Amendola Messina Pariani Zappa Zipoli Igiene e patologia

Amendola, Messina, Pariani, Zappa, Zipoli Igiene e patologia Seconda edizione Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 1

Capitolo 4 Gli studi epidemiologici Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 2

Le tre branche dell’epidemiologia Epidemiologia descrittiva: descrive lo stato di salute di una popolazione in relazione a particolari variabili spaziali, temporali e individuali (“Dove? Quando? Chi? ”). Può portare a formulare ipotesi su eventuali relazioni causaeffetto tra fattori di rischio e patologie. Epidemiologia analitica: indaga i fattori di rischio delle malattie (“Perché? ”). Gli studi analitici hanno lo scopo di verificare l’esistenza di un vero nesso causa-effetto tra un fattore e una malattia. Epidemiologia sperimentale: valuta l’efficacia di interventi sanitari (“Funziona? ”). Gli studi sperimentali possono somministrare trattamenti o proporre interventi preventivi in base a comprovati studi descrittivi e analitici. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 3

1. Epidemiologia descrittiva L’epidemiologia descrittiva studia la frequenza e la distribuzione delle malattie nella popolazione in relazione a particolari variabili spaziali, temporali e individuali. Dopo aver raccolto dati disponibili su una certa malattia il ricercatore valuta l’incidenza, la prevalenza e il tasso di mortalità in un vasto gruppo di individui, selezionato in base a specifiche caratteristiche. I tre aspetti fondamentali degli studi descrittivi sono: • luogo • tempo • persone Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 4

Il luogo È importante definire il luogo dove si manifesta una determinata malattia. Le differenze geografiche possono essere collegate all’ambiente fisico e sociale e anche allo stile di vita delle popolazioni in esame. Il tempo L’andamento delle malattie nel tempo è una caratteristica descrittiva. • Variazioni a lungo termine: un progressivo decremento o incremento che si manifesta nel corso di decenni o secoli; • Variazioni cicliche: aumenti o diminuzioni di incidenza che ricorrono con regolarità (malattie cicliche). • Variazioni a breve termine: diminuzioni o aumenti di incidenza di una malattia che si possono rilevare nell’arco di ore, giorni, settimane o mesi (epidemie e pandemie). Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 5 Variazioni cicliche del morbillo

Le persone Le caratteristiche demografiche e sociali delle persone costituiscono le variabili di maggiore interesse: • età, uno dei fattori più importanti nell’insorgenza di una malattia dato che alcune malattie sono esclusive o quasi dell’infanzia e altre più frequenti tra gli anziani; • sesso, uomini e donne differiscono oltre che per fattori ormonali anche per altri aspetti, quali le abitudini sociali, l’esposizione a fattori ambientali e lo stile di vita; • etnia, alcune malattie sono geneticamente determinate e si possono osservare differenze legate all’etnia di provenienza; • condizione socio-economica, molte malattie mostrano tassi più elevati fra persone di condizioni socio-economiche più basse; • stato civile • occupazione • religione Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 6

2. Pianificazione di uno studio epidemiologico descrittivo Qual e la metodologia corretta per studiare un determinato argomento o per descrivere un fenomeno di interesse sanitario? 1) Disegnare correttamente lo studio: • definire gli obiettivi; • individuare la popolazione o il campione di popolazione; • delineare i metodi più adeguati. 2) Preparare lo strumento di raccolta dei dati; può richiedere la sola raccolta dei dati ufficiali o un questionario o la preparazione di schede di dati clinici/ di laboratorio. 3) Raccogliere i dati in maniera attenta e analitica. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 7

4) Verificare la qualità dei dati raccolti: • rilevanza - i dati raccolti soddisfano le esigenze dello studio? • completezza - i dati raccolti sono tutti quelli necessari alla conduzione dello studio? • accuratezza - i dati assumono valori precisi e rappresentativi delle informazioni raccolte? • tempestività - i tempi di acquisizione dei dati sono utili al raggiungimento dell’obiettivo dello studio? • coerenza - i dati raccolti non sono contraddittori? • confrontabilità - i dati possono essere confrontati nel tempo e nello spazio? 5) Controllare l’utilità dei dati da un punto di vista qualitativo e quantitativo. 6) Analizzare i dati innanzitutto descrivendoli. 7) Ulteriore livello di analisi (se necessario). Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 8

Il campionamento di una popolazione Nel disegnare uno studio epidemiologico e importante avere ben presente la popolazione su cui si intende effettuare le indagini; spesso è utile studiare solo un campione dell’intera popolazione. Quando si lavora su un campione è necessario: • arruolare un campione rappresentativo; • valutare la numerosità del campione; • fare ricorso alla statistica. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 9

La descrizione dei dati: variabili e misure Nella fase di descrizione dei risultati ottenuti per prima cosa e necessario identificare quale tipo di variabile dobbiamo descrivere, in quanto le modalità di approccio analitico sono differenti. Le variabili possono essere: • quantitative se assumono valori numerici, possono essere continue o discrete; • qualitative se sono rappresentate da categorie predefinite e per questo sono definite variabili categoriche (ordinali o nominali); spesso vengono rielaborate in termini di frequenze relative o di rapporti. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 10

Per le variabili continue e importante conoscere la loro distribuzione. • Distribuzione normale (o gaussiana): i valori sono distribuiti in modo simmetrico; • Distribuzione asimmetrica: compare una lunga coda di osservazioni verso destra o verso sinistra; • Distribuzione bimodale: si evidenziano due picchi. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 11

Secondo il tipo di distribuzione osservata si applicano differenti misure per descrivere i risultati: • la media è il valore ottenuto dalla divisione della somma delle osservazioni per il numero delle osservazioni; • la mediana è il valore centrale delle osservazioni, cioè quel valore al di sopra e al di sotto del quale si trovano il 50% delle osservazioni; • la moda è il valore più frequente trovato nella distribuzione. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 12

Nella distribuzione normale: media, moda e mediana coincidono e la misura appropriata risulta essere la media. Nella distribuzione asimmetrica: la media non fornisce più un’informazione appropriata ed e più opportuno utilizzare la mediana e la moda come misure di tendenza centrale. Le misure di dispersione esprimono la tendenza delle singole osservazioni di una distribuzione ad allontanarsi del valore centrale, ovvero ci informano sulla “variabilità” dei dati. Le più utilizzate sono: varianza, deviazione standard, range, intervallo di confidenza, percentili. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 13

Se l’epidemiologo deve confrontare campioni differenti con medie che presentano valori differenti, la domanda che si fa è: la differenza tra le medie nei due campioni è veramente diversa oppure dovuta al caso? • Inizialmente bisogna ritenere valida l’“ipotesi zero” (o ipotesi nulla) la quale afferma che la differenza osservata e dovuta al caso; • tale ipotesi verrà accettata o rifiutata sulla base del risultato di un appropriato test statistico (per le medie test t di Student). I test statistici di associazione (come il t di Student) si usano per valutare se le differenze sono significative (e con quale grado di probabilità) o sono verosimilmente dovute al caso. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 14

3. Epidemiologia analitica Una volta formulata l’ipotesi e necessario possedere gli strumenti metodologici indispensabili per indagare le relazioni causa-effetto. Si indicano come determinanti di malattia: • fattori di rischio o condizioni la cui presenza comporta un aumento della probabilità di contrarre una determinata malattia; • fattori protettivi o condizioni che riducono la probabilità di contrarre una malattia. Obiettivo dell’epidemiologia analitica e indagare la relazione causa-effetto fra i determinanti di malattia e le malattie. Gli studi analitici possono essere di due tipi: • studi di coorte; • studi caso-controllo. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 15

Gli studi di coorte Lo studio di coorte e un modello di studio analitico progettato per dimostrare che, esponendosi al fattore di rischio, aumenta la probabilità di sviluppare una determinata malattia. La coorte è una popolazione di persone sane con caratteristiche comuni. L’esposizione al fattore indagato rappresenta l’unico elemento di differenza tra i soggetti dei due gruppi della stessa coorte. Si opera quindi un confronto tra l’incidenza di malattia negli esposti e quella misurata nel gruppo dei non esposti calcolando il rischio relativo (RR). Il rischio relativo ci dice di quanto aumenta la probabilità di contrarre la malattia se ci si espone al fattore di rischio. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 16

Dopo aver reclutato un campione omogeneo di popolazione, si procede con lo studio di coorte. 1. Si distingue un gruppo di soggetti esposti (E+) al fattore di rischio da un secondo gruppo di soggetti non esposti (E-). 2. In ciascun gruppo ci saranno casi di malattia (M+ = presenza di malattia; M- = assenza di malattia) con una certa frequenza. Poiché le malattie sono prevalentemente multifattoriali, sarà normale osservare soggetti che contraggono la malattia anche nel gruppo E-. Anche in caso di forte associazione con la malattia, il fattore di rischio non è da considerarsi elemento necessario e sufficiente il suo sviluppo. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 17

3. Si imposta una tabella 2 x 2 (o tabella di contingenza a doppia entrata). Se esiste un relazione fra esposizione e malattia, le caselle maggiormente rappresentate nella tabella dovrebbero essere a e d. 4. Si calcola il rischio relativo, ovvero il rapporto tra l’incidenza osservata negli esposti (IE+) e quella osservata nei non esposti (IE-). Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 18

Come interpretare il valore calcolato di RR? Trattandosi del rapporto tra due incidenze, il risultato sarà un numero positivo compreso tra 0 e infinito. • RR = 1 indica assenza di associazione (l’incidenza di malattia nei due gruppi è uguale) • RR > 1 indica una probabilità di malattia maggiore per gli esposti • RR < 1 indica un’associazione inversa: si tratta di un fattore protettivo Uno dei principali limiti dello studio di coorte è l’eccessiva durata dello studio che comporta spesso costi troppo elevati. Inoltre, nel caso di alcune malattie rare e necessario arruolare una coorte troppo estesa o prolungare troppo il periodo di osservazione. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 19

Gli studi caso-controllo Con gli studi caso-controllo viene arruolata direttamente una popolazione di casi (soggetti malati) a cui si affianca una popolazione omogenea di controlli (soggetti sani). In questo modello di studio ciò che viene verificata non e l’incidenza, ma la probabilità di esposizione. Viene valutata la probabilità in termini di odds che esprime il rapporto tra eventi positivi ed eventi negativi. È di nuovo utile far riferimento a una tabella 2 × 2: l’odds di esposizione tra i malati sarà dato da a / c, l’odds di esposizione per i sani da b / d. Il rapporto delle due probabilità viene chiamato odds ratio (OR). Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 20

Le misure di «impatto sulla popolazione» Quanti casi di malattia eviterei se eliminassi il fattore di rischio nella popolazione? Quanti casi di malattia sono attribuibili al fattore di rischio? Per rispondere a queste domande si usano due misure di impatto sulla popolazione che valutano l’effetto dell’eventuale rimozione del fattore di rischio. • Rischio Attribuibile Individuale (RA) indica quanti casi di malattia sono legati al fattore di rischio nel gruppo degli esposti: RA = IE+ - IE- • Rischio Attribuibile di Popolazione (RAP) indica quanti casi di malattia potrebbero essere evitati rimuovendo in una popolazione un determinato fattore di rischio: RAP = RA x P P = la prevalenza del fattore di rischio nella popolazione 21

4. Gli studi sperimentali L’epidemiologia sperimentale manipola le condizioni dello studio per rispondere a un quesito specifico: “Funziona? ” Gli studi sperimentali, o trials, sono degli studi di coorte in cui lo sperimentatore “crea le condizioni” a cui sottoporre gli individui. Gli obiettivi che si vogliono raggiungere sono: • verificare l’efficacia di trattamenti terapeutici (trials terapeutici); • valutare l’efficacia di un intervento di prevenzione (trials preventivi) su persone sane attraverso sperimentazioni comunitarie (popolazione generale) o sperimentazioni sul campo (gruppi di persone). Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 22

Il disegno di uno studio sperimentale Fase preliminare: approvazione da parte di un comitato etico e il consenso informato dei pazienti. L’impostazione degli studi sperimentali è identica a quella degli studi di coorte: confronto delle incidenze dell’evento studiato nei pazienti trattati e in quelli non trattati (gruppo di controllo). RR = Itrattati+ / Itrattati. I soggetti del gruppo di controllo vengono sottoposti a un trattamento già disponibile o a un placebo. Se il trattamento in studio è efficace, il valore di RR dovrà essere < 1: l’incidenza nei trattati deve essere inferiore a quella dei non trattati. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 23

L’inconsapevolezza (o “cecità”) del tipo di trattamento dei soggetti che partecipano allo studio può prevenire eventuali distorsioni. Si parla quindi di: • studi in “singolo cieco” se i pazienti non sono a conoscenza del trattamento che viene loro somministrato (farmaco o placebo); • studi in “doppio cieco” se ne i pazienti ne il medico che segue la sperimentazione conoscono il trattamento somministrato; • studi in “triplo cieco” se anche il matematico statistico che rielabora i risultati non e a conoscenza della distribuzione dei pazienti nei due gruppi. Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 24

Studi sperimentali terapeutici • Trial Clinici Controllati (TCC): si mettono a confronto un gruppo “trattato” e un gruppo “di controllo”, cui viene praticato un placebo o un intervento universalmente accettato. • Trial Clinici Controllati Randomizzati (TCCR): studi clinici in cui l’esposizione al trattamento sperimentale e assegnata casualmente (randomizzata). Studi sperimentali preventivi • Sperimentazioni sul campo: coinvolgono individui sani potenzialmente a rischio di contrarre una malattia, che vengono sottoposti a trattamenti preventivi (per esempio, vaccinazione). • Sperimentazioni comunitarie: si rivolgono a intere comunità di persone che vengono sottoposte a interventi preventivi senza coinvolgimento diretto (interventi ambientali, campagne di educazione sanitarie, ecc. ) Amendola et al. , Igiene e patologia - Seconda edizione © Zanichelli editore 2020 25

Ø Metodologia di indagine epidemiologica per lo studio degli effetti dell’inquinamento atmosferico sulla salute Studi tossicologici Permettono di valutare la tossicità di una sostanza, cioè la sua capacita di determinare effetti dannosi sugli organismi, ma non consentono di controllare il “peso” di più fattori che agiscono contemporaneamente. Studi epidemiologici Valutano l’associazione tra l’esposizione ambientale e gli effetti sulla salute. Gli effetti sanitari dell’inquinamento sono distinti in effetti a breve termine e effetti a lungo termine. Oltre agli studi di coorte e caso-controllo, esistono altre tipologie di indagine: • studio trasversale; • studio ecologico; • studio di serie temporale; • studio case-crossover; • studio d’intervento. 26