Metodologia epidemiologica

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1 Università degli studi di Cassino e del Lazio Meridionale Corso di Laurea Magistrale in Scienze e Tecniche delle Attività Motorie Preventive e Adattate Corso integrato di Epidemiologia e valutazione degli stili di vita sulla salute Anno accademico 2015/2016 Metodologia epidemiologica Bruno Federico b.federico@unicas.it 1

2 Epidemiologia e valutazione degli stili di vita sulla salute Metodologia epidemiologica (6 CFU) Bruno Federico Sociologia degli stili di vita (6 CFU) Maria Luisa Stazio 2

3 Organizzazione del corso Il corso è articolato in lezioni frontali ed esercitazioni Le esercitazioni saranno svolte con carta e penna Esercitazioni al PC Software Episheet (scaricabile da Internet) 3

4 Esame L esame è scritto con domande aperte (1 ora di tempo) Il materiale del corso ed i risultati degli esami saranno disponibili su 4

5 Bibliografia Manzoli, Villari, Boccia. Epidemiologia e management in sanità. Elementi di metodologia. Edi Ermes

6 DEFINIZIONI ED ESEMPI DI STUDI EPIDEMIOLOGICI 6

7 Dal sito repubblica.it

8 Definizione di Epidemiologia E' lo studio della frequenza e della distribuzione dei fenomeni salute/malattia nelle popolazioni e dei fattori che le determinano Il termine deriva dall unione di tre parole della lingua greca Epi, demos, logos 8

9 Oggetto dell epidemiologia Il termine epidemiologia evoca l immagine di epidemie dovute ad agenti infettivi Ciò deriva dal contesto in cui la disciplina mosse i primi passi, ovvero l Inghilterra del 19 secolo Oggi l epidemiologia si occupa ancora di malattie infettive, ma il suo ambito di interesse si è allargato allo studio dei fenomeni salute-malattia nelle popolazioni 9

10 Un po di storia Nell antichità misure di Sanità Pubblica sono state probabilmente istituite sulla base di osservazioni sulla frequenza delle malattie nelle popolazioni isolamento per i lebbrosi proibizione dell assunzione di carne di maiale leggi contro i matrimoni tra consanguinei 10

11 Un po di storia Nel XVIII secolo d.c. Lind descrive l occorrenza dello scorbuto in relazione a condizioni ambientali e nutrizionali, dimostrando come esso potesse essere prevenuto aggiungendo alla dieta arance e limoni primo trial 11

12 Prevenzione dello scorbuto 12

13 Prevenzione dello scorbuto Scurvy Trial - James Lind, MD, H.M.S. Salisbury 1754 Daily Treatment 2 men quart of cider 2 men sweet oil of vitriol 2 men vinegar 2 men seawater 2 men herb paste 2 men oranges and lemons Fruits effectiveness was obvious, 1795 Ascorbic Acid critical missing element, discovered in the 20th Century Source: McNeill WH. Plaques and Peoples,

14 Un po di storia Nel XIX secolo, Snow effettua studi sulla diffusione del colera, ipotizzando che l acqua contaminata fosse la causa delle epidemie 14

15 Londra, epidemia di colera

16 IMPIEGHI DELL EPIDEMIOLOGIA 16

17 Specializzazioni dell epidemiologia Epidemiologia delle malattie infettive Epidemiologia delle malattie cronicodegenerative Epidemiologia sociale Epidemiologia ambientale Epidemiologia valutativa Epidemiologia genetica 17

18 Differenze tra pratica clinica ed epidemiologia Pratica clinica Epidemiologia Oggetto di interesse Individuo Popolazione Descrizione della malattia Caratteristiche uniche della malattia nel singolo Caratteristiche comuni della malattia in più individui Metodo di osservazione Semeiotica Studi descrittivi Metodo di analisi Diagnosi Studi costruttivi o analitici Interscambio Conoscenze epidemiologiche utili per elaborare diagnosi e valutare prognosi L osservazione clinica e l utilizzo degli esami contribuiscono alla conoscenza della malattia 18

19 La popolazione è oggetto di studio "While the individual man is an insoluble puzzle, in the aggregate he becomes a mathematical certainty. You can, for example, never foretell what any one man will do, but you can say with precision what an average number will be up to." A. Conan Doyle Sherlock Holmes: The Sign of Four 19

20 La popolazione è oggetto di studio Predizioni affidabili per l intero gruppo ma NON per il singolo individuo Es. popolazione di 200,000 donne Tasso di tumore alla mammella: 100 casi/100,000 donne per anno Se il tasso rimane costante, ci aspetteremo circa 200 nuovi casi ogni anno Non possiamo dire se una specifica donna tra le 200,000 svilupperà la malattia A livello individuale parleremo di probabilità Rischio ad 1 anno: 200/200,000= = 1 20

21 Impieghi dell epidemiologia Descrivere lo stato di salute di una o più popolazioni Identificare le cause delle malattie Valutare l efficacia di interventi di prevenzione, cura e riabilitazione delle malattie 21

22 Impieghi dell epidemiologia (1) Descrivere lo stato di salute di una o più popolazioni 22

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24 Impieghi dell epidemiologia (2) Identificare le cause delle malattie 24

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26 Impieghi dell epidemiologia (3) Valutare l efficacia di interventi 26

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28 MISURE DI FREQUENZA 28

29 Studio della salute e delle malattie Sebbene gli epidemiologi siano interessati allo studio della salute, questa viene spesso misurata in maniera indiretta attraverso lo studio delle malattie, anche per le difficoltà nel misurare la salute direttamente 29

30 Eventi nel continuum salute/malattia Morte Mortalità generale, mortalità specifica per causa Diagnosi di malattia Parametri fisici e biologici altezza, peso, circonferenza toracica, pressione arteriosa, glicemia Invalidità/disabilità Segni e sintomi delle malattie Piaghe da decubito, dolore Comportamenti che influenzano lo stato di salute Fumo, attività fisica, abitudini alimentari non equilibrate Eventi collegati all utilizzo dei servizi sanitari Ospedalizzazione, visita specialistica, ricovero ripetuto, infezione della ferita chirurgica Grado di soddisfazione 30

31 Frequenza in Epidemiologia L epidemiologia studia la frequenza e la distribuzione dei fenomeni salute-malattia per studiare la frequenza (conta delle occorrenze) di un fenomeno è necessario: definire il fenomeno in maniera univoca definizione del caso definire la popolazione nella quale si intende contare le occorrenze 31

32 Misurare la frequenza di una malattia Frequenza assoluta Conta del numero di eventi che si sono verificati Definizione dell evento da contare (definizione di caso) Frequenza relativa Conta del numero di eventi che si sono verificati, rapportati ad un totale di riferimento Definizione dell evento da contare (definizione di caso) Definizione del totale di riferimento (il denominatore) 32

33 Definizione di caso È l elenco delle caratteristiche, dei segni, dei sintomi, dei risultati di indagini strumentali o di laboratorio che ci consentono di individuare i soggetti affetti dalla caratteristica di interesse 33

34 Definizione di caso: un esempio 34

35 Definizione di caso: un esempio 35

36 Definizione di caso: un esempio 36

37 Definizione di caso: un esempio 37

38 Esercizio Immagina di voler studiare la prevalenza di ipertensione arteriosa negli adulti che frequentano la tua palestra Quale definizione di caso adotteresti? 38

39 LA CURVA EPIDEMICA 39

40 Studio di un epidemia Uno dei pochi casi in cui si impiega la frequenza assoluta è la rappresentazione della curva epidemica Nella curva epidemica l asse delle ordinate riporta il numero di eventi, mentre l asse delle ascisse rappresenta il tempo Dalla forma della curva possiamo ricavare informazioni sul tipo di fonte e sulla modalità di trasmissione della malattia 40

41 Esempio di una curva epidemica Fonte: singola Esposizione puntuale Outbreak di gastroenterite da Norovirus nei soldati di leva dell esercito statunitense nel

42 Esempio di una curva epidemica Fonte: singola Esposizione prolungata nel tempo 42

43 Esempio di una curva epidemica Trasmissione inter-umana 43

44 Casi di influenza aviaria nel sud-est asiatico 44

45 45

46 Curva epidemica 46

47 Esercitazione Costruisci una curva epidemica utilizzando i dati riportati nella tabella seguente Giorno Numero casi

48 MISURE DI FREQUENZA RELATIVA 48

49 Definizione della popolazione Gli eventi di interesse (casi) sono di solito rapportati ad una popolazione, di cui occorre definire le caratteristiche Spazio, tempo, persone 49

50 Misure di frequenza Esistono due misure fondamentali per lo studio della frequenza relativa di una malattia Prevalenza Casi esistenti/totale soggetti Incidenza Nuovi casi/totale soggetti a rischio nell intervallo di tempo considerato 50

51 Prevalenza Incidenza Numeratore Casi esistenti Nuovi casi Denominatore totale soggetti totale soggetti a rischio nel periodo considerato 51

52 Relazione tra prevalenza ed incidenza P = I * D P : prevalenza I : incidenza D : durata media della malattia incidenza prevalenza guarigione morte 52

53 Prevalenza Prevalenza puntuale È la proporzione di una popolazione che è affetta da una malattia in un determinato istante Prevalenza periodale È la proporzione di una popolazione che è affetta da una malattia in un intervallo di tempo 53

54 Calcolo della prevalenza Occorre valutare in un soggetto la presenza o meno di una malattia Ripeti l operazione per N soggetti con caratteristiche simili (per fascia d età, sesso, etnia, ) n soggetti hanno la malattia Prevalenza = n/n Quantità priva di dimensioni (non ha unità di misura) Assume valori compresi tra 0 e 1 È di solito espressa come n di soggetti malati per 100, 1000 È irrilevante da quanto tempo la malattia sia presente È calcolata negli studi trasversali 54

55 Prevalenza puntuale A B C D E F G H I L t 0 PREVALENZA PUNTUALE (stati presenti)= n casi in t 0 (C,E) 2 = = tutta la popolazione (A,B,C,D,E,F,G,H,I,L) 10 55

56 Subject

57 Esempio di prevalenza puntuale In uno studio sulle condizioni di salute degli abitanti di un quartiere, su 431 persone di età uguale o superiore a 65 anni, 52 avevano insufficienza cardiaca prevalenza puntuale = 52/431 = 0.12 = 12% 57

58 Methods: Five thousand seven hundred and thirty two adults 40 years old or older were enrolled in the study from April 2009 to December National Cholesterol Education Program s Adult Treatment Panel III was used for the criteria of MS, and Minnesota Leisure Time Physical Activity Questionnaire was used to measure LTPA. Results: The prevalence of MS was 22.8% in men, and 14.1% in women. Maschi: 389 casi di MS /1703 = Femmine: 569 casi di MS / 4029 = 0.141

59 Esercizio Calcola la prevalenza di MS separatamente per sesso e per livello di LTPA

60 Esercizio Utilizzando i dati delle tabelle precedenti, calcola la prevalenza di MS in tutto il campione

61 INCIDENZA CUMULATIVA 61

62 Proporzione di incidenza (incidenza cumulativa) È la proporzione della popolazione che sviluppa la malattia in un determinato intervallo di tempo Si misura solo in popolazioni chiuse Quantità priva di dimensioni Assume valori compresi tra 0 e 1 Richiede che sia specificato l intervallo di tempo È calcolata negli studi longitudinali 62

63 Proporzione di incidenza Delta t Baseline Al termine del follow-up Tutti i soggetti sono liberi dall evento (malattia) di interesse ma possono manifestarlo in futuro Quattro soggetti si sono ammalati (casi incidenti) 63

64 Calcolo dell incidenza cumulativa Osserva N soggetti simili (per età, sesso, ) che sono «a rischio» di contrarre una determinata malattia in un certo intervallo di tempo Alcuni diventeranno malati (n) Incidenza cumulativa = n/n nell intervallo ΔT È di solito espressa come n di soggetti che sviluppano la malattia per 100, 1000 a rischio a t0 A livello individuale si usa il termine rischio è la probabilità che un individuo sviluppi un determinato evento nell arco di un periodo di tempo definito 64

65 Subject

66 Esempio di incidenza cumulativa 66

67 Esercitazione Calcola l incidenza cumulativa di obesità ad 1 anno nelle coorti SAMSS e NWAHS, utilizzando i dati dello schema seguente 353 persone sono diventate obese nella coorte SAMSS e 219 persone nella coorte NWAHS 67

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69 TASSO D INCIDENZA 69

70 Tasso di incidenza (densità d incidenza) È il rapporto tra il numero di nuovi casi di malattia diviso per il periodo di tempo totale durante il quale i soggetti sono stati a rischio di contrarre l evento (tempo-persona) Si utilizza come denominatore 100, 1.000, anni-persona Ha come unità di misura t 1 Può essere misurato sia per popolazioni aperte che per popolazioni chiuse Spesso viene misurato un massimo di un evento per persona 70

71 Densità di incidenza Il tasso di incidenza è anche noto come densità di incidenza, perché corrisponde alla densità di eventi nello spazio tempopersona N tempo

72 Incidence Rate o Densità di incidenza: interpretazione 100 casi/anno-persona = casi/secolo-persona = 8.33 casi/mese-persona = 1.92 casi/settimana-persona = 0.27 casi/giorno-persona 72

73 Subject

74 Rischio e tasso X X X X X X X X X X t t Rischio n eventi n persone a rischio Tasso d' incidenza n eventi tempo persona a rischio

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79 A total of 1293 injuries were identified (145 were recurring injuries). The overall injury incidence was 5.65 injuries per 1000 h of exposure Injuries were much more common during competition than during training (43.53 vs injuries per 1000 h of exposure)

80 Come trasformare un tasso di incidenza in una proporzione Proporzione di incidenza=tasso d incidenza*tempo a rischio PI=TI*t Assunzioni Tasso d incidenza costante nel tempo Tasso d incidenza basso Popolazione chiusa Follow-up breve

81 Limiti della prima formulazione Proporzione di incidenza Time (years) 81

82 PI= 1-e -TI*t Come trasformare un tasso di incidenza in una proporzione Assunzioni Tasso d incidenza costante nel tempo Popolazione aperta Follow-up lungo

83 Riepilogo delle misure di frequenza relativa

84 Esercitazione Utilizzando i dati della seguente tabella, calcola il tasso d incidenza di infortuni in partita (per 1000 ore di gioco) Atleta Minuti giocati Numero di infortuni A B C D E F G H I L

85 Esercitazione Incidenti annui per 10,000 ciclisti

86 Esercitazione Immagina che tutti gli abitanti di Cassino (N=30,000) comincino ad utilizzare la bicicletta. - Quanti incidenti ci possiamo aspettare ogni mese a Cassino se il tasso di infortuni fosse quello di New York (37.6/10,000 ciclisti-anno)? - Quanti incidenti ci possiamo aspettare ogni mese a Cassino se il tasso di infortuni fosse quello di Montreal (2.0/10,000 ciclisti-anno)?

87 Esercitazione Assumendo un tasso di incidenza di 6/1000 h, quanti infortuni ci aspettiamo che avverranno durante il torneo di calcio a 5 organizzato dal CUS Cassino? Le squadre partecipanti sono 24 La prima fase prevede due gironi all italiana da 12 squadre ciascuna Nella seconda fase, cui accedono le prime 8 qualificate di ogni girone, vi è eliminazione diretta con gare di andata e ritorno

88 Proporzioni, rapporti e tassi In epidemiologia, le misure che si utilizzano possono essere di tre tipi: Proporzione Rapporto Tasso 88

89 Proporzione La quantità al numeratore è una parte del denominatore La prevalenza puntuale e l incidenza cumulativa sono proporzioni 89

90 Rapporto La quantità al numeratore è diversa dal denominatore Es. indice di vecchiaia, rapporto di rischi (RR), rapporto standardizzato di mortalità (SMR) Un particolare tipo di rapporto è l odds, in cui numeratore e denominatore sono entità mutuamente esclusive ed esaustive Es. indice di mascolinità, odds di malattia 90

91 Odds = n. volte Napoli non vincerà / n. volte Napoli vincerà = Cosa sono gli odds Odds = n. volte Juventus non vincerà / n. volte Juventus vincerà = 1.57 Odds = n. volte Roma non vincerà / n. volte Roma vincerà = 3.50

92 Odds e probabilità odds = p = p 1 p odds 1+odds p Juventus non vincerà = 1.57 = = 61.1% p Juventus vincerà = 1 p Juventus non vincerà = = = 38.9%

93 Odds e probabilità Rischio (probabilità) Varia tra 0 e 1 Odds Varia tra 0 e infinito P malato = n.malati n.malati+n.non malati odds malato = n.malati n.non malati

94 Odds e probabilità n. malati n. non malati P Odds

95 Tasso È un rapporto in cui al denominatore c è il tempo-persona a rischio (per 1000 annipersona, mesi-persona, giorni-persona, orepersona,.) 95

96 Tasso e proporzione di incidenza Immaginiamo di rinchiudere 1000 moscerini (maschi) in un barattolo di vetro Assumendo che ogni giorno muoia il 3% dei moscerini nel barattolo, quanti moscerini sono morti dopo 10 giorni? E dopo 30 giorni? E dopo 60 giorni? 96

97 Esercitazione Mortalità: incidenza o prevalenza?

98 Esercitazione Ugo ha 20 anni Assumendo che il tasso di mortalità dei maschi nella fascia di età anni sia pari a 0.45/1000 anni-persona Assumendo che questo tasso sia costante nel tempo, qual è la probabilità che Ugo muoia prima di compiere 25 anni?

99 Esercitazione Ripeti il calcolo per Pina Tasso di mortalità nelle donne nella fascia di età anni: 0.25/1000 anni-persona

100 Esercitazione Alfonso, che ha 99 anni, ha una nipote, Giuditta, che si sposerà ad Aprile Assumendo che Giuditta concepirà un figlio la prima notte di nozze La gravidanza sia portata a termine favorevolmente dopo 9 mesi Il tasso di mortalità nei maschi nell intervallo anni sia pari a 450/1000 anni-persona Qual è la probabilità che Alfonso diventi bisnonno?