist

مطالعه تجربي روي انسان در بيماريهائي كه در حيوانات قابل توليد نيستند و با كارآزمائيهاي حيواني بي‌ضرر بودن آنها ثابت شده است به كار مي‌رود قاطعانه ترین رویکرد به مشکلات علمی است ملاحظات اخلاقی و مالی از موانع اصلی انجام آن است

انواع مطالعات تجربي يا مداخله‌اي : کاربردهای مطالعات تجربي: الف) بررسی عوامل علیتی (يا خطر) بيماريها ب) بررسی اثربخشي و كارائي خدمات بهداشتي و درماني (دارو ...) انواع مطالعات تجربي يا مداخله‌اي : الف) كارآزمائي‌هاي تصادفي شاهددار (کارآزمایی بالینی) كه بيماران ، واحد مطالعه هستند(Randomized Controlled Trials) يا (RCT) (Clinical Trials) ب) كارآزمائي‌هاي ميداني (Field Trials) كه افراد سالم ، واحد مطالعه هستند. ج) كارآزمائي های در سطح جامعه (Community Trials) كه جوامع ، در آن واحد مطالعه‌اند.

طبقه بندی انواع کارآزمایی کارآزمایی بالینی (clinical trial): برروی بیماران انجام می‌شود. کارآزمایی میدانی) (field trial یا کارآزمایی پیشگیری: به منظور جلوگیری از ایجاد یا گسترش یک بیماری یا پیامد سلامتی انجام می‌شود. (بر افراد سالم انجام می‌شود) کارآزمایی جامعه (community trial): بر روی دو یا چند جامعه انجام می‌شود و واحد درمانی آن به جای فرد، ”جامعه“ است.

تعریف کارآزمایی بالینی کارآزمایی بالینی مطالعه‌ای است آینده‌نگر که برای مقایسه اثرات و ارزش یک مداخله (یا مداخله‌ها) در نمونه‌های انسانی در مقایسه با گروه شاهد انجام می‌شود.

هدف کارآزمایی بالینی ارزیابی کارایی (efficacy) و اثربخشی (effectiveness) یک مداخله یا داروی جدید کمک به روشن شدن نقش داروها یا مداخله های جدید در عملکرد بالینی

Design of Interventional studies Reference Population Experimental Population Non-Participants Participants Treatment Allocation Treatment Group Comparison Group Cooperators Non-Cooperators

Who gets which treatment? To conduct a good experiment, “treatment assignments” must be “random.” “Random” means everybody has an definite (equal) chance of getting a treatment. “Haphazard” does not mean random!

Who is in control? Every experiment should have a “control group.” People in control group are treated exactly the same way as the other people in the experiment, except they do not get the “active treatment.” A “placebo group” is a special kind of control group.

طرح کلی کارآزمایی بالینی Intervention Outcome No Study Group T EC R No Intervention SP SP = Study Population EC = Eligibility Criteria R = Randomize intervention T = Elapsed time

Biasهاي مطالعات تجربي: 1ـ Bias اطلاع افراد مورد مطالعه از نوع مداخله در آنها و اظهار نظر يك طرفه Subject variation 2ـ Bias مشاهده‌گر (Observer) (پژوهشگر) مشاهده‌گر از نوع درمان و افراد مورد و شاهد اطلاع دارد و تحت تأثير آن اظهار نظر يك طرفه مي‌نمايد. 3ـ Bias در ارزيابي و تجزیه تحلیل: نتیجه گیری از مطالعه ناخودآکاه تحت تأثیر افکار فرد تجزیه تحلیلگر قرار گیرد

انتخاب جمعیت مرجع و جمعیت مورد مطالعه جمعیت مرجع یا جامعه هدف (Reference or Target population) جامعه‌ای که انتظار می‌رود مداخله مورد نظر در مطالعه تجربی برای آنها منافعی در پی داشته باشد و نتایج مطالعه به آنها تعمیم داده می‌شود. مثال: بیماران مبتلا به پرفشاری خون خفیف جمعیت مورد مطالعه یا مداخله (Study or Experimental population) جزئی از جمعیت مرجع است و نمونه‌های مطالعه از بین آن انتخاب می‌شوند. الف) رضايت آگاهانه داشته باشند. ب) نمونه خوبي از جمعيت مرجع باشند. ج) واجد شرايط ورود در طرح باشند مثال: بیماران مبتلا به پرفشاری خون خفیف مراجعه کننده به درمانگاههای داخلی بیمارستان بهشتی کاشان تعیین معیارهای انتخاب یا واجد شرایط بودن افراد (eligibility criteria) معیارهای ورود (inclusion criteria) معیارهای خروج (exclusion criteria)

انتخاب افراد مورد مطالعه (ادامه) معیارهای ورود (inclusion criteria): مثال: بیماران مراجعه کننده به درمانگاههای داخلی بیمارستان بهشتی که: 1- بیمار مبتلا به پرفشاری خون خفیف (براساس تعریف WHO) باشد. 2- سن فرد 25 تا 49 سال باشد. 3- بیمار ساکن کاشان باشد. معیارهای خروج (exclusion criteria): مثال: بیماران فوق در صورت داشتن هر یک از خصوصیات زیر از مطالعه خارج می‌شوند: 1- بیمار مبتلا به پرفشاری خون ثانویه باشد. 2- بیمار سیگاری یا دیابتی یا چاق (BMI≥30) باشد. 3- بیمار دچار بیماری ایسکمیک قلب، نارسایی کلیه یا هرنوع بیماری باشد که در اثر عدم کنترل پرفشاری خون تشدید شود.

مثال مطالعه Lankarshire در 1930: مداخله: پاسخ: رشد (افزایش قد و وزن)

مثال (ادامه) تخصیص افراد به گروه ها در ابتدا تصادفی بود اما بعداً معلمان می توانستند در تخصیص ”بهتر“ کمک کنند. نتیجه: کودکان گروه ”بدون شیر“ رشد بهتری از دو گروه دیگر داشتند. علت: معلمان کودکان فقیرتر را بیشتر به گروه های مداخله (1و2) می فرستادند.

كور كردن (Blinding): براي از بين بردن Bias های سهگانه قبلي، Blindingانجام مي‌شود. عدم اطلاع افراد از اینکه هر یک نمونه ها در کدام گروه از نظر نوع مداخله (مداخله جدید یا شاهد) قرار دارند.(در مورد روشهای جراحی امکان پذیر نیست)

انواع كور كردن: سطوح ماسکه (کور) کردن(Blinding) بیماران (افراد مورد مطالعه) پژوهشگران (جمع آوری کننده داده ها) تحلیلگر آماری انواع كور كردن: يك سوكور: افراد مورد مطالعه نمي‌دانند كه در چه گروهي (مداخله-شاهد) قرار دارند. دوسوكور: (Double blind) افراد مورد مطالعه و مشاهده‌گرها (پژوهشگران) نمي‌دانند چه كسي در چه گروهي قرار دارد سه سوكور: (Triple Blind) افراد مورد مطالعه ، مشاهده‌گرها و تحليل‌گران هيچ كدام اطلاعي از افراد واقع شده در گروههاي مورد مطالعه و شاهد را ندارند.

Blinding or Masking Non-Blind Single Blind Double Blind Triple Blind All patients know treatment Single Blind Patient does not know treatment Double Blind Neither patient nor health care provider know treatment Triple Blind Patient, physician and statistician/monitors do not know treatment Double blind recommended when possible

دارونما placebo دارونما ماده ای خنثی (بدون عارضه و بدون خاصیت درمانی) است که از لحاظ ظاهر از درمان اصلی قابل افتراق نیست و به صورت تصادفی به گروه شاهد شرکت کننده در مطالعه اختصاص می‌یابد. اگر بیماری (پیامد) مورد نظر روش درمانی موثر شناخته شده‌ای داشته باشد، استفاده از دارونما اخلاقی نیست.

طراحي بعضي از مطالعات تجربي: 1ـ نوع موازي همزمان (concurrent parallel) 2ـ نوع متقاطع (cross over) در اين نوع مطالعه پس از تعيين گروههاي مورد مطالعه و شاهد و انجام مداخله جاي آنها عوض مي‌شود پيگيری مقايسه مداخله پيامد بيماران عدم مداخله جابجايي دو گروه پس از يك زمان لازم براي محو اثرات مداخله اوليه مثلا دارو (Wash out) انجام مي‌شود.

Standard 2 × 2 Crossover Design Period 1 Period 2 Crossover Drug W A S H O U T P E R I D Placebo Group 1 Group 2