Виды клинических исследований и меры ассоциации (1)

Артемий Охотин, okhotin@tarusa-hospital.ru

Тарусская больница, университет ИТМО

8/13/24

Клиническая эпидемиология / доказательная медицина

the study of the distribution and determinants of health-related states or events in specified population and the application of this study to control of health problems¹

Эпидемиология изучает распределение и причины состояний и событий, связанных со здоровьем, в определенных популяциях, с целью воздействовать на проблемы со здоровьем.

План занятий

Факты: измерение явлений (measures of occurence)
Связи: измерение соотношений (measures of association)
Причинные и беспричинные связи (confounding and bias)

Популяция

Что мы исследуем?

Исследуемая популяция

Открытая популяция (входят и выходят)
Когорта (никто не выходит)

Компоненты исследования

Популяция

Воздействие

Исход

Время

Sampling (subpopulation)

Yeh, R. et al. Parachute use to prevent death and major trauma when jumping from aircraft: randomized controlled trial. BMJ 2018;363:k5094.

Выводы: согласно результатам первого рандомизированного клинического испытания в этой области парашюты не снижают риск смерти или тяжелых травм при прыжках с самолета.

Популяция

Что можно измерять?

Распространенность (в момент времени)

Заболеваемость (во времени)

Здоровые и больные

Распространенность

\[ \frac{\text{число со свойством Х}}{\text{общая численность популяции}} \]

оценивается одномоментно
одномоментность фактически имеет протяженность
одномоментные, кросс-секционные или поперечные исследования, срезы

Примеры одномоментных исследований

Распространенность рака шейки матки у женщин в Финляндии в 2021 г.
Охват вакцинацией (две дозы) от КОВИД-19 в мае 2021 г. среди врачей стационаров
Доля студентов, присутствующих на занятии по эпидемиологии 13.08.2024

Moment prevalence

\[\frac{\text{0}}{\text{25}} = \text{0}\% \]

Period prevalence

\[\frac{\text{3}}{\text{25}} = \text{12}\% \]

Характеристики распространенности

изучаемое свойство:
- артериальная гипертония (сАД выше 140 мм рт. ст.)

популяция:
- жители г. Фремингем

время:
- в 1948 г.

Что из этого распространенность?

A systematic, worldwide review found the prevalence of psoriasis ranged from 0.5 to 11.4 percent in adults and 0 to 1.4 percent in children [1]. The prevalence of psoriasis tends to increase with increasing distance from the equator.
По данным результатов исследования ВЦИОМ (2022 г.), 35% россиян ошибочно считают, что Солнце вращается вокруг Земли, а не наоборот.
В Молдове проживает 207,300 взрослых с сахарным диабетом.
В 2019 г. в Молдове было зарегистрировано 80 новых случаев туребкулеза на 100 000 населения.

Incidence (случаемость, заболеваемость)

Мера новых случаев

сколько заболело (n)

сколько заболело из тех, кто мог заболеть (n/N)

за какой период времени (n/N/t)

We identified 467 cases of cardiomyopathy, for an overall annual incidence of 1.13 per 100,000 children (95 percent confidence interval, 1.03 to 1.23). ¹

Заболеваемость

Incidence proportion (risk), %

\[n/N\]

Доля (или процент) пациентов, заболевших в течение времени наблюдения.
Диапазон значений: 0–1 или 0–100%
15% пациентов перенесли инфаркт за время наблюдения.

Шансы

Odds. A means of expressing probabilities often used by gamblers and sometimes by statisticians in certain contexts. If the probability of something occurring is 1/5 (or 0.2) then the odds against it occurring are 4 to 1, representing the ratio of the probability of 470 nonoccurrence, 4/5 (or 0.8) to the probability of occurrence, 1/5 (or 0.2). The concept is sometimes claimed to be too complex for physicians to understand, although gambler and readers of popular newspapers appear to have no difficulty with it.”

Stephen Senn. Statistical Issues in Drug Development, 2nd Edition. John Wiley & Sons, 2007.

Шансы (odds)

Odds = p/(1 - p)

50% ~ 1:1 = 0.5

20% ~ 1:4 = 0.25

80% ~ 4:1 = 4

Шансы выжить = 1 / шансы умереть

Риск выжить = 1 - риск умереть

При малых рисках (< 5%): риск (p) ~ шансы (1 - p)

Первые полгода

Вторые полгода

Что ставить в знаменатель?

Всех, кто был в начале периода наблюдения
Всех, кто был в конце/середине периода наблюдения
Всех, кто мог заболеть
Всех, кто вообще был в исследовании

Пациенто-время (patient-time)

Общее время, в течение которого пациенты могли заболеть
Каждый пациент вносит разный вклад в общее время наблюдения
Time at risk \[\sum_{i=1}^n t_i,\] \(t_i\) – время наблюдения пациента (до того, как он заболел).

Плотность заболеваемости

\[n/\text{person-time}\] Может принимать разные значения, даже если риск – 100% (“все умерли”).

A primary composite outcome event (death from cardiovascular causes or hospitalization for heart failure) occurred in 415 patients (13.8%) in the empagliflozin group and in 511 patients (17.1%) in the placebo group (6.9 vs. 8.7 events per 100 patient-years).¹

Плотность заболеваемости

n/person-time
0–\(+\infty\)
10 events per 100 person-years = 0.1 event per 1 person-year

Взаимосвязь

Prevalence
Incidence rate
Cumulative incidence

Никто не выздоравливает

Распространенность накапливается

Никто не выздоравливает

“Кинетика первого порядка”

\[\text{Pr} = \text{CI} = 1 - e^{-\text{IR}\times t} \approx \text{IR} \times t \] Pr – prevalence, CI – cumulative incidence, IR – incidence rate, t – время.

Стационарное состояние

\[ \text{Pr} = (1 - \text{Pr}) \times \text{IR} \times \text{T}_d \] Pr – prevalence, IR – incidence rate, T\(_d\) – duration of disease.

Лечение ==> Увеличения жизни с заболеванием ==> растет распространенность

Прогноз

Заболеваемость (incidence rate) редко бывает постоянной
Не всегда известно, все ли пациенты могут заболеть/умереть
Нужно узнать, каков прогноз после события (установления диагноза, заболевания, метода лечения)
Отдаленный и ближайший прогноз могут сильно отличаться (IR меняется)

Выживаемость/смертность

выживаемость = 1 - смертность

event-free survival = 1 - cumulative incidence

Выживаемость/смертность

The probability of filling an antibiotic prescription at an outpatient pharmacy was 33% (95% confidence interval [CI], 30 to 36) over 1 year, 47% (95% CI, 44 to 49) over 2 years, 55% (95% CI, 53 to 58) over 3 years, and 62% (95% CI, 60 to 64) over 4 years ¹

Выживаемость/смертность

Death from any cause: 292 events in 1818 patients.
Thus, at 7 years of follow-up, the cumulative rate of death from any cause among patients with left bundle-branch block was 29% in the ICD-only group, as compared with 18% in the CRT-D group.¹

292/1818 = 16% ?

Анализ выживаемости

Выживаемость оценивается по плотности событий

“Какой был бы риск, если бы никто не выбывал”

Классический метод – кривые Каплана–Мейера

Survival simulator

Меры случаемости

Распространенность

(prevalence)

n / N

доли,

проценты

0–1

0–100%

Заболеваемость

(Incidence risk)

n / N

доли,

проценты

0–1

0–100%

Плотность заболеваемости

(incidence rate or density)

events / person-time

число событий в единицу времени

0–\(+\infty\) |

Выживаемость

(survival probability)

оценка по incidence rate

доли,

проценты

0–1

0–100%

Задание (1)

Найти по одной статье 2024 г. в медицинской литературе, где приводятся:

prevalence
incidence proportion
incidence rate
cumulative survival probability/mortality probability

Задание (2)

Датасет data1.csv,

htn – гипертония, stroke – инсульт, male – мужской пол,
start – календарный день включения (с 01.01.2022), event – день исхода или выбытия (с 01.01.2022).

Посчитать:

распространенность гипертонии в целом, у мужчин и у женщин.
риск инсульта у лиц с гипертонией и без нее
incidence rate инсульта у лиц с гипертонией и без нее

Dataset 1

   stroke
htn   0   1
  0 171  30
  1  72  27

Ссылки

Флетчер Р. Клиническая эпидемиология: основы доказательной медицины. М. Медиа-сфера. 2004.
Celentano, David D.,, M. Szklo, and Leon Gordis. Gordis Epidemiology. 6th edition. Philadelphia, PA: Elsevier, 2019.
Clark, T., Bradburn, M., Love, S. et al. Survival Analysis Part I: Basic concepts and first analyses. Br J Cancer 89, 232–238 (2003). https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6601118