LO STUDIO DELLA CAUSALITÀ

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1 LO STUDIO DELLA CAUSALITÀ

2 Fondamenti teorici della disciplina La distribuzione dei fenomeni morbosi non è casuale nelle popolazioni, bensì è influenzata da differenti fattori individuali ed ambientali Sono i determinanti (negativi) di salute Di conseguenza, è possibile identificare e misurare tali fattori, ed in alcuni casi intervenire per modificarli, così da prevenire l insorgenza delle malattie 2

3 Conoscere le cause delle malattie L epidemiologia mira ad analizzare in maniera sistematica la frequenza e la distribuzione delle malattie nelle popolazioni allo scopo di comprenderne le cause L epidemiologia si interessa dunque di evidenziare differenze nella distribuzione delle malattie per acquisire nuove conoscenze. 3

4 Confronto tra gruppi 4

5 Confronto tra gruppi 5

6 Nesso di Causalità E ciò che mette in relazione le cause con gli effetti che esse producono La gran parte dell epidemiologia consiste nello studio dei nessi di causalità E importante ricordare che le prove epidemiologiche non sono sufficienti a stabilire un nesso di casualità, ma costituiscono solo elementi circostanziali Esistono diverse tipologie di cause cause necessarie cause sufficienti cause necessarie e sufficienti cause non necessarie né sufficienti Last JM, A Dictionary of Epidemiology, 3rd Ed, Oxford Univ Press, 1995 (Causality)

7 Definizione di Causa Possiamo definire la causa di uno specifico evento di malattia come un evento, condizione o caratteristica che ha preceduto l evento di malattia, e senza il quale la malattia non si sarebbe per nulla verificata o si sarebbe verificata in un tempo successivo In effetti, nessun evento, condizione o caratteristica specifiche sono sufficienti di per sé a produrre l effetto questa definizione non si riferisce al complesso del meccanismo causale, ma soltanto ad un suo componente Rothman K, Greenland S, Causation and Causal Inference, In: Rothman K, Greenland S Modern Epidemiology, Lippincott-Raven, 1998

8 Quali sono le cause delle malattie? Quasi tutte le malattie sono determinate dall interazione tra fattori genetici e fattori ambientali. Es. la carenza di glucosio-6-fostato-deidrogenasi è un anomalia congenita del metabolismo. Se la persona affetta da tale carenza (per la quale si effettua lo screening neonatale) assume una dieta contenente fenil-alanina, si può verificare un ritardo mentale

9 Quali sono le cause delle malattie? Sindrome di Down Fenilchetonuria Diabete Ictus Tumore al polmone Incidente stradale Geni Ambiente

10 Il modello a torta Ogni evento (malattia) non ha un unica causa, ma più di una Ogni evento (malattia) può verificarsi attraverso diversi meccanismi d azione Diversi fattori possono contribuire in ognuno dei meccanismi d azione

11 Il modello a torta Le cause componenti interagiscono per formare una causa sufficiente (meccanismo causale) Il tempo di induzione corrisponde all accumularsi di cause componenti

12 Il modello a torta Ognuna delle torte rappresenta una causa (o, meglio, un insieme di cause) sufficiente A, B, C, D, E e F sono tutte cause componenti A è una causa necessaria B, C, D, E e F sono cause non necessarie A B C A D E A B F

13 Esercitazione sul concetto di causa Aldo e Bruno sono 2 preparatori atletici che hanno trovato lavoro in 2 società sportive: Aldo lavora nella SS Lentopiede Bruno lavora nella SS Iperattiva In entrambe le società sono stati osservati infortuni degli atleti nel corso degli allenamenti che a volte hanno messo in pericolo la loro carriera

14 Esercitazione sul concetto di causa Aldo e Bruno vengono incaricati dai rispettivi direttori tecnici di svolgere un indagine per ricercare le cause degli infortuni Ognuno realizzerà l indagine per conto proprio e solo al termine si confronteranno

15 SS Lentopiede Le sessioni di allenamento della SS Lentopiede si svolgono con ritmi regolari ed un clima privo di tensioni In questa società il riscaldamento degli atleti è però spesso effettuato in modo insufficiente

16 SS Iperattiva Gli atleti della SS Iperattiva hanno una buona preparazione atletica e svolgono sempre un buon riscaldamento Il problema in questa società è che le sessioni di allenamento sono estenuanti e la carica agonistica degli atleti è a volte esagerata

17 Indagare sulle cause del problema Immaginiamo che gli infortuni si possano verificare attraverso 3 distinti meccanismi d azione Meccanismo 1: riscaldamento insufficiente e condizioni ambientali sfavorevoli Meccanismo 2: stanchezza e condizioni ambientali sfavorevoli Meccanismo 3: riscaldamento insufficiente e motivazione esasperata

18 Meccanismi d azione degli infortuni Meccanismo 1 Meccanismo 2 Riscaldamento insuff. Ambiente sfavorevole Stanchezza Ambiente sfavorevole Meccanismo 3 Stanchezza Motivazione esasperata

19 L indagine di Aldo nella SS Lentopiede Aldo è convinto che le cause degli infortuni siano da ricercare nella pratica del riscaldamento, che è spesso insufficiente

20 L indagine di Bruno nella SS Iperattiva Bruno è convinto invece che le cause degli infortuni siano da ricercare nella stanchezza degli atleti e nell eccessiva carica agonista di alcuni, per cui suggerisce all allenatore di ridurre la durata e l intensità delle sessioni di allenamento

21 Domande Chi ha ragione tra Aldo e Bruno? Quali sono le cause degli infortuni? Quale lezione puoi trarre da questo esempio sul concetto di causa?

22 Il modello a torta Sommando la proporzione di casi di malattia attribuibili ad ogni singola causa, non c è limite superiore La somma di tali proporzioni supera 1

23 Tassi di tumore della testa e del collo (per 100,000 anni-persona) Non bevitore Non fumatore 1 4 Bevitore 3 12 Fumatore Tra i fumatori che assumono alcool, quale percentuale di casi di tumore è dovuto al fumo? Tra i fumatori che assumono alcool, quale percentuale di casi di tumore è dovuto all alcool?

24 MISURE DI ASSOCIAZIONE (MISURE DI EFFETTO)

25 Confronto tra gruppi Per identificare le cause delle malattie, in epidemiologia ci si basa sul confronto tra gruppi (popolazioni) differenti Popolazioni «esposte» e «non esposte» al fattore di interesse vengono confrontate per quanto riguarda la frequenza di una o più malattie Se le popolazioni differiscono tra loro per la frequenza delle malattie, allora è possibile ipotizzare che tale differenza sia dovuta al fattore preso in esame 26

26 Lo studio delle cause dei fenomeni salute/malattia In epidemiologia, si è spesso interessati a conoscere quale sia l effetto di una determinata esposizione Es. 1. qual è l effetto di una dieta vegetariana sulla salute? La dieta vegetariana rappresenta l esposizione, il risultante stato di salute è l effetto. Es. 2. qual è l effetto dell uso del telefono cellulare sull occorrenza di tumori cerebrali? L uso di telefono cellulare rappresenta l esposizione, il tumore cerebrale è l effetto Es. 3. qual è l effetto della vitamina C nella prevenzione del raffreddore comune? L assunzione di vitamina C rappresenta l esposizione, il raffreddore comune è l effetto

27 Lo studio delle cause dei fenomeni salute/malattia In tutti e 3 gli esempi, siamo interessati a studiare una relazione tra due variabili una variabile è l esposizione (var. indipendente) l altra variabile è l effetto (var. dipendente) L esposizione è la presunta causa L effetto è lo stato di salute (o di malattia) risultante

28 Esposizione ed effetto Esposizione Situazione in cui sono presenti insieme agente (o fattore di rischio) e ospite: sono possibili l incontro e l interazione tra essi Meccanismi patogenetici Effetto Probabilità Risultato della interazione tra agente (o fattore di rischio) e ospite

29 Esposizione ed effetto Esposizione è la situazione in cui agente (o fattore di rischio) ed ospite sono presenti insieme Può essere di diversa durata ed intensità Istantanea Intermittente Cronica Esempi: fumo, alcool, obesità, dieta, farmaco, gene, inquinamento, radiazioni Effetto è il risultato in termini di salute dell interazione tra agente (o fattore di rischio) ed ospite L effetto si può verificare a diversa distanza nel tempo Esempi: morte, malattia, pressione arteriosa, glicemia, disabilità, piaghe da decubito, dolore, infezione della ferita chirurgica

30 Confondenti e modificatori d effetto Altre variabili possono alterare o modificare la relazione tra esposizione ed effetto Confondenti Sono fattori da rimuovere o quantomeno ridurre il più possibile Modificatori di effetto Sono utili, vanno evidenziati

31 Lo studio delle cause dei fenomeni salute/malattia L approccio ideale per misurare un effetto causale non è realizzabile: confrontare l esperienza dei soggetti esposti con quella degli stessi soggetti in assenza dell esposizione, quando ogni altra condizione rimane costante, non è infatti possibile Si utilizza quindi un approccio indiretto per studiare l effetto di una particolare esposizione: ad es. confronteremo l esperienza in termini di salute o di malattia di gruppi di individui che differiscono per l esposizione

32 Esempio In un gruppo di 100 lavoratori esposti a polveri sottili per 10 anni, 5 si sono ammalati di tumore delle basse vie respiratorie Cosa sarebbe successo se questi lavoratori non fossero stati esposti alle polveri sottili? È impossibile rispondere a tale domanda (dovremmo infatti tornare indietro nel tempo) Confronteremo allora l esperienza dei 100 lavoratori esposti con quella di altri lavoratori non esposti a tali polveri

33 Misure di effetto Relativo Rischio Relativo (RR), Odds Ratio (OR) stima dell incremento relativo di rischio di una popolazione rispetto ad una popolazione di riferimento Assoluto Rischio differenziale (RD), Number Needed to Treat (NNT) Stima della differenza assoluta di rischio tra una popolazione ed una popolazione di riferimento Attribuibile Rischio attribuibile all esposizione nel gruppo degli esposti (RAE), Rischio attribuibile all esposizione nell intera popolazione (PAR) Stima della proporzione di casi attribuibili all esposizione nel solo gruppo degli esposti (RAE) o nell intera popolazione (PAR)

34 Misure di effetto relativo Si costruiscono facendo un rapporto tra due misure di frequenza Il Rischio Relativo è un termine generico che indica un rapporto tra: Il tasso di incidenza tra gli esposti ed il tasso di incidenza tra i non esposti La proporzione di incidenza tra gli esposti e la proporzione di incidenza tra i non esposti R E / R NE È una misura adimensionale Il valore di 1 rappresenta l assenza di effetto

35 Incidence Proportion Exposed Incidence Proportion Unexposed Incidence Rate Exposed Incidence Rate Unexposed Risk Ratio Rate Ratio (RR) Relative Risk Prevalence Ratio Prevalence Proportion Exposed Prevalence Proportion Unexposed Definizioni tratte da Norell SE, Workbook of Epidemiology, Oxford Univ. Press, 1995

36 Misure di effetto relativo Valori più grandi di 1 indicano un aumento del rischio associato all esposizione Valori più piccoli di 1 indicano una diminuzione del rischio associato all esposizione Quando i gruppi messi a confronto sono più di due, un gruppo fa da riferimento Gli altri gruppi vengono, uno per uno, confrontati con il riferimento N.B. Il rischio relativo non è un rischio È una misura di effetto, non una misura di frequenza

37 Esempio di Rischio Relativo RR=R female/r male = 26.6%/22.8% =

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39 Esempio di Rischio Relativo RR=R female/r male = 26.6%/22.8% =

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44 È salutare bere tè verde?

45 Incidenza di ictus < N. di tazze di tè verde al giorno

46 Possible contribution of green tea drinking habits to the prevention of stroke Among 5910 nondrinking and nonsmoking women (of greater than or equal to 40 years of age) in a prefectural city of Sendai, and two villages of Taijiri and Wakuya in Miyagi prefecture, Japan, medical history of stroke was less frequently observed among those who took more green tea in daily life. The uneven distribution of stroke history was detectable even after the effects of age, location of residence, and high salt intake were ruled out. The incidence of stroke and cerebral hemorrhage during a 4-year follow-up of the study population was twice or more times higher in those who took less green tea (less than 5 cups a day) than in those who took more (greater than or equal to 5 cups

47 Esercitazione Calcola il Rischio Relativo di obesità ad 1 anno per un soggetto fisicamente inattivo rispetto ad uno inattivo nelle coorti SAMSS e NWAHS, utilizzando i dati della tabella seguente 48

48 Esercitazione

49 Esercitazione 1 yr injury incidence rate was 53.9% for all runners combined. 1 yr overall risk of injury for those wearing traditional running shoes (55.4%) was greater than for those running barefoot or wearing minimalist running shoes (46.3%, relative risk = 1.19, X²=6.39, 1df, p=.01)

50 Misure di effetto relativo Un altra misura di effetto relativo è l Odds Ratio È un rapporto di odds e non un rapporto tra misure di incidenza (densità d incidenza o proporzione d incidenza) Viene calcolato negli studi caso-controllo Ha la stessa interpretazione del RR Se l evento è raro, il valore dell OR è simile a quello del corrispondente RR

51 Cosa sono gli odds Odds = n. Juventus non vincerà / n. Juventus vincerà = 1.57 Odds = n. Roma non vincerà / n. Juventus vincerà = 3.50 Odds = n. Napoli non vincerà / n. Napoli vincerà = 34.00

52 Odds e probabilità odds = p = p 1 p odds 1+odds p Juventus non vincerà = = = 61.1% p Juventus vincerà = 39.9%

53 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

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55 Calcolo dell Odds Ratio 130 casi di tumore alla prostata Di cui il 55.4% (72) assumeva tè verde 274 controlli Di cui il 79.9% (219) assumeva tè verde

56 Calcolo dell Odds Ratio Tumore alla prostata Beveva tè verde Si (caso) No (controllo) Totale Si No Totale OR = = =0.31

57 Esempio di Odds Ratio Episodi di infezioni respiratorie superiori Modalità di nutrizione Uno o più Nessuno Totale Artificiale Allattamento materno Totale OR=(207*72)/(34*238)=1.84 L odds di infezione è dell 84% più alto nei neonati che utilizzano latte artificiale rispetto ai neonati che sono allattati al seno

58 Nutrient Dietary Patterns and Gastric Cancer Risk in Italy OR of gastric cancer on quartiles of factor scores Dietary pattern Quartile category, OR I II III IV Animal products Vitamins and fiber VUFA Starch-rich