conceptos básicos de diseño de estudios epidemiológicos

CONCEPTOS BÁSICOS DE DISEÑO DE ESTUDIOS
EPIDEMIOLÓGICOS
1. Objetivo:
− Conocer los principales diseños epidemiológicos.
2. Términos Claves:
Estudios epidemiológicos; estrategias de diseño; validez; objetivos.
3. Desarrollo del Tema:
3.1. Ciclo de la investigación epidemiológica
Todo estudio epidemiológico parte de la observación de un fenómeno sobre el
cual se desea información con el objetivo de conocer su génesis, evolución,
comportamiento en el tiempo y asociación con factores de riesgo posibles de
intervención.
Las etapas del ciclo de investigación se pueden resumir en el siguiente esquema,
muy simplificadamente:
Observación
Hipótesis
Resultados
Análisis
Diseño de Estudio
Ejecución
Conclusiones
En especial en salud ocupacional es deseable plantearse etapas de intervención y
evaluación, que sin necesariamente formar parte de todo estudio son altamente
deseables cuando el estudio ha sido formulado para resolver un problema de
salud concreto que se desea evitar, como sería el caso de las enfermedades
ocupacionales, que son por definición prevenibles.
Por tanto, todo estudio epidemiológico debe ser entendido como proceso dedicado
a responder, con la mayor exactitud posible, una pregunta producto de la
observación de un hecho de la realidad, sobre el cual se elabora una hipótesis
explicativa que debe ser probada. Se debe mantener este concepto en mente al
momento de planificar, ejecutar e interpretar un estudio.
Objetivo del Estudio
Determinar el objetivo del estudio es la primera prioridad, éste debe ser formulado
en forma clara desde el inicio de la investigación de manera de establecer el
parámetro a medir, la selección de la muestra, el tamaño muestral y el análisis
estadístico a realizar. El parámetro a medir puede ser desde la tasa de incidencia
de un cuadro en una población determinada, hasta complejas mediciones de
variables interrelacionadas.
La definición del objetivo o problema a investigar requiere de una adecuada
revisión bibliográfica que sea fuente de ideas susceptibles de investigación;
valoración del estado del arte sobre el tema; pertinencia y viabilidad del proyecto;
marco conceptual; información sobre aspectos del diseño como criterios de
selección, determinación de tamaño muestral, definición de caso, definición de
variables y otras.
Algunos criterios de una buena pregunta a investigar incluyen que sea factible,
interesante, novedosa, ética y relevante.
Una vez definido claramente el objetivo, se debe decidir el tipo de estudio
epidemiológico más adecuado para responder a la pregunta de investigación. Éste
debe ser compatible con los recursos disponibles (tiempo, población, fuentes de
información, consideraciones éticas, etc).
3.2. Tipos de diseños epidemiológicos
Los diseños epidemiológicos se pueden clasificar en:
Figura 1. Clasificación diseños epidemiológicos
Diseños Epidemiológicos
Analíticos
Descriptivos
1. Observacionales
a.
b.
c.
d.
Cohorte
Caso y Control
Transversal
Ecológicos
2. Experimentales
a. Ensayos Clínicos
b. Ensayo de Campo
c. Intervención Comunitaria
3.2.1.
Rol del investigador en la asignación de la exposición
a) Estudios experimentales
Estos diseños se caracterizan porque el equipo investigador tiene la posibilidad de
asignar la exposición. Los estudios experimentales más habituales son los
ensayos clínicos, los ensayos de campo y los ensayos comunitarios.
b) Estudios observacionales
La diferencia básica con los estudios experimentales es que en los
observacionales el investigador no manipula las variables de exposición y se limita
a observar, describir y analizar condiciones relacionadas con la salud de las
poblaciones. Como ejemplo de estudios observacionales tenemos: diseño de
cohorte, caso y control, transversal, ecológico, etc.
3.2.2.
Según la dirección
a) Dirección lógica o prospectivos
Corresponde a aquellos diseños en que los sujetos en estudio desarrollan o no la
enfermedad o evento durante el transcurso del seguimiento. De acuerdo a esta
clasificación los diseños que tienen dirección lógica o prospectiva son el diseño
experimental y el de cohorte. En ambos diseños, los sujetos están libres del
evento a observar al inicio del estudio.
b) Dirección invertida o retrospectivos
Es aquel diseño en que el evento a observar ocurrió en el pasado, en forma previa
al inicio del estudio. Ejemplo diseño de caso y control, en este diseño se elige a
los casos de acuerdo a la presencia de la enfermedad, posteriormente se elige el
control y finalmente se mide en ambos la exposición a los factores de riesgo o
protección que tuvieron en el pasado.
c) Sin dirección
Corresponde a aquellos estudios en que la variable resultado (enfermedad) y las
variables de exposición se miden en el mismo momento. Ejemplo, diseño
transversal.
3.2.3.
Según la unidad de análisis
a) Individual, cuando los datos sobre la enfermedad y la exposición son
recolectados individualmente. Ejemplo diseño de cohorte, caso y control,
transversal.
b) Grupal, cuando los datos de exposición y/o enfermedad se recolectan de
manera grupal. Ejemplo diseño ecológico.
3.2.4.
De acuerdo al objetivo
a) Descriptivo: cuando el objetivo fundamental es describir condiciones
relacionadas con la salud y sus variaciones según características individuales,
sociales, geográficas y temporales. Por ejemplo los estudios de prevalencia o
transversal descriptivo.
b) Analíticos: cuando el objetivo fundamental es analizar los determinantes o
causas de estas variaciones. Ejemplo, diseño transversal analítico, caso y control,
cohorte.
A continuación se describen los principales diseños utilizados en la investigación
epidemiológica, algunos de ellos serán tratados en detalle en los siguientes
módulos.
A) Ensayos clínicos
En este diseño, los sujetos son pacientes y se persigue evaluar uno o más
tratamientos nuevos para una enfermedad o proceso. Los sujetos deben ser
diagnosticados como poseedores de la enfermedad en cuestión y deben ser
admitidos al estudio con la rapidez suficiente tras el diagnóstico como para que la
asignación del tratamiento sea en un momento adecuado.
Dado las implicancias de esta asignación estos estudios están sujetos a
restricciones éticas importantes que incluyen:
i) Razonable seguridad de que el sujeto no podría tratada de otra mejor forma
que según las posibilidades del estudio.
ii) Las alternativas de exposición deberán ser aceptables
iii) Los sujetos incluidos en el estudio no deberán, por ese hecho, verse privados
de alguna forma mejor de tratamiento o medida preventiva no incluida en el
estudio.
Se adjunta a este texto: Código Internacional de Ética para los Profesionales
de la Salud Ocupacional, para ser revisado.
Ventajas y limitaciones de los ensayos clínicos en general
Ventajas:
− Mayor control en el diseño
− Menos posibilidad de sesgos debido a la selección aleatoria de los grupos
− Repetibles y comparables con otras experiencias
Limitaciones:
− Costo elevado
− Limitaciones de tipo ético y responsabilidad en la manipulación de la
exposición
− Dificultades en la generalización debido a la selección y o a la propia rigidez
de la intervención
B) Ensayos de campo
Los sujetos incluidos no son pacientes, puesto que no han adquirido aún la
enfermedad. Requieren por lo general un mayor número de sujetos respecto el
ensayo clínico, los cuales deben ser visitados en sus casas, lugares de trabajo o
lugares de estudio, lo que aumenta los costos. En general se limitan a estudio de
factores preventivos de enfermedades o bien muy comunes o extremadamente
graves.
Las exposiciones deben ser asignadas de forma de facilitar la comparabilidad
entre los grupos.
C) Estudios Comunitarios de Intervención
Estos estudios incluyen una intervención sobre bases comunitarias amplias, por
ejemplo la fluoración del agua a algunas comunidades. Algunas intervenciones se
hacen sobre grupos de sujetos más pequeños que la comunidad entera, por
ejemplo familias, edificios, colegios, unidades del ejército, en que a todos los
miembros de la unidad seleccionada se les somete a la exposición a observar.
D) Diseño de seguimiento o cohorte
Los sujetos son clasificados según exposición al factor de riesgo observado y
seguidos en el tiempo para determinar la incidencia de enfermedad. Requieren
una estricta definición de los grupos o cohortes según la exposición al factor de
riesgo en estudio. Generalmente son estudios caros, especialmente si se trata de
enfermedades raras que requieren largo tiempo de seguimiento. En salud
ocupacional se hace seguimiento de trabajadores expuestos a ciertos riesgos del
trabajo una vez que éstos han sido evaluados en el lugar de trabajo en actividades
de vigilancia epidemiológica.
Las cohortes pueden ser prospectivas, si se seleccionan los sujetos libres de la
enfermedad,, se clasifican de acuerdo a la presencia o ausencia de exposición a
un determinado factor y posteriormente se siguen en el tiempo hasta la ocurrencia
o no del evento en observación; o bien retrospectivas, cuando la exposición ya ha
ocurrido y ha quedado registrada en algún documento como archivo de empresas,
y a partir de esa información se construye la trayectoria de los individuos hacia el
presente y se observan los casos que se han ido produciendo a lo largo del
tiempo.
Algunos factores que dificultan su realización son el tiempo de seguimiento
prolongado para enfermedades que requieren exposición prolongada y cuando la
enfermedad a estudiar tiene una baja incidencia. Su costo puede ser reducido
monitorizando la ocurrencia de una enfermedad ya existente a través del uso de
una cohorte histórica, en estos casos puede ser que tanto el evento de exposición
como la enfermedad hayan ocurrido en el pasado; otra forma de reducir costos es
reemplazar una de las cohortes, específicamente la cohorte no expuesta con
información de la población general, con los consecuentes problemas que hay que
enfrentar al hacerlo; también se puede incluir un estudio de casos y controles
dentro de la cohorte, en lugar de incluir a la población entera de la cohorte en el
estudio.
Ventajas y limitaciones de estudios de cohortes
Ventajas:
− Estiman incidencia
− Menor posibilidad de sesgos en la medición de la exposición
Limitaciones:
− Costo elevado
− Dificultad en la ejecución
− No son útiles en enfermedades raras
− Requieren un tamaño muestral generalmente elevado
− El paso del tiempo puede introducir cambios en los métodos y criterios
diagnósticos
− Posibilidad de pérdida en el seguimiento
E) Diseño de Casos y Controles
En estos estudios los casos son seleccionados de acuerdo a la presencia de la
enfermedad o evento en estudio y los controles provienen de la misma población
base en que tuvieron lugar esos casos. La condición central para llevar a cabo
estudios válidos de casos y controles es que los controles sean seleccionados
independientemente de su estatus de exposición.
Los estudios de casos y controles pueden aportar información sólo sobre una
enfermedad, aunque es posible seleccionar series múltiples de casos que incluyan
varias enfermedades, esto implicaría emprender varios estudios de casos y
controles simultáneamente.
Además estos estudios pueden proporcionar
información sobre una amplia gama de exposiciones potencialmente etiológicas
que podrían estar relacionadas con una enfermedad específica.
Las enfermedades raras, que son difíciles de estudiar con estudios de seguimiento
de cohortes, se ajustan bien a los estudios de casos y controles. Una
preocupación permanente de estos estudios es la determinación de exposición
correcta de cada sujeto, para evitar la pérdida de sujetos sometidos a exposición
desconocida.
Una posibilidad de sesgo en estos estudios es que la información de exposición
proviene del sujeto una vez que se ha presentado la enfermedad, por lo que este
conocimiento podría afectar los datos de exposición. En compensación estos
estudios son más pequeños y menos caros que los de seguimiento y tienen mayor
eficiencia.
Ventajas y desventajas de los estudios de casos y controles
Ventajas:
− Relativamente menos costosos que los de seguimiento
− Menor duración que un diseño de cohorte
− Útil para el estudio de enfermedades raras
− Permiten el análisis de varios factores de riesgo para una enfermedad
determinada
Limitaciones:
− No estiman directamente la incidencia
− Facilidad de introducir sesgos de selección/información
− La secuencia temporal entre exposición y enfermedad no siempre es fácil
de establecer
F) Diseño Transversal
Es aquel estudio en que se determina la variable respuesta (depresión) y las
variables de exposición (nivel socioeconómico, profesión, etc) simultáneamente.
Estos estudios permiten determinar prevalencia de patologías en una población
determinada en un momento del tiempo. Sin embargo, si se desea estudiar
causalidad de las patologías diagnosticadas, es necesario considerar la historia
previa de exposición de los enfermos, siendo más eficaces para este efecto los
estudios longitudinales, que consideran un período de tiempo entre la exposición y
el comienzo de la enfermedad.
Ventajas y desventajas de los estudios transversales
Ventajas:
− Fáciles de ejecutar
− Menor costo
− Se pueden estudiar varias enfermedades y/o factores de riesgo a la vez
− Caracterizan la distribución de la enfermedad respecto a diferentes
variables
− Precisan menos tiempo para su ejecución
− Útiles en la planificación y administración sanitaria (identifican el nivel de
salud, los grupos vulnerables y la prevalencia)
Limitaciones:
− Por sí mismos no sirven para la investigación causal
− No son útiles en enfermedades raras ni de corta duración
− Posibilidad de sesgos de información y selección
G) Estudios Ecológicos
Los estudios previamente mencionados tienen como unidad de estudio a las
personas, a diferencia de los estudios ecológicos en que la unidad de observación
son grupos de personas, por ejemplo colegios, empresas, comunas, regiones,
países, etc. La principal característica de este diseño es que utiliza datos de tipo
secundario, es decir datos que han sido obtenidos con otros objetivos y no con
fines del estudio, por ejemplo como variable resultado se puede utilizar la
información sobre mortalidad infantil por regiones o mortalidad de acuerdo al tipo
de empresa, y como variables de exposición se puede utilizar variables de tipo
ambiental, las cuales no pueden ser medidas de manera individual por ejemplo
contaminación atmosférica, temperatura media, etc o bien variables como la
presencia o no de una política antitabaco, lo cual tampoco puede ser medido de
manera individual. El requisito fundamental es que pueda disponer de información
sobre ellos, para medir cada población con respecto a la exposición y la
enfermedad.
Dado que los datos se obtienen de mediciones a las que se saca la media para
poblaciones enteras, el grado de asociación entre exposición y enfermedad es por
lo general más tenue. Las principales dificultades de estos estudios provienen de
la falta de disponibilidad de los datos necesarios para controlar el efecto de
confusión en el análisis. Las inferencias inadecuadas a partir de datos ecológicos
han sido denominadas “falacia ecológica”. Las ventajas de este diseño es que es
económico y rápido porque utiliza datos ya disponibles.
Población en estudio
Una vez que se determina el diseño más apropiado, se debe identificar cual es el
grupo poblacional que se requiere estudiar. Generalmente este grupo puede estar
delimitado por características demográficas (prevalencia de enfermedades en
adultos mayores), sociales (violencia familiar y desempleo), ocupacionales (tipo de
empleo y riesgo de infarto agudo al miocardio), etc. Estas características delimitan
a la población sobre la cual queremos generalizar los resultados del estudio. Una
vez identificada la población base, será necesario determinar el tamaño de
muestra y elegir qué método de muestreo se utilizará para seleccionar a los
participantes.
Variables del estudio
Una variable es una característica observable y medible que puede adoptar
diferentes valores. Durante la fase de planificación del proyecto se debe definir
conceptual y operativamente aquellas variables de interés, es decir se debe definir
adecuadamente el concepto y las dimensiones de lo que queremos medir. Lo
anterior implica definir escala y unidades de medida de las variables, establecer
puntos de corte, etc.
Las variables se definen funcionalmente en tres grandes grupos: a) variable
dependiente, es la variable resultado o evento de interés (mortalidad, morbilidad,
concentración de un contaminante, etc); variable independiente, en general
variables de exposición o explicativas (número de años en un determinado sitio de
trabajo, hábito de fumar, etc); variables de confusión, aquellas que confunden la
relación entre la variable dependiente e independiente (edad, nivel
socioeconómico, etc)
El diseño del estudio debe considerar también las posibles fuentes de error en la
medición y la forma de reducirla para obtener una medición lo más exacta posible.
Las estrategias utilizadas en el diseño de un estudio pretenden reducir las fuentes
de error, tanto sistemático como aleatorio, ya que al reducir el error aleatorio se
mejora la precisión de la medición y al reducir el error sistemático aumenta su
validez.
Precisión
La precisión o carencia de error aleatorio puede ser mejorada aumentando el
tamaño del estudio o modificando su diseño, para aumentar la eficiencia con que
se obtiene la información del número de sujetos sometidos a estudio. Uno de los
componentes más notorios del error aleatorio es el proceso de selección de los
sujetos del mismo, proceso llamado muestreo, de modo que el error aleatorio
concurrente es el error muestral.
Validez
Esta característica se puede desagregar en validez interna, que es la validez de
las inferencias extraídas en tanto pertenecen a los sujetos reales de estudio y
validez externa, que es la validez de las inferencias en tanto se aplican a la gente
que está fuera de la población en estudio. La validez interna es un pre-requisito
para la externa. Varios tipos de sesgo pueden disminuir la validez interna.
En cuanto a la validez externa, ésta consiste en un proceso de generalización a
partir de un grupo de observaciones, juicio que exige la comprensión de cuáles
condiciones son relevantes y cuales no lo son para realizar la generalización.
La validez puede ser mejorada por la elección de los grupos de comparación,
éstos deben ser similares a los expuestos con respecto a los factores predictivos
importantes de la incidencia de enfermedad, y deben poder separarse por la
exposición al efecto observado. Sin embargo, grupos que sean idénticos excepto
en la exposición de interés son muy difíciles, sino imposibles, de encontrar, de
modo que se debe priorizar los factores que se creen relevantes para la
ocurrencia de la enfermedad.
Precisión y tamaño de la muestra
La principal forma de reducir el error aleatorio y aumentar por tanto la precisión es
aumentar el tamaño de la muestra. Para determinar el tamaño adecuado se
pueden usar fórmulas estadísticas (Schlesselman, 1974; Rothman y Boice, 1982),
las que relacionan el tamaño de la muestra con las siguientes variables: nivel de
significación estadística, probabilidad de no detectar un error real, magnitud del
efecto, tasa de enfermedad en ausencia de exposición, tamaño relativo de los
grupos comparados.
Otro método para decidir el tamaño de la muestra es usar cálculos de potencia o
poder. La potencia es la probabilidad de detectar un nivel de efecto postulado en
forma estadísticamente significativa y se acerca a 1,0 conforme aumenta el
tamaño del mismo. Para los distintos niveles de efectos postulados se pueden
construir curvas de potencia, considerando la potencia contra el tamaño. Estas
curvas pueden mostrar la medida en que habría que aumentar el tamaño de la
muestra para conseguir una mayor potencia, a los distintos niveles de riesgo
relativo.
Una razón clave al planificar el tamaño de un estudio y por tanto su precisión, es
la de determinar como sopesar el valor de una mayor precisión en los resultados
frente al costo. Por tanto se requiere un análisis de la relación costo-beneficio,
asunto interferido por múltiples intereses. Finalmente, el tamaño no es una
decisión sólo técnica, sino que constituye un juicio, donde la experiencia adquiere
singular importancia.
Aparte del tamaño, la característica del diseño que afecta más a la precisión de un
estudio es la subdivisión de los sujetos (o unidades de observación personatiempo) en grupos de estudio.
Plan de análisis
También durante la planificación del estudio es importante definir un plan de
análisis de los datos recolectados. En el caso de estudios analíticos será
necesario determinar cuales son las medidas de asociación que se utilizarán. Lo
anterior está estrechamente relacionado con el tipo de diseño y con la escala de
medición de las variables.
Consideraciones éticas
Los participantes deberán estar informados de los objetivos del estudio, los
riesgos asociados y en qué consiste la participación. El consentimiento a participar
deberá quedar registrado a través de la firma del consentimiento informado el cual
es otorgado por un individuo competente quien ha recibido la información
necesaria y luego de considerar la información ha llegado a una decisión, sin
haber sido influenciado, inducido o intimidado.
Se deberá garantizar la confidencialidad y de ser posible el anonimato de la
persona que proporciona los datos. Se debe evitar el uso de datos para fines
diferentes a los que autorizó el sujeto. Las muestras biológicas de sangre, material
genético, tejidos y otras, deberán ser utilizadas exclusivamente para los fines
autorizados. Por último, es responsabilidad del investigador asegurarse de la
calidad de los datos, tanto de aquellos obtenidos a través de entrevistas o
cuestionarios como de los correspondientes a mediciones de laboratorio, por
medio de sistemas de control de calidad.
Eficiencia Del Estudio
Se puede formular como la cantidad de observación acerca del efecto dividida por
el número de sujetos del mismo. Ésta puede ser evaluada de dos formas;
relacionando el contenido total de información de los datos con el número total de
sujetos del estudio, o relacionando el contenido total de información con el costo
de adquirirla.
Aspectos que afectan la eficiencia de un estudio son la proporción de sujetos
expuestos; la proporción de sujetos que han desarrollado o desarrollarán la
enfermedad; las distribuciones de sujetos de acuerdo a variables clave que deban
ser controladas.
4. Referencias Bibliográficas
-
Fernández SP. Elementos básicos en el diseño de un estudio. Cad Aten
Primaria. 1996. 3:83-85.
Hernández AM, Garrido LF, López MS. Diseño de estudios epidemiológicos.
Salud Pública Med. 2000. 42(2):144-54.
Kenneth JR. Epidemiología Moderna. Ediciones Díaz de Santos, S.A. 1987.
U.S. Department Of Health And Human Services. Principles Of Epidemiology:
An introduction to applied epidemiology and biostatistics. Second edition.
1992.