analytical study

ระบาดวิ�ทยาเชิ�งวิ�เคราะห์�( Analytical Study)

พญ.นฤมล สวรรค์�ปั�ญญาเล�ศนายแพทย�ทรงค์�ณว�ฒิ� กรมการแพทย�

กระทรวงสาธารณส�ข

เนื้��อห์า• ชน�ดของการศ!กษาทางระบาดว�ทยา• การศ!กษาเช�งว�เค์ราะห์�• ค์%าน�ยาม• Case –Control / Cohort study• การเล&อกกล�'มตั)วอย'าง• การว�เค์ราะห์�ข*อม+ล และการแปัลผล• ข*อด- ข*อด*อยของการศ!กษาเช�งว�เค์ราะห์�

Applications for health interventions

• What โรค/ปั�ญห์า นื้��นื้ค�ออะไร• When เกิ�ดเมื่��อไร• Where เกิ�ดท��ไห์นื้บ�าง• Why เห์ตุ!ใดจึ$งเกิ�ด• (to) Whom เกิ�ดกิ�บใคร• How จึะปั%องกิ�นื้/ควิบค!มื่ โรค/

ปั�ญห์านื้��นื้อย&างไร

1. กิารปัระเมื่�นื้สถานื้กิารณ์�

2 .กิารศึ$กิษาตุ�นื้เห์ตุ!ของปั�ญห์า

3.กิารค�นื้ห์าวิ�ธี�กิารในื้กิารแกิ�ปั�ญห์า

4. กิารด/าเนื้�นื้กิารแกิ�ปั�ญห์า

5.กิารควิบค!มื่กิ/ากิ�บกิารด/าเนื้�นื้งานื้

6. กิารปัระเมื่�นื้ผล

กิารแกิ�ปั�ญห์า

ชินื้�ดของกิารศึ$กิษาวิ�จึ�ย

• กิารศึ$กิษาเชิ�งพรรณ์นื้า (Descriptive studies)

• กิารศึ$กิษาเชิ�งวิ�เคราะห์� ( Analyticalstudies)- - Cohort study / case control study

• กิารศึ$กิษาเชิ�งทดลอง (Experimental studies)

กิารศึ$กิษาเชิ�งทดลอง (Experimental study)

กิารศึ$กิษาโดยกิารส�งเกิตุ (Observational study)

ร4ปัแบบของกิารศึ$กิษา ควิรตุอบ 2 ค/าถามื่ 1. มื่�กิารกิ/าห์นื้ดintervention ห์ร�อไมื่&

ถ�ามื่� ถ�าไมื่&มื่�

2. มื่�กิล!&มื่เปัร�ยบเท�ยบห์ร�อไมื่&ถ�ามื่� ถ�าไมื่&มื่�

กิารศึ$กิษาเชิ�งวิ�เคราะห์� (Analytic study)

กิารศึ$กิษาเชิ�งพรรณ์นื้า (Descriptive study)

Descriptive Study (กิารศึ$กิษาเชิ�งพรรณ์นื้า)

บรรยายถ$งกิารกิระจึายของโรค/ปั�ญห์า นื้��นื้ ๆ ในื้แง& (1 ) บ!คคล วิ&าเกิ�ดกิ�บใคร อาย! เพศึ อาชิ�พใดบ&อย

มื่ากิ/นื้�อยกิวิ&า (2) เวิลา วิ&าเกิ�ดในื้เวิลาใด มื่�กิารผ�นื้แปัรตุามื่เวิลา

ห์ร�อไมื่& (3)สถานื้ท�� วิ&าเกิ�ดในื้สถานื้ท��ใดมื่ากิ/นื้�อยกิวิ&ากิ�นื้

อย&างไร

Descriptive study : Distribution of disease by

Time + Place + Person

กิารศึ$กิษาเชิ�งพรรณ์นื้า (Descriptive study)

• ข�อด� 1.เกิ6บข�อมื่4ลง&าย 2 . ปัระห์ย�ด 3 . มื่�ปั�ญห์าด�านื้

จึร�ยธีรรมื่นื้�อย

• ข�อด�อย1.บอกิได�แค&แนื้วิโนื้�มื่

ของกิารเกิ�ดโรคไมื่&สามื่ารถบอกิตุ�นื้เห์ตุ!ของโรคได�2.เปั7นื้ร4ปัแบบท��ไมื่&

เห์มื่าะกิ�บกิารปัระเมื่�นื้

วิ�ถ�ทางในื้กิารวิ�จึ�ยทางกิารแพทย�

ข��นื้ตุอนื้ วิ�ธี�กิาร ผลท��ได� 1. แจึกิแจึงปั�ญห์า Cross sectional study

Descriptive study2. ตุ��งสมื่มื่ตุ�ฐานื้ Longitudinal study อธี�บายล�กิษณ์ะกิารเกิ�ด โรค สร�างสมื่มื่ตุ�ฐานื้

3 . พ�ส4จึนื้�วิ&าปั�จึจึ�ยมื่�ผล Cohort study Analytic study ตุ&อกิารเกิ�ดโรค Case-control study อธี�บายตุ�นื้เห์ตุ!และ ปั�จึจึ�ย

4 . พ�ส4จึนื้�ตุ�นื้เห์ตุ!ของโรค

5 . ทดลอง ร�กิษา ควิบค!มื่ Experimental study Clinical study ห์ร�อปั%องกิ�นื้ (Intervention study) กิารนื้/ามื่าใชิ�ในื้คล�นื้�กิ อธี�บายผลกิารร�กิษา

ปั%องกิ�นื้ ควิบค!มื่

กิารศึ$กิษาเชิ�งวิ�เคราะห์� (Analytical study)

• Case Control Studyเปั.นการศ!กษาจากผลไปัห์าเห์ตั�• Cohort Study เปั.นการศ!กษาจากเห์ตั�ไปัห์าผล

นื้�ยามื่ศึ�พท�• Exposure ( independent variable, factor, treatment, predictor ) ค�อ ปั�จึจึ�ยห์ร�อส��งใด ๆ ท��กิล!&มื่ตุ�วิอย&าง(อาสาสมื่�คร ได�ร�บ และกิ&อให์�เกิ�ดผล ท��งในื้แง&ด� ห์ร�อไมื่&ด� ห์ร�อไมื่&มื่�ผลใด ๆ

• Disease ( dependent variable, outcome, response, criterion ) ค�อ โรค ห์ร�อส��งท��เปั7นื้ผลเนื้��องจึากิ exposure เชิ&นื้ ปั9วิย , ห์าย , ตุาย , พ�กิาร เปั7นื้ตุ�นื้

Case-control study ( 2 )

อด�ตุ ปั�จึจึ!บ�นื้

Case

Control

Exposed

Exposed

Non exposed

Non exposed

Studiedpopulati

on

Cause Effect

Case-control studies

• Compare groups retrospectively

• Identify cause of the disease, and a suitable control group of those without it– Match for 3-4 characteristics– Compare the groups’ exposure to the

variable(s) of interest– Calculate the risk for each group

Steps in a case-control study

• Identify cases • Select controls

– Preferably matched to cases by 3 or 4 characteristics

• Obtain information about– Relevant exposures– Confounders

• Classify exposures• Analyse and interpret the data

Sources of bias in a Case Control Study

• Selection bias• Eg. Controls selected from hospital population

instead of general population

• Information bias– Misclassification of participants : disease or

exposure status• Eg. Parents of kids with osteosarcoma may be more

likely to remember earlier exposures because they will have thought about them more

Recall bias

• Case control diarrhea Case control

• เอแค์ร� + 80 20 100• - 20 80 100• 100 100 200

•OR=16.0, RR= 4

Case Control Study

• ข�อด� 1. มื่�ปัระโยชินื้�ในื้กิาร

ศึ$กิษาโรคท��พบนื้�อย 2. ปัระห์ย�ด ท/าได�ง&ายและ

ได�ผลเร6วิ 3. สามื่ารถศึ$กิษาปั�จึจึ�ยเส��ยงห์ลายๆอย&างไปัพร�อมื่ๆ กิ�นื้ได�

• ข�อด�อย 1. ไมื่&ทราบอ!บ�ตุ�กิารของกิารเกิ�ดโรคท��แท�จึร�ง

2. เล�อกิกิล!&มื่ควิบค!มื่ท��เห์มื่าะสมื่ได�ยากิ

3. อาจึเกิ�ดอคตุ�ในื้กิารวิ�จึ�ยได� 4. กิารถามื่ปัระวิ�ตุ�ย�อนื้ห์ล�งอาจึมื่�ปั�ญห์าเกิ��ยวิกิ�บควิามื่จึ/าของกิล!&มื่ตุ�วิอย&าง

Cohort study

• เปั7นื้กิารศึ$กิษาจึากิสาเห์ตุ! ปั�จึจึ�ย ไปัย�งผลค�อโรคในื้อนื้าคตุ

• เร��มื่จึากิกิล!&มื่ท��ไมื่&เปั7นื้โรค •แบ&งเปั7นื้กิล!&มื่ท�� Exposed และ Non

exposed

• ตุ�ดตุามื่ไปัข�างห์นื้�า วิ�ดอ�ตุรากิารเกิ�ดโรค ในื้ปัระชิากิรท��ง 2 กิล!&มื่ • เปัร�ยบเท�ยบอ�ตุราอ!บ�ตุ�กิารณ์�

Cohort study ( 2 )

ปั�จึจึ!บ�นื้ อนื้าคตุ

Studiedpopulation

(No disease)

Exposed

Non exposed

Disease

Disease

No disease

No disease

Cause Effect

Cohort study ( 3 ) ข�อด�

• ล/าด�บเห์ตุ!กิารณ์� ข��นื้ตุอนื้กิารเกิ�ด Exposure / Outcome สามื่ารถห์า cause-effect relationship ได�• ห์า incidence และ relative risk โดยตุรง• สามื่ารถวิ�ด Effect ได�ห์ลายอย&าง จึากิ Exposure ตุ�วิเด�ยวิ• เห์มื่าะกิ�บกิารศึ$กิษาโรคท��มื่� rare exposure

• มื่� bias , confounding factor นื้�อย

Cohort study ( 4 ) ข�อจึ/ากิ�ด• ใชิ�เวิลาศึ$กิษามื่ากิ ส��นื้เปัล�องค&าใชิ�จึ&ายส4ง• ในื้โรคท��พบยากิ ใชิ�ขนื้าดตุ�วิอย&างมื่ากิ• ถ�า latent period ของโรคนื้านื้ ตุ�องใชิ�เวิลาตุ�ดตุามื่นื้านื้ด�วิย• มื่�โอกิาสท��ตุ�วิอย&างจึะ loss follow up • ไมื่&เห์มื่าะในื้กิารศึ$กิษาโรคท��พบยากิ• บร�ห์ารจึ�ดกิารยากิ

Cohort studies• Take a group (“cohort”) and follow it

forward (prospectively) through time• Powerful design

– Natural history of disease

– \Determine whether exposure precedes outcome

– Exposure measurement more valid– Dynamic disease measures

•

Cohort studies are good when:

• We know which exposures are worth investigating

• We can minimise loss to follow-up

• The conditions under study are relatively common

They comprise the strongest observational design for establishing whether a cause-and-effect relationship exists

Cohort studies

Advantages• Determine incidence• Exposure measures

more accurate• More likely to uncover

true causal factors

Disadvantages• Large sample

required• Very costly• Analysis more difficult• Loss to follow-up…

Exposure Population (f/u 2 years)

Cases Incidence

(%) Relative

Risk

HIV +

215

8

3.7

11

HIV - 298 1 0.3

Does HIV infection increase risk of developing TB Does HIV infection increase risk of developing TB among drug users?among drug users?

EPIET (www)

Person-years Cases

Smoke 102,600 133

Do not smoke 42,800 3

Presentation of cohort data: Presentation of cohort data: Person-years at riskPerson-years at risk

Tobacco smoking and lung cancer, England & Wales, 1951

Source: Doll & HillEPIET (www)

Presentation of data: Presentation of data: Various exposure levelsVarious exposure levels

EPIET (www)

Cohort study: Tobacco smoking and lung cancer, Cohort study: Tobacco smoking and lung cancer, England & Wales, 1951England & Wales, 1951

Source: Doll & HillEPIET (www)

Cohort studies vs CCS

Cohort studies• Lengthy, expensive• Common diseases

only• Ethics more complex• Exposure much more

accurate• Large N required

Case-control studies• Quicker, cheaper • Suit rarer diseases

• Ethics simpler• Possible bias in

measuring exposure• Smaller N required

Population

Cases

Controls

Exposed

Case-Control StudiesCase-Control Studies

Not exposed

Exposed

Not exposed

Cause-and-Effect RelationshipCause-and-Effect Relationship

Grimes & Schulz, 2002 (www) (PDF)

Sources of Error in Epidemiologic Sources of Error in Epidemiologic StudiesStudies

Random error

Bias

Confounding

Effect Modification

Reverse Causation

Sources of Error in Epidemiologic Sources of Error in Epidemiologic StudiesStudies

Random error

Large sample size, replication

Bias

Be careful

Confounding

Effect Modification

Reverse Causation

Confounding can be controlled by:

- Randomization: assures equal distribution of confounders between study and control groups

- Restriction: subjects are restricted by the levels of a known confounder

- Matching: potential confounding factors are kept equal between the study groups

- Stratification for various levels of potential confounders

- Multivariable analysis (does not control for effect modification)

Effect modification can be assessed by:

- Stratification for various levels of potential confounders

- Multivariable analysis (by assessing interaction)

More importantly, NOT by adjustment in multivariable analysis

Reverse causation can be assessed by:

- Mendelian randomization

What if you are interested in the rare outcome?

• Heart failure in adults before age 50

• Heart failure in adults before age 30

• Heart failure in children

ANSWER: A Case-Control study

Study Design #2• A case-control study

• Cases: Adults with premature heart failure (18-50 years)– General medicine vs. cardiology

• Controls: Adults 18-50 without heart failure– Who are the appropriate controls?

• Potential predictors: based on questionnaire demographic, behavioral, co-morbid risk factors

• Hypothesis: Patients with hypertension early in adulthood are more likely to have premature heart failure.

Case-control study structure

time

CASESAdults with

Heart failure that developsbefore age 50

CONTROLS

Adults (18-50) without heart failure

RISK FACTORS

DemographicBehavioralBiologicalGenetic

present

Study design #3

• Prospective cohort study

• CARDIA study:– Prospective cohort study– 5000 (M/F, black/white, low/high SES)– Age 18-30 at enrollment– Followed 20 years– Exam visits years 0, 2, 5, 7, 10, 15, 20

• Outcome: Incident heart failure

Hypertension early in life is a risk factor for heart failure before age 50 among

blacks

Other types of cohort studies

• Retrospective cohort– Identification of cohort, measurement of

predictor variables, follow-up and measurement of outcomes have all occurred in the past

– Much less costly than prospective cohorts– Investigator has minimal control over study

design

เนื้��อห์า• ชน�ดของการศ!กษาทางระบาดว�ทยา• การศ!กษาเช�งว�เค์ราะห์�• ค์%าน�ยาม• Case –Control / Cohort study• การเล&อกกล�'มตั)วอย'าง• การว�เค์ราะห์�ข*อม+ล และการแปัลผล• ข*อด- ข*อด*อยของการศ!กษาเช�งว�เค์ราะห์�

Applications for healthinterventions

• What โรค/ปั�ญห์า นื้��นื้ค�ออะไร• When เกิ�ดเมื่��อไร• Where เกิ�ดท��ไห์นื้บ�าง• Why เห์ตุ!ใดจึ$งเกิ�ด• (to) Whom เกิ�ดกิ�บใคร• How จึะปั%องกิ�นื้/ควิบค!มื่ โรค/

ปั�ญห์านื้��นื้อย&างไร