Tipi di Disegno di Studio

Objectives To understand the difference between descriptive and analytic studies To identify the hierarchy of study designs, and the strengths and weakness of each design To be able to apply different study designs to the same research question

Obiettivi Comprendere le differenze tra studi descrittivi e analitici Identificare la gerarchia di disegni di studio, e le forze e la debolezza di ogni disegno Essere capaci di applicare diversi disegni di studio alla stessa domanda di ricerca

Types of Studies Descriptive Studies Observational Analytic Studies Cross Sectional studies Case Control studies Cohort studies Experimental Studies Randomized controlled trials

Tipi di Studio Studi Descrittivi Studi Analitici e di Osservazione Studi Trasversali Studi Caso Controllo Studi di Coorte Studi Sperimentali Casualizzato prove controllate

Hierarchy of Study Types Analytic Descriptive Case report Case series Survey Observational Cross sectional Case-control Cohort studies Experimental Randomized controlled trials Strength of evidence for causality between a risk factor and outcome

Gerarchia dei tipi di studio Analitici Descrittivi Rapporto di Caso Serie di Caso Esame Osservazionali Trasversali Caso-Controllo Studi di Coorte Sperimentali Casualizzato prove controllate Forza dell'evidenza per la causalità tra un fattore di rischio e conseguenza

Descriptive studies Getting a “lay of the land” Surveys (NHIS, MCBS) “How many men in the U.S. filled Viagra prescriptions in 2004?” Describing a novel phenomena Case reports or case series Viagra-associated serous macular detachment. Sildenafil-associated nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy.

Studi Descrittivi Trovando una “disposizione della terra" Esami (NHIS, MCBS) "Quanti uomini hanno richiesto/avuto nell'U.S. una prescrizioni di Viagra nel 2004?" Descrivendo un nuovo fenomeno Casi riportati o serie di casi Distacco di macular sieroso (distacco della retina) associato al Viagra. Alterazioni della retina e neuropatia ottico ischemica anteriore non arteriosa

Descriptive studies Cannot establish causal relationships Still play an important role in describing trends and generating hypotheses about novel associations

Studi Descrittivi Non possono stabilire relazioni causali Possono giocare però un importante ruolo nel descrivere andamenti ed ipotesi generatrici su possibili associazioni di ipotesi

Analytic Studies Attempt to establish a causal link between a predictor/risk factor and an outcome. You are doing an analytic study if you have any of the following words in your research question: greater than, less than, causes, leads to, compared with, more likely than, associated with, related to, similar to, correlated with

Studi Analitici Tentano di stabilire un collegamento causale tra un fattore predittivo/rischio e un effetto/risultato. Lei sta facendo uno studio analitico se ha una qualsiasi delle seguenti parole nel quesito di ricerca: maggiore di, minore di, causa, conduce a, confronto con, più probabile che, associato con, riferito a, simile a, correllato con

Hierarchy of Study Types Analytic Descriptive Case report Case series Survey Observational Cross sectional Case-control Cohort studies Experimental Randomized controlled trials Strength of evidence for causality between a risk factor and outcome

Research Question Is the regular consumption of Red Bull associated with improved academic performance among U.S. medical students?

Domanda di Ricerca Il consumo regolare di Red Bull (Toro Rosso) è associato con una migliorata prestazione accademica fra gli studenti U.S. di medicina?

Rationale “functional drink” designed for periods of mental and physical exertion. performance, concentration, memory, reaction time, vigilance, and emotional balance Taurine + glucuronolactone + caffeine

(quale è il supporto logico della ricerca che si vuole fare) Base Razionale (quale è il supporto logico della ricerca che si vuole fare) la "bibita funzionale" disegnata per periodi dell'esercizio mentale e fisico. Performance, la concentrazione, memoria, tempo di reazione, vigilanza, ed equilibrio emotivo/emozionale Taurina + il glucuronolactone + la caffeina

Cross-sectional Study Cross-sectional study of UCSF medical students taking USMLE Step 2 Questionnaire administered when registering for USMLE 2 Primary predictor: self-report of >3 cans Red Bull per week for the previous year Covariates: Age, sex, undergraduate university, place of birth Outcome: Score on USMLE Step 2

Studi Trasversali Studio trasversale di studenti in medicina di UCSF che prendono USMLE Passo 2 Il questionario somministrato al momento della registrazione per USMLE 2 Fattori predittivi primari: più di 3 barattoli di Red Bul per settimana nell’anno precedente Covariabili : Età, sesso, carriera universitaria, luogo di nascita Risultato: Punteggio all’esame di ammissione a USMLE passo 2

Cross-sectional study: structure Red Bull consumption USMLE Score time

Studio Trasversale: struttura Consumo di Red Bull Risultato/ Punteggio di USMLE Tempo

Cross-sectional Study: Descriptive value: How many UCSF medical students drink Red Bull? What is the age and sex distribution of UCSF medical students who drink Red Bull? Analytic value: Is there an association between regular Red Bull consumption and test scores among UCSF med students? Univariate Multivariate (controlling for “confounders”)

Studi Trasversali: Valore Descrittivo: Quanti studenti di medicina di UCSF bevono Red Bull? Quale è l'età e la distribuzione per sesso degli studenti in medicina di UCSF che bevono Red Bull? Valore Analitico: Qual’è l’associazione tra Red Bull, il suo regolare consumo e i risultati d’esame tra gli studenti di medicina di UCSF? Una sola variabile Più variabili (controllante I fattori di confondimento)

Cross-sectional Study: Pluses + Prevalence (not incidence) + Fast/Inexpensive - no waiting! + No loss to follow up + Associations can be studied

Studi Trasversali: Vantaggi + Prevalenza (non l'Incidenza) + Veloce/Poco costoso - nessuna attesa! + Nessuna perdita al follow up + Le associazioni possono essere studiate

Measures of association Risk ratio (relative risk) A A + B C C + D Disease Yes No Risk Factor A B C D

Misure dell’Associazione Fattori di Rischio (Rischio Relativo) A A + B C C + D Malattia Yes No Fattori di Rischio A B C D

Cross-sectional study: minuses - Cannot determine causality Red Bull consumption USMLE Score time

Studi trasversali: Aspetti negativi Non si può determinare la Causalità Consumo di Red Bull USMLE Punteggio tempo

Cross-sectional study: minuses - Cannot determine causality - Cannot study rare outcomes

Studi Trasversali: Aspetti negativi - Non si può determinare la Causalità - Non si può usare per malattie rare

What if you are interested in the rare outcome? The association between regular Red Bull consumption and… A perfect score on the USMLE – Step 2 Graduating top 1% of the medical school class Acceptance into a highly selective residency ANSWER: A Case-Control study

Che cosa fate se siete interessati ad un effetto raro? L'associazione tra il regolare consumo di RedBull e… Un risultato perfetto sull'USMLE. Passo 2 Top della graduatoria 1% degli studenti ????? di scuola medica L'accettazione in una residenza estremamente selettiva RISPOSTA: Uno studio Caso-Controllo

Case-Control Study Cases: 4th year med students accepted to residency in “highly selective specialty X”. Controls: 4th year med students who applied but were not accepted. Predictor: self-reported regular Red Bull consumption Additional covariates (age, sex, medical school, undergraduate institution)

Studio Caso-Controllo Casi : 4 anni studenti medicina hanno accettato la residenza in “highly selective specialty X”.(specializzazione X altamente selettiva) Controlli: 4 anni studenti che hanno fattp domanda ma non sono stati accettati. Predittivo: il consumo regolare di Red Bull Addizionali covariate (età sesso, scuola di medicina precedente)

Case control studies Investigator works “backward” (from outcome to predictor) Sample chosen on the basis of outcome (cases), plus comparison group (controls)

Studi caso controllo Il ricercatore lavora all’indietro (dall’effetto al fattore di rischio) Il campione è scelto sulla base dell’effetto (casi), più un gruppo di confronto (controlli)

Case-control study structure present past years ACTUAL CASES 4th year UCSF students who matched in “highly selective specialty X” Red Bull consumption YES Red Bull consumption NO ACTUAL CONTROLS 4th year students who failed to match in “highly selective specialty X” time

Strutture dei casi controllo presente Anni precedenti ACTUAL CASES Studenti per la selezione specialità X consumatori Red Bull YES consumatori Red Bull NO ACTUAL CONTROLS Studenti respinti tempo

Case control studies Determines the strength of the association between each predictor variable and the presence or absence of disease Cannot yield estimates of incidence or prevalence of disease in the population (why?) Odds Ratio is statistics

Studi casi controllo Misurano la forza dell’associazione tra ciascuna variabile predittiva e la presenza o assenza di effetto (malattia) Non possono invece stimare l’incidenza o la prevalenza di effetto (malattia) nella popolazione ( perchè?) non sono un campione rappresentativo della popolazione La forza dell’associazione viene misurata dal Odds Ratio (rapporto di disparità)

Case-control Study: pluses + Rare outcome/Long latent period + Inexpensive and efficient: may be only feasible option + Establishes association (Odds ratio) + Useful for generating hypotheses (multiple risk factors can be explored)

studi casi controllo:aspetti positivi + studia malattie rare/periodi di latenza lunghi + poco costoso ed efficente: può essere l’unica opzione praticabile + verifica e misura una associazione(odds ratio) + e’ utile per generare delle ipotesi (possono essere esplorati molteplici fattori di rischio)

Case-control study-minuses Causality still difficult to establish Selection bias (appropriate controls) Recall bias: (retrospective observation) Cannot tell about incidence or prevalence

Studi caso controllo:aspetti negativi La casualità rimane difficile da stabilire Problemi di selezione (controlli appropriati) Problemi di ricordo: (osservazioni retrospettive) Non può dire niente su incidenza o prevalenza

Measures of association Odds ratio (relative risk) A * D _______ B * C Disease Yes No Test A B C D

Misure di associazione Odds ratio (relative risk) A * D _______ B * C Effetto/malattia Yes No Test A B C D

Cohort Study All entering medical students surveyed regarding beverage consumption and variety of other potential covariates Survey updated annually to record changes in Red Bull consumption Outcomes: USMLE Step 1 score, USMLE Step 2 score, match in first choice residency

Studi di coorte Tutte le matricole di medicina sono state interrogate sul consumo di Red Bul e una quantità di altre covariate Annualmente è stato aggiornato lo studio registrando i cambiamenti nel consumo di Red Bul effetti: punteggi per l’ammissione allo step 1 e per lo step 2, appaiamento nella prima amissione alla specializzazione

Cohortes studies A cohort (follow-up, longitudinal) study is a comparative, observational study in which subjects are grouped by their exposure status, i.e., whether or not the subject was exposed to a suspected risk factor The subjects, exposed and unexposed to the risk factor, are followed forward in time to determine if one or more new outcomes (diseases) occur Subjects should not have outcome variable on entry No new subjects allowed in after initial recruitment The rates of disease incidence among the exposed and unexposed groups are determined and compared.

Studi di coorte Una coorte (follow-up, longitudinale) è uno studio comparativo, studio osservazionale nel quale il soggetto è raggruppato a seconda dello stato di esposizione, i.e., se I soggetti sono stati o no esposti ad un fattore di rischio I soggetti, esposti e non esposti ad un fattore di rischio sono seguenti in avanti nel tempo se uno o più nuovi effetti compaiono I soggetti non dovrebbero avere l’effetto/malattia nel momento dell’entrata (dello studio) Non possono entrare nuovi soggetti dopo il reclutamento iniziale (la coorte è chiusa) I tassi di incidenza degli effetti/malattia dai gruppi esposti e non esposti saranno misurati e confrontati

Elements of a cohort study Selection of sample from population Measures predictor variables in sample Follow population for period of time Measure outcome variable

Elementi di studio di coorte Selezione di un campione della popolazione Misura delle variabili predittive nel campione Si segue la popolazione per un periodo di tempo Misura variabile di effetto

Prospective cohort study structure The present The future Top USMLE scorers Everyone else time

Prospettive delle stutture degli studi di coorte Presente Futuro Persone con I punteggi più alti (per l’ammissione) Anche qualcun’altro tempo

Strengths of cohort studies Know that predictor variable was present before outcome variable occurred (some evidence of causality) Directly measure incidence of a disease outcome Can study multiple outcomes of a single exposure (RR is measure of association)

Punti di forza degli studi di coorte Sapere che la variabile predittiva era presente prima della comparsa della variabile di effetto (prova di cusalità) Si può fare la misura diretta dell’incidenza Posso studiare molti effetti di una singola esposizione (rischi relativo è la misura dell’associazione)

Weaknesses of cohort studies Expensive and inefficient for studying rare outcomes Often need long follow-up period or a very large population Loss to follow-up can affect validity of findings

Debolezza degli studi di coorte Costosi ed inefficenti per studiare effetti/malattie rare Spesso sono necessari lunghi periodi di follow –up o grandissime popolazioni I persi al follow-up possono incidere negativamente sulla validità dei risultati

Other types of cohort studies Retrospective cohort Identification of cohort, measurement of predictor variables, follow-up and measurement of outcomes have all occurred in the past Much less costly than prospective cohorts Investigator has minimal control over study design

Altri tipi di studi di coorte Studio retrospettivo Identificazione,della coorte misurazione e predizione delle variabili follow-up e misurazione degli effetti che si sono verificati nel passato Molto meno costoso che la coorte prospettica L’investigatore ha un minimo controllo sul disegno dello studio (quello che c’è c’è)

Time in the Cohort Study Exposed subjects Disease Classic (Concurrent) Cohort Study Unexposed subjects Disease Today + 5 - 5 - 10 + 10 Time in Years Disease Exposed subjects Historical (Non-concurrent) Cohort Study Unexposed subjects Disease Today + 5 - 5 - 10 + 10 Time in Years

Tempo nello studio di coorte Soggetti Esposti Effetto/Malattia Studio classico di coorte (Concurrent) Soggetti Non esposti Effetto/Malattia oggi + 5 - 5 - 10 + 10 tempo in anni Effetto/Malattia Soggetti esposti storico retrospettivo Cohort Study Soggetti non esposti Effetto/Malattia oggi + 5 - 5 - 10 + 10 Time in Years

Time in the Cohort Study   Exposed subjects d   d   d d = Disease  Unexposed subjects   d  - 10 - 5 Today + 5 + 10 Time in Years

Tempo nello studio di coorte   Soggetti Esposti d   d   d d = effetto/malattia  Soggetti non Esposti   d  - 10 - 5 oggi + 5 + 10 Tempo in Anni

Measures of Risk DEPENDENT VARIABLE (disease) INDEPENDENT VARIABLE With Without INDEPENDENT VARIABLE (risk factor) Exposed a b a + b Unexposed c d c + d a + c b + d Incidence: a a + b ; c c + d a a + b Relative risk: c c + d

Misura del rischio Variabile dipendente (effetto/malattia) VARIABILE Con Senza VARIABILE INDIPENDENTE (Fattore di Rischio) Esposti a b a + b Non Esposti c d c + d a + c b + d Incidenza: a a + b ; c c + d a a + b Rischio Relativo: c c + d

Other types of cohort studies Nested case-control study Case-control study embedded in a cohort study Controls are drawn randomly from study sample

Un altro tipo di studio di coorte Studio casi controllo annidato Studi caso controllo formati (arruolati) in uno studio di coorte I controlli sono tratti in maniera casuale dall’intera coorte