Epidemiologie in Public Health und Klinischer Forschung Teil II: Analytische Studien Prof. Dr. med....

Epidemiologie in

Public Health und Klinischer Forschung

Teil II: Analytische Studien

Prof. Dr. med. Hans-Werner Hense

Bereich Klinische Epidemiologie Institut für Epidemiologie und SozialmedizinUniversität Münster

Zusammenfassung Teil I

Korrelationsstudien:

nur Hypothesen generierend!

Ökologischer Bias (Verzerrung)!

Querschnittsstudien:

Frage: wer, wo, wann (Person, Ort, Zeit)

Stichprobe, Repräsentativität, Teilnahmerate

Häufigkeit (Prävalenz), Verteilung

Problem: Interpretation bzgl. Risiko

Epidemiologische Studienformen 2Epidemiologische Studienformen 2

Fragen:

- warum tritt Erkrankung auf? (Ätiologie)

- wie stark ist die Beziehung? (Risiko)


Analytische Studien

- Beobachtungsstudien

Fall-Kontroll Studien

Prospektive (Kohorten-, Follow-Up-)Studien

Interventionsstudien

Kontrollierte Klinische Studien

Studienbevölkerung

Erkrankt

Nicht Erkrankte(Kontrollen)

Fall-Kontroll StudieFall-Kontroll Studie

Vorgehen:

1. Aus einer definierten Studienbevölkerung werden (alle oder eine geeignete Stichprobe von) Personen mit der interes- sierenden Erkrankung (Fälle) identifiziert.

2. Aus der gleichen Studienbevölkerung wird eine Stichprobe von Personen ohne diese Erkrankung (Kontrollen) gezogen.

GegenwartStichprobevon Fällen

Stichprobevon Kontrollen

Erkrankt

Nicht Erkrankt(Kontrollen)

Studienbevölkerung


Vorgehen:

1. Aus einer definierten Studienbevölkerung werden (alle oder eine geeignete Stichprobe von) Personen mit der interes- sierenden Erkrankung (Fälle) identifiziert.

2. Aus der gleichen Studienbevölkerung wird eine Stichprobe von Personen ohne diese Erkrankung (Kontrollen) gezogen.

Vergangenheit Gegenwart

+ -

3. Die Exposition in der Vergangenheit gegenüber potentiellen Risikofaktoren wird ermittelt.

4.Die Häufigkeit von Risikofaktoren unter den so definierten Fällen und Kontrollen wird dann mit geeigneten Methoden miteinander verglichen.

+ -Exposition

Stichprobevon Kontrollen

Stichprobevon Fällen

Altersadjustierte Krebstodesraten für ausgewählte Lokalisationen Männer, USA, 1930-1985

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1930 1940 1950 1960 1970 1980

Rat

e pr

o 10

0.00

0

Leukämie

Bauchspeicheldrüse

Lunge

Leber

Prostata

Colon/Rektum

Magen

Determinanten von GesundheitC. Lebensweise Beispiel: Krebserkrankungen

Sir Austin Bradford Hill1897 - 1991

Sir Richard Doll1912 - 2005

Disease status Number of smokers Number of

nonsmokers

Males

Lung cancer cases 647 (99.7%) 2 (0.3%)

Controls 622 (95.8%) 27 (4.2%)

Females

Lung cancer cases 41 (68.3%) 19 (31.7%)

Controls 28 (46.7%) 32 (53.3%)

Proportion of smokers and non-smokersin lung cancer cases and controls

Source: R. Doll and A. B. Hill, Smoking and carcinoma of the lung: Preliminary report. Br Med J 1950;2:739

Vierfeldertafel zur Berechnung der Odds Ratio in der Fall-Kontroll Studie von Doll und Hill

Raucher Nicht-Raucher

Lungenkrebsfälle

Kontrollen

647 (A) 2 (B) 649

622 (C) 27 (D) 649

1269 29 1298

Männer

Odds Ratio (OR) = A x D

= 647 x 27

= 14,0 B x C 622 x 2

Merke:

•Die Odds Ratio ist das Assoziationsmaß in Fall-Kontroll-Studien.

•Die Odds Ratio liefert i. R. eine gute Abschätzung des

→ Relativen Risikos.

Vorteile: Ermöglicht die Untersuchung selten auftretender Erkrankungen. Relativ schnell und kostengünstig durchführbar. Relative Risiken für einen Risikofaktor können geschätzt werden.

Nachteile: Nur eine Erkrankung kann untersucht werden. Weder Prävalenz noch Inzidenz können berechnet werden. Zahlreiche Verzerrungsmöglichkeiten müssen beachtet werden

(Recall Bias). Die zeitliche Reihenfolge von Risikofaktor und Zielereignis

kann bei prävalenten Fällen oft nicht valide bestimmt werden.


DEFINITION

Bias (deutsch: Verzerrung) ist ein Vorgang, der bei

einer Studiendurchführung bzw.-auswertung zu einer

systematischen Abweichung von den wirklichen Werten führt.

Wichtige Arten von Bias in der Epidemiologie sind:

• Selektionsbias (z.B. Non-responder bias, Survivor bias)

• Informationsbias (z.B. ‚Recall Bias‘)

Bias (Verzerrung)Bias (Verzerrung)

Beispiele für Recall Bias:

-Kranke erinnern sich anders an vergangene Exposition (Erklärungssuche, Krankheitsmodelle etc.).

-Vermutete Zusammenhänge werden übermäßig berichtet (over- oder underreporting).

-Unangenehme oder peinliche Expositionen werden verschwiegen (social desirability).


Analytische Studien

- Beobachtungsstudien

Fall-Kontroll Studien

Prospektive (Kohorten-, Follow-Up-)Studien

Prospektiv- oder KohortenstudienProspektiv- oder Kohortenstudien

Ziel:

Beschreibung von Neuerkrankung (Inzidenz)

• Wie hoch ist die Rate der Neuerkrankungen?

• Wie verschieden sind die Raten der Neuerkrankungen?

• Verändern sich die Raten der Neuerkrankungen?


1. Aus einer Bevölkerung (Allgemeinbevölkerung, Patienten, etc.) wird eine Gruppe (nicht unbedingt repräsentativ!) ohne die Zielkrankheit(en) gezogen.

Ø Neu Krank

Ø Neu Krank

Gegenwart / Basisuntersuchung Zukunft

Prospektive Beobachtung

Exposition/RF vorhanden

Exposition/ RFnicht vorhanden

Studienbevölkerung

UntergruppeNicht krank

2. Basisuntersuchung (Exposition, Risikofaktoren etc.).

3. Beobachtung über die Zeit.4. Erfassung neu auftretender Erkrankungen während Beobachtung


Definition von Inzidenz (=Neuerkrankungsrate)

Die Inzidenz ist eine Rate, d.h. sie gibt an, wie vieleNeuerkrankungsfälle pro Zeiteinheit in einer bestimmtenBevölkerung auftreten:

Anzahl der NeuerkrankungenI = pro Zeit

Anzahl der Personen in der Bevölkerung

Die Inzidenzrate wird im allgemeinen pro Jahr und umgerechnet auf 100, 1 000, 10 000 oder 100 000 Personen angegeben.

Relative risks of mortality from lung cancer and coronary heart disease among cigarette smokers in a cohort study of British male physicians

Annual mortality rate per 100,000

Lung cancer Coronary heart disease

Cigarette smokers 140 669 Nonsmokers 10 413

Relative risk 14.0 1.6

Source: R. Doll and R. Peto, Mortality in relation to smoking: Twenty years’ observations on male British doctors.Br Med J 1976; 2:1525


Definition des Absoluten RisikosDefinition des Absoluten Risikos

Die Inzidenz (= Neuerkrankungs- oder –wie im Beispiel- die Sterbe-Rate)

wird auch als das Absolute Risiko bezeichnet:

sie gibt die unmittelbare Gefährdung zu erkranken bzw. zu versterben

unter Exponierten und Nicht-Exponierten bzw. unter Personen mit und

ohne einen Risikofaktor als Wahrscheinlichkeit wieder.


Definition des Relativen RisikosDefinition des Relativen Risikos

Das Relative Risiko gibt das Verhältnis der Inzidenzraten vonExponierten und Nicht-Exponierten bzw. unter Personen mit und ohne einen Risikofaktor wieder:

Inzidenzrate von Exponierten / mit RFRR =

Inzidenzrate von Nicht-Exponierten / ohne RF

RR > 1.0 : Exposition / RF führen zu mehr KrankheitRR = 1.0 : Exposition / RF haben keine Einfluss auf KrankheitRR < 1.0 : Exposition / PF schützen vor Krankheit

Das Relative Risiko ist ein Maß für die krankmachende oder präventiveKraft einer Exposition / eines RF.

Relative risks of mortality from lung cancer and coronary heart disease among cigarette smokers in a cohort study of British male physicians

Annual mortality rate per 100,000

Lung cancer Coronary heart disease

Cigarette smokers 140 669 Nonsmokers 10 413

Relative risk 14.0 1.6

Source: R. Doll and R. Peto, Mortality in relation to smoking: Twenty years’ observations on male British doctors.Br Med J 1976; 2:1525

Relative Risiken

Inzidenzraten und Relative Risiken: Tödlicher und nicht-tödlicher Myokardinfarkt, Männer 40 -74 J.

0

20

30

40

10inci

denc

e ra

te (p

er 1

000

py)

RR = 1.0

2.72.8

4.2

6.5

8.3

11.1

1.5

000

111

011

101

110

010

100

001

8 / 373 4 / 133 7 / 110 7 / 75 4 / 35 16 / 107 6 / 339 / 149

Risk factorcombination: Actual Hypertension

TC/HDL-C 5.5Smoking ( 1cig./day)

Incident MIs / Population at risk:

Source: Keil et al. Eur Heart J 1998

MONICA Augsburg Cohort Study 1984–1992

Absolute Risiken


Stärken: Mehrere Zielkrankheiten können gleichzeitig untersucht werden.

Absolute und Relative Risiken können ermittelt werden.

Zeitliche Reihenfolge von RF und Erkrankung ist klar.

Wenig anfällig für Verzerrungen ( BIAS).

Schwächen: Lange Dauer

Hohe Kosten

Verlust von Teilnehmern (loss-to-follow-up)

Oft große Teilnehmerzahl nötig (niedrige Inzidenz, z.B. Krebs)

Spezialfall eines Bias:Spezialfall eines Bias:

„„Confounding“Confounding“

Confounding ist die Verzerrung eines Schätzwertes für eine epidemiologische Maßzahl, die aufgrund des Einflusses eines

zusätzlichen Faktors („Confounder“) entsteht.

In seiner einfachsten Form lässt sich Confounding als eine „Vermischung mehrerer Faktoren, die einen Einfluß auf die

Entwicklung einer Krankheit haben (mixing of effects)“, beschreiben.

ConfounderConfounder (lat.: confundere = vermischen, vermengen) (lat.: confundere = vermischen, vermengen)

Ein Confounder muss 3 Bedingungen erfüllen:

1. Der Faktor muss selbst ein Risikofaktor oder ein präventiver Faktor in bezug auf die untersuchte Krankheit sein.

2. Der Faktor muss mit der untersuchten Exposition assoziiert sein.3. Der Faktor darf nicht lediglich ein Zwischenschritt

in einer Kausalkette sein.

Ein Beispiel für Confounding: Ein Beispiel für Confounding: Alkoholkonsum, Zigarettenrauchen und koronare Alkoholkonsum, Zigarettenrauchen und koronare

HerzkrankheitHerzkrankheit

Exposition(Alkoholkonsum)

Krankheit(Herzkrankheit)

Confounder(Zigarettenrauchen)


Spezialfall Registerstudien

• Epidemiologisches = bevölkerungsbezogenes Register

• Definierte Einzugsbevölkerung• Flächendeckung• Vollzähligkeit• Vollständigkeit • Vergleichbarkeit

Fragen Fragen

1. Welches der folgenden epidemiologischen Maße ist geeignet, den Zusammenhang zwischen Risikofaktorund Krankheit zu beschreiben: Letalität, Inzidenz, Relatives Risiko, Punktprävalenz, Periodenprävalenz?

2. In einer Kohortenstudie zur altersabhängigen Makuladegeneration (AMD) werden nur Personenmit Frühzeichen (Drusen) oder maximal einseitiger Spätform (CNV) aufgenommen. Kann man in dieser Studie Ursachen der AMD untersuchen?

3. Um wie viel Prozent ist die Wahrscheinlichkeit zuerkranken durch einen RF erhöht, wenn das durch ihnbedingte Relative Risiko 3,2 beträgt?

Relatives Risiko

Nein, nur die Prognose.

Um 220%

Fragen Fragen

4. In einer FKS zur Ätiologie des Colonkarzinoms finden sich zwei wichtige Expositionen mit signifikanter Odds Ratio: - ein geringer vs. ein sehr hoher Verzehr von rotem Fleisch (OR = 0.25)- ein hoher Fettverzehr (OR = 4.0). Welcher Faktor ist ätiologisch bedeutsamer?

5. Ein Faktor erhöht über 10 Jahre - das Krebsrisiko von 0.001 auf 0.014 und- das Infarktrisiko von 0.01 auf 0.03.Welche Wirkung ist bedeutsamer?

Beide sind gleich bedeutsam.

RR = 14, RD = 0.013RR = 3, RD = 0.02

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