Università di Cassino Università Sapienza di Roma Corso di Laurea in Infermieristica Corso integrato di Igiene, Epidemiologia e Statistica - Insegnamento di Statistica Medica Anno accademico 2010/2011 Bruno Federico b.federico@unicas.it Cattedra di Igiene - Università degli Studi di Cassino Il corso è articolato in lezioni frontali ed esercitazioni, che saranno svolte con carta e penna. È consigliabile portare con sé una calcolatrice Programma del corso Definizioni ed obiettivi dell epidemiologia Misure di frequenza: prevalenza ed incidenza - Il concetto di rischio. Tabelle di contingenza (tabelle 2x2) e misure di effetto relativo (rischio relativo ed odds ratio) - Misure di effetto assoluto (rischio differenziale) Epidemiologia osservazionale e sperimentale: Studi osservazionali (studi trasversali, studi caso-controllo, studi di coorte) Studi sperimentali (Trial clinici randomizzati) Bibliografia Coggon D, Rose G, Barker DJP Epidemiology for the uninitiated BMJ Publishing Group 1997 (http://bmj.com/epidem/epid.html) Damiani G, Federico B. Epidemiologia per la programmazione sanitaria in Manuale di programmazione e organizzazione sanitaria. Damiani G, Ricciardi G. p 85-118. Idelson-Gnocchi - 2005. Fowler, Jarvis, Chevannes Statistica per le professioni sanitarie EdiSES 2006 Lopalco PL Tozzi R Epidemiologia facile Il Pensiero Scientifico Editore 2002 Rothman K Epidemiologia Idelson-Gnocchi 2007 1
Introduzione all Epidemiologia "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 Etimologia del termine Il termine Epidemiologia deriva dall unione di tre parole della lingua greca: Epi, demos, logos Il termine evoca l immagine di epidemie dovute ad agenti infettivi. Ciò deriva dal contesto in cui la disciplina si sviluppò, 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 Definizione È lo studio della frequenza delle malattie E' lo studio della frequenza e della distribuzione dei fenomeni salute/malattia nelle popolazioni e dei fattori che le determinano Concetti centrali dell epidemiologia La distribuzione delle malattie nelle popolazioni può essere analizzata in maniera sistematica per comprenderne le cause e migliorare di conseguenza lo stato di salute L epidemiologia si interessa dunque di evidenziare differenze e similitudini nella distribuzione delle malattie per acquisire nuove conoscenze. Differenti popolazioni hanno differenti distribuzioni delle malattie. Tali differenze derivano da differenze nella composizione delle popolazioni (ovvero dalle differenti caratteristiche degli individui che ne fanno parte), nelle modalità di interazione degli individui, e nelle caratteristiche dell ambiente. 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. L epidemiologia include elementi di altre discipline: biologia, scienze sociali ed ecologia 2
Cenni storici Nell antichità misure di Sanità Pubblica furono probabilmente istituite sulla base di osservazioni relative al confronto nella frequenza di determinate malattie in gruppi di individui (isolamento per i lebbrosi, proibizione dell assunzione di carne di maiale, leggi contro i matrimoni tra consanguinei) 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) Nel XIX secolo, Snow effettua studi sulla diffusione del colera nella città di Londra, ipotizzando che l acqua contaminata fosse la causa delle epidemie L epidemiologia e la pratica clinica Oggetto di interesse Descrizione della malattia Metodo di osservazione Metodo di analisi Interscambio Pratica clinica Individuo Caratteristiche uniche della malattia nel singolo individuo Semeiotica Diagnosi Conoscenze epidemiologiche utili per elaborare una diagnosi di malattia e valutare la prognosi Epidemiologia Popolazione Caratteristiche comuni della malattia in più individui Studi descrittivi Studi costruttivi o analitici L osservazione clinica e l utilizzo degli esami strumentali e di laboratorio contribuiscono alla conoscenza epidemiologica della malattia 3
Elementi distintivi dell epidemiologia 1) Focus sulla popolazione e non sul singolo individuo 2) Confronto tra gruppi 1) Focus sulla popolazione e non sul singolo individuo L epidemiologia ci consente di fare previsioni 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 quali tra le 200,000 svilupperanno la malattia. A livello individuale parleremo di probabilità (o rischio) Rischio ad 1 anno: 200/200,000= 0.001 = 1 2) Confronto tra gruppi Dal confronto tra la frequenza di malattie in diverse popolazioni si possono ricavare informazioni per la comprensione delle cause delle malattie 4
Misure di frequenza L epidemiologia studia la frequenza e la distribuzione dei fenomeni salute-malattia. Per studiare la frequenza di un fenomeno è necessario: - definire il fenomeno in maniera univoca (definizione del caso) - definire la popolazione nella quale si intende contare le occorrenze Misurare la frequenza di una patologia Definizione dell evento da contare (definizione di caso) Vanno stabiliti dei criteri che ci consentano di individuare i soggetti affetti dalla caratteristica di interesse Es. quanti tra i pazienti ricoverati hanno un infezione sintomatica del tratto urinario? Un infezione sintomatica del tratto urinario deve rispettare almeno uno dei seguenti criteri (CDC): Criterio 1: il paziente ha almeno uno dei seguenti segni o sintomi senza altra causa riconosciuta: febbre (>38 C), urgenza nella minzione, frequente minzione, disuria, e il paziente ha un urinocoltura positiva, cioè >= 10^5 microorganismi per cm^3 Criterio 2: il paziente ha almeno due dei seguenti segni o sintomi senza altra causa riconosciuta: febbre (>38 C), urgenza nella minzione, frequente minzione, disuria, e almeno uno dei seguenti: a. striscia per urine positiva per leucocite esterasi b. piuria (campione di urine con >=10 wbc/mm^3 c. almeno due urino-colture con isolamento dello stesso patogeno (batteri Gram-negativi o S. saprophyticus) Dopo aver raccolto informazioni su segni e sintomi dei pazienti ricoverati e sui risultati delle analisi di laboratorio, è possibile fare una conta di eventi. Definizione della popolazione nella quale contare la frequenza dell evento Vanno stabiliti dei criteri che delimitino la popolazione di interesse, ovvero quali caratteristiche (spazio, tempo, persone) devono avere i soggetti per appartenere alla popolazione che intendiamo studiare? Frequenza relativa: conta del numero di eventi che si sono verificati, rapportati ad un totale di riferimento - Definizione dell evento da contare (il numeratore) - Definizione del totale di riferimento (il denominatore) Studio della frequenza relativa di una patologia Prevalenza Incidenza Numeratore Casi esistenti Nuovi casi Denominatore totale soggetti totale soggetti a rischio nel periodo considerato 5
Relazione tra prevalenza ed incidenza di una malattia In alcune situazioni (stato stazionario) la relazione tra prevalenza ed incidenza di una malattia può essere rappresentata con l equazione P = I x D P : prevalenza I : incidenza D : durata media della malattia Prevalenza Calcolo della prevalenza di una malattia Occorre valutare per ognuno degli N soggetti in studio la presenza o meno di una malattia. Immaginiamo di osservare a casi su N persone esaminate Prevalenza = a/n È un 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 La prevalenza è una proporzione, ed esprime il numero di soggetti che presentano una particolare caratteristica come percentuale di tutti i soggetti che compongono la popolazione. È nota anche come proporzione di Prevalenza Morbosità (prevalente)= N malati / N persone in un dato istante o periodo di tempo La prevalenza puntuale è la proporzione di una popolazione che è affetta da una malattia in un determinato istante La prevalenza periodale è la proporzione di una popolazione che è affetta da una malattia in un intervallo di tempo 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% Esempio di prevalenza periodale Un azienda sanitaria locale ha bisogno di informazioni per organizzare un programma di assistenza domiciliare per persone disabili non autosufficienti. All inizio del 2001 erano 96 i disabili, 40 altre persone lo divennero nel corso dell anno (pop= 25000) prevalenza periodale = (96+40)/25000= 0.54 % 6
Incidenza Se la prevalenza è una misura di stato, l incidenza misura il cambiamento di stato (non malato- malato) È possibile calcolare la proporzione d incidenza (in popolazioni chiuse) ed il tasso d incidenza (in popolazioni chiuse ed in popolazioni aperte) Proporzione di incidenza (incidenza cumulativa, rischio) È la proporzione della popolazione che contrae la malattia in un determinato intervallo di tempo. Si misura solo in popolazioni chiuse Morbosità (incidente)= N persone che si ammalano nell intervallo t0-t1 / N persone a rischio a t0 Calcolo dell incidenza cumulativa Immaginiamo di osservare N soggetti che sono a rischio di contrarre una determinata malattia in un certo intervallo di tempo. Alcuni diventeranno malati (n) nell intervallo t0-t1 Incidenza cumulativa = n/n nell intervallo T È di solito espressa come n di soggetti che sviluppano la malattia per 100, 1000 a rischio a t0 È una quantità priva di dimensioni Assume valori compresi tra 0 e 1 Richiede che sia specificato l intervallo di tempo 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) Esempio di incidenza cumulativa In uno studio su 81 pazienti con lesioni traumatiche della cornea, ammessi al Pronto Soccorso, 49 non lamentano più dolore ed irritazione dopo 24 ore Incidenza di guarigione a 24 ore = 49/81 = 0.40 = 40% Dopo 2 giorni i soggetti guariti sono diventati 61 Incidenza di guarigione a 48 ore = 61/81 = 0.75 = 75% 7
Tasso di incidenza (densità d incidenza) È il numero di nuovi casi di malattia diviso per il tempo-persona a rischio nella popolazione osservata. Può essere misurato sia per popolazioni aperte che per popolazioni chiuse. Spesso viene misurato un massimo di un evento per persona. Morbosità (incidente)= N persone che si ammalano nell intervallo t0-t1 / N unità tempo-persona È il rapporto tra numero di nuovi eventi (n) ed il periodo di tempo totale durante il quale i soggetti sono stati a rischio di contrarre l evento Si utilizza come denominatore 100, 1.000, 100.000 unità tempo-persona (anni-persona, mesi-persona, giorni-persona) Ha come unità di misura t -1 Tasso d incidenza = n/σ tempo-persona a rischio Es. L incidenza, standardizzata per età, di tumore della cervice uterina a metà degli anni 90 è stata pari a 15/100000 anni-persona Tasso d incidenza: esempio di calcolo In un reparto di Medicina generale, sono stati posizionati degli accessi venosi centrali a 170 pazienti nel corso di 6 mesi. Tale procedura può essere associata a diverse complicazioni, quale la comparsa di flebite, la dislocazione del catetere o l ostruzione. In funzione delle necessità terapeutiche ogni paziente sarà esposto a tale procedura per un periodo di tempo differente Come calcolare la frequenza di complicazioni? Sono stati eseguiti 358 accessi venosi centrali Totale del tempo di esposizione: 1560 giorni Media di esposizione 4 giorni (min=1; max=15) Si sono verificate 97 flebiti Tasso d incidenza=97/1560=0.062= 62/1000 giorni ago-cannula 8
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, che viene suddiviso in piccoli intervalli di tempo. Il grafico è un istogramma. Dalla forma del grafico possiamo ricavare informazioni sul tipo di fonte e sulla modalità di trasmissione della malattia Esempio di una curva epidemica Fonte singola, esposizione puntuale (Outbreak di gastroenterite da Norovirus nei soldati di leva dell esercito statunitense nel 1998) Fonte singola, esposizione prolungata nel tempo Trasmissione inter-umana 9