Uso de procedimentos de estatistica na obtenção de resultados de toxicidade

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1 Uso de procedimentos de estatistica na obtenção de resultados de toxicidade Dean Leverett Senior Scientist UK Environment Agency Science Biological Effects Measures Plano Resultados dos testes de toxicidade Que resultados? Teste Design Obtenção Resultados Valores de CE NOEC/ LOEC testes com concentração única 1

2 Testes de toxicidade Organismos expostos a químicos/ efluentes Respostas definidas e mensuráveis nos organismos expostos Resultados expressos em termos de percentagem de efeito para certas concentrações teste (mg/l químico ou % v/v efluente) Principios básicos de toxicologia Causa-efeito (dose-resposta) magnitude de efeito proporcional à quantidade de tóxico presente Efeitos quantificados são reproductiveis Resultados dos testes de toxicidade Abordagem baseada na Regressão CE 10 / 20 CE 50 concentração derivada estatisticamente que causa 10 / 20% de efeito concentração derivada estatisticamente que causa 50% de efeito Resultados dos testes de toxicidade Abordagem baseada na significância LOEC Mais baixa concentração com efeito observado derivada estatisticamente NOEC concentração sem efeito observado derivada estatisticamente MATC Maxima Concentração Limite Aceitável Média geométrica de NOEC e LOEC Diferença estatística directa (conc. vs controlo) Limite de toxicidade visualmente derivado da NOEC 2

3 Resultados dos testes de toxicidade Response NOEC LOEC 1 Dose mg/l CE 10 =0.075 CE 20 =0.09 CE 50 =1 Quais os resultados requeridos? Teste com uma substância química = CE 50, NOEC & LOEC DTA Triagem de Toxicidade = Estimativa da concentração Sem Efeitos (Limite de Toxicidade) DTA Caracterização de toxicidade = Concentração Robusta Sem Efeitos (ex.:matc, CE 20, CE 50 x 0,3) Testes de uma única Concentração = diferença significativa? (ex.:t-test) Teste Design Tentativa de obter dados adequados ao objectivo Permitindo a obtenção dos resultados requeridos Obtenção do nível de confiança desejado dos resultados Importa considerar Nível de réplicas intra-tratamentos Número de concentrações teste Intervalo entre concentrações teste Intervalo total de concentrações 3

4 Teste Design Testes com substâncias Procura do Intervalo (poucas, intervalo alargado) Teste definitivo (poucas, intervalo adequado, 2 respostas parciais) DTA triagem (poucas, intervalo alargado, procura da ausência de efeito) DTA caracterização (muitas, intervalo alargado, procura de dados para obter concentração sem efeito) do Valor de CE Esquema de decisão para calcular valores de CE baseado na proporcionalidade de dados (EPA) do valor de CE Scenario 1 Scenario 2 Scenario 3 Effluent Number Cumulative Lethality Cumulative Lethality Cumulative Lethality concentration* of Tisbe number of (%) number of (%) number of (%) (%) battagliai dead dead dead exposed organisms organisms organisms Control * Range of concentrations expressed as a percent of the effluent sample concentration. 4

5 do valor de CE Scenario Statistical procedure 48 h-lc 50 (%) Slope Value Confidence limits 1 Probit (Tox Calc) Probit Moving average Binomial Probit approach not valid Moving average approach not valid Binomial Spearman-Karber (Tox Calc) Geometric mean 3.2 Estimativa do valor de CE - método Probit Maximum Likelihood-Probit Control Chi-Sq Parameter Value SE 95% Fiducial Limits Critical P-value Mu Sigma Iter Slope E Intercept TSCR Chi 2 = Valor Crítico = Response Chi 2 > Crítico Modelo sem ajuste estatístico significativo (heterogeneidade significativa) Dose mg/l Estimativa do valor de CE - método Probit Maximum Likelihood-Logit Control Chi-Sq Parameter Value SE 95% Fiducial Limits Critical P-value Mu Sigma Iter Slope E Intercept TSCR Chi 2 = Valor Crítico = Chi 2 > Crítico Modelo sem ajuste estatístico significativo (heterogeneidade significativa) Response Dose mg/l 5

6 Estimativa do valor de CE - método Probit Maximum Likelihood-Weibull Control Chi-Sq Parameter Value SE 95% Fiducial Limits Critical P-value Mu Sigma Iter Slope Intercept TSCR Chi 2 Value = Valor Crítico = Chi 2 < Crítico modelo estatístico ajustável Response Dose mg/l dos valores de NOEC/ LOEC Esquema de decisão para o cálculodanoec/ LOEC baseado na proporcionalidade de dados (EPA) dos valores de NOEC/ LOEC Transform: Arcsin Square Root 1-Tailed Conc-mg/L Mean N-Mean Mean Min Max CV% N t-stat Critical MSD D-Dil * * * * Hipótese nula = tratamento não sig. > efeito positivo do que o controlo Probabilidade a 95% nível significância - Unidirecional (1-tail) sem interesse nos efeitos negativos 6

7 dos valores de NOEC/ LOEC Auxiliary Tests Statistic Critical Skew Kurt Shapiro-Wilk's Test indicates normal distribution (p > 0.01) Bartlett's Test indicates equal variances (p = 4) Hypothesis Test (1-tail, 0.05) NOEC LOEC ChV MSDu MSB F-Prob df TU MSDp MSE Dunnett's Test E-04 8, 27 Treatments vs D-Dil Dose-Response Plot 1 24 hr Immobilisation 1-tail, 0.05 level of significance 0 D-Dil *6 *1 *2.2 *4.6 dos valores de NOEC/ LOEC Auxiliary Tests Statistic Critical Skew Kurt Shapiro-Wilk's Test indicates non-normal distribution (p <= 0.01) Bartlett's Test indicates unequal variances (p = 9.24E-06) Hypothesis Test (1-tail, 0.05) NOEC LOEC ChV TU Wilcoxon Rank Sum Test < Treatments vs D-Dil Dose-Response Plot 1 0 ****D-Dil Proportion Abnormal Atenção! Tests com concentração única Esquema de decisão para o cálculo de diferenças estatisticas baseado na proporcionalidade de dados (EPA) 7

8 Single Concentration Tests Conc-% D-Dil X X X X Transform: Arcsin Square Root 2-Tailed Conc-% Mean N-Mean Mean Min Max CV% N t-stat Critical MSD D-Dil *X X X X Hipótese nula = sem diferenças sig. entre controlo & amostra Probabilidade a 95% nível de significância - 2-tail - interesse nos positivo & negativo Tests com concentração única Auxiliary Tests Statistic Critical Skew Kurt Shapiro-Wilk's Test indicates normal distribution (p > 0.01) F-Test indicates equal variances (p = 3) Hypothesis Test (2-tail, 0.05) MSDu MSB F-Prob df MSDp MSE Homoscedastic t Test indicates , 8 significant differences Treatments vs D-Dil Dose-Response Plot 1 Proportion Abnormal 0 2-tail, 0.05 level of significance D-Dil *X1268 X1269 X1270 X1271 Bibliografia Practical Statistics for Field Biology - Jim Fowler & Louis Cohen (1990) Choosing & Using Statistics, A Biologist s Guide - Calvin Dytham (1999) 8

9 Obrigado 9