Epidemiologia

Università del Piemonte Orientale
Corsi di Laurea Triennale
Corso di Statistica e Biometria
Elementi di Epidemiologia
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
1
Epidemiologia
Epidemiologia Descrittiva: studia la frequenza di malattia in una
popolazione.
Epidemiologia Analitica: studia le cause delle malattie, attraverso le
informazioni che si ottengono dal confronto tra popolazioni con
caratteristiche diverse. Per questo occorre condurre appositi studi (non
basta di regola confrontare i dati forniti dalla epidemiologia descrittiva).
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
2
Epidemiologia: gli indicatori
Numero di casi (N) di una malattia
Il numero di casi può essere:
- totale (tutti i casi della malattia)
- specifico per variabili quali sesso, classe di età, periodo, area
(Numero di casi della malattia nella data categoria di sesso, età,
periodo ecc.)
Tasso: indica quanti casi compaiono in una popolazione in un intervallo di
tempo.
Prevalenza: indica quanti casi sono presenti contemporaneamente in una
popolazione
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
3
Epidemiologia: i tassi
Tasso (grezzo) =
numero totale dei casi
popolazione media x tempo di osservazione
- Tasso incidenza = calcolato in base al numero nuovi casi di malattia
- Tasso mortalità = calcolato in base al numero decessi,
con le stesse formule usate per il tasso di incidenza
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
4
Il tasso è riferito ad un denominatore (di solito 100.000 persone).
Quindi:
T = [N / (P*t)] * 100.000
Dove:
T= tasso (grezzo)
N = numero casi di malattia
P = (popolazione media x tempo di osservazione).
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
5
Es: tasso di incidenza di tumore polmonare a Torino nel periodo 19931997.
Uomini
N. casi = 2772
Periodo di 5 anni
Popolazione (media nel periodo 1993-1997) = 474671
Le fonti di informazione: N.casi fornito dal Registro Tumori, popolazione fornita dall’ISTAT
Tasso (grezzo) =
2772
474671 * 5
= 116, 7 * 100.000
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
6
Prevalenza =
numero totale dei casi presenti al tempo t
popolazione al tempo t
La prevalenza è una proporzione:
prevalenza= proporzione di malati sul totale della popolazione ad un dato
istante.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
7
Es. Qual’era la prevalenza di tumore polmonare a Torino il 1.1.2000?
Casi presenti = 3500 (fonte: stima dai dati del Registro Tumori)
Popolazione (al 1.1.2000) = 464000 (fonte: stima dai dati ISTAT)
Prevalenza =
3500
464000
= 0,75 %
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
8
Calcolo dei tassi
Le misure di frequenza (tassi, prevalenza) usate in epidemiologia
descrittiva possono essere calcolate per l’insieme della popolazione oppure
suddivise per variabili quali:
- Sottogruppi della popolazione
- periodo
- malattia
- classe di età
- sesso
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
9
Esempio: tasso di incidenza di neoplasie (stima EUCAN, 1995), tassi suddivisi per classe di età.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
10
Dal grafico precedente si osserva che la frequenza di tumori, come di molte
malattie croniche, cresce con l’età. Nel caso dei tumori la crescita è
esponenziale
L’esempio seguente illustra il caso (ipotetico) di due popolazioni, indicate
come A e B, con gli stessi tassi per classe di età ma differenti distribuzioni
della popolazione, che risulta più anziana nella popolazione B.
Se vengono calcolati i tassi grezzi, la popolazione B sembra mostrare una
maggiore frequenza di cancro ma questo è un artefatto dovuto alla sola
differenza di età.
Per evitare questo errore occorre calcolare tassi standardizzati, che
annullano l’effetto della differente distribuzione per età.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
11
A
B
N.casi Popolazione
tasso
N.casi
Popolazione
tasso
< = 29
10
10.000
100,0
5
5.000
100,0
30-49
20
10.000
200,0
16
8.000
200,0
50-69
40
10.000
400,0
48
12.000
400,0
>=70
80
10.000
800,0
120
15.000
800,0
150
40.000
189
40.000
Popolazione A: tasso grezzo= 150/40000 = 375 * 100.000 persone anno
Popolazione B: tasso grezzo= 189/40000 = 472.5* 100.000 persone anno
MA i tassi in ciascuna classe di età sono uguali nelle due popolazioni!!!
La differenza tra i tassi grezzi calcolati per le due popolazioni è quindi apparente ed è soltanto
dovuta alla diversa distribuzione per età.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
12
Il procedimento di ‘standardizzazione’ consente di calcolare tassi come se le due popolazioni a
confronto avessero la stessa distribuzione per età della popolazione. Il procedimento sarà
illustrato nella lezione successiva.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
13
Gli esempi forniti in allegato presentano i risultati del calcolo dei tassi per
diverse malattie in diverse popolazioni.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
14
Tassi cumulativi
Il tasso cumulativo indica quanti casi (di una data malattia) si sono
complessivamente verificati in una popolazione in un intervallo di tempo in
rapporto alla numerosità della popolazione.
tasso cumulativo =
numero di casi insorti nell’intervallo di tempo
popolazione all’inizio dell’osservazione
Il tasso cumulativo è una proporzione.
Il tasso cumulativo è utile quando vogliamo misurare la frequenza di una
malattia il cui rischio si esaurisce in un tempo breve dopo l’esposizione.
Esempi tipici sono le malattie infettive.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
15
Es. La frequenza di comparsa di salmonellosi dopo la partecipazione ad un
pranzo.
Tra i 120 partecipanti ad una cena sociale sono stati segnalati alcuni casi di
salmonellosi. Tutti i partecipanti sono stati sottoposti ad un’indagine con
questionario telefonico e 46 hanno riferito sintomi corrispondenti a quelli di
salmonellosi.
46
tasso cumulativo =
120
= 38,3 %
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
16
Confronto della frequenza di malattia tra due diversi gruppi (che chiamiamo
popolazione A e B).
Rischio Relativo =
Tasso nella popolazione A
Tasso nella popolazione B
Il confronto deve essere fatto tra tassi standardizzati, per i motivi
esemplificati nei lucidi precedenti.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
17
I tassi standardizzati
Il procedimento di standardizzazione porta ad annullare l’effetto di eventuali
differenze di età tra due popolazioni lasciando invece in evidenza le reali
differenze nella frequenza di malattia.
Sono disponibili die diversi metodi per la standardizzazione, detti di
- Standardizzazione diretta
- Standardizzazione indiretta.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
18
In sintesi, il metodo di standardizzazione diretta risponde alla seguente
domanda:
‘Quale tasso osserverei nella popolazione A (vedi esempio precedente) se
la sua popolazione fosse distribuita per classe di età come la popolazione
B?’
Il dettaglio dei calcoli per la standardizzazione diretta non è incluso nel
programma del corso, chi fosse interessato può riferirsi ai testi di statistica
che sono stati consigliati.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
19
Il metodo di standardizzazione indiretta risponde alla seguente domanda:
‘Quanti casi di malattia osserverei nella popolazione A (vedi esempio
precedente) se i tasso specifici per età fossero gli stessi osservati nella
popolazione B?’
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
20
Standardizzazione Indiretta
A
N.casi
Calcolo
Popolazione tasso
B
(Pop * tasso) / 100.000 N.casi
osservati
tasso
attesi
< = 29
10
10.000 100,0 (10000 * 100,0) /100.000
=10
100,0
30-49
20
10.000 200,0 (10000 * 200,0) /100.000
=20
200,0
50-69
40
10.000 400,0 (10000 * 400,0) /100.000
=40
400,0
>=70
80
10.000 800,0 (10000 * 800,0) /100.000
=80
800,0
40.000
150
150
Popolazione A: tasso grezzo= 150/40000 = 375 * 100.000 persone anno
Popolazione B: tasso grezzo= 189/40000 = 472.5* 100.000 persone anno
MA Rapporto Osservati / Attesi = 150/150 = 1
La standardizzazione conferma che differenza tra i tassi grezzi calcolati per le due
popolazioni è apparente ed è soltanto dovuta alla diversa distribuzione per età.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
21
Il Rapporto Osservati / Attesi è usato frequentemente in epidemiologia ed
assume una diversa denominazione in base ai dati usati.
Dati di Mortalità -> RSM (Rapporto standardizzato di mortalità)
Dati di Incidenza -> RSI (Rapporto standardizzato di incidenza)
Spesso si usano le corrispondenti sigle in inglese:
SMR (Standardized mortality ratio)
SIR (Standardized incidence ratio)
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
22
Epidemiologia analitica.
Obiettivo: valutazione dell’associazione tra un fattore (‘esposizione’ o
‘fattore di rischio’) ed una malattia. Metodo per lo studio delle cause delle
malattie
Il metodo di studio consiste, in termini generali, nella misura della frequenza
di una malattia tra
- le persone che sono state esposte al fattore
- le persone che non sono state esposte al fattore.
Viene quindi di calcolato il rapporto tra le due frequenze, che corrisponde a
quante volte è più alto il rischio di ammalarsi per i soggetti che sono stati
esposti al fattore in esame rispetto a quelli che non sono stati esposti.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
23
Modelli di studio
Studi basati sulla sorveglianza nel tempo (follow-up) dei soggetti esposti.
Studio di coorte
Clinical trials
Studi sperimentali
Studi basati sulla indagine retrospettiva dell’esposizione negli anni
precedenti la malattia
Studi caso controllo
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
24
I diversi modelli di studio intendono comunque stimare il Rischio Relativo,
cioè il rapporto tra la frequenza della malattia tra chi è stato esposto e tra
chi non è stato esposto.
Rischio Relativo =
Tasso tra chi è stato esposto
Tasso tra chi non è stato esposto
RR < 1
L’esposizione protegge dalla malattia
RR = 1
L’esposizione non è associata alla malattia
RR > 1
L’esposizione causa la malattia
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
25
Studio di coorte
In questo modello di studio si parte dalla individuazione di un gruppo di
soggetti esposti al fattore in esame (ad es. i lavoratori esposti ad amianto).
Questi soggetti vengono quindi seguiti nel tempo e vengono contati i casi di
malattia che si verificano successivamente all’inizio dell’esposizione.
Strumenti per individuare i casi di malattia sono:
- Registri tumori
- Registri di mortalità
- Files delle dimissioni ospedaliere.
Negli studi di coorte la frequenza della malattia viene di solito calcolata con
l’SMR (presentato nella lezione sulla standardizzazione indiretta). I dettagli
dei metodi di calcolo nel caso degli studi di coorte sono più complessi di
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
26
quanto è stato illustrato e non sono parte del programma, chi fosse
interessato può consultare un testo introduttivo di epidemiologia.
SMR < 1
L’esposizione protegge dalla malattia
SMR = 1
L’esposizione non è associata alla malattia
SMR > 1
L’esposizione causa la malattia
Attenzione: spesso l’SMR viene espresso moltiplicato per 100!
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
27
Vantaggi e svantaggi degli studi di coorte
Vantaggi
Possono essere studiate diverse malattie che sono
effetto dello stesso fattore.
Ad esempio il fumo causa diversi tipi di tumore ma
anche malattie cardiovascolari e malattie
dell’apparato respiratorio.
Svantaggi
E’ necessario includere nello studio un numero molto
grande di persone, soprattutto se si studiano malattie
rare.
Lo studio può durare molti anni.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
28
Trials clinici
I trials clinici sono studi sperimentali in cui si vuole valutare se esistono differenze
nei risultati ottenuti con diversi trattamenti terapeutici. I trials vengono condotti
quando non vi sono indicazioni certe sul tipo di trattamento più vantaggioso per i
pazienti.
Sono studi sperimentali perché il ricercatore assegna ciascun soggetto ad uno dei
diversi trattamenti, secondo un criterio di assegnazione casuale.
L’assegnazione casuale evita che il ricercatore possa influire sui risultati del trial, ad
esempio assegnando pazienti a migliore prognosi ad uno dei trattamenti piuttosto
che all’altro. Inoltre se i pazienti sono assegnati casualmente ci aspettiamo che i
gruppi che vengono confrontati sia identici, con la sola differenza del trattamento
terapeutico cui sono stati assegnati (v. lezione sul campionamento).
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
29
Fasi di un trial clinico
- Reclutamento dei pazienti malati
- Assegnazione casuale di ciascun malato ad uno dei trattamenti
(‘randomizzazione’)
- Sorveglianza dei soggetti inclusi nello studio, per contare quanti hanno
un’evoluzione favorevole o sfavorevole della malattia.
- Analisi statistica dei dati raccolti
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
30
Spesso l’analisi statistica viene condotta misurando la frequenza di eventi favorevoli
in ciascuno dei diversi gruppi di soggetti.
Trattamento
Esito
A
B
Favorevole
a
b
Sfavorevole o invariato
c
d
a / (a+c)
b / (b+d)
Totale
Totale
Proporzione con esito favorevole
a+c indica il totale dei soggetti sottoposti al trattamento A
b+d indica il totale dei soggetti sottoposti al trattamento B
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
31
Studi basati sulla indagine retrospettiva dell’esposizione negli anni
precedenti la malattia
Per comprendere questi studi, dobbiamo riflettere sul fatto che:
Se una data esposizione è causa di una data malattia,
allora
i malati di tale malattia saranno più esposti dei sani a tale esposizione.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
32
Maggiormente esposti può voler dire:
- La frequenza di soggetti esposti è maggiore;
- L’intensità media di esposizione eè più elevata;
- La durata media di esposizione è maggiore;
- L’inizio dell’esposizione è stato più precoce;
- … altre analoghe situazioni
Queste considerazioni ci portano allo studio detto ‘caso – controllo’.
In sintesi lo studio si basa sulla valutazione della frequenza di esposizione
tra un campione di soggetti malati della malattia che vogliamo studiare
(casi) ed un campione di soggetti non affetti da tale malattia (controlli).
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
33
Il gruppo dei controlli consente di stimare la frequenza di esposti (o
l’intensità di esposizione) nei soggetti non ammalati della malattia che
studiamo.
Le informazioni sull’esposizione vengono raccolte di solito con interviste
condotte seguendo questionari strutturati.
E’ essenziale che le informazioni siano raccolte con lo stesso metodo sia
per i casi sia per i controlli.
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
34
Al termine dello studio i risultati possono essere sintetizzati in una tabella a
doppia entrata, come la seguente:
Malattia
Esposizione Presente
Assente
Totale
Caso
Controllo
Totale
a
b
a+b
c
d
c+d
a+c
b+d
a+b+c+d
Il Rischio Relativo negli studi caso-controllo è stimato dal calcolo del
‘Rapporto Crociato’ (Odds Ratio), abbreviato con OR
OR = (a*d) / (c*b)
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
35
Esempio di risultati di uno studio caso controllo sul tumore polmonare ed il
fumo:
Casi (t.Polmone)
Controlli
Totale
Esposizione Presente
85
140
225
(Fumo)
15
160
175
100
300
400
Assente
Totale
OR= (85 * 160) / (140 * 15) = 6,5
Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia
36