L'epidemiologo è interessato alle relazioni tra le variabili, principalmente l'esposizione e le variabili di esito. Tipicamente, gli epidemiologi vogliono accertare se l'insorgenza della malattia è correlata alla presenza di un particolare agente (esposizione) nella popolazione. I modi in cui queste relazioni vengono studiate possono variare considerevolmente. È possibile identificare tutte le persone esposte a quell'agente e seguirle per misurare l'incidenza della malattia, confrontando tale incidenza con l'insorgenza della malattia in una popolazione idonea non esposta. In alternativa, si può semplicemente campionare tra gli esposti e i non esposti, senza averne un elenco completo. Oppure, come terza alternativa, si possono identificare tutte le persone che sviluppano una malattia di interesse in un periodo di tempo definito ("casi") e un gruppo adeguato di individui liberi da malattia (un campione della popolazione di casi di origine) e accertare se i modelli di esposizione differiscono tra i due gruppi. Il follow-up dei partecipanti allo studio è un'opzione (nei cosiddetti studi longitudinali): in questa situazione esiste un intervallo di tempo tra il verificarsi dell'esposizione e l'insorgenza della malattia. Un'opzione alternativa è una sezione trasversale della popolazione, in cui sia l'esposizione che la malattia sono misurate nello stesso momento.

In questo articolo, viene prestata attenzione ai disegni di studio comuni: coorte, caso-referente (caso-controllo) e trasversale. Per preparare il terreno per questa discussione, si consideri una grande fabbrica di rayon viscosa in una piccola città. Viene avviata un'indagine per verificare se l'esposizione al disolfuro di carbonio aumenti il ​​rischio di malattie cardiovascolari. L'indagine presenta diverse scelte progettuali, alcune più e altre meno ovvie. Una prima strategia consiste nell'identificare tutti i lavoratori che sono stati esposti al solfuro di carbonio e nel seguirli per la mortalità cardiovascolare.

Studi di coorte

Uno studio di coorte comprende partecipanti alla ricerca che condividono un evento comune, l'esposizione. Uno studio di coorte classico identifica un gruppo definito di persone esposte, quindi ognuno viene seguito e viene registrata la loro esperienza di morbilità e/o mortalità. Oltre a un'esposizione qualitativa comune, la coorte dovrebbe essere definita anche su altro criteri di ammissibilità, come la fascia di età, il sesso (maschile o femminile o entrambi), la durata minima e l'intensità dell'esposizione, l'assenza di altre esposizioni e simili, per migliorare la validità e l'efficienza dello studio. All'ingresso, tutti i membri della coorte dovrebbero essere liberi dalla malattia oggetto di studio, secondo l'insieme empirico di criteri utilizzati per misurare la malattia.

Se, ad esempio, nello studio di coorte sugli effetti del solfuro di carbonio sulla morbilità coronarica, la malattia coronarica è misurata empiricamente come infarti clinici, coloro che, al basale, hanno avuto una storia di infarto coronarico devono essere esclusi dalla coorte. Al contrario, possono essere accettate anomalie elettrocardiografiche senza una storia di infarto. Tuttavia, se la comparsa di nuove alterazioni elettrocardiografiche è la misura del risultato empirico, anche i membri della coorte dovrebbero avere elettrocardiogrammi normali al basale.

Per determinare il rischio relativo di malattia o morte per esposizione. L'utilizzo di una coorte simile ma non esposta come fornitore dell'esperienza di riferimento è preferibile alla comune (cattiva) pratica di confrontare la morbilità o la mortalità della coorte esposta con dati nazionali standardizzati per età, perché la popolazione generale non riesce a soddisfare anche i criteri più requisiti elementari per la validità del confronto. Lo Standardized Morbidity (o Mortality) Ratio (SMR), risultante da tale confronto, genera solitamente una sottostima del vero rapporto di rischio a causa di un bias operante nella coorte esposta, che porta alla mancanza di comparabilità tra le due popolazioni. Questo bias di confronto è stato chiamato "Healthy Worker Effect". Tuttavia, in realtà non si tratta di un vero "effetto", ma di un pregiudizio dovuto al confondimento negativo, che a sua volta è derivato dal turnover selettivo per la salute in una popolazione occupata. (Le persone con cattive condizioni di salute tendono ad abbandonare o non entrare mai in coorti "esposte", la loro destinazione finale è spesso la parte disoccupata della popolazione generale.)

Perché una coorte "esposta" è definita solo come avente una certa esposizione effetti causati da quella singola esposizione (o mix di esposizioni) possono essere studiati simultaneamente. D'altra parte, il disegno di coorte consente lo studio di più malattie contemporaneamente. Si possono anche studiare contemporaneamente diverse manifestazioni della stessa malattia, ad esempio angina, alterazioni dell'ECG, infarti miocardici clinici e mortalità coronarica. Benché adatto a testare ipotesi specifiche (ad esempio, "l'esposizione al disolfuro di carbonio provoca malattie coronariche"), uno studio di coorte fornisce anche risposte alla domanda più generale: "Quali malattie sono causate da questa esposizione?"

Ad esempio, in uno studio di coorte che indaga sul rischio per i lavoratori di fonderia di morire di cancro ai polmoni, i dati sulla mortalità sono ottenuti dal registro nazionale delle cause di morte. Sebbene lo studio avesse lo scopo di determinare se la polvere di fonderia provoca il cancro ai polmoni, la fonte dei dati, con lo stesso sforzo, fornisce anche informazioni su tutte le altre cause di morte. Pertanto, altri possibili rischi per la salute possono essere studiati contemporaneamente.

La tempistica di uno studio di coorte può essere retrospettiva (storica) o prospettica (simultanea). In entrambi i casi la struttura progettuale è la stessa. Ad un certo punto o periodo di tempo si verifica un elenco completo delle persone esposte e il risultato viene misurato per tutti gli individui attraverso un punto finale definito nel tempo. La differenza tra prospettico e retrospettivo è nella tempistica dello studio. Se retrospettivo, il punto finale si è già verificato; se possibile, bisogna aspettare.

Nel progetto retrospettivo, la coorte è definita in un momento del passato (ad esempio, quelli esposti il ​​1° gennaio 1961 o quelli che accettano lavori esposti tra il 1961 e il 1970). La morbilità e/o la mortalità di tutti i membri della coorte viene poi seguito fino al presente. Sebbene “tutti” significhi che anche chi ha lasciato il lavoro deve essere rintracciato, nella pratica raramente si riesce a raggiungere una copertura del 100 per cento. Tuttavia, più completo è il follow-up, più valido è lo studio.

Nel disegno prospettico, la coorte è definita al presente, o durante un periodo futuro, e la morbilità è poi seguita nel futuro.

Quando si eseguono studi di coorte, è necessario concedere tempo sufficiente per il follow-up in modo che i punti finali di preoccupazione abbiano tempo sufficiente per manifestarsi. A volte, poiché i record storici possono essere disponibili solo per un breve periodo nel passato, è comunque desiderabile sfruttare questa fonte di dati perché significa che sarebbe necessario un periodo più breve di follow-up prospettico prima che i risultati dello studio possano essere a disposizione. In queste situazioni, una combinazione dei disegni di studio di coorte retrospettivo e prospettico può essere efficiente. La disposizione generale delle tabelle di frequenza che presentano i dati di coorte è mostrata nella tabella 1.

Tabella 1. Il layout generale delle tabelle di frequenza che presentano i dati di coorte

La proporzione osservata di malati nella coorte esposta è calcolata come:

e quello della coorte di riferimento come:

Il rate ratio è quindi espresso come:

N₀ e N₁ sono generalmente espressi in unità di tempo persona invece che come numero di persone in le popolazioni. Gli anni-persona sono calcolati separatamente per ogni individuo. Persone diverse spesso entrano nella coorte durante un periodo di tempo, non nella stessa data. Quindi i loro tempi di follow-up iniziano in date diverse. Allo stesso modo, dopo la loro morte, o dopo che si è verificato l'evento di interesse, non sono più “a rischio” e non dovrebbero continuare a contribuire al denominatore in anni-persona.

Se il RR è maggiore di 1, la morbilità della coorte esposta è superiore a quella della coorte di riferimento e viceversa. Il RR è una stima puntuale e dovrebbe essere calcolato un intervallo di confidenza (CI). Più grande è lo studio, più ristretto sarà l'intervallo di confidenza. Se RR = 1 non è incluso nell'intervallo di confidenza (ad esempio, l'intervallo di confidenza al 95% è compreso tra 1.4 e 5.8), il risultato può essere considerato "statisticamente significativo" al livello di probabilità prescelto (in questo esempio, α = 0.05).

Se la popolazione generale viene utilizzata come popolazione di riferimento, c₀ è sostituito dal valore “previsto”, E(c₁ ), derivato dai tassi di morbilità o mortalità standardizzati per età di quella popolazione (cioè, il numero di casi che si sarebbero verificati nella coorte, se l'esposizione di interesse non avesse avuto luogo). Ciò produce il rapporto standardizzato di mortalità (o morbilità), SMR. Così,

Anche per l'SMR, dovrebbe essere calcolato un intervallo di confidenza. È meglio fornire questa misura in una pubblicazione piuttosto che un valore p, perché il test di significatività statistica non ha senso se la popolazione generale è la categoria di riferimento. Tale confronto comporta un notevole pregiudizio (il effetto lavoratore sano notato sopra), e il test di significatività statistica, originariamente sviluppato per la ricerca sperimentale, è fuorviante in presenza di errore sistematico.

Supponiamo che la domanda sia se la polvere di quarzo causi il cancro ai polmoni. Di solito, la polvere di quarzo si presenta insieme ad altri agenti cancerogeni, come i figli del radon e lo scarico diesel nelle miniere o gli idrocarburi poliaromatici nelle fonderie. Le cave di granito non espongono i lavoratori della pietra a questi altri agenti cancerogeni. Pertanto il problema è meglio studiato tra i lavoratori della pietra impiegati nelle cave di granito.

Supponiamo quindi che tutti i 2,000 lavoratori, essendo stati impiegati da 20 cave tra il 1951 e il 1960, siano arruolati nella coorte e la loro incidenza di cancro (in alternativa solo la mortalità) sia seguita a partire da dieci anni dopo la prima esposizione (per consentire un tempo di induzione) e che termina nel 1990. Si tratta di un follow-up di 20-30 anni (a seconda dell'anno di entrata) o, diciamo, in media, di 25 anni della mortalità per cancro (o morbilità) tra 1,000 dei lavoratori della cava che erano specificamente lavoratori del granito. La storia dell'esposizione di ciascun membro della coorte deve essere registrata. Coloro che hanno lasciato le cave devono essere rintracciati e la loro successiva storia di esposizione registrata. Nei paesi in cui tutti gli abitanti hanno numeri di registrazione univoci, questa è una procedura semplice, disciplinata principalmente dalle leggi nazionali sulla protezione dei dati. Laddove non esiste un tale sistema, rintracciare i dipendenti per scopi di follow-up può essere estremamente difficile. Laddove esistano registri di morte o malattie appropriati, la mortalità per tutte le cause, tutti i tumori e le sedi specifiche del cancro possono essere ottenute dal registro nazionale delle cause di morte. (Per la mortalità per cancro, il registro nazionale dei tumori è una fonte migliore perché contiene diagnosi più accurate. Inoltre, è possibile ottenere anche dati sull'incidenza (o morbilità).) I tassi di mortalità (o tassi di incidenza del cancro) possono essere confrontati con " numeri attesi”, calcolati dai tassi nazionali utilizzando come base gli anni-persona della coorte esposta.

Supponiamo che nella coorte vengano trovati 70 casi fatali di cancro ai polmoni, mentre il numero atteso (il numero che si sarebbe verificato se non ci fosse stata esposizione) è 35. Quindi:

c₁ = 70, E(c₁) = 35

Pertanto, l'SMR = 200, che indica un duplice aumento del rischio di morte per cancro ai polmoni tra gli esposti. Se sono disponibili dati dettagliati sull'esposizione, la mortalità per cancro può essere studiata in funzione di diversi tempi di latenza (ad esempio, 10, 15, 20 anni), lavoro in diversi tipi di cave (diversi tipi di granito), diversi periodi storici, diversa esposizione intensità e così via. Tuttavia, 70 casi non possono essere suddivisi in troppe categorie, perché il numero che rientra in ciascuna di esse diventa rapidamente troppo piccolo per l'analisi statistica.

Entrambi i tipi di design di coorte presentano vantaggi e svantaggi. Uno studio retrospettivo può, di norma, misurare solo la mortalità, perché di solito mancano i dati per le manifestazioni più lievi. I registri dei tumori sono un'eccezione, e forse pochi altri, come i registri degli ictus e i registri delle dimissioni ospedaliere, in quanto sono disponibili anche i dati sull'incidenza. La valutazione dell'esposizione passata è sempre un problema ei dati sull'esposizione sono solitamente piuttosto deboli negli studi retrospettivi. Questo può portare a effetti di mascheramento. D'altra parte, poiché i casi si sono già verificati, i risultati dello studio diventano disponibili molto prima; in, diciamo, due o tre anni.

Uno studio prospettico di coorte può essere pianificato meglio per soddisfare le esigenze del ricercatore e i dati sull'esposizione possono essere raccolti in modo accurato e sistematico. È possibile misurare diverse manifestazioni di una malattia. Le misurazioni dell'esposizione e dell'esito possono essere ripetute e tutte le misurazioni possono essere standardizzate e la loro validità verificata. Tuttavia, se la malattia ha una lunga latenza (come il cancro), dovrà trascorrere molto tempo, anche da 20 a 30 anni, prima che si possano ottenere i risultati dello studio. Molte cose possono succedere in questo periodo. Ad esempio, turnover dei ricercatori, perfezionamento delle tecniche di misurazione dell'esposizione, rimodellamento o chiusura degli impianti scelti per lo studio e così via. Tutte queste circostanze mettono in pericolo il successo dello studio. Anche i costi di uno studio prospettico sono generalmente più elevati di quelli di uno studio retrospettivo, ma ciò è dovuto principalmente al numero molto maggiore di misurazioni (monitoraggio dell'esposizione ripetuta, esami clinici e così via) e non alla più costosa registrazione dei decessi. Quindi, il costi per unità di informazione non superano necessariamente quelli di uno studio retrospettivo. Alla luce di tutto ciò, gli studi prospettici sono più adatti per malattie con una latenza piuttosto breve, che richiedono un breve follow-up, mentre gli studi retrospettivi sono migliori per malattie con una lunga latenza.

Studi caso-controllo (o caso-referente).

Torniamo alla pianta del rayon viscosa. Uno studio di coorte retrospettivo potrebbe non essere fattibile se i turni dei lavoratori esposti sono andati perduti, mentre uno studio di coorte prospettico darebbe buoni risultati in un tempo molto lungo. Un'alternativa sarebbe allora il confronto tra coloro che sono deceduti per malattia coronarica in città, nel corso di un periodo di tempo definito, e un campione della popolazione totale nella stessa fascia di età.

Il classico disegno caso-controllo (o caso-referente) si basa sul campionamento da una popolazione dinamica (aperta, caratterizzata da un ricambio di membri). Questa popolazione può essere quella di un intero paese, un distretto o un comune (come nel nostro esempio), oppure può essere la popolazione definita amministrativamente da cui i pazienti vengono ricoverati in un ospedale. La popolazione definita fornisce sia i casi che i controlli (o referenti).

La tecnica consiste nel raccogliere tutti i casi della malattia in questione che esistono in a punto nel tempo (casi prevalenti), o si sono verificati durante un periodo definito periodo di tempo (casi incidente). I casi possono quindi essere tratti dai registri di morbilità o mortalità, oppure essere raccolti direttamente dagli ospedali o da altre fonti aventi una diagnostica valida. I controlli sono disegnati come a campione dalla stessa popolazione, o tra i non casi o dall'intera popolazione. Un'altra opzione è quella di select pazienti con un'altra malattia come controlli, ma poi questi pazienti devono essere rappresentativi della popolazione da cui provengono i casi. Ci possono essere uno o più controlli (cioè referenti) per ogni caso. L'approccio di campionamento differisce dagli studi di coorte, che esaminano l'intera popolazione. Va da sé che i guadagni in termini di minori costi dei disegni caso-controllo sono notevoli, ma è importante che il campione sia rappresentante dell'intera popolazione da cui hanno avuto origine i casi (cioè, la "base di studio"), altrimenti lo studio può essere distorto.

Quando i casi ei controlli sono stati identificati, le loro storie di esposizione sono raccolte da questionari, interviste o, in alcuni casi, da registri esistenti (ad esempio, registri delle buste paga da cui è possibile dedurre le storie lavorative). I dati possono essere ottenuti o dai partecipanti stessi o, se sono deceduti, da parenti stretti. Per garantire un richiamo simmetrico, è importante che la proporzione di casi e referenti morti e vivi sia uguale, perché i parenti stretti di solito forniscono una storia di esposizione meno dettagliata rispetto ai partecipanti stessi. Le informazioni sul modello di esposizione tra i casi vengono confrontate con quelle tra i controlli, fornendo una stima della rapporto di probabilità (OR), una misura indiretta del rischio tra gli esposti di contrarre la malattia rispetto a quello dei non esposti.

Poiché il disegno caso-controllo si basa sulle informazioni sull'esposizione ottenute da pazienti con una determinata malattia (cioè casi) insieme a un campione di persone non malate (cioè controlli) dalla popolazione da cui hanno avuto origine i casi, la connessione con le esposizioni può essere indagato solo per una malattia. Al contrario, questo disegno consente lo studio concomitante dell'effetto di diverse esposizioni. Lo studio caso-referente è adatto per rispondere a domande di ricerca specifiche (ad esempio, "La malattia coronarica è causata dall'esposizione al solfuro di carbonio?"), ma può anche aiutare a rispondere alla domanda più generale: "Quali esposizioni possono causare questa malattia ?”

La questione se l'esposizione a solventi organici provochi il cancro primario al fegato viene sollevata (a titolo di esempio) in Europa. I casi di carcinoma epatico primario, una malattia relativamente rara in Europa, vengono raccolti al meglio da un registro nazionale dei tumori. Supponiamo che tutti i casi di cancro verificatisi nell'arco di tre anni formino la serie di casi. La base della popolazione per lo studio è quindi un follow-up triennale dell'intera popolazione nel paese europeo in questione. I controlli sono estratti come un campione di persone senza cancro al fegato della stessa popolazione. Per motivi di praticità (nel senso che la stessa fonte può essere utilizzata per campionare i controlli) i pazienti con un altro tipo di tumore, non correlato all'esposizione al solvente, possono essere utilizzati come controlli. Il cancro del colon non ha alcuna relazione nota con l'esposizione al solvente; quindi questo tipo di cancro può essere incluso tra i controlli. (L'uso dei controlli sul cancro riduce al minimo il bias di richiamo in quanto l'accuratezza della storia fornita dai casi e dai controlli è, in media, simmetrica. una sottovalutazione del vero rischio, non un'esagerazione di esso.)

Per ogni caso di cancro al fegato vengono estratti due controlli per ottenere una maggiore potenza statistica. (Si potrebbero stabilire ancora più controlli, ma i fondi disponibili potrebbero essere un fattore limitante. Se i fondi non fossero limitati, forse fino a quattro controlli sarebbero ottimali. Oltre i quattro, si applica la legge dei rendimenti decrescenti.) Dopo aver ottenuto l'autorizzazione appropriata da data le autorità di tutela, i casi e i controlli, o i loro parenti stretti, vengono contattati, di solito tramite un questionario inviato per posta, chiedendo una storia professionale dettagliata con particolare enfasi su un elenco cronologico dei nomi di tutti i datori di lavoro, i dipartimenti di lavoro, il mansioni lavorative in diverse occupazioni e il periodo di occupazione in ciascuna rispettiva mansione. Questi dati possono essere ottenuti dai parenti con qualche difficoltà; tuttavia, sostanze chimiche specifiche o nomi commerciali di solito non sono ben ricordati dai parenti. Il questionario dovrebbe includere anche domande su possibili dati confondenti, come l'uso di alcol, l'esposizione a alimenti contenenti aflatossine e l'infezione da epatite B e C. Al fine di ottenere un tasso di risposta sufficientemente elevato, vengono inviati due solleciti ai non rispondenti a intervalli di tre settimane. Questo di solito si traduce in un tasso di risposta finale superiore al 70%. L'anamnesi professionale viene quindi esaminata da un igienista industriale, senza conoscere il caso dell'intervistato o lo stato di controllo, e l'esposizione è classificata in alta, media, bassa, nessuna e sconosciuta esposizione ai solventi. I dieci anni di esposizione immediatamente precedenti la diagnosi del cancro non vengono presi in considerazione, perché non è biologicamente plausibile che agenti cancerogeni di tipo iniziatore possano essere la causa del cancro se il tempo di latenza è così breve (sebbene i promotori, in effetti, potrebbero). In questa fase è anche possibile distinguere tra diversi tipi di esposizione ai solventi. Poiché è stata fornita una storia lavorativa completa, è anche possibile esplorare altre esposizioni, sebbene l'ipotesi dello studio iniziale non le includesse. Gli odds ratio possono quindi essere calcolati per l'esposizione a qualsiasi solvente, solventi specifici, miscele di solventi, diverse categorie di intensità di esposizione e per diverse finestre temporali in relazione alla diagnosi del cancro. Si consiglia di escludere dall'analisi quelli con esposizione sconosciuta.

I casi e i controlli possono essere campionati e analizzati come serie indipendente or gruppi abbinati. Corrispondenza significa che i controlli vengono selezionati per ciascun caso in base a determinate caratteristiche o attributi, per formare coppie (o insiemi, se viene scelto più di un controllo per ciascun caso). L'abbinamento viene solitamente effettuato sulla base di uno o più di tali fattori, come l'età, lo stato vitale, la storia del fumo, l'ora del calendario della diagnosi del caso e simili. Nel nostro esempio, casi e controlli vengono quindi abbinati in base all'età e allo stato vitale. (Lo stato vitale è importante, perché i pazienti stessi di solito danno una storia di esposizione più accurata rispetto ai parenti stretti, e la simmetria è essenziale per ragioni di validità.) Oggi, la raccomandazione è di essere restrittiva con la corrispondenza, perché questa procedura può introdurre negativi (effetto-mascheramento ) confondente.

Se un controllo è abbinato a un caso, il design è chiamato a design a coppia abbinata. A condizione che i costi dello studio di più controlli non siano proibitivi, più di un referente per caso migliora la stabilità della stima dell'OR, il che rende lo studio più efficiente in termini di dimensioni.

La disposizione dei risultati di uno studio caso-controllo senza pari è mostrata nella tabella 2.

Tabella 2. Esempio di layout dei dati caso-controllo

Da questa tabella, le probabilità di esposizione tra i casi e le probabilità di esposizione tra la popolazione (i controlli) possono essere calcolate e divise per ottenere il rapporto di probabilità di esposizione, OR. Per i casi, le probabilità di esposizione sono c₁ / c₀, e per i controlli lo è n₁ / n₀. La stima dell'OR è quindi:

Se sono stati esposti relativamente più casi rispetto ai controlli, l'OR è superiore a 1 e viceversa. Gli intervalli di confidenza devono essere calcolati e forniti per l'OR, con le stesse modalità previste per l'RR.

A titolo di ulteriore esempio, un centro di medicina del lavoro di una grande azienda serve 8,000 dipendenti esposti a una varietà di polveri e altri agenti chimici. Siamo interessati alla connessione tra l'esposizione alla polvere mista e la bronchite cronica. Lo studio prevede il follow-up di questa popolazione per un anno. Abbiamo fissato i criteri diagnostici per la bronchite cronica come “tosse mattutina e produzione di catarro per tre mesi per due anni consecutivi”. I criteri per l'esposizione alla polvere "positiva" sono definiti prima dell'inizio dello studio. Ogni paziente che visita il centro sanitario e soddisfa questi criteri per un periodo di un anno è un caso, e il paziente successivo che richiede consulenza medica per problemi non polmonari è definito come un controllo. Supponiamo che durante il periodo di studio vengano arruolati 100 casi e 100 controlli. Si classifichino 40 casi e 15 controlli come esposti alla polvere. Quindi

c₁ = 40, c₀ = 60, n₁ = 15 e n₀ = 85.

Di conseguenza,

Nell'esempio precedente, non è stata presa in considerazione la possibilità di confusione, che può portare a una distorsione dell'OR dovuta a differenze sistematiche tra casi e controlli in una variabile come l'età. Un modo per ridurre questo pregiudizio è quello di abbinare i controlli ai casi in base all'età o ad altri fattori sospetti. Ciò si traduce in un layout di dati illustrato nella tabella 3.

Tabella 3. Disposizione dei dati caso-controllo se un controllo è abbinato a ciascun caso

L'analisi si concentra sulle coppie discordanti: ovvero “caso esposto, controllo non esposto” (f_+–); e "caso non esposto, controllo esposto" (f_–+). Quando entrambi i membri di una coppia sono esposti o meno, la coppia viene ignorata. L'OR in un disegno di studio a coppie appaiate è definito come

In uno studio sull'associazione tra cancro nasale ed esposizione alla polvere di legno, c'erano complessivamente 164 coppie caso-controllo. In una sola coppia erano stati esposti sia il caso che il controllo, e in 150 coppie né il caso né il controllo erano stati esposti. Queste coppie non sono ulteriormente considerate. Il caso, ma non il controllo, era stato esposto in 12 coppie, e il controllo, ma non il caso, in una coppia. Quindi,

e poiché l'unità non è inclusa in questo intervallo, il risultato è statisticamente significativo, ovvero esiste un'associazione statisticamente significativa tra il cancro nasale e l'esposizione alla polvere di legno.

Gli studi caso-controllo sono più efficienti degli studi di coorte quando il la malattia è rara; possono infatti fornire l'unica opzione. Tuttavia, anche le malattie comuni possono essere studiate con questo metodo. Se la l'esposizione è rara, una coorte basata sull'esposizione è il disegno epidemiologico preferibile o l'unico fattibile. Naturalmente, possono essere effettuati anche studi di coorte su esposizioni comuni. La scelta tra disegni di coorte e caso-controllo quando sia l'esposizione che la malattia sono comuni viene solitamente decisa tenendo conto di considerazioni di validità.

Poiché gli studi caso-controllo si basano su dati di esposizione retrospettivi, solitamente basati sul ricordo dei partecipanti, il loro punto debole è l'inesattezza e la rozzezza delle informazioni sull'esposizione, che si traduce in un mascheramento degli effetti attraverso non differenziale errata classificazione (simmetrica) dello stato di esposizione. Inoltre, a volte la rievocazione può essere asimmetrica tra casi e controlli, casi che di solito si ritiene ricordino “meglio” (cioè bias di rievocazione).

Il richiamo selettivo può causare un pregiudizio che amplifica l'effetto differenziale errata classificazione (asimmetrica) dello stato di esposizione. I vantaggi degli studi caso-controllo risiedono nella loro efficacia in termini di costi e nella loro capacità di fornire una soluzione a un problema in tempi relativamente brevi. A causa della strategia di campionamento, consentono l'indagine su popolazioni target molto ampie (ad esempio, attraverso i registri nazionali dei tumori), aumentando così il potere statistico dello studio. Nei paesi in cui la legislazione sulla protezione dei dati o la mancanza di buoni registri della popolazione e della morbilità ostacola l'esecuzione di studi di coorte, gli studi caso-controllo in ospedale possono essere l'unico modo pratico per condurre la ricerca epidemiologica.

Campionamento caso-controllo all'interno di una coorte (disegni di studio caso-controllo annidati)

Uno studio di coorte può anche essere progettato per il campionamento anziché per il follow-up completo. Questo disegno è stato precedentemente definito uno studio caso-controllo "nidificato". Un approccio di campionamento all'interno della coorte stabilisce requisiti diversi sull'ammissibilità della coorte, perché ora i confronti vengono effettuati all'interno della stessa coorte. Ciò dovrebbe quindi includere non solo i lavoratori fortemente esposti, ma anche i lavoratori meno esposti e persino non esposti, al fine di fornire contrasti di esposizione dentro di sé. È importante rendersi conto di questa differenza nei requisiti di ammissibilità durante l'assemblaggio della coorte. Se viene eseguita prima un'analisi di coorte completa su una coorte i cui criteri di ammissibilità erano su esposizione "molto", e successivamente viene eseguito uno studio caso-controllo "nidificato" sulla stessa coorte, lo studio diventa insensibile. Ciò introduce il mascheramento dell'effetto perché i contrasti dell'esposizione sono insufficienti "per progettazione" in virtù della mancanza di variabilità nell'esperienza dell'esposizione tra i membri della coorte.

Tuttavia, a condizione che la coorte abbia un'ampia gamma di esperienze di esposizione, l'approccio caso-controllo nidificato è molto attraente. Uno raccoglie tutti i casi emersi nella coorte nel periodo di follow-up per formare la serie di casi, mentre solo a campione dei non casi è disegnato per la serie di controllo. I ricercatori poi, come nel tradizionale disegno caso-controllo, raccolgono informazioni dettagliate sull'esperienza di esposizione intervistando casi e controlli (o, loro parenti stretti), scrutinando i ruoli del personale dei datori di lavoro, costruendo un matrice di esposizione lavorativa, o combinando due o più di questi approcci. I controlli possono essere abbinati ai casi oppure possono essere trattati come una serie indipendente.

L'approccio del campionamento può essere meno costoso rispetto all'acquisizione di informazioni esaustive su ciascun membro della coorte. In particolare, poiché viene studiato solo un campione di controlli, è possibile dedicare più risorse alla valutazione dettagliata e accurata dell'esposizione per ciascun caso e controllo. Tuttavia, prevalgono gli stessi problemi di potenza statistica degli studi di coorte classici. Per raggiungere un'adeguata potenza statistica, la coorte deve sempre comprendere un numero “adeguato” di casi esposti in funzione dell'entità del rischio che si vuole rilevare.

Disegni di studio trasversali

In senso scientifico, un disegno trasversale è una sezione trasversale della popolazione dello studio, senza alcuna considerazione del tempo. Sia l'esposizione che la morbilità (prevalenza) vengono misurate nello stesso momento.

Dal punto di vista eziologico, questo disegno di studio è debole, in parte perché si occupa di prevalenza piuttosto che di incidenza. La prevalenza è una misura composita, che dipende sia dall'incidenza che dalla durata della malattia. Ciò limita anche l'uso di studi trasversali a malattie di lunga durata. Ancora più grave è il forte pregiudizio negativo causato dall'eliminazione dipendente dalla salute dal gruppo esposto di quelle persone più sensibili agli effetti dell'esposizione. Perciò i problemi eziologici sono meglio risolti da disegni longitudinali. In effetti, gli studi trasversali non consentono alcuna conclusione sul fatto che l'esposizione abbia preceduto la malattia o viceversa. La sezione trasversale è eziologicamente significativa solo se esiste una vera relazione temporale tra l'esposizione e l'esito, il che significa che l'esposizione attuale deve avere effetti immediati. Tuttavia, l'esposizione può essere misurata in modo trasversale in modo che rappresenti un periodo di tempo passato più lungo (p. es., il livello di piombo nel sangue), mentre la misura dell'esito è una misura di prevalenza (p. es., velocità di conduzione nervosa). Lo studio quindi è una combinazione di un disegno longitudinale e trasversale piuttosto che una mera sezione trasversale della popolazione dello studio.

Indagini descrittive trasversali

Le indagini trasversali sono spesso utili per scopi pratici e amministrativi, piuttosto che per scopi scientifici. I principi epidemiologici possono essere applicati alle attività di sorveglianza sistematica nel contesto della medicina del lavoro, come:

• osservazione della morbilità in relazione all'occupazione, all'area di lavoro o a determinate esposizioni

• indagini periodiche sui lavoratori esposti a rischi professionali noti

• esame dei lavoratori che entrano in contatto con nuovi rischi per la salute

• programmi di monitoraggio biologico

• indagini sull'esposizione per identificare e quantificare i pericoli

• programmi di screening di diversi gruppi di lavoratori

• valutare la percentuale di lavoratori che necessitano di prevenzione o controllo regolare (ad es. pressione arteriosa, malattia coronarica).

È importante scegliere indicatori di morbilità rappresentativi, validi e specifici per tutti i tipi di indagini. Un'indagine o un programma di screening può utilizzare solo un numero piuttosto ridotto di test, contrariamente alla diagnostica clinica, e quindi il valore predittivo del test di screening è importante. I metodi insensibili non riescono a rilevare la malattia di interesse, mentre i metodi altamente sensibili producono troppi risultati falsamente positivi. Non vale la pena eseguire lo screening per le malattie rare in ambito lavorativo. Tutte le attività di case discovery (cioè di screening) richiedono anche un meccanismo di presa in carico delle persone con riscontri “positivi”, sia in termini diagnostici che terapeutici. Altrimenti risulterà solo frustrazione con un potenziale di più danni che benefici emergenti.

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