Badania kliniczno-kontrolne

Andrzej Zieliński

BADANIA KLINICZNO-KONTROLNE

 

            Wstęp

Koszt, długi czas obserwacji oraz wysiłek organizacyjny badań kohortowych stworzyły potrzebę znalezienia łatwiejszego pod względem logistycznym układu badań epidemiologicznych dających możliwość powiązania w wymierny sposób narażenia i efektu. Badania kliniczno-kontrolne[1] stanowią właśnie taką alternatywę umożliwiająca ustalanie związków przyczynowych w prostszym układzie badawczym i bez konieczności długotrwałej obserwacji uczestników badania.

Rozumowanie, aby w poszukiwaniu przyczyn choroby oprzeć się na większej częstości występowania określonego narażenia u osób, które zachorowały niż u osób, które pozostały zdrowe można znaleźć już w badaniach J. Snowa prowadzonych w czasie epidemii cholery w Londynie w połowie XIX w.        John Snow sprawdził skąd pobierali wodę ludzie, którzy zachorowali na cholerę oraz ci, którzy pozostali zdrowi. W ten sposób stwierdził, że w londyńskiej dzielnicy Soho osoby, które zmarły z powodu cholery najczęściej pobierały wodę ze studni na Broad Street, a osoby, które pozostały zdrowe czerpały częściej wodę z innego ujęcia (1).  

Jednak powstanie układu badań kliniczno-kontrolnych we współczesnej wersji oraz pierwsze opracowanie jego założeń metodologicznych jest ściśle związane z badaniem zależności występowania raka płuc od palenia papierosów. Pionierami zastosowania układu badań kliniczno-kontrolnych do badania związku między rakiem płuc, a paleniem tytoniu  („Lungenkrebs und Tabakverbrauch”) byli badacze niemieccy E. Schairer  i  E. Schoniger, którzy w 1943 r. opublikowali pracę zestawiającą częstość palenia papierosów u osób z rakiem płuc w porównaniu z osobami wolnymi od tej choroby (2).

Wykazali oni znacznie niższy odsetek palących wśród zdrowych kontroli niż wśród osób chorych na raka płuc. Ponadto wykazali, iż częstość występowania raka płuc pozostaje w związku z intensywnością nałogu. Podobny układ, w którym porównano częstość nałogu palenia papierosów u osób chorych na raka płuc oraz osób zdrowych wprowadzili w swej pracy z 1950 r. R. Doll i A.B. Hill (3).

W 1951 r. J. Cornfield opracował wstępnie podstawy teoretyczne badań kliniczno-kontrolnych, a następnie wspólnie z W. Haenszel’em wskazali na to, iż wyliczany w tych badaniach stosunek szans może stanowić akceptowalne przybliżenie stosunku ryzyka (4,5). Kolejnymi krokami wielkiej wagi było wprowadzenie  regresji logistycznej oraz testu Mantela - Henszela do analizy wielu zmiennych narażenia i eliminacji wpływu czynników zakłócających (6).

Doll i Hill oraz Cornfield używali układu badań kliniczno - kontrolnych jako podstawy do rozumowań przyczynowych spotykając się w początkowym okresie z krytyką ze strony tak wybitnych statystyków jak J. Berkson i R. Fisher. Zarzut Berksona  wynikał z niespełniania w badaniach zależności powstawania raka płuc od palenia papierosów wymogu swoistości przyczyny, który uważał on za warunek konieczny do ustalenia związku przyczynowego. Tak rygorystyczne ograniczanie związków przyczynowych nie odpowiadało bogactwu zależności obserwowanych w biologii i medycynie i nie znalazło wielu zwolenników.

W początkowym okresie wielu epidemiologów interpretowało badania kliniczno-kontrolne jako odwrócenie rozumowań stosowanych w badaniach  kohortowych w których wnioskowanie prowadzone jest od narażenia do choroby, a w badaniach kliniczno - kontrolnych od choroby do narażenia. Właśnie na podstawie odwrócenia kierunku wnioskowania przyjęto też, odrzuconą dziś, interpretację badań kliniczno - kontrolnych jako badań wyłącznie retrospektywnych.

Współczesna, pochodząca od O. Mietinena, interpretacja badań kliniczno -kontrolnych przyjmuje, za punkt wyjścia bazę, zbiór ludzi, w którym występują choroby lub inne zdarzenia będące przedmiotem badania, a zatem znajdują się w nim osoby podatne na te choroby. Drugi warunek stanowi występowanie w tym zbiorze cech osobniczych lub czynników środowiskowych, których związek z występowaniem choroby ma zostać zbadany (populacja narażonych) (7).

 

We współczesnej epidemiologii badania kliniczno-kontrolne stanowią często stosowany układ badań mających na celu określenie czynników ryzyka lub przyczyn chorób, a także stanowią podstawowe narzędzie ewaluacji programów zdrowia publicznego. Są trudnym do zastąpienia narzędziem do określenia przyczyn chorób przewlekłych jak nowotwory, zaburzenia metaboliczne, czy choroby serca i naczyń. Mają zastosowanie w badaniu chorób rzadkich, które wymagałyby bardzo dużych kohort oraz  następstw długotrwałych narażeń lub narażeń o bardzo długim okresie latencji. W tych przypadkach prowadzenie wieloletniej obserwacji stanowi podstawową trudność w zastosowaniu układu kohorty. Sam układ badania kliniczno-kontrolnego, sprzyja sytuacjom w których główne pytanie badania dotyczy określenia czynników etiologicznych danego stanu. Tak jest w ogniskach epidemicznych, w których sygnałem do prowadzenia badań jest rozpoznanie zachorowań, a problemem do rozwiązania znalezienie ich przyczyn lub źródeł pochodzenia czynników sprawczych.

Badania kliniczno-kontrolne mają ważne zastosowanie w analizach sytuacji epidemiologicznych populacji dynamicznych o dużej ruchliwości uczestników, których trudno byłoby utrzymać w długo obserwowanej kohorcie.

Wielką zaletą badań kliniczno-kontrolnych jest możliwość jednoczesnej analizy wielu  potencjalnych czynników sprawczych i stosowanie metod pozwalających na eliminowanie ich wzajemnych wpływów. Z drugiej strony układ badań kliniczno-kontrolnych jest bardziej niż badania kohortowe narażony na błędy stronniczości doboru oraz na błędy związane z zaklasyfikowaniem do grup ekspozycji.

 

Podstawowe zasady poprawności badania kliniczno-kontrolnego

Są trzy podstawowe źródła błędów, które mogą zaburzyć, a nawet odwrócić wyniki badania kliniczno-kontrolnego:

  1. Różnice w sposobach selekcji, a przede wszystkim korzystanie z różnych populacji źródłowych w doborze przypadków i kontroli – stronniczość selekcji (selection bias)
  2. Wpływ czynników zakłócających na wielkość miar porównawczych (confounding)
  3. Błędy pomiaru, a szczególnie różnice w dokładności informacji o narażeniu  przypadków i kontroli (measurement bias)

 

Populacja źródłowa dla przypadków i kontroli - baza badania kliniczno-kontrolnego

W projektowaniu badań kliniczno-kontrolnych kluczowym pojęciem jest baza badania (study base) nazywana też populacją odniesienia (reference population). Jest to populacja lub kohorta wyraźnie zdefiniowana lub hipotetyczna w której występują nowe przypadki (zachorowania) i z której rekrutowani są uczestnicy badania zarówno do grupy przypadków jak i kontroli.

Rozróżniana jest pierwotna i wtórna baza badania. Bazę pierwotną stanowi populacja z której pochodzą przypadki, a która jest zdefiniowana przed pojawieniem się przypadków np. przez obszar geograficzny z systemem rejestracji przypadków o wysokiej czułości lub przez przynależność do dobrze określonej instytucji jak zakład opieki medycznej, albo przez uczestnictwo w kohorcie uformowanej do badań epidemiologicznych. Szczególną zaletą rekrutacji z bazy pierwotnej jest to, że nie pozostawia ona wątpliwości co do tego skąd ma być pobrana próba kontroli. Mogą one być stosunkowo łatwo pobrane (wylosowane) z tej samej bazy co przypadki. Np. próba do badania kliniczno-kontrolnego zagnieżdżonego w kohorcie stanowi przykład rekrutacji z bazy pierwotnej. Głównym problem w korzystaniu z pierwotnej bazy może być dotarcie do wszystkich przypadków, np. brak rejestru przypadków chorób dla danego obszaru geograficznego.  Mogą  również wystąpić logistyczne problemy z przypadkami o krótkim czasie przeżycia, które mogą nie trafić do rejestru. A jeżeli krótsze czasy przeżycia są związane z określoną ekspozycją, reprezentacja tej ekspozycji w próbie może być zaniżona.

Wtórna baza badania jest również rozumiana jako populacja z której pochodzą przypadki, ale która ze względu na warunki badania nie została określona przed pojawieniem się przypadków. Definiuje się ją jako zbiór osób, z którego pochodzą przypadki oraz tych zdrowych, którzy gdyby zachorowali trafiliby do grupy przypadków. Dla badania kliniczno - kontrolnego w którym przypadki są pacjentami danej jednostki opieki medycznej grupa kontroli może zostać rekrutowana spośród mieszkańców obszaru skąd trafiają oni, w razie zachorowania, do tej właśnie jednostki – obszar wyłapywania (catchment area). Taki obszar rzadko jest zdefiniowany precyzyjnie. Po pierwsze z każdego obszaru ludzie mogą trafiać do różnych szpitali lub przychodni i trudno jest wybrać tych, którzy trafiliby właśnie do jednostki uczestniczącej w badaniu. Dlatego korzystanie z wtórnej bazy może być źródłem błędów, szczególnie w sytuacji, gdy wybór danego szpitala spowodowany jest czynnikami związanymi z narażeniem. Np. sytuacja ekonomiczna mieszkańców, silnie wpływająca na wybór jednostki opieki medycznej, może być powiązana z odżywianiem, uprawianiem ćwiczeń fizycznych, stosowaniem używek i tp., czyli czynnikami, które same mogą stanowić narażenie lub pozostawać z nim w związku. W przypadku bazy wtórnej rzadko mamy gwarancję, że osoba wybrana jako kontrola w rzeczywistości należy do tej bazy.

Nie zawsze określenie, czy w danym badaniu mamy do czynienia z bazą pierwotną czy wtórną, jest sprawą prostą. W ognisku zakażeń pokarmowych, które wystąpiły w czasie przyjęcia weselnego pierwsze przypadki rozpoznane są przed określeniem bazy. I to na ich podstawie definiuje się bazę wtórną jaką jest uczestnictwo w tym przyjęciu.  Ale następne, czynnie wyszukiwane przypadki są już określane jako należące do tej, dokładnie zdefiniowanej bazy, która na kolejnych etapach opracowania ogniska spełnia rolę bazy pierwotnej.

W projektowaniu badania kliniczno-kontrolnego zdefiniowanie bazy badania i wybranie jednostek do grupy kontrolnej tak, aby pochodziły one z bazy jest jednym z najpoważniejszych zadań. Właściwy wybór bazy i staranna rekrutacja uczestników badania, stanowi podstawowy warunek uniknięcia stronniczości selekcji (selection bias) w badaniu kliniczno-kontrolnym. Drugim warunkiem jest to, żeby kontrole były dobierane niezależnie od ich stanu narażenia. Innymi słowy, aby narażenie nie wpływało na częstość doboru kontroli.

Zasady projektowania badania kliniczno-kontrolnego

Identyfikacja przypadków

Kluczem do właściwej identyfikacji przypadków jest ich odpowiednie zdefiniowanie. Zwykle definicja przypadku dotyczy zbioru kryteriów rozpoznania, czasem w postaci listy i niekiedy określenia liczby objawów, wystarczającej w razie spełnienia, do zakwalifikowania danej osoby jako spełniającej warunek zaliczenia do grupy przypadków. Najczęściej definicje przypadków w badaniach epidemiologicznych dotyczą rozpoznania choroby, ale przedmiotem badania mogą być zachowania ludzi, ich obyczaje, wiedza oraz poglądy. Przy każdym rodzaju zmiennej, która jest przedmiotem badania, zmienna ta powinna być możliwie precyzyjnie zdefiniowana. Definicje przypadków występujących w ogniskach epidemicznych zawierają jako kryteria dodatkowe okoliczności ich wystąpienia, które decydują o przynależności przypadku do danego ogniska.

Jeżeli przedmiotem definicji jest choroba, wśród kryteriów rozpoznania występują objawy fizykalne, dane wywiadu lekarskiego oraz badania laboratoryjne. W przypadku chorób zakaźnych często rozstrzygającym kryterium jest znalezienie czynnika zakaźnego lub potwierdzającej rozpoznanie odpowiedzi immunologicznej.  W niektórych badaniach dostępne informacje są niekompletne i zgromadzenie zakresu danych  dostatecznego do pełnego potwierdzenia wszystkich przypadków nie jest możliwe. W takich sytuacjach np.  w systemach nadzoru epidemiologicznego dokonywany jest podział rozpoznań na możliwe, prawdopodobne i potwierdzone, w zależności od zakresu dostępnych informacji. Tego rodzaju podziały służą zmniejszeniu błędu zaklasyfikowania.  W badaniach kliniczno-kontrolnych należy pamiętać, że węższa, ale bardziej precyzyjna definicja służy ważności wewnętrznej badania (internal validity), która ma priorytet nad możliwością uogólniania wyników (generalizability), której służą definicje szerokie. Uogólnianie wyników ma tylko wtedy sens, jeżeli są to wyniki ważne.

            W niektórych podręcznikach epidemiologii jako przykład zbyt szerokiej definicji podawane jest stosowane dawniej w świadectwach zgonu określenie „rak macicy”, które obejmowało zarówno przypadki raka szyjki macicy jak i trzonu. Dziś wiadomo, że są to dwie choroby umiejscowione w różnych częściach tego samego narządu. Mają one  odmienne czynniki ryzyka i występują z różną częstością w różnych grupach społecznych. Podobnie w badaniach czynników teratogennych definicja efektu jako „występowanie wady wrodzonej” jest za szerokie ponieważ, jak obecnie wiadomo, poszczególne czynniki teratogenne mają predylekcje do wywoływania określonych wad.

Jest rzeczą pożądaną, aby definicje przypadków stosowane w badaniu epidemiologicznym były zgodne z definicjami i klasyfikacjami przyjętymi przez gremia ekspertów reprezentujących krajowe lub międzynarodowe instytucje jak WHO, ECDC, CDC. Różnice w definicjach między poszczególnymi badaniami utrudniają lub wręcz uniemożliwiają porównywanie wyników. Jednak w wielu przypadkach konsensus w ustalaniu definicji nie został osiągnięty.

Osobny problem stanowią zmiany definicji chorób w czasie. Szczególnym przykładem może być ewolucja w definiowaniu AIDS w miarę rozwoju metod diagnostycznych oraz wiedzy o zmianach patologicznych w rozwoju zakażenia HIV. Takie zmiany bardzo utrudniają włączanie do jednego badania przypadków rozpoznanych w różnych okresach.

Powodem innej trudności jest pozyskiwanie przypadków z różnych źródeł. Nawet przy zastosowaniu tej samej definicji w różnych instytucjach medycznych zaklasyfikowane przypadki mogą różnić się zależnie od staranności badania oraz stosowanych metod diagnostycznych. Dlatego wszędzie, gdzie to tylko możliwe, należy dążyć do tego, aby zgodność rozpoznań dotyczyła nie tylko uzyskanych wyników, ale i stosowanych testów oraz wartości liczbowych progu rozpoznania.  

W definicji przypadku na potrzeby badania epidemiologicznego prócz określenia badanego stanu np. choroby mogą występować inne charakterystyki dotyczące osoby lub okoliczności zachorowania (grupa wieku, wykształcenie, miejsce zachorowania, uczestnictwo w imprezie), które bliżej określają przedmiot badania. Stanowią one tzw. restrykcje dotyczące doboru do badania i muszą być jednakowe dla przypadków i kontroli. Mogą one dotyczyć wszystkich uczestników badania, ale w przypadku stratyfikacji mogą odnosić się do poszczególnych grup lub, jak ma to miejsce w doborze dopasowanym (individual matching, paired matching), jeden przypadek jest dopasowany do jednej lub kilku kontroli. Uzupełniające charakterystyki uczestników badania mogą być pozytywne lub negatywne, czyli polegać na posiadaniu danej cechy lub jej nie posiadaniu. Zazwyczaj w badaniach funkcjonują one jako kryteria włączania lub wyłączania ze zbioru osób badanych.

W przypadku badania kliniczno-kontrolnego opartego na bazie wtórnej odpowiednie zdefiniowanie przypadku i określenie jego charakterystyki uzupełniającej stanowi podstawę do późniejszego określenia bazy. Np. Jeżeli jako przypadki definiujemy osoby płci męskiej w przedziale wielu 30-64 lata, które w latach 1990 -1999 miały ostry atak choroby wieńcowej i trafiły do szpitala X, to podana w tej definicji charakterystyka uzupełniająca określa bazę wtórną jako wszystkich mężczyzn mieszkających w obszarze wyłapywania przypadków przez szpital X od 1 stycznia 1990 r. do 31 grudnia 1999 r., którzy przed 31 grudnia 1999 r. ukończyli 30 lat i przed 1 stycznia 1990 r. nie przekroczyli wieku 64 lat. W tak określonej grupie mogły się znaleźć osoby przebywające tylko czasowo w tym obszarze. Jeżeli ze względów logistycznych lub merytorycznych (np. badanie zagrożeń występujących na danym obszarze) osoby przebywające czasowo zostają wykluczone z bazy, należy w informacjach uzupełniających definicji przypadków uwzględnić też tylko stałych, np. zameldowanych, mieszkańców. 

Gdy mamy do czynienia z bazą pierwotną, charakterystyka uzupełniająca przypadku stanowi, przynajmniej częściowo, odbicie cech określonej wcześniej bazy.  Np. gdy badamy zakażenia C. difficile związane z opieką medyczną w określonym szpitalu możemy jako bazę pierwotną określić kohortę pacjentów przyjętych do szpitala w okresie 1 stycznia 1990 r. do 31 grudnia 1999 r. u których w czasie pobytu w szpitalu wystąpiła biegunka, nie wcześniej niż po 48 godzinach od przyjęcia do szpitala. Do badania włączane są następnie jako przypadki osoby z potwierdzonym zakażeniem C. difficile, które  jako cechy uzupełniające  spełniają kryteria przynależności do bazy.

Nie zawsze rozpoznawanie przypadków dokonywane jest specjalnie na potrzeby danego badania kliniczno-kontrolnego. Często źródłem rozpoznań jest rutynowe funkcjonowanie instytucji opieki medycznej, praktyki ambulatoryjnej lub szpitala, albo laboratorium mikrobiologicznego lub histopatologicznego. 

 

Dobór przypadków i kontroli.

Istnieje szereg typów badań kliniczno-kontrolnych, które różnią się sposobem doboru przypadków i kontroli, bowiem przebieg projektowania badania kliniczno-kontrolnego zależy od sposobu określenia jego bazy. Jeżeli istnieje możliwość określenia bazy pierwotnej, stanowi ona źródło przypadków i z niej powinna pochodzić grupa kontroli. Najlepiej, jeżeli próba kontroli jest dobrana losowo. W przypadku rozpoczynania badania od pozyskiwania przypadków, zasadniczym krokiem następnym jest określenie bazy wtórnej, która będzie stanowić źródło kontroli. 

Najskuteczniejszy sposób pozyskiwania przypadków stanowią instytucje medyczne, przychodnie i szpitale, ale wiele badań opiera się na istniejących rejestrach chorób, np. nowotworów i rejestrach zgonów. Rzadziej źródłem informacji o przypadkach są badania przesiewowe wykonywane specjalnie na potrzeby danego badania kliniczno-kontrolnego. Niekiedy, jeżeli zmienna będąca przedmiotem analizy  nie wymaga do rozpoznania specjalistycznych badań, a szczególnie, gdy jako przypadek kwalifikujemy inne stany niż choroba, np. zachowania lub poglądy, można przypadki definiować na podstawie odpowiedzi na określone pytania kwestionariusza.

W zależności od układu badania wybierane są do niego nowe zachorowania (incident cases) lub takie, które wystąpiły przed ustaleniem bazy badania i w chwili jego rozpoczęcia trwają nadal: przypadki zastane  (prevalent cases). 

Nowe zachorowania są z zasady wykorzystywane w badaniach prospektywnych, choć tego rodzaju informacje można też gromadzić retrospektywnie. Do przypadków nowo wykrytych, obserwowanych przez określony czas można zastosować jako miarę ryzyka gęstość zapadalności, co pozwala na prowadzenie badania bez założenia niskiej zapadalności. Zbieranie informacji o narażeniu przypadków nowo wykrytych zwykle dotyczy stosunkowo niedawnego okresu przed zachorowaniem i w stosunku do nich rzadziej mamy do czynienia z błędami związanymi z zapamiętywaniem. W niektórych jednak sytuacjach postawienie diagnozy wystarczającej do włączenia danej osoby do badań wymaga czasu i dodatkowych starań.

Przypadki rozpoznawane na początku badania (prevalent cases) nie zawsze reprezentują wszystkie osoby, które zachorowały w okresie działania badanych narażeń. Szczególnie w badaniu chorób, które powodują duży odsetek zgonów w krótkim czasie po narażeniu, osoby włączane do badań jako przypadki mogą reprezentować podzbiór chorych, którzy mieli stosunkowo lekki przebieg choroby i ją przeżyli. Osoby takie mogą wyróżniać się osobniczymi cechami odporności, ale również mogą od osób, które zmarły wcześniej różnić się stopniem lub rodzajem narażenia, co może być źródłem stronniczości doboru.

Aby zmniejszyć prawdopodobieństwo stronniczości doboru przypadków i kontroli w badaniu kliniczno-kontrolnym należy spełnić szereg podstawowych warunków:

  1. Pierwszym z nich jest to aby kontrole pochodziły z tej samej populacji źródłowej co przypadki. Warunek ten był wyżej podkreślany tam gdzie była omawiana baza badania.
  2. Dobór kontroli powinien być dokonywany niezależnie od ich stanu narażenia. Innymi słowy rozpowszechnienie narażenia wśród kontroli ma być takie jak w bazie badania (populacji źródłowej). Modyfikację tej zasady stanowią badania z doborem dopasowanym  (matching). Przy dopasowaniu indywidualnym  (paired matching, individual matching) każdy przypadek ma dobraną jedną lub kilka, ale zwykle nie więcej niż 4 osoby z grupy kontroli. Taki sposób dopasowania ma zastosowanie np. w badaniach środowiskowych, gdy przypadki pochodzą z różnych miejsc mogących różnić się stopniem i zakresem narażenia. Dobieranie jako kontroli przyjaciół lub sąsiadów umożliwia wyeliminowanie wpływu pewnych zmiennych zakłócających mogących zmienić wynik. W analizie  należy utrzymać dopasowanie wyników stosując specjalne testy np. warunkową regresję logistyczną (conditional logistic regression).

Inny rodzaj dopasowania to dopasowanie kategorialne (category matching) zwane też częstościowym (frequency matching). Dobór ten stanowi formę stratyfikacji kontroli w proporcji do rozkładu zmiennej według której dokonywany jest dobór w grupie przypadków. Na przykład jeżeli wśród przypadków mamy 25 mężczyzn i 75 kobiet  przy dopasowaniu częstościowym spośród osób zdrowych w bazie należy wylosować 25 mężczyzn lub wielokrotność tej liczby i taka samą wielokrotność 75 kobiet. W analizie należy zachować stratyfikację według zmiennej doboru, w naszym przykładzie płci, ale w doborze częstościowym nie ma indywidualnego przypisania kontroli do przypadków. Korzystne jest dopasowanie według zmiennej, która sama stanowi czynnik zakłócający. Wtedy wpływ tego czynnika jest eliminowany już w fazie projektowania badania, co zwiększa statystyczną efektywność badania skracając przedział ufności. Jeżeli w dopasowaniu opieramy się na zmiennych obojętnych w stosunku do relacji narażenie – choroba, efektywność badania może się zmniejszyć. Szczególnie niekorzystny wpływ zmniejszający wartości stosunku szans jest dobór kontroli o podwyższonym prawdopodobieństwie występowania u nich czynnika narażenia. Sytuacja taka określana bywa jako nadmierne dopasowanie (overmatching).

  1. W badaniach z zastosowaniem nowo wykrytych przypadków czas w którym dana osoba może zostać zaliczona do kontroli jest również czasem w którym mogła stać się przypadkiem. Dlatego osoby, które wcześniej zachorowały na badaną chorobę lub zmarły z jakiejkolwiek przyczyny nie mogą być włączone do kontroli. W doborze dopasowanym w badaniach zagnieżdżonych w kohorcie kontrole dobierane są w momencie rozpoznania przypadku. Pochodzą one z tzw. „zbioru ryzyka dla przypadku” To, że mogą one później zachorować i trafić do grupy przypadków nie zmienia ich wartości jako kontroli.(risk set for the case).

Praktyczne źródła pobierania kontroli:

    1. Populacja ogólna jako baza badania stanowi podstawowe źródło grupy kontroli reprezentujące ogół mieszkańców danego terytorium. Przypadki zachorowań, które wystąpiły na tym terytorium i trafiły do instytucji medycznych też należą do tej samej bazy z dokładnością do określenia obszaru wyłapywania Ważne jest, aby charakterystyka przypadków: wiek, płeć i inne cechy, różne od badanego narażenia, stanowiły podstawę do restrykcji nakładanych na dobierane do tych przypadków kontrole. Populacja ogólna nie może stanowić źródła kontroli w przypadku zakażeń szpitalnych. (catchment area).

Z doborem kontroli z populacji ogólnej wiąże się szereg problemów:

    • Nie jest to populacja łatwa do uzyskania próby. Spisy telefonów mogą być stronnicze, a rejestry wyborców nie zawsze są dostępne, próbkowanie bezpośrednio w terenie jest kosztowne i często bywa wybiórcze.
    • W populacji ogólnej należy się liczyć z większym niż przy rekrutacji w szpitalach odsetkiem odmów. Duża liczba odmów, a szczególnie ich asymetria między przypadkami i kontrolami bywa istotnym czynnikiem stronniczości selekcji.
    • Osoby zdrowe z populacji ogólnej przywiązują mniejszą rolę do okoliczności związanych z narażeniem, niż osoby chore,  i mogą je gorzej pamiętać. Może stanowić to ważne źródło różnicowego błędu pomiaru narażenia  (differential recall bias).
    1. Dobór dopasowany z populacji ogólnej, np. kontrole pochodzące z sąsiedztwa, lub „najbliższy przyjaciel” jako kontrola, daje duże możliwości dobrania kontroli zgodnych z przypadkami pod względem wielu cech. Jednak w niektórych przypadkach może to prowadzić do nadmiernego dopasowania i zawyżenia zgodności narażeń u przypadków i kontroli w stosunku do sytuacji w populacji ogólnej. Sąsiedzi często dzielą podobny status społeczny i mają wiele obyczajów podobnych, wśród których mogą występować badane czynniki ryzyka. Np. w badaniu wpływu tamponów na powstawanie wstrząsu septycznego okazało się, że kobiety z tej samej dzielnicy w większym odsetku niż w populacji ogólnej używały tych samych tamponów co osoby, u których wystąpił wstrząs septyczny.
    2. Kontrole pochodzące z instytucji medycznych dobierane są spośród osób przyjętych do tych instytucji. Ma to swoje zalety polegające na pochodzeniu z tej samej lub podobnej populacji ogólnej oraz na możliwości doboru kontroli zgodnych z przypadkami pod względem  cech mogących stanowić czynniki zakłócające. Inną zaletą jest duży odsetek zgód na uczestnictwo w badaniu i z reguły dobra współpraca z osobami prowadzącymi badanie. Grupa kontroli może być losowana z całej populacji szpitala lub spośród osób dobieranych według określonych chorób lub innych kryteriów. Wewnątrzszpitalny dobór kontroli wiąże się jednak z wieloma możliwościami popełnienia błędów:
  • Osoby przyjmowane do szpitala stanowią subpopulację różną od populacji ogólnej pod względem wielu cech. Np. w znacznie większym odsetku mogą to być osoby palące papierosy i wiele z nich jest przyjmowanych z powodu chorób związanych z tym nałogiem. Dotyczy to nie tylko papierosów. Różne choroby mogą mieć te same czynniki ryzyka, co może powodować zaniżenie miar porównawczych, jeżeli chorzy na jedne z nich stanowią kontrolę dla przypadków innych zachorowań o podobnych czynnikach ryzyka.
  • Wybiórczość subpopulacji pacjentów szpitalnych dotyczy też szczególnego gromadzenia pewnych chorób, które w badaniach na materiale szpitalnym nie mogą, bez dodatkowych restrykcji, mieć zastosowania jako czynnik ekspozycji. Sprawdzając hipotezę, że zakażenie prątkiem gruźlicy chroni przed rakiem, badacz porównał tę samą liczbę autopsji osób, które zmarły na raka oraz osób, które w tym samym szpitalu zmarły z innych przyczyn. Wśród zmarłych na raka 6,6% miało zmiany gruźlicze, a wśród wolnych od raka 16,3%. Fałszywość wniosku, że gruźlica chroni przed rakiem wynikała z faktu, że w owym czasie szpital ten gromadził o wiele większy niż w populacji ogólnej odsetek chorych na gruźlicę, stąd duży odsetek zmian gruźliczych w wynikach autopsji jego pacjentów. Gdyby ograniczono w tym badaniu kontrole do zmarłych pacjentów przyjętych z powodu innych chorób niż gruźlica np. choroba wieńcowa, próba kontroli miałaby w przybliżeniu to samo rozpowszechnienie gruźlicy jaki miała populacja ogólna.
  •  Kontrole dobierane spośród osób mających określone dolegliwości mogą być mniej, niż populacja ogólna, narażone na pewne czynniki z tej racji, że spontanicznie lub za poradą lekarza same ich unikają. W takiej sytuacji, nie różniące się od narażenia populacji ogólnej, narażenie przypadków może pozornie wydawać się większe i w analizie dawać wzrost stosunku szans. W badaniu wpływu picia kawy na powstawanie raka trzustki w grupie kontroli przeważali pacjenci oddziału chorób układu pokarmowego z których wielu miało zalecenie ograniczenia picia kawy, a grupa przypadków nie miała tych zaleceń, co w rezultacie doprowadziło do fałszywego wniosku wiążącego picie kawy z występowaniem raka trzustki.
  •  Jeżeli kontrole dla przypadków hospitalizowanych są dobierane z populacji poza szpitalnej, należy pamiętać, że nie dla wszystkich chorób występujących u osób przyjmowanych do szpitala obszar wyłapywania (catchment area) jest taki sam. Może to powodować, że kontrole pochodzą z innej subpopulacji niż przypadki. Dotyczy to w szczególności szpitali referencyjnych. 

 

Względne liczebności przypadków i kontroli

            Zarówno w doborze grupowym jak i dopasowanym zwiększanie liczby kontroli powoduje przyrost mocy badania, zmniejsza wielkość przedziału ufności. Przyrost mocy badania ze wzrostem liczebności grupy kontroli ma charakter logarytmiczny. Następuje wyraźnie od dwu do czterech kontroli przypadających na jeden przypadek, a powyżej czterech jest już tylko minimalny. Dlatego nie jest ekonomicznie uzasadnione zwiększanie liczby kontroli w stosunku do przypadków powyżej czterech do jednego.

            W niektórych okolicznościach uzasadnione jest dobieranie do jednej grupy przypadków więcej niż jednej grupy kontroli różniących się od siebie przewidywanym zakresem ekspozycji. Grupy te mogą być dobrane w ten sposób, że dzielą wspólne narażenia na czynnik zakłócający. Mogą też reprezentować określone subpopulacje szpitalne lub być dobierane z populacji ogólnej. Porównanie wyników badań, w których do jednej grupy przypadków dobiera się różne typy grup kontroli może dać ważne dodatkowe informacje dotyczące czułości badania w zależności od rodzajów ekspozycji, potencjalnych źródeł stronniczości informacji i stronniczości doboru.  

 

Podstawowe typy badań kliniczno-kontrolnych

Sposoby definiowania bazy badania oraz selekcji osób do grup przypadków i kontroli stanowią podstawę wyróżnienia typów badania kliniczno-kontrolnego. Przy wszystkich różnicach występujących między typami badań kliniczno-kontrolnych fakt, że narażenie jest określane po doborze przypadków pozwala na jednoczesne badanie efektów  wielu czynników ekspozycji. Ta możliwość odróżnia badania kliniczno-kontrolne od badań kohortowych, w których narażenie jest ustalane na początku badania, więc  dla każdego czynnika ekspozycji istnieje konieczność przygotowania osobnych kohort.

  1. w którym jest dokonywane próbkowanie zbiorcze. Do grupy przypadków trafiają ci którzy zachorowali przed momentem przeprowadzenia badania i przeżyli do tego momentu . Do grupy kontroli zaś ci, którzy pochodząc z tej samej hipotetycznej kohorty do chwili ustalenia przypadków przeżyli w zdrowiu. Przybliżona miarą stosunku zapadalności (ryzyka) jest w tym badaniu stosunek szans (OR). W związku z tym badanie to wymaga założenia niskiej zapadalności.Tradycyjny typ badania kliniczno-kontrolnego(prevalent cases)

Badanie takie można przeprowadzić również na podstawie badania przekrojowego, w którym jednocześnie określamy stan zdrowia-choroby oraz oznaczamy szereg czynników, które stanowią zmienne narażenia. Jednoczesne określanie choroby i narażenia stwarza podstawową trudność jaką jest brak danych co do następstwa czasowego narażenia i choroby. Uniemożliwia to interpretację asocjacji statystycznych w kategoriach związku przyczynowego. Jednak problem ten może być ominięty na podstawie uzyskania dodatkowych informacji o historii narażenia i choroby z dokumentacji lub wywiadu, a niekiedy również na podstawie wcześniej nabytej wiedzy.

Podstawowym narzędziem w badaniu zależności miedzy zmiennymi w badaniach epidemiologicznych jest tabela możliwości  (conitngency table), która w najprostszym układzie czteropolowym zawiera odpowiednio w kolumnach i rzędach liczby  przypadków i kontroli, oraz odpowiadające im liczebności narażonych i nie narażonych.

 

Stosunek ryzyka (RR) w badaniu kohortowym wylicza się jako stosunek zapadalności narażonych i nie narażonych:

 

 

W tradycyjnym typie badania kliniczno-kontrolnego nie posiadamy informacji o zapadalności. Możemy jedynie wyliczyć stosunek szans narażenia dzieląc szanse narażenia przypadków przez szanse narażenia kontroli, który jest równy stosunkowi szans zachorowania narażonych i nie narażonych, a ten z kolei stanowi przybliżenie stosunku ryzyka, tym dokładniejsze im choroba jest rzadsza.

 

W badaniach kohortowych możemy wyliczyć inny ważny wskaźnik, który na podstawie różnicy zapadalności zbiorczej wśród narażonych i nie narażonych pozwala określić przyrost zachorowań związany z narażeniem. Jest to różnica ryzyka  (risk difference -RD, attributable risk -AR).  

 

Brak danych o zapadalności nie pozwala nam w badaniu kliniczno-kontrolnym wyliczyć tego wskaźnika, natomiast możemy z przybliżeniem oszacować procent różnicy ryzyka, który stanowi proporcję zachorowań wśród narażonych, jaką można przypisać wpływowi narażenia.

 

Badanie kliniczno-kontrolne pozwala na analizę wielu czynników ekspozycji mogących mieć wpływ na występowanie zachorowań (przypadków). Wtedy tabela możliwości zostaje rozbudowana o nowe rzędy (ew. kolumny) narażeń i dla każdego rodzaju narażenia można wtedy osobno wyliczać stosunek szans. Jednak taka analiza pojedynczych narażeń nie pozwala uwzględnić i ewentualnie wyeliminować ich wzajemnych wpływów. Dlatego stosowane są specjalne techniki jednoczesnego badania wielu zmiennych narażenia od najprostszej jaka jest stratyfikacja do specjalnie dostosowanych do tego celu testów jak regresja logistyczna, czy test Mantela-Henszela.

Jeżeli w badaniu kliniczno-kontrolnym stosowane jest dopasowanie indywidualne, najczęściej stosowana metodą analizy jest warunkowa regresja logistyczna (conditional logistic regresion).

  1. czyli na kohorcie w której występują określone zdarzenia ,  .  W tym badaniu losowa próba kontroli pobierana jest z bazy określonej na początku badania. Próba ta zawiera zarówno osoby zdrowe jak i chore i pod względem narażenia stanowi tło do którego odnoszony jest poziom narażenia przypadków. Zatem każdy członek kohorty ma takie samo prawdopodobieństwo trafienia do grupy kontroli. Przy tym sposobie doboru kontroli liczba narażonych kontroli w próbie, pozostaje w tym samym stosunku do liczby kontroli w populacji, jak liczba kontroli nie narażonych. Warunek ten jest spełniony, jeżeli kontrole dobierane są w sposób niezależny od narażenia.   Badanie kliniczno-kontrolne oparte na bazie przypadków(case-basecase-cohort)

W tradycyjnej wersji tego badania do grupy przypadków trafiają osoby pochodzące z całej kohorty, które zachorowały przed momentem przeprowadzenia badania i przeżyły do tego momentu. W jego odmianie, przypadki stanowią osoby, które zachorowały w okresie obserwacji kohorty.

W tym typie badania kliniczno-kontrolnego wyliczana miara porównawcza nie stanowi stosunku szans, lecz stosunek ryzyka podobnie jak w badaniu kohortowym.

Ten typ badania został opracowany w swej pierwotnej wersji przez Miettinena pod nazwą "case-base" (7). Termin „case-cohort” (przypadek-kohorta) został wprowadzony przez Prentice, aby opisać to badanie jako łączące cechy badania  kohortowego i kliniczno-kontrolnego i posiadające wiele zalet obu typów badań. Prentice zastosował ten układ do nowo pojawiających się przypadków, rozszerzył badanie o analizę czasu do zdarzenia (np. zachorowania, zgonu) i zastosował do obliczeń statystycznych model proporcjonalnego hazardu Coxa  (Cox proportional hazard model) (8).

W najprostszej wersji badania „case-cohort” na początku badania z kohorty stanowiącej bazę badania pobiera się losową próbę kontroli. Próba ta obejmuje zarówno osoby zdrowe jak i chore. Zatem każdy członek kohorty ma równe szanse trafienia do poddawanej analizie próby kontroli. Wśród zdrowych kontroli mogą znajdować się osoby, które zachorują w czasie prowadzenia badania i staną się przypadkami pozostając nadal w grupie kontroli. Pozostaje to bez wpływu na wynik badania. Przypadki stanowią osoby, pochodzące z całej kohorty, które zachorowały w czasie prowadzenia badania.

Stosunek liczby narażonych do liczby nie narażonych wśród przypadków pobranych z całej kohorty porównuje się ze stosunkiem liczby narażonych do liczby nie narażonych w próbie losowej pobranej z tej samej kohorty bez uwzględnienia osobo-czasu obserwacji. Przy zastosowaniu tabeli czteropolowej i obliczeniu stosunku szans, wynik uzyskany w tak zaprogramowanym badaniu daje (z dokładnością do niestronniczości próby) stosunek zapadalności wśród narażonych i nie narażonych, czyli stosunek ryzyka tak jak w badaniu kohortowym. Aby prześledzić drogę prowadzącą do takiego rezultatu przyjmijmy za punkt wyjścia sytuację jaka miałaby miejsce, gdyby w kohorcie bazowej wykonać badanie kohortowe. 

Cała kohorta da się podzielić na grupy narażonych (N1=a+b) i nie narażonych (N0= c+d). W grupie narażonych wystąpiły zachorowania w liczbie (a), a w grupie nie narażonych w liczbie (c). Stosunek ryzyka wyliczamy dzieląc zapadalność w grupie narażonych przez zapadalność w grupie nie narażonych:

 

Jeżeli próba jest pobrana z kohorty niestronniczo, to stosunek liczby narażonych do nienarażonych w próbie jest równy ich stosunkowi w kohorcie:

 

Stosunek szans narażenia otrzymujemy dzieląc stosunek liczby narażonych do nie narażonych wśród przypadków z całej kohorty przez stosunek liczby narażonych do nie narażonych w próbie pobranej z kohorty:

 

Jak pokazuje powyższe wyliczenie, w tym badaniu stosunek szans ekspozycji jest równy stosunkowi ryzyka, czyli stosunkowi zapadalności narażonych do nienarażonych, tak jak ma to miejsce w badaniach kohortowych.  Badanie to nie wymaga więc założenia niskiej zapadalności.

Inny model badania przypadek - kohorta zakłada badanie osobo-czasu obserwacji uczestników podobnie jak ma to miejsce w badaniach kohort dynamicznych. Różni się jednak tym, że zakłada badanie liczby przypadków w całej kohorcie, niezależnie od tego czy należą do wylosowanej próby, a badanie osobo czasu pozostawania w ryzyku dotyczy jedynie pobranej z tej kohorty próby losowej. Do próby nie są włączane osoby, które są chore już na początku badania, a tylko te które są zdrowe i pozostają w ryzyku do czasu zachorowania, lub do końca badania, albo do momentu wypadnięcia z obserwacji. Rozumowanie w tym badaniu jest analogiczne do przytoczonego wyżej rozumowania w badaniu opartym na przypadkach zastanych ( prevalent cases). Przyjmując, niestronniczy dobór próby wylosowanej z kohorty możemy oczekiwać, że w próbie stosunek sumy osobo-czasu pozostających w obserwacji (w ryzyku) narażonych do osobo-czasu pozostających w obserwacji nienarażonych jest taki sam jak w całej kohorcie, a zatem wyliczony z powyższej tabeli stosunek odpowiada liczbowo stosunkowi gęstości zapadalności w całej kohorcie.

           

Jeżeli sumę osobo-czasu obserwacji narażonych w całej kohorcie oznaczymy PTe, a sumę osobo-czasu nie narażonych  PT0, to gęstość zapadalności  narażonych w kohorcie wyniesie:

 

 a gęstość zapadalności nienarażonych w kohorcie wyniesie

 

zaś ryzyko względne :

 

 W przedstawionych wyżej sposobach analizy danych w badaniach „case-cohort” czas wystąpienia zdarzenia, jakim jest np. zachorowanie lub zgon nie był brany pod uwagę. Liczba zastanych (prevalent cases) lub nowo pojawiających się przypadków (incydent cases) była odnoszona do miary narażenia jaką stanowi liczba narażonych lub osobo-czas obserwacji (pozostawania w ryzyku). Wynik byłby ten sam, gdyby wszyscy zachorowali na początku badania jak i w tedy gdyby zachorowali na jego końcu. W niektórych badaniach istotne pytanie dotyczy czasu pozostawania w ryzyku po jakim następuje zachorowanie lub zgon. W tej wersji badania narażenie kontroli jest sprawdzane w chwili wystąpienia przypadku w zbiorze osób pozostających w ryzyku. Osoby, które pozostają w ryzyku mają zatem prawdopodobieństwo znalezienia się w grupie kontroli proporcjonalne do długości pozostawania w obserwacji.

W tej odmianie badania rekomendowane są testy stosujące analizę czasu do zdarzenia. Dla porównania pojedynczych zmiennych narażenia z sytuacją tła z ustaleniem innych zmiennych narażenia lub par dwu różnych narażeń, metodą z wyboru jest „log-rank test” stanowiący miarę numeryczna przy porównywaniu krzywych Kaplana-Meiera.

Natomiast tam gdzie mamy do czynienia z wieloma zmiennymi narażenia najczęściej zalecanym testem jest proporcjonalny model hazardu Coxa  (Cox proportional-hazards model), lub jego „ważona” odmiana lepiej dostosowana do sytuacji, gdzie przypadki pochodzą z całej kohorty, a kontrole z próby wylosowanej z tej kohorty.

 

3. Badanie kliniczno-kontrolne zagnieżdżone w kohorcie (case-control study nested in cohort).

W literaturze epidemiologicznej nazwa „badanie kliniczno-kontrolne zagnieżdżone w kohorcie” pojawia się w stosunku do różnych układów badawczych, których wspólną podstawą jest istnienie określonej kohorty stanowiącej bazę badania. W tej grupie mieszczą się odmiany badań przypadek-kohorta z analizą przypadków, które wystąpiły w czasie obserwacji kohorty i kontroli wylosowanych z całej kohorty bez indywidualnego dopasowania. W analizie bywa uwzględniana liczba przypadków oraz liczba narażonych i nie narażonych  w grupach przypadków i kontroli. W innym wariancie ocena narażenia jest oparta na pomiarze osobo-czasu obserwacji narażonych i nie narażonych. Od analizy prowadzonej w badaniu kohortowym badania takie różnią się tym, że przypadki pochodzą z całej kohorty, a kontrole są dobierane do nich drogą losową w liczbie odpowiadającej potrzebom analizy.

Powodem, dla którego nie bada się całej kohorty, a tylko pochodzące z niej przypadki i wylosowane do nich kontrole, są koszty. Jeśli badanie służące określeniu narażenia jest drogie, oznaczanie narażenia u wszystkich uczestników kohorty, aby zaklasyfikować ich do grup narażonych i nie narażonych pociągnęłoby za sobą wysokie koszty. O wiele bardziej ekonomiczne jest badanie w którym na początku badania pobiera się materiał do badań od wszystkich uczestników kohorty i zabezpiecza się go do trwałego przechowywania np. przez zamrożenie, a po odpowiednim czasie obserwacji dokonywana jest analiza próbek pochodzących wyłącznie od przypadków oraz wylosowanych kontroli. W tak projektowanych badaniach analiza nie odbiega od analizy stosowanej w klasycznych badaniach kliniczno-kontrolnych dla przypadków występujących w czasie badania (incident cases). W przypadku analizy z zastosowaniem osobo-czasu obserwacji dodawanie w mianowniku  osobo-czasu obserwacji przypadków do osobo czasu obserwacji kontroli, może zbliżać oszacowanie stosunku szans do stosunku ryzyka.

Takie badania projektowane są niemal wyłącznie jako badanie prospektywne. W chwili, gdy pojawiają się zachorowania do każdego przypadku dobierane są w drodze losowej kontrole pochodzące z tej samej kohorty. Kontrole stanowią osoby, które  w momencie doboru są zdrowe (pozostają w ryzyku), ale które mogą zachorować i stać się przypadkami w ciągu dalszej obserwacji kohorty. Są one dopasowywane  na podstawie kryteriów, którymi najczęściej jest wiek, ale mogą to być inne cechy, które w opinii badacza stanowią potencjalne czynniki zakłócające.

Badanie kliniczno-kontrolne zagnieżdżone w kohorcie jest szczególnie użyteczne gdy choroba jest rzadka, a badanie zmiennych narażenia jest czasochłonne lub pociąga za sobą wysokie koszty, co sprawia, że badanie narażenia dla całej kohorty wiązałoby się z poważnymi trudnościami. Badanie  zagnieżdżone w kohorcie podobnie jak badanie kohortowe opiera się na losowych zachorowaniach o rozkładzie prawdopodobieństwa zależnym od zmiennych narażenia, podczas gdy tradycyjne badanie kliniczno-kontrolne na rozkładzie  prawdopodobieństwa zmiennych narażenia zależnym od statusu zdrowia i choroby. 

Do badania trafiają przypadki z całej kohorty w miarę jak się pojawiają (incydent cases). Jednoczesny zbiór ryzyka (time risk set) stanowią uczestnicy kohorty, którzy w momencie lub przedziale czasowym  pojawienia się przypadku, zachorowania danego uczestnika kohorty są zdrowi. Kontrole mogą być losowane z całej kohorty lub z podzbiorów dopasowanych  (matched) na podstawie z góry założonych kryteriów dopasowania. Najlepiej jeżeli te kryteria dopasowania opierają się na znanych z literatury, lub przewidywanych przez badacza czynnikach zakłócających (confounders). Do każdego przypadku można dopasować jedną lub więcej kontroli, ale ze względu na ekonomię badania rzadko jest  uzasadnione, aby było ich więcej niż cztery. Każda z wylosowanych kontroli, w razie późniejszego zachorowania,  może być włączona do badania jako przypadek. Każda też może zostać wylosowana ponownie jako kontrola przypadku, który wystąpił później. Ograniczenie doboru kontroli przez eliminowanie z późniejszych losowań kontroli wcześniej wybranych, lub ograniczenie się do „czystych kontroli” tzn. takich, które przez cały okres badania nie staną się przypadkami, stanowi poważne zagrożenie stronniczością selekcji.

Do analizy materiału składającego się z przypadków i dopasowanych do nich kontroli, najczęściej bywa stosowany test Mantela-Henszela lub  warunkowa regresja logistyczna (conditional logistic regression).

 

4.      Badanie kliniczno-kontrolne przemienne  (case -crossover study)

      Badanie to stanowi według słów jego autora M. Maclure: „metodę do badania przemijającego wpływu na ryzyko wystąpienia ostrych zdarzeń”. Szczególną cechą tego typu badania  jest to, że te same osoby w jednym okresie są klasyfikowane jako przypadki, a w innym jako kontrole (9).

      Jest to skrajny przypadek ścisłego dopasowania przypadków i kontroli, które będąc tą sama osobą są zgodne pod względem podstawowych cech i mogą różnić się tylko obecnością wpływów środowiska lub cech wynikających z dynamiki procesów zachodzących w organizmie. Te wpływy można jednak wyeliminować lub zminimalizować przez odpowiedni dobór uczestników badania i okoliczności w których jest ono prowadzone.    Należy też zwrócić uwagę, czy nie występują trendy czasowe częstości powtarzania się narażeń, które mogą być w tym badaniu źródłem stronniczości.

Kluczem do prawidłowego doboru problemu nadającego się do badania w tym układzie jest wymieniony wyżej przemijający wpływ narażenia oraz ostrość zdarzenia – jego wyraźny początek i krótki czas do pełnego rozwinięcia się objawów. Przykładami narażeń i efektów, które były tak badane są: wpływ wysiłku fizycznego na wystąpienie zawału serca, udział w kolizji samochodowej kierowcy korzystającego z telefonu komórkowego w czasie jazdy oraz napad tachykardii po użyciu inhalatora z  lekiem stymulującym receptory adrenergiczne typu beta.

            Badanie bywa przeprowadzane w ten sposób, że w przypadku wystąpienia danego efektu (zawał serca, wypadek samochodowy, napad tachykardii) jest sprawdzany odpowiedni, krótki zwykle okres poprzedzający to zdarzenie, czy wystąpiło w tym okresie badane narażenie, a następnie sprawdzana jest obecność tego samego narażenia w jednym lub w kilku wcześniejszych okresach, po których badane zdarzenie nie nastąpiło. Narażenie w okresach kontrolnych może być określane dychotomicznie (obecne, nie obecne), ale może też być określane w jednostkach osobo-czasu.

     W analizie stosowany jest test Mantela Henszela do danych dopasowanych lub warunkowa regresja logistyczna.

    Z oczywistych względów badanie to nadaje się do ograniczonej liczby problemów badawczych w których narażenie jest względnie częste i krótkotrwałe, a badany efekt jest wyraźnie zaznaczony i występuje szybko po narażeniu.

5.  Badanie samych przypadków (case only study)

W szczególnych okolicznościach, gdy czynniki narażenia występują rzadko i niezależnie od siebie, badanie interakcji między tymi czynnikami może stwarzać duże trudności w doborze próby kontroli i w wykonaniu pełnego badania kliniczno-kontrolnego. Okazało się jednak, że uzasadnione przyjęcie niezależności badanych czynników narażenia stwarza możliwość wyliczenia stosunku szans w oparciu wyłącznie o przypadki (10). Klasyczne przykłady takich badań stanowią próby określenia interakcji miedzy czynnikami genetycznymi i środowiskowymi w powstawaniu nowotworów.

Rozpatrzmy to na przykładzie:

Mamy zbadać, czy czynnik genetyczny G1 wpływa na zwiększenie efektu wywołanego przez czynnik środowiskowy E1. Jako kontrolną grupę odniesienia przyjmujemy spośród przypadków osoby wolne od obu czynników G0E0.

 

W kohorcie stanowiącej bazę badania mamy następujące zestawienie narażeń i efektów:

 

Ryzyko względne w poszczególnych grupach narażenia:

 

 

 

Jeżeli czynniki narażenia genetyczny i środowiskowy nie modyfikują wzajemnie  swoich efektów ich iloczyn ryzyka względnego przy występowaniu indywidualnym są równe ryzyku względnemu jednoczesnego oddziaływania obu czynników:

 

Gdyby zaś oba te czynniki ryzyka modyfikowały wzajemnie efekty ich oddziaływania, stosunek ryzyka względnego przy narażeniu jednoczesnym do iloczynu ryzyka względnego narażeń indywidualnych byłby różny od jedności,  przy wspomaganiu efektów większy, a przy ich osłabianiu mniejszy:

 

W ostatnim ułamku sumy występujące w nawiasach stanowią liczebność kohort narażenia wyczerpujących wszystkie możliwe kombinacje badanych ekspozycji. Jeżeli narażenie na czynnik środowiskowy i na czynnik genetyczny są od siebie niezależne, ułamek

 jest równy jedności, zatem do wyliczenia stosunku ryzyka przy jednoczesnym odziaływaniu obu czynników w porównaniu z iloczynem oddziaływań oddzielnych wystarczą liczby przypadków we wszystkich kombinacjach czynników narażenia.

 

Opisane wyżej badanie ma ograniczone pole zastosowań, lecz jak zaznaczono na wstępie jest trudne do zastąpienia dla oceny wzajemnego oddziaływania czynników narażenia występujących rzadko w niezależnych od siebie kombinacjach.

 

 

PIŚMIENNICTWO

  1. John Snow. On the Mode of Communication of Cholera.  W: Snow on Cholera. Harvard University Press, 1949.
  2. Schreier E,  Schöeniger E. Lungkrebs und Tabakenrauch. Zeitschrift für Krebsforschung 1943; 54:261-9
  3. Doll RHill AB. Smoking and carcinoma of the lung; preliminary report. Br Med J 1950; 2(4682):739-48
  4. Cornfield J A.  Method of estimating comparative rates from clinical data. Applications to cancer of the lung, breast and cervix. Journal of the National Cancer Institute 1951; 11, 1269-75.
  5. Cornfield JA, Haenszel W. Some aspects of retrospective studies. J. of Chronic Dis 1960; 11: 523-4
  6. Mantel N , Haenszel W. Statistical aspects of analysis of data from retrospective studies of diseases. J. of National Cancer Institute 1959; 22: 719-48
  7. Miettinen O. Estimability and estimation in case-referent studies. Am J Epidemiol 1976;103(2): 226-35. 
  8. Prentice RL. A case-cohort design for epidemiologic cohort studies and disease prevention trials. Biometrika 1986;  73, Issue 1: 1-11.
  9. Maclure M. The Case-Crossover Design: A Method for Studying Transient Effects on the Risk of Acute Events. Amencan Journal of Epidemiolooy 1991; Vol. 133, 2:144-53
  10. Khoury MJ, Flanders WD. Nontraditional epidemiologic approaches in the analysis of gene -environment  interaction: case-control studies with no controls! Am J Epidemiol 1996;144: 207-13.

 



[1] W języku angielskim ten typ badań nosi nazwę, „case-control” co stanowi odbicie zmiennych poddawanych w tym badaniu analizie. Polska nazwa „badanie kliniczno-kontrolne” jest za wąska w stosunku do zakresu stosowania tych badań, ale ze względu na utrwalenie tego terminu w polskiej literaturze medycznej każda próba jego korekty byłaby źródłem zamętu. Dla zwięzłości warto jednak stosować w tych badaniach określenia „przypadek” w stosunku do osób zachorowały na badaną chorobę oraz „kontrola” w stosunku do tych, którzy na nią nie zachorowali.