MATERIAŁ DYDAKTYCZNY DO

ZAJĘć PT. POTRZEBY LEKARZA W ZAKRESIE STOSOWANIA METOD BADAŃ

EPIDEMIOLOGICZNYCH

RODZAJE PRAC BADAWCZYCH

WSTĘP

Po wykonaniu wszystkich czynności przygotowawczych - zdefiniowaniu zagadnienia,

sformułowaniu hipotez, uwzględnieniu implikacji etycznych oraz po szczegółowym

przestudiowaniu literatury, badacze mogą wybrać rodzaj badania. Niniejszy tekst omawia częściej

realizowane rodzaje badań oraz rozważa zalety i wady każdego z nich.

McCabe wymienia trzy metody badań: metodę obserwacyjną, historyczną oraz

eksperymentalną. Metoda obserwacyjna szuka rozwiązania problemu zakładając, iż rozwiązanie to

zgadza się z obecną praktyką lub opinią. Zmienne badania nie są kontrolowane, więc metoda ta nie

ma cech eksperymentu. W metodzie historycznej również dane są zbierane i oceniane. Ten rodzaj

badania ma na celu ocenę wpływu danych na obecną praktykę. Naukowcy wyciągają wnioski

jedynie z danych, do których mają dostęp. Nie ma tu również elementów eksperymentu. Jedynie

metoda eksperymentalna pozwala na kontrolowanie zmiennych. Badania randomizowane ze ślepą

próbą mają kontrolować interwencje, czas, środowisko i inne zmienne. Należy kontrolować

możliwie dużo zmiennych, najważniejsza w badaniu jest jednak randomizacja.

PODSTAWOWE DEFINICJE

Badanie retrospektywne - to badanie, które ocenia już uprzednio zebrane dane.

Badanie prospektywne (badanie kohortowe – cohord study) - to badanie, które obejmuje dane o

grupach podmiotów w czasie, który nastanie zgodnie ze starannie sporządzonym protokołem,

rozpoczynając od momentu „zero”; projekt ten umożliwia porównywanie grup.

Badanie przekrojowe – to badanie związku między występowaniem określonej choroby a

ekspozycją na badany czynnik w określonej populacji w jednym punkcie czasowym. Ekspozycję i

wystąpienie choroby ocenia się w tym samym przedziale czasowym, w przeciwieństwie do badań

kliniczno-kontrolnych i kohortowych.

Kohorta – to grupa osobników charakteryzujących się pewną wspólną cechą (np. rokiem urodzenia,

uczestnictwem w jakimś wspólnym zdarzeniu), od której zbierane są dane w różnym czasie. Grupa

pozostaje „zamknięta”, nie zmienia składu (w starożytnym Rzymie kohortą określano oddział

legionistów).

Błąd - to problem metodologiczny powstały jako wynik wyboru nielosowego.

Randomizacja – to zabieg polegający na losowym przypisaniu podmiotów do grupy badanej lub

kontrolnej tak, by główne charakterystyki obu grup były takie same.

Populacja generalna – to skończona lub nieskończona zbiorowość, której elementy są

przedmiotem obserwacji.

Populacja badana – to kompletny zbiór osób („reprezentacja”) powstały w wyniku doboru

losowego, odnoszący się do całej lub pewnej jej części (np. kobiet).

Próba – to podzbiór podmiotów populacji badanej, z których każdy posiada określoną cechę, np.

chorobę.

Badanie RCT – to badanie, w którym pacjentów przydziela się, albo losowo do grupy

eksperymentalnej, poddawanej ocenianej interwencji, albo do grupy kontrolnej, a następnie

obserwuje się występowanie określonych następstw („punktów końcowych”). Ten rodzaj badań jest

szczególnie przydatny do oceny skuteczności i bezpieczeństwa interwencji profilaktycznych i

leczniczych. Jest również uznawany za najbardziej wiarygodny.

Badanie eksperymentalne naprzemienne - to badanie, w którym wszystkie osoby są poddane

kolejno zarówno interwencji eksperymentalnej, jak i kontrolnej.

Badanie eksperymentalne równoległe – to badanie, w którym część pacjentów jest poddawana

wyłącznie interwencji eksperymentalnej, a część - wyłącznie interwencji kontrolnej.

Punkt końcowy – to określona zmiana w stanie zdrowia (np. zawał serca, zgon, występowanie bólu

itp.) mogąca zajść u osoby uczestniczącej w badaniu, której wystąpienie lub niewystąpienie może

się wiązać z ekspozycją na określony czynnik lub interwencję. Na podstawie różnicy w częstości

występowania punktów końcowych w badanych grupach, porównuje się skuteczność i

bezpieczeństwo różnych interwencji (np. leków lub zabiegów).

Badanie z zastosowaniem ślepej próby - zabieg uniemożliwiający obserwatorowi (badaczowi)

rozeznanie czy uczestnik badania należy do grupy badanej, czy kontrolnej.

Badanie z podwójnie ślepą próbą – to zabieg powodujący, że ani podmiot, ani obserwator

(badacz), ani oceniający wynik nie wiedzą czy podmiot przypisany jest do grupy kontrolnej, czy

eksperymentalnej.

RODZAJE BADAŃ

Badania pilotażowe

Niezależnie od tego, które badanie zostanie wybrane, problemy mogą pojawić się dopiero po

wdrożeniu programu w życie. Badania pilotażowe, to badania na małą skalę, które mają na celu

sprawdzenie i udoskonalenie szczegółowego planu badania. Zwykle opłaca się poświęcić im czas.

Ponadto, dane uzyskane w takim badaniu na małą skalę, mogą pomóc w uzyskiwaniu funduszy,

gdyż potencjalni sponsorzy widzą nie tylko zebrane dane, ale również to, że projekt badania da się

realizować.

Badania kliniczno-kontrolne

W standardowym badaniu typu RCT (ang. Randomized controlled trial – w polskich tekstach

stosuje się często nazwę Losowe badanie kontrolowane - LBK ), efekt końcowy jest oceniany po

tym jak, losowo dobrani pacjenci, zostaną poddani lub nie, działaniu określonych czynników.

Proces ten utrudniać mogą względy logistyczne, etyczne oraz finansowe.

Retrospektywne badania typu CCS (ang. case-control studies - badania kliniczno-kontrolne)

są prowadzone jako alternatywne, zwłaszcza w badaniach nad etiologią chorób. W badaniach nad

etiologią choroby, naukowcy rozpoczynają od wybrania grupy pacjentów (przypadków) z daną

chorobą. Następnie, określają stopień w jakim w przeszłości byli oni narażeni na oddziaływanie

czynnika etiologicznego. Współczynnik narażenia zostaje również określony w grupie pacjentów, u

których nie stwierdzono danej choroby (przypadki kontrolne). Metoda ta jest czasami określana jako

trohoc (angielskie słowo „cohort” oznaczające kohortę, pisane odwrotnie), ponieważ działa ona

wspak: rozpoczyna od skutku, a kończy na przyczynie.

Główne zalety badań typu CCS – to oszczędność czasu i kosztów. W warunkach, gdy

choroby pojawiają się rzadko, a rozwój ich trwa latami, kohorta do badań typu RCT jest trudna do

zorganizowania a badanie kosztowne. Badania typu CCS sprawdzają się również w studiach nad

narażeniem na szkodliwy czynnik (np. alkohol w czasie ciąży), gdzie randomizacja byłaby

niemożliwa z powodów etycznych i logistycznych.

Naukowcy zajmujący się badaniami typu CCS borykają się z tymi samymi problemami co

badacze, którzy planują badania prospektywne. Dotyczą one doboru choroby i jej zdefiniowania,

grup kontrolnych i grup przypadków, określenia narażenia, charakterystyki podatności obu grup na

chorobę oraz problemów statystycznych.

Jako, że celem większości badań CCS jest zbadanie etiologii choroby, błąd selekcji staje się dużym

problemem w doborze pacjentów chorych i kontrolnych. Arbitralne włączenie lub wyłączenie

pewnych grup powoduje błąd wyników, co może uczynić badanie bezwartościowym. Na przykład,

wykluczenie pacjentów, u których stwierdzono wyjątkowo wysoki lub niski wskaźnik narażenia,

błędnie zawyża lub zaniża wskaźnik narażenia u pozostałych pacjentów z grupy przypadków lub z

grupy kontrolnej.

Aby ułatwić zadanie, często dobiera się próby spośród pacjentów hospitalizowanych. Jednakże,

szansa hospitalizacji z powodu różnych chorób nie jest jednakowa i na ogół bardziej

prawdopodobna jest hospitalizacja pacjenta z dwiema lub trzema chorobami, niż z jedną. Wpływ

różnych szans hospitalizacji w poszczególnych chorobach na zniekształcenia wyników badań

określane jest jako błąd Berksona, który bardzo trudno wyeliminować. Błąd selekcji pojawia się

również, kiedy badania dotyczą grupy, która nie reprezentuje wszystkich pacjentów cierpiących na

daną chorobę Może to mieć miejsce, gdy niektórzy pacjenci chorują krótko lub umierają

przedwcześnie.

Bez względu na metodę, jakiej użyto przy doborze grupy kontrolnej i grupy badanej,

powinna ona być ustalona zanim dane zostaną uzyskane i zanalizowane. Niedopuszczalne jest

manipulowanie składem grupy badanej po uzyskaniu danych w taki sposób, by uzyskać pożądane

rezultaty.

Aby prowadzić badania nad chorobą należy ją jasno i dokładnie zdefiniować, używając przy

tym jednoznacznych terminów oraz kryteriów operacyjnych.

Testy i procedury diagnostyczne muszą być przeprowadzane i interpretowane jednakowo w

obu grupach. Chodzi o to, by badacz miał pewność, że członkowie grupy kontrolnej nie chorują na

daną chorobę. Jest to szczególnie ważne wtedy, gdy istnieją bezobjawowe formy danej choroby.

Interpretacja danych metodą ślepej próby pomaga wyeliminować błąd, który może wyniknąć, jeśli

wiedza o narażeniu na szkodliwy czynnik miała wpływ na formułowanie diagnozy.

Stopień narażenia powinien być określony jednoznacznie i dokładnie, by inni badacze mogli

za pomocą tych samych metod uzyskać te same wyniki. Osoba zbierająca dane nie powinna znać

badanej hipotezy ani nie powinna wiedzieć czy dany podmiot pochodzi z grupy kontrolnej, czy z

grupy przypadków. Pomiar czasu może mieć duży wpływ na określenie stopnia narażenia.

Członków grupy badanej i kontrolnej powinna charakteryzować taka sama podatność na

zachorowanie na daną chorobę w okresie poprzedzającym narażenie. Zmienne, które mogą

statystycznie wpływać na badane zjawisko, ale nie są związane przyczynowo, nazywa się

zmiennymi zakłócającymi, np. klasa społeczna przyczynowo rzadko jest związana z występowaniem

chorób, ale koreluje z wieloma. Zmienne zakłócające utrudniają ocenę związku przyczynowo-

skutkowego między szkodliwymi czynnikami narażenia a zapadalnością na daną chorobę.

Sposobem na zminimalizowanie tego problemu jest odpowiednie zaprojektowanie badania,

pozwalające na uzyskanie grup pacjentów, w których wpływ czynników zakłócających jest

podobny. Inną metodą jest też użycie metod wielowymiarowych w analizie danych.

Metaanaliza

W 1976 roku Glass wprowadził termin “metaanaliza” dla opisania analizy statystycznej

zbioru wyników wielu badań w celu ich zintegrowania. Metaanalizę można również zdefiniować

jako metodę, wykorzystującą analizy statystyczne do zbierania danych z różnych badań, co ma

umożliwić oszacowanie całkowitego wpływu danej interwencji lub zmiennej na określony wynik.

Ten rodzaj badania stara się uniknąć subiektywizmu opisu naukowego. Thacker proponuje

następujące etapy działania:

¾ zdefiniowanie problemu oraz kryteriów badań,

¾ znalezienie badań naukowych, wyszukanie odpowiedniego piśmiennictwa,

¾ sklasyfikowanie i zakodowanie cech badania,

¾ ustalenie miar ilościowych dla cech badanych wg wspólnej skali,

¾ zanalizowanie, zinterpretowanie i zapisanie wyników.

Istnieje wiele zalet metaanalizy. Zmusza ona do systematycznej analizy metod, wyników,

klasyfikacji oraz interwencji. Pozwala ona oszacować wielkość skutku w terminologii statystycznej.

Połączenie danych z różnych badań umożliwia wyciąganie ogólnych wniosków na podstawie

wyników i zwiększa potencjalnie wartość statystyczną. Zmniejszeniu powinien ulec błąd popełniany

przy badaniu.

Randomizowane badania kliniczne

Badania typu RCT zostały przyjęte jako standardowe dla oceny skuteczności terapii.

Randomizowane badania wykonuje się prospektywnie, co pozwala skutecznie kontrolować

zmienne. Ważną cechą takich badań jest użycie randomizacji do zapobiegania błędom w

przypisywaniu podmiotów do konkretnych grup interwencyjnych (eskperymentalnych). Jeśli

randomizacja jest przeprowadzana prawidłowo, różnice w wynikach, które obserwuje się wśród

grup są zwykle efektem leczenia, a nie pierwotnych różnic między grupami. Inne ważne zasady

badań RCT:

¾ wykluczani są pacjenci, których stan określa się jako agonalny lub którzy zmarli przed

randomizacją,

¾ wykluczani są pacjenci, u których stwierdza się bezwzględne wskazania lub przeciwwskazania

do podjęcia któregokolwiek ze sposobów leczenia, stosowanych w badaniu,

¾ wyniki pacjentów, których leczenie zmieniło się znacznie po randomizacji, są zwykle

analizowane oddzielnie,

¾ cechy pacjenta przed leczeniem są zapisywane i klasyfikowane w procesie zwanym

stratyfikacją, pozwala ona na ocenę efektów terapeutycznych grup, co do których rokowania są
podobne; pomaga to zrekompensować wszelkie różnice w rokowaniach przed leczeniem, które
mogły się pojawić przypadkowo podczas randomizacji.

Niejednokrotnie wykonanie badań RCT jest jednak niemożliwe. Wielu lekarzy i pacjentów nie

zgadza się na randomizację, zwłaszcza wtedy, gdy proponowana interwencja jest szczególnie

pożądana lub niepożądana. Przemawiają za tym często mogą względy etyczne. Ponadto, jeśli

choroba występuje rzadko, potrzebna jest duża liczba pacjentów, a to może spowodować

konieczność zaangażowania wielu instytucji, co skomplikuje i podroży procedury.

Przy metodach randomizacji występują specyficzne dla nich problemy. Guyat i in. opisali

wariant badań RCT, gdzie każdy z pacjentów jest osobnym przypadkiem eksperymentalnym. W

projekcie tym (ze ślepą próbą), ci sami pacjenci, wytypowani metodą randomizacji ze ślepą próbą,

poddawani są dwóm lub więcej sposobom leczenia w różnym czasie, po czym ocenia się punkty

końcowe oraz rezultaty każdej próby leczenia.

Metody randomizacji

Dwa podstawowe wymogi w formułowaniu rozkładu prawdopodobieństwa powodują,

że poddane obserwacji próby powinny:

¾ być niezależne,

¾ mieć ten sam rozkład.

W związku z tym, kryteria stwierdzające czy pacjent może uczestniczyć w badaniu muszą zostać

szczegółowo zdefiniowane i ściśle przestrzegane. Ponadto prowadzący badania i pacjent muszą

wyrazić zgodę na stosowanie wszelkich losowo wybranych sposobów leczenia zanim pacjent

zostanie formalnie włączony do badań, w przeciwnym bowiem razie pojawi się błąd selekcji.

Randomizację można osiągnąć na wiele sposobów. Najprostszy z nich przypomina rzut

monetą. Przygotowane wcześniej kartoniki oznaczone cyfrą 0 (osobniki do grupy kontrolnej) i 1

(osobniki do grupy badanej) zostają przetasowane, następnie losuje się jeden kartonik dla każdego

podmiotu, a dany podmiot przydziela się odpowiednio do grupy. Jednak metoda ta była szeroko

krytykowana (i właściwie wyszła z użycia) ze względu na brak ślepej próby i duże

prawdopodobieństwo nieodpowiedniego przetasowania.

W wielu próbach klinicznych, tworzy się randomizowaną listę z losowo wybranych tablic

liczb losowych lub komputerowo wylosowanych liczb losowych. (W 1955 roku Rand Corporation

wylosowała milion cyfr używając specjalnie zaprojektowanej w tym celu ruletki elektronicznej).

Komputerowe listy będą używane prawdopodobnie coraz częściej.

Randomizacja nie jest jednak pozbawiona wad. Główną wadą metod prostej randomizacji

jest fakt, iż nie gwarantują one równego rozmieszczenia podmiotów w poszczególnych grupach.

Jest to niepokojące dla prowadzących badania, zakładają oni bowiem równe rozmieszczenie. Ulega

również zmniejszeniu efektywność zastosowanego testu statystycznego. Problem ten można

rozwiązać na dwa sposoby. Pierwszy zakłada, że przed zapisaniem pacjentów do programu badań,

listy randomizowane tworzone są wielokrotnie, aż uzyskana zostanie właściwa równowaga. Drugi

sposób stosuje bloki losowo dobranych cyfr. Każda z tych metod pozwala uniknąć błędu przy

rozmieszczaniu pacjentów.

Istnieje prawdopodobieństwo, że - gdy stosuje się małe próby - istotne zmienne demograficzne i

prognostyczne będą nierównomiernie rozmieszczone w grupach, co może spowodować pojawienie

się pewnych błędów w wynikach na korzyść którejś z terapii. Moeschberger opisuje technikę

stratyfikacji, która pozwala zmniejszyć brak równowagi.

Badanie obserwacyjne (survey)

Odpowiedź na pytanie postawione w badaniu zależy od przebiegu badania oraz przyjętych

założeń. Jest ono nieeksperymentalne, ponieważ prowadzący badanie nie ma żadnej kontroli nad

zmiennymi. Badanie jest porównawcze, gdy jedna grupa jest porównywana z inną. Jeśli ocenia się

wpływ jakiejś zmiennej inaczej na jedną i drugą grupę, wówczas badanie jest oceniające. Jeśli jest

ono okresowo powtarzane, wtedy nazywane jest badaniem ponawianym. Opracowanie planu

badania nieeksperymentalnego jest trudne i czasochłonne.

Badania naprzemienne (cross-over study)

W badaniu naprzemiennym pacjent poddawany jest kolejno dwóm lub więcej kuracjom,

jedna po drugiej, a ich wyniki są porównywane. Na przykład, w protokole zawierającym dwa

sposoby leczenia reakcja pacjenta na terapię A jest zestawiana z reakcją tego samego pacjenta na

terapię B. Projekt ten do pewnego stopnia pozwala zignorować wpływ indywidualnych cech

pacjenta na reakcję, jednakże nie da się całkowicie wykluczyć zmian biologicznych u danego

pacjenta, czy też zmian w pomiarach. Zwykle jednak zmiany te nie są istotne. Termin

„naprzemienny” określa taką sytuację, w której w pewnych, z góry określonych momentach,

populacja eksperymentu i populacja kontrolna zostają zamienione, bez wiedzy uczestników badania

i osób kontrolujących sposób leczenia. Luis i in. twierdzą, że badania naprzemienne najlepiej

nadają się do badań nad chorobą stabilną.

Decyzję o wdrożeniu projektu badania naprzemiennego podejmuje się zwykle, gdy grupa,

którą dysponujemy, jest niewielka. Zanim jednak decyzja taka zapadnie, prowadzący powinien

rozważyć pięć czynników wymienionych poniżej, służących ocenie efektywności projektu.

• Skutki przeniesienia (carry-over) i okresowości

Termin „przeniesienie” odnosi się do efektów działania pierwszego leku na okres drugiej

interwencji. Powinno minąć odpowiednio dużo czasu pomiędzy kolejnymi terapiami, aby minęły

skutki pierwszego leczenia. Każdy proces chorobowy może postępować, cofać się lub zmieniać

natężenie w okresie badań. Projekt badań powinien zrównoważyć wszelkie systematyczne tendencje

i cykle, które pojawiają się w trakcie badań. Dwa powyższe problemy zwane są również efektem

„kolejności”; komplikują one analizę danych i ich interpretację, osłabiają również ich podstawy

statystyczne i naukowe.

Kolejność leczenia i ocena pacjentów

Prowadzący badanie musi przypisać każdemu pacjentowi leczenie początkowe, a następnie

ustalić kolejność, w jakiej stosowane będą terapie następne. W schemacie o ustalonej kolejności

(czyli takim, w którym pacjenci zaczynają od terapii A, a następnie przechodzą do terapii B)

porównanie musi zakładać, że skutki terapii B zastosowanej po terapii A nie różniłyby się, gdyby

terapia B była pierwsza w kolejności. Założenie to nie może być ocenione eksperymentalnie. Oto

cztery metody przypisania badanemu pacjentowi kolejności sposobów leczenia:

¾ przez przypisanie do z góry ustalonej kolejności,

¾ przez przypisanie losowe do różnych sposobów leczenia,

¾ przez przypisanie wyważone (np. przez zastosowanie u pierwszego pacjenta kolejności leczenia

AB, u drugiego BA, a następnie powtarzanie według potrzeb),

¾ przez przypisanie niekontrolowane, przypadkowe.

Przypisanie losowe zwiększa wiarygodność metody.

• Reguły badań naprzemiennych i pomiary w czasie

W badaniu naprzemiennym zamiana sposobu leczenia ma miejsce po upłynięciu określonego

czasu. Reguły postępowania zależne od stadium choroby wymagają, aby przeprowadzać badanie

naprzemienne tylko, jeśli istnieją ku temu przesłanki kliniczne. Stosowanie reguł tych badań

wpływa na podniesienie naukowego i klinicznego znaczenia badania. Pomiary w czasie muszą być

szczegółowo opisane w protokole. W miarę możliwości wyniki badania w określonym etapie

powinny być zatajone zarówno przed pacjentami, jak i obserwatorami.

• Wypadanie i błędne dane

Współczynniki wypadania mogą być wysokie, ponieważ - aby uzyskać pełen zestaw danych -

pacjenci muszą być poddani co najmniej dwóm sposobom leczenia. Skutki wypadania są wyraźne,

ponieważ od każdego z pacjentów uzyskuje się bardzo dużo informacji. Analiza statystyczna

powinna identyfikować wypadanie oraz odbiegające od normy dane. Istnieją techniki statystyczne

odporne na dane zniekształcone, które mogą być wyeliminowane, jeśli tylko zostaną

zidentyfikowane.

• Analiza statystyczna i wielkość próby

Obserwacje powtarzane u tego samego pacjenta mogą być bardziej podobne do siebie, niż

obserwacje wykonywane u różnych pacjentów. Analizy, które biorą pod uwagę takie podobieństwa

są bardziej skomplikowane, ale potencjalnie bardziej skuteczne niż te, w których użyto porównań

równoległych. Aby odpowiednio stosować specjalne testy, wskazana jest pomoc doświadczonego

statystyka.

Podsumowanie

Decyzja o wyborze rodzaju badań należy do naukowców. Należy ją podjąć w oparciu o wiele

czynników, takich jak czas, środki finansowe, rodzaj potrzebnych danych oraz dostępne artykuły

źródłowe.

Opracował dr n. med. Andrzej Gerstenkorn na podstawie:
S. Parrillo: Study Designs. eMedicine Journal 2001, vol. 2, No 9.