Università del Piemonte Orientale. Corsi di Laurea Triennale. Corso di Statistica e Biometria. Elementi di Epidemiologia

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1 Università del Piemonte Orientale Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria Elementi di Epidemiologia Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 1

2 Epidemiologia Epidemiologia Descrittiva: studia la frequenza di malattia in una popolazione. Epidemiologia Analitica: studia le cause delle malattie, attraverso le informazioni che si ottengono dal confronto tra popolazioni con caratteristiche diverse. Per questo occorre condurre appositi studi (non basta di regola confrontare i dati forniti dalla epidemiologia descrittiva). Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 2

3 Epidemiologia: gli indicatori Numero di casi (N) di una malattia Il numero di casi può essere: - totale (tutti i casi della malattia) - specifico per variabili quali sesso, classe di età, periodo, area (Numero di casi della malattia nella data categoria di sesso, età, periodo ecc.) Tasso: indica quanti casi compaiono in una popolazione in un intervallo di tempo. Prevalenza: indica quanti casi sono presenti contemporaneamente in una popolazione Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 3

4 Epidemiologia: i tassi Tasso (grezzo) = numero totale dei casi popolazione media x tempo di osservazione - Tasso incidenza = calcolato in base al numero nuovi casi di malattia - Tasso mortalità = calcolato in base al numero decessi, con le stesse formule usate per il tasso di incidenza Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 4

5 Il tasso è riferito ad un denominatore (di solito persone). Quindi: T = [N / (P*t)] * Dove: T= tasso (grezzo) N = numero casi di malattia P = (popolazione media x tempo di osservazione). Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 5

6 Es: tasso di incidenza di tumore polmonare a Torino nel periodo Uomini N. casi = 2772 Periodo di 5 anni Popolazione (media nel periodo ) = Le fonti di informazione: N.casi fornito dal Registro Tumori, popolazione fornita dall ISTAT Tasso (grezzo) = * 5 = 116, 7 * Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 6

7 Prevalenza = numero totale dei casi presenti al tempo t popolazione al tempo t La prevalenza è una proporzione: prevalenza= proporzione di malati sul totale della popolazione ad un dato istante. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 7

8 Es. Qual era la prevalenza di tumore polmonare a Torino il ? Casi presenti = 3500 (fonte: stima dai dati del Registro Tumori) Popolazione (al ) = (fonte: stima dai dati ISTAT) Prevalenza = = 0,75 % Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 8

9 Calcolo dei tassi Le misure di frequenza (tassi, prevalenza) usate in epidemiologia descrittiva possono essere calcolate per l insieme della popolazione oppure suddivise per variabili quali: - Sottogruppi della popolazione - periodo - malattia - classe di età - sesso Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 9

10 sempio: tasso di incidenza di neoplasie (stima EUCAN, 1995), tassi suddivisi per classe di età. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 10

11 Dal grafico precedente si osserva che la frequenza di tumori, come di molte malattie croniche, cresce con l età. Nel caso dei tumori la crescita è esponenziale L esempio seguente illustra il caso (ipotetico) di due popolazioni, indicate come A e B, con gli stessi tassi per classe di età ma differenti distribuzioni della popolazione, che risulta più anziana nella popolazione B. Se vengono calcolati i tassi grezzi, la popolazione B sembra mostrare una maggiore frequenza di cancro ma questo è un artefatto dovuto alla sola differenza di età. Per evitare questo errore occorre calcolare tassi standardizzati, che annullano l effetto della differente distribuzione per età. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 11

12 A B N.casi Popolazione tasso N.casi Popolazione tasso < = , , , , , ,0 >= , , Popolazione A: tasso grezzo= 150/40000 = 375 * persone anno Popolazione B: tasso grezzo= 189/40000 = 472.5* persone anno MA i tassi in ciascuna classe di età sono uguali nelle due popolazioni!!! La differenza tra i tassi grezzi calcolati per le due popolazioni è quindi apparente ed è soltanto dovuta alla diversa distribuzione per età. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 12

13 Il procedimento di standardizzazione consente di calcolare tassi come se le due popolazioni a confronto avessero la stessa distribuzione per età della popolazione. Il procedimento sarà illustrato nella lezione successiva. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 13

14 Gli esempi forniti in allegato presentano i risultati del calcolo dei tassi per diverse malattie in diverse popolazioni. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 14

15 Tassi cumulativi Il tasso cumulativo indica quanti casi (di una data malattia) si sono complessivamente verificati in una popolazione in un intervallo di tempo in rapporto alla numerosità della popolazione. tasso cumulativo = numero di casi insorti nell intervallo di tempo popolazione all inizio dell osservazione Il tasso cumulativo è una proporzione. Il tasso cumulativo è utile quando vogliamo misurare la frequenza di una malattia il cui rischio si esaurisce in un tempo breve dopo l esposizione. Esempi tipici sono le malattie infettive. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 15

16 Es. La frequenza di comparsa di salmonellosi dopo la partecipazione ad un pranzo. Tra i 120 partecipanti ad una cena sociale sono stati segnalati alcuni casi di salmonellosi. Tutti i partecipanti sono stati sottoposti ad un indagine con questionario telefonico e 46 hanno riferito sintomi corrispondenti a quelli di salmonellosi. tasso cumulativo = = 38,3 % Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 16

17 Confronto della frequenza di malattia tra due diversi gruppi (che chiamiamo popolazione A e B). Rischio Relativo = Tasso nella popolazione A Tasso nella popolazione B Il confronto deve essere fatto tra tassi standardizzati, per i motivi esemplificati nei lucidi precedenti. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 17

18 I tassi standardizzati Il procedimento di standardizzazione porta ad annullare l effetto di eventuali differenze di età tra due popolazioni lasciando invece in evidenza le reali differenze nella frequenza di malattia. Sono disponibili die diversi metodi per la standardizzazione, detti di - Standardizzazione diretta - Standardizzazione indiretta. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 18

19 In sintesi, il metodo di standardizzazione diretta risponde alla seguente domanda: Quale tasso osserverei nella popolazione A (vedi esempio precedente) se la sua popolazione fosse distribuita per classe di età come la popolazione B? Il dettaglio dei calcoli per la standardizzazione diretta non è incluso nel programma del corso, chi fosse interessato può riferirsi ai testi di statistica che sono stati consigliati. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 19

20 Il metodo di standardizzazione indiretta risponde alla seguente domanda: Quanti casi di malattia osserverei nella popolazione A (vedi esempio precedente) se i tasso specifici per età fossero gli stessi osservati nella popolazione B? Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 20

21 Standardizzazione Indiretta A Calcolo B N.casi Popolazione tasso (Pop * tasso) / N.casi tasso osservati attesi < = ,0 (10000 * 100,0) / =10 100, ,0 (10000 * 200,0) / =20 200, ,0 (10000 * 400,0) / =40 400,0 >= ,0 (10000 * 800,0) / =80 800, Popolazione A: tasso grezzo= 150/40000 = 375 * persone anno Popolazione B: tasso grezzo= 189/40000 = 472.5* persone anno MA Rapporto Osservati / Attesi = 150/150 = 1 La standardizzazione conferma che differenza tra i tassi grezzi calcolati per le due popolazioni è apparente ed è soltanto dovuta alla diversa distribuzione per età. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 21

22 Il Rapporto Osservati / Attesi è usato frequentemente in epidemiologia ed assume una diversa denominazione in base ai dati usati. Dati di Mortalità -> RSM (Rapporto standardizzato di mortalità) Dati di Incidenza -> RSI (Rapporto standardizzato di incidenza) Spesso si usano le corrispondenti sigle in inglese: SMR (Standardized mortality ratio) SIR (Standardized incidence ratio) Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 22

23 Epidemiologia analitica. Obiettivo: valutazione dell associazione tra un fattore ( esposizione o fattore di rischio ) ed una malattia. Metodo per lo studio delle cause delle malattie Il metodo di studio consiste, in termini generali, nella misura della frequenza di una malattia tra - le persone che sono state esposte al fattore - le persone che non sono state esposte al fattore. Viene quindi di calcolato il rapporto tra le due frequenze, che corrisponde a quante volte è più alto il rischio di ammalarsi per i soggetti che sono stati esposti al fattore in esame rispetto a quelli che non sono stati esposti. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 23

24 Modelli di studio Studi basati sulla sorveglianza nel tempo (follow-up) dei soggetti esposti. Studio di coorte Clinical trials Studi sperimentali Studi basati sulla indagine retrospettiva dell esposizione negli anni precedenti la malattia Studi caso controllo Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 24

25 I diversi modelli di studio intendono comunque stimare il Rischio Relativo, cioè il rapporto tra la frequenza della malattia tra chi è stato esposto e tra chi non è stato esposto. Rischio Relativo = Tasso tra chi è stato esposto Tasso tra chi non è stato esposto RR < 1 RR = 1 RR > 1 L esposizione protegge dalla malattia L esposizione non è associata alla malattia L esposizione causa la malattia Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 25

26 Studio di coorte In questo modello di studio si parte dalla individuazione di un gruppo di soggetti esposti al fattore in esame (ad es. i lavoratori esposti ad amianto). Questi soggetti vengono quindi seguiti nel tempo e vengono contati i casi di malattia che si verificano successivamente all inizio dell esposizione. Strumenti per individuare i casi di malattia sono: - Registri tumori - Registri di mortalità - Files delle dimissioni ospedaliere. Negli studi di coorte la frequenza della malattia viene di solito calcolata con l SMR (presentato nella lezione sulla standardizzazione indiretta). I dettagli dei metodi di calcolo nel caso degli studi di coorte sono più complessi di Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 26

27 quanto è stato illustrato e non sono parte del programma, chi fosse interessato può consultare un testo introduttivo di epidemiologia. SMR < 1 SMR = 1 SMR > 1 L esposizione protegge dalla malattia L esposizione non è associata alla malattia L esposizione causa la malattia Attenzione: spesso l SMR viene espresso moltiplicato per 100! Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 27

28 Vantaggi e svantaggi degli studi di coorte Vantaggi Possono essere studiate diverse malattie che sono effetto dello stesso fattore. Ad esempio il fumo causa diversi tipi di tumore ma anche malattie cardiovascolari e malattie dell apparato respiratorio. Svantaggi E necessario includere nello studio un numero molto grande di persone, soprattutto se si studiano malattie rare. Lo studio può durare molti anni. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 28

29 Trials clinici I trials clinici sono studi sperimentali in cui si vuole valutare se esistono differenze nei risultati ottenuti con diversi trattamenti terapeutici. I trials vengono condotti quando non vi sono indicazioni certe sul tipo di trattamento più vantaggioso per i pazienti. Sono studi sperimentali perché il ricercatore assegna ciascun soggetto ad uno dei diversi trattamenti, secondo un criterio di assegnazione casuale. L assegnazione casuale evita che il ricercatore possa influire sui risultati del trial, ad esempio assegnando pazienti a migliore prognosi ad uno dei trattamenti piuttosto che all altro. Inoltre se i pazienti sono assegnati casualmente ci aspettiamo che i gruppi che vengono confrontati sia identici, con la sola differenza del trattamento terapeutico cui sono stati assegnati (v. lezione sul campionamento). Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 29

30 Fasi di un trial clinico - Reclutamento dei pazienti malati - Assegnazione casuale di ciascun malato ad uno dei trattamenti ( randomizzazione ) - Sorveglianza dei soggetti inclusi nello studio, per contare quanti hanno un evoluzione favorevole o sfavorevole della malattia. - Analisi statistica dei dati raccolti Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 30

31 Spesso l analisi statistica viene condotta misurando la frequenza di eventi favorevoli in ciascuno dei diversi gruppi di soggetti. Trattamento A B Totale Esito Favorevole a b Sfavorevole o invariato c d Totale Proporzione con esito favorevole a / (a+c) b / (b+d) a+c indica il totale dei soggetti sottoposti al trattamento A b+d indica il totale dei soggetti sottoposti al trattamento B Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 31

32 Studi basati sulla indagine retrospettiva dell esposizione negli anni precedenti la malattia Per comprendere questi studi, dobbiamo riflettere sul fatto che: Se una data esposizione è causa di una data malattia, allora i malati di tale malattia saranno più esposti dei sani a tale esposizione. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 32

33 Maggiormente esposti può voler dire: - La frequenza di soggetti esposti è maggiore; - L intensità media di esposizione eè più elevata; - La durata media di esposizione è maggiore; - L inizio dell esposizione è stato più precoce; - altre analoghe situazioni Queste considerazioni ci portano allo studio detto caso controllo. In sintesi lo studio si basa sulla valutazione della frequenza di esposizione tra un campione di soggetti malati della malattia che vogliamo studiare (casi) ed un campione di soggetti non affetti da tale malattia (controlli). Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 33

34 Il gruppo dei controlli consente di stimare la frequenza di esposti (o l intensità di esposizione) nei soggetti non ammalati della malattia che studiamo. Le informazioni sull esposizione vengono raccolte di solito con interviste condotte seguendo questionari strutturati. E essenziale che le informazioni siano raccolte con lo stesso metodo sia per i casi sia per i controlli. Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 34

35 Al termine dello studio i risultati possono essere sintetizzati in una tabella a doppia entrata, come la seguente: Malattia Caso Controllo Totale Esposizione Presente a b a+b Assente c d c+d Totale a+c b+d a+b+c+d Il Rischio Relativo negli studi caso-controllo è stimato dal calcolo del Rapporto Crociato (Odds Ratio), abbreviato con OR OR = (a*d) / (c*b) Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 35

36 Esempio di risultati di uno studio caso controllo sul tumore polmonare ed il fumo: Casi (t.polmone) Controlli Totale Esposizione Presente (Fumo) Assente Totale OR= (85 * 160) / (140 * 15) = 6,5 Corsi di Laurea Triennale Corso di Statistica e Biometria: Elementi di epidemiologia 36

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