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.
