Università degli studi di Cassino e del Lazio Meridionale

Corso di Laurea Magistrale in Scienze e Tecniche delle Attività Motorie Preventive e Adattate

Corso integrato di Epidemiologia e valutazione degli stili di vita sulla salute

Anno accademico 2015/2016

Metodologia epidemiologica

Bruno Federico

b.federico@unicas.it

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Epidemiologia e valutazione degli stili di vita sulla salute

• Metodologia epidemiologica (6 CFU)

– Bruno Federico

• Sociologia degli stili di vita (6 CFU)

– Maria Luisa Stazio

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Organizzazione del corso

• Il corso è articolato in lezioni frontali ed esercitazioni

• Le esercitazioni saranno svolte con carta e penna

• Esercitazioni al PC

– Software Episheet (scaricabile da Internet)

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Esame

• L’esame è scritto con domande aperte (1 ora di tempo)

• Il materiale del corso ed i risultati degli esami saranno disponibili su

www.docente.unicas.it/bruno_federico/didattica

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Bibliografia

• Manzoli, Villari, Boccia. Epidemiologia e management in sanità. Elementi di metodologia. Edi Ermes 2015

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DEFINIZIONI ED ESEMPI DI STUDI EPIDEMIOLOGICI

6

Dal sito repubblica.it

Definizione di Epidemiologia

• E' lo studio della frequenza e della distribuzione dei fenomeni salute/malattia nelle popolazioni e dei fattori che le determinano

• Il termine deriva dall’unione di tre parole della lingua greca

– Epi, demos, logos

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Oggetto dell’epidemiologia

• Il termine epidemiologia evoca l’immagine di epidemie dovute ad agenti infettivi

– Ciò deriva dal contesto in cui la disciplina mosse i primi passi, ovvero l’Inghilterra del 19° secolo

• Oggi l’epidemiologia si occupa ancora di malattie infettive, ma il suo ambito di interesse si è allargato allo studio dei fenomeni salute-malattia nelle popolazioni

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Un po’ di storia

• Nell’antichità misure di Sanità Pubblica sono state probabilmente istituite sulla base di osservazioni sulla frequenza delle malattie nelle popolazioni

– isolamento per i lebbrosi

– proibizione dell’assunzione di carne di maiale

– leggi contro i matrimoni tra consanguinei

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Un po’ di storia

• Nel XVIII secolo d.C. Lind descrive l’occorrenza dello scorbuto in relazione a condizioni ambientali e nutrizionali, dimostrando come esso potesse essere prevenuto aggiungendo alla dieta arance e limoni

– primo trial

11

Prevenzione dello scorbuto

12

2 men quart of cider 2 men sweet oil of vitriol 2 men vinegar 2 men seawater 2 men herb paste 2 men oranges and lemons

Source: McNeill WH. Plaques and Peoples, 1989.

Scurvy Trial - James Lind, MD, H.M.S. Salisbury 1754

Daily Treatment

Fruits effectiveness was obvious, 1795

Ascorbic Acid – critical missing element, discovered in the 20th Century

Prevenzione dello scorbuto

13

Un po’ di storia

• Nel XIX secolo, Snow effettua studi sulla diffusione del colera, ipotizzando che l’acqua contaminata fosse la causa delle epidemie

14

Londra, epidemia di colera - 1854

15

IMPIEGHI DELL’EPIDEMIOLOGIA

16

Specializzazioni dell’epidemiologia

• Epidemiologia delle malattie infettive

• Epidemiologia delle malattie cronico-degenerative

• Epidemiologia sociale

• Epidemiologia ambientale

• Epidemiologia valutativa

• Epidemiologia genetica

• …

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Pratica clinica Epidemiologia

Oggetto di interesse Individuo Popolazione

Descrizione della malattia Caratteristiche uniche della

malattia nel singolo

Caratteristiche comuni della

malattia in più individui

Metodo di osservazione Semeiotica Studi descrittivi

Metodo di analisi Diagnosi Studi costruttivi o analitici

Interscambio Conoscenze epidemiologiche

utili per elaborare diagnosi e

valutare prognosi

L’osservazione clinica e l’utilizzo

degli esami contribuiscono alla

conoscenza della malattia

Differenze tra pratica clinica ed epidemiologia

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La popolazione è oggetto di studio

"While the individual man is an insoluble puzzle, in the aggregate he becomes a mathematical certainty.

You can, for example, never foretell what any one man will do, but you can say with precision what an average number will be up to."

A. Conan Doyle

“Sherlock Holmes: The Sign of Four”

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La popolazione è oggetto di studio

• Predizioni affidabili per l’intero gruppo ma NON per il singolo individuo – Es. popolazione di 200,000 donne – Tasso di tumore alla mammella: 100 casi/100,000

donne per anno – Se il tasso rimane costante, ci aspetteremo circa 200

nuovi casi ogni anno – Non possiamo dire se una specifica donna tra le

200,000 svilupperà la malattia – A livello individuale parleremo di probabilità

• Rischio ad 1 anno: 200/200,000= 0.001 = 1‰

20

Impieghi dell’epidemiologia

• Descrivere lo stato di salute di una o più popolazioni

• Identificare le cause delle malattie

• Valutare l’efficacia di interventi di prevenzione, cura e riabilitazione delle malattie

21

Impieghi dell’epidemiologia (1)

• Descrivere lo stato di salute di una o più popolazioni

22

23

Impieghi dell’epidemiologia (2)

• Identificare le cause delle malattie

24

25

Impieghi dell’epidemiologia (3)

• Valutare l’efficacia di interventi

26

27

MISURE DI FREQUENZA

28

Studio della salute e delle malattie

• Sebbene gli epidemiologi siano interessati allo studio della salute, questa viene spesso misurata in maniera indiretta attraverso lo studio delle malattie, anche per le difficoltà nel misurare la salute direttamente

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Eventi nel continuum salute/malattia

• Morte – Mortalità generale, mortalità specifica per causa

• Diagnosi di malattia • Parametri fisici e biologici

– altezza, peso, circonferenza toracica, pressione arteriosa, glicemia

• Invalidità/disabilità • Segni e sintomi delle malattie

– Piaghe da decubito, dolore

• Comportamenti che influenzano lo stato di salute – Fumo, attività fisica, abitudini alimentari non equilibrate

• Eventi collegati all’utilizzo dei servizi sanitari – Ospedalizzazione, visita specialistica, ricovero ripetuto, infezione della ferita

chirurgica

• Grado di soddisfazione • ………

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Frequenza in Epidemiologia

• L’ epidemiologia studia la frequenza e la distribuzione dei fenomeni salute-malattia

– per studiare la frequenza (conta delle occorrenze) di un fenomeno è necessario:

• definire il fenomeno in maniera univoca – definizione del caso

• definire la popolazione nella quale si intende contare le occorrenze

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Misurare la frequenza di una malattia

• Frequenza assoluta

– Conta del numero di eventi che si sono verificati

• Definizione dell’ evento da contare (definizione di caso)

• Frequenza relativa

– Conta del numero di eventi che si sono verificati, rapportati ad un totale di riferimento

• Definizione dell’ evento da contare (definizione di caso)

• Definizione del totale di riferimento (il denominatore)

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Definizione di caso

• È l’elenco delle caratteristiche, dei segni, dei sintomi, dei risultati di indagini strumentali o di laboratorio che ci consentono di individuare i soggetti affetti dalla caratteristica di interesse

33

Definizione di caso: un esempio

34

Definizione di caso: un esempio

35

Definizione di caso: un esempio

36

Definizione di caso: un esempio

37

Esercizio

• Immagina di voler studiare la prevalenza di ipertensione arteriosa negli adulti che frequentano la tua palestra

• Quale definizione di caso adotteresti?

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LA CURVA EPIDEMICA

39

Studio di un’epidemia

• Uno dei pochi casi in cui si impiega la frequenza assoluta è la rappresentazione della curva epidemica

– Nella curva epidemica l’asse delle ordinate riporta il numero di eventi, mentre l’asse delle ascisse rappresenta il tempo

• Dalla forma della curva possiamo ricavare informazioni sul tipo di fonte e sulla modalità di trasmissione della malattia

40

Esempio di una curva epidemica

Outbreak di gastroenterite da Norovirus nei soldati di leva dell’esercito

statunitense nel 1998

Fonte: singola Esposizione puntuale

41

Esempio di una curva epidemica Fonte: singola Esposizione prolungata nel tempo

42

Esempio di una curva epidemica Trasmissione inter-umana

43

Casi di influenza aviaria nel sud-est asiatico

44

45

Curva epidemica

46

Esercitazione

• Costruisci una curva epidemica utilizzando i dati riportati nella tabella seguente

Giorno Numero casi

2-1-2008 1

3-1-2008 3

4-1-2008 6

5-1-2008 12

6-1-2008 11

7-1-2008 8

8-1-2008 5

9-1-2008 4

10-1-2008 3

MISURE DI FREQUENZA RELATIVA

48

Definizione della popolazione

• Gli eventi di interesse (casi) sono di solito rapportati ad una popolazione, di cui occorre definire le caratteristiche

– Spazio, tempo, persone

49

Misure di frequenza

• Esistono due misure fondamentali per lo studio della frequenza relativa di una malattia

• Prevalenza

– Casi esistenti/totale soggetti

• Incidenza

– Nuovi casi/totale soggetti “a rischio” nell’intervallo di tempo considerato

50

Prevalenza Incidenza

Numeratore Casi esistenti Nuovi casi

Denominatore totale soggetti totale soggetti “a rischio”

nel periodo considerato

51

Relazione tra prevalenza ed incidenza P = I * D

P : prevalenza

I : incidenza

D : durata media della malattia

prevalenza

incidenza

guarigione morte

52

Prevalenza

• Prevalenza puntuale

– È la proporzione di una popolazione che è affetta da una malattia in un determinato istante

• Prevalenza periodale

– È la proporzione di una popolazione che è affetta da una malattia in un intervallo di tempo

53

Calcolo della prevalenza

• Occorre valutare in un soggetto la presenza o meno di una malattia – Ripeti l’operazione per N soggetti con caratteristiche

simili (per fascia d’età, sesso, etnia, …) • n soggetti hanno la malattia

– Prevalenza = n/N • Quantità priva di dimensioni (non ha unità di misura) • Assume valori compresi tra 0 e 1 • È di solito espressa come n° di soggetti malati per 100, 1000

… • È irrilevante da quanto tempo la malattia sia presente • È calcolata negli studi trasversali

54

Prevalenza puntuale

n° casi in t0 (C,E) 2

tutta la popolazione (A,B,C,D,E,F,G,H,I,L) 10 = =

A

B

C

D

E

F

G

H

I

L

t 0

PREVALENZA PUNTUALE (stati presenti)=

55

Su

bje

ct

Esempio di prevalenza puntuale • In uno studio sulle condizioni di salute degli

abitanti di un quartiere, su 431 persone di età uguale o superiore a 65 anni, 52 avevano insufficienza cardiaca

• prevalenza puntuale = 52/431 = 0.12 = 12%

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Methods: Five thousand seven hundred and thirty two adults 40 years old or older were enrolled in the study from April 2009 to December 2010. National Cholesterol Education Program’s Adult Treatment Panel III was used for the criteria of MS, and Minnesota Leisure Time Physical Activity Questionnaire was used to measure LTPA. Results: The prevalence of MS was 22.8% in men, and 14.1% in women.

Maschi: 389 casi di MS /1703 = 0.228 Femmine: 569 casi di MS / 4029 = 0.141

Esercizio

• Calcola la prevalenza di MS separatamente per sesso e per livello di LTPA

Esercizio

• Utilizzando i dati delle tabelle precedenti, calcola la prevalenza di MS in tutto il campione

INCIDENZA CUMULATIVA

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Proporzione di incidenza (incidenza cumulativa)

• È la proporzione della popolazione che sviluppa la malattia in un determinato intervallo di tempo

• Si misura solo in popolazioni chiuse

– Quantità priva di dimensioni

– Assume valori compresi tra 0 e 1

– Richiede che sia specificato l’intervallo di tempo

– È calcolata negli studi longitudinali

62

Proporzione di incidenza

63

Baseline

Delta t

Tutti i soggetti sono liberi dall’evento (malattia) di interesse ma possono manifestarlo in futuro

Al termine del follow-up

Quattro soggetti si sono ammalati (casi incidenti)

Calcolo dell’incidenza cumulativa

• Osserva N soggetti simili (per età, sesso, …) che sono «a rischio» di contrarre una determinata malattia in un certo intervallo di tempo

• Alcuni diventeranno malati (n) – Incidenza cumulativa = n/N nell’intervallo ΔT

• È di solito espressa come n° di soggetti che sviluppano la malattia per 100, 1000 a rischio a t0

• A livello individuale si usa il termine rischio – è la probabilità che un individuo sviluppi un

determinato evento nell’arco di un periodo di tempo definito

64

Su

bje

ct

Esempio di incidenza cumulativa

66

Esercitazione

• Calcola l’incidenza cumulativa di obesità ad 1 anno nelle coorti SAMSS e NWAHS, utilizzando i dati dello schema seguente

• 353 persone sono diventate obese nella coorte SAMSS e 219 persone nella coorte NWAHS

67

68

TASSO D’INCIDENZA

69

Tasso di incidenza (densità d’incidenza)

• È il rapporto tra il numero di nuovi casi di malattia diviso per il periodo di tempo totale durante il quale i soggetti sono stati a rischio di contrarre l’evento (tempo-persona) – Si utilizza come denominatore 100, 1.000, 100.000

anni-persona – Ha come unità di misura t—1

• Può essere misurato sia per popolazioni aperte che per popolazioni chiuse

• Spesso viene misurato un massimo di un evento per persona

70

Densità di incidenza

• Il tasso di incidenza è anche noto come densità di incidenza, perché corrisponde alla densità di eventi nello spazio tempo-persona

N

tempo

Incidence Rate o Densità di incidenza: interpretazione

100 casi/anno-persona

=

10’000 casi/secolo-persona

=

8.33 casi/mese-persona

=

1.92 casi/settimana-persona

=

0.27 casi/giorno-persona 72

Su

bje

ct

Rischio e tasso

________X

____________________X

_____X

_______________X

_____X

________________X

____________________X

___________________X

________________X

_____________X

rischioapersonen

eventinRischio

rischioapersonatempo

eventinincidenzadTasso '

t t

75

77

78

• A total of 1293 injuries were identified (145 were recurring injuries). The overall injury incidence was 5.65 injuries per 1000 h of exposure

• Injuries were much more common during competition than during training (43.53 vs. 3.55 injuries per 1000 h of exposure)

Come trasformare un tasso di incidenza in una proporzione

• Proporzione di incidenza=Tasso d’incidenza*tempo a rischio

• PI=TI*t

• Assunzioni – Tasso d’incidenza costante nel tempo

– Tasso d’incidenza basso

– Popolazione chiusa

– Follow-up breve

Limiti della prima formulazione

81

0

.2

.4

.6

.8

1

1.2

1.4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Time (years)

Proporzione

di incidenza

Come trasformare un tasso di incidenza in una proporzione

• PI= 1-e-TI*t

• Assunzioni

– Tasso d’incidenza costante nel tempo

– Popolazione aperta

– Follow-up lungo

Riepilogo delle misure di frequenza relativa

Esercitazione

• Utilizzando i dati della seguente tabella, calcola il tasso d’incidenza di infortuni in partita (per 1000 ore di gioco)

Atleta Minuti giocati Numero di infortuni

A 1000 1

B 1200 0

C 1000 1

D 2800 2

E 3500 0

F 3000 0

G 2000 0

H 1500 1

I 1000 0

L 1000 1

Esercitazione Incidenti annui per 10,000 ciclisti

Esercitazione Immagina che tutti gli abitanti di Cassino (N=30,000) comincino ad utilizzare la bicicletta. - Quanti incidenti ci possiamo aspettare

ogni mese a Cassino se il tasso di infortuni fosse quello di New York (37.6/10,000 ciclisti-anno)?

- Quanti incidenti ci possiamo aspettare ogni mese a Cassino se il tasso di infortuni fosse quello di Montreal (2.0/10,000 ciclisti-anno)?

Esercitazione

• Assumendo un tasso di incidenza di 6/1000 h, quanti infortuni ci aspettiamo che avverranno durante il torneo di calcio a 5 organizzato dal CUS Cassino?

– Le squadre partecipanti sono 24

– La prima fase prevede due gironi all’italiana da 12 squadre ciascuna

– Nella seconda fase, cui accedono le prime 8 qualificate di ogni girone, vi è eliminazione diretta con gare di andata e ritorno

Proporzioni, rapporti e tassi

• In epidemiologia, le misure che si utilizzano possono essere di tre tipi:

– Proporzione

– Rapporto

– Tasso

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Proporzione

• La quantità al numeratore è una parte del denominatore

• La prevalenza puntuale e l’incidenza cumulativa sono proporzioni

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Rapporto

• La quantità al numeratore è diversa dal denominatore

– Es. indice di vecchiaia, rapporto di rischi (RR), rapporto standardizzato di mortalità (SMR)

• Un particolare tipo di rapporto è l’odds, in cui numeratore e denominatore sono entità mutuamente esclusive ed esaustive

– Es. indice di mascolinità, odds di malattia

90

Cosa sono gli odds

Odds = n. volte Juventus non vincerà / n. volte Juventus vincerà =

1.57

Odds = n. volte Roma non vincerà / n. volte Roma vincerà = 3.50

Odds = n. volte Napoli non vincerà / n. volte Napoli vincerà =

34.00

Odds e probabilità

• 𝑜𝑑𝑑𝑠 =𝑝

1−𝑝

• 𝑝 =𝑜𝑑𝑑𝑠

1+𝑜𝑑𝑑𝑠

• 𝑝𝐽𝑢𝑣𝑒𝑛𝑡𝑢𝑠 𝑛𝑜𝑛 𝑣𝑖𝑛𝑐𝑒𝑟à =1.57

1+1.57= 0.611 = 61.1%

• 𝑝𝐽𝑢𝑣𝑒𝑛𝑡𝑢𝑠 𝑣𝑖𝑛𝑐𝑒𝑟à = 1 − 𝑝𝐽𝑢𝑣𝑒𝑛𝑡𝑢𝑠 𝑛𝑜𝑛 𝑣𝑖𝑛𝑐𝑒𝑟à =

1 − 0.611 = 0.389 = 38.9%

Odds e probabilità

Rischio (probabilità)

• Varia tra 0 e 1

• 𝑃 𝑚𝑎𝑙𝑎𝑡𝑜 =𝑛.𝑚𝑎𝑙𝑎𝑡𝑖

𝑛.𝑚𝑎𝑙𝑎𝑡𝑖+𝑛.𝑛𝑜𝑛 𝑚𝑎𝑙𝑎𝑡𝑖

Odds

• Varia tra 0 e infinito

• 𝑜𝑑𝑑𝑠 𝑚𝑎𝑙𝑎𝑡𝑜 =𝑛.𝑚𝑎𝑙𝑎𝑡𝑖

𝑛.𝑛𝑜𝑛 𝑚𝑎𝑙𝑎𝑡𝑖

Odds e probabilità n. malati n. non malati P Odds

1 99 0.01 0.01

2 98 0.02 0.02

5 95 0.05 0.05

10 90 0.10 0.11

15 85 0.15 0.18

20 80 0.20 0.25

40 60 0.40 0.67

50 50 0.50 1.00

60 40 0.60 1.50

80 20 0.80 4.00

90 10 0.90 9.00

95 5 0.95 19.00

99 1 0.99 99.00

Tasso

• È un rapporto in cui al denominatore c’è il tempo-persona a rischio (per 1000 anni-persona, mesi-persona, giorni-persona, ore-persona, ….)

95

Tasso e proporzione di incidenza

• Immaginiamo di rinchiudere 1000 moscerini (maschi) in un barattolo di vetro

• Assumendo che ogni giorno muoia il 3% dei moscerini nel barattolo, quanti moscerini sono morti dopo 10 giorni?

• E dopo 30 giorni?

• E dopo 60 giorni?

96

Esercitazione

• Mortalità: incidenza o prevalenza?

Esercitazione

• Ugo ha 20 anni

• Assumendo che il tasso di mortalità dei maschi nella fascia di età 20-24 anni sia pari a 0.45/1000 anni-persona

• Assumendo che questo tasso sia costante nel tempo, qual è la probabilità che Ugo muoia prima di compiere 25 anni?

Esercitazione

• Ripeti il calcolo per Pina

• Tasso di mortalità nelle donne nella fascia di età 20-24 anni: 0.25/1000 anni-persona

Esercitazione

• Alfonso, che ha 99 anni, ha una nipote, Giuditta, che si sposerà ad Aprile

• Assumendo che

– Giuditta concepirà un figlio la prima notte di nozze

– La gravidanza sia portata a termine favorevolmente dopo 9 mesi

– Il tasso di mortalità nei maschi nell’intervallo 99-100 anni sia pari a 450/1000 anni-persona

• Qual è la probabilità che Alfonso diventi bisnonno?