Universidade Federal do Rio de janeiro Programa de Pós Graduação em Saúde Coletiva ESTUDOS ECOLÓGICOS Mario Vianna Vettore Epidemiologia Estudo da ocorrência e distribuição de estados ou eventos relacionados à saúde em populações específicas, incluindo o estudo dos determinantes que influenciam tais estados, e a aplicação deste conhecimento para controlar problemas de saúde. Porta M (2008) A dictionary of Epidemiology. 5th ed. International Epidemiological Association. Oxford University Press. Estudos epidemiológicos Descrever frequência e distribuição características ou doenças/agravos à saúde Determinam se existe uma associação estatística entre a doença e um fator de risco Estabelecem inferências sobre uma possível relação causal entre exposição e desfecho 1
Estudos epidemiológicos ESTUDOS DESCRITIVOS Populacionais correlação ecológicos Estudo de caso ou série de casos Inquéritos transversais ou estudos seccionais ESTUDOS ANALÍTICOS ESTUDOS OBSERVACIONAIS Coorte, Caso-controle e Híbridos ESTUDOS DE INTERVENÇÃO Ensaio Clínico e Ensaio Comunitário Estudos epidemiológicos Estudos que usam populações ou grupos de indivíduos como unidade de observação, estudos descritivos (prevalência, incidência, tendências) Estudos que usam indivíduos como unidade de observação Estudos de coorte Estudos caso-controle Estudos transversais (cross-sectional) Estudos de intervenção Outros (nested case-control, case-crossover) Estudo ecológico ou agregado Comparação de grupos ao invés de indivíduos Geralmente empregados quando dados individuais não são disponíveis 2
OBJETIVOS Gerar ou testar hipóteses etiológicas explicar a ocorrência da doença Avaliar a efetividade de intervenções na população testar a aplicação de nosso conhecimento para prevenir doença ou promover saúde Correlação entre um fator de risco presumido e um desfecho valores médios do desfecho ( por ex. taxa, média) são plotados contra valores médios do fator (por ex. Ingestão de gordura média per capita), usando grupos como unidade de observação Grupos podem ser definidos por local (comparações geográficas) ou por tempo (tendências temporais) Gráfico da população de Oldemburgo (Alemanha) ao final de cada ano pelo número de cegonhas observada no ano, 1930-1936. Ornitholigische Monatsberichte 1936;44(2) 3
Relação entre eliminação de sódio (Na) e aumento na pressão arterial sistólica ajustada para idade nos centros de estudo da coorte INTERSALT* *Elliot, in Marmot and Elliot (eds.): Coronary Heart Disease Epidemiology, Oxford, 1992, pp.166-78. Fontes de dados de estudos epidemiológicos Fontes de dados de estudos epidemiológicos Observações (variáveis) individuais: São propriedades ou características dos indivíduos Ex. idade Observações (variáveis) de grupos: São propriedades ou características de grupos, organizações ou lugares Ex. poluição do ar Classificação de medidas ecológicas 1. Medidas agregadas São sumários (medidas resumo/tendência central) de observações derivadas de indivíduos em cada grupo Ex. média de renda familiar, proporção de fumantes 4
Classificação de medidas ecológicas 2. Medidas ambientais São características físicas de um lugar no qual os membros de cada grupo vivem ou trabalham Ex: Níveis de poluição do ar e exposição a luz solar OBS. Cada medida ambiental apresenta um análogo em nível individual, e estas exposições individuais (ou doses) variam entre os membros de cada grupo Classificação de medidas ecológicas 3. Medidas globais São atributos de grupos, organizações ou lugares, para os quais não existem análogos em nível individual, ao contrário do que ocorre com as anteriores Ex: Densidade populacional, nível de desorganização social, tipo de sistema de saúde Variáveis ecológicas 1. Medidas agregadas: agregação das mensurações efetuadas no nível individual proporção de fumantes, taxa de incidência de uma doença e renda familiar média 2. Medidas ambientais: características físicas do lugar. Cada medida ambiental tem uma análoga no nível individual, entretanto, o nível de exposição individual pode variar entre os membros de cada grupo poluição do ar, exposição à luz solar 3. Medidas globais: atributos de grupos, organizações ou lugares. Não existem análogos no nível individual densidade demográfica, desorganização social, sistema de saúde, políticas de saúde 5
Níveis de análise A unidade de análise é o nível comum para o qual os dados de todas as variáveis são reduzidos e analisados. 1. Análise de nível individual Um valor (atributo) para cada variável é atribuído para cada sujeito do estudo. Mesmo em epidemiologia ambiental é possível a atribuição de medidas ecológicas em nível individual. Níveis de análise Análise de nível individual Fator em Doença(Y) Total Estudo(X) caso não caso Exposto a b e1 Não Exposto c d eo Total m1 mo n Níveis de análise 2. Análise completamente ecológica Todas as variáveis (exposição, desfecho e covariáveis) são medidas ecológicas, de tal forma que a unidade de análise é o grupo Dentro de cada grupo não temos disponível a distribuição conjunta de qualquer combinação de variáveis individuais As informações disponíveis são apenas as distribuições marginais para cada variável 6
Níveis de análise Análise completamente ecológica Fator em Doença(Y) Total Estudo(X) caso não caso Exposto?? e1 Não Exposto?? eo Total m1 mo n Níveis de análise 3. Análise parcialmente ecológica Informações adicionais são disponíveis para algumas distribuições conjuntas, mas não para todas as variáveis do estudo dentro de cada grupo 4. Análise multinível É um tipo especial de técnica de modelagem que combina análises conduzidas em 2 ou mais níveis Ex. Análises individuais são conduzidas em cada grupo seguida de uma análise ecológica de todos os grupos utilizando os resultados da análises de nível individual Níveis de inferência O objetivo subjacente de todo estudo epidemiológico é a realização de inferências Inferência biológica estima efeitos de risco individuais Inferência ecológica estima efeitos nas taxas de grupos O nível de inferência causal alvo nem sempre corresponde ao nível da análise 7
Níveis de inferência Efeito biológico inferência individual Efeito ecológico inferência para grupos Efeito contextual Efeito de uma exposição ecológica sobre o risco individual, que é uma forma de inferência biológica Se a exposição ecológica é uma medida agregada, pode ser interessante separar seu efeito do seu efeito em nível individual análogo Inferência Limitação para testar hipóteses ecológicas potencial viés na estimação do efeito Viés ecológico (falácia ecológica) inferência causal inadequada sobre fenômenos individuais na base de observações de grupos uma associação observada no nível agregado não necessariamente significa que essa associação exista no nível individual Principal problema neste tipo de análise suposição de que os mesmos indivíduos são simultaneamente portadores do problema de saúde e do atributo associado Falácia Ecológica Viés que pode ocorrer devido à uma associação observada entre variáveis em nível agregado que necessariamente não representa uma associação que existe em nível individual Last: Dictionary of Epidemiology, 1995 8
Exemplo de falácia ecológica* População A $10.5K $34.5K $28.5K $12.2K $45.6K $17.5K $19.8K Renda média: $23,940 Acidentes de tráfego: 4/7=47% População B $12.5K $32.5K $24.3K $10.0K $14.3K $38.0K $26.4K Renda média: $22,430 Acidentes de tráfego: 3/7=43% População C $28.7K $30.2K $13.5K $23.5K $10.8K $22.7K $20.5K Renda média: $21,410 Acidentes de tráfego: 2/7=29% *Fonte: Diez-Roux, Am J Public Health 1998;88:216. Acidentes de tráfego (%) 60 50 40 30 20 10 0 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5 Renda média (U$, em 1000) Análise ecológica Maior renda está associada com maior ocorrência de acidentes 60 Acidentes de tráfego (%) 50 40 30 20 10 0 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5 Renda média (U$, em 1000) Análise ecológica Maior renda está associada com maior ocorrência de acidentes Não casos Casos de acidentes Análise em nível individual Casos de acidentes tem menor renda média do que não casos Renda média (U$, em 1000) 9
Qual dos dois níveis de inferência é errado? Concluir que alta renda é um fator de risco para acidentes (baseado nos dados ecológicos) é sujeito à falácia ecológica. Mas concluir que, porque os casos têm mais baixa renda, comunidades com altas médias de renda devem ter mais baixas taxas de acidentes é também errado! O problema real é a referência de nível cruzado* Usar dados ecológicos para fazer inferência no nível individual (falácia ecológica) Ou usar os dados individuais para fazer inferências para o grupo (nível populacional) Quando usado para fazer inferências no mesmo nível, ambas abordagens podem ser corretas *Morgenstern: Ann Rev Public Health 1995;16:61-81. Dados hipotéticos de indivíduos da população mundial Ingestão diária de sal Forte associação positiva (linear) Dados hipotéticos de indivíduos da população mundial Indivíduos do país A Ingestão diária de sal Ingestão diária de sal Sem associação 10
Dados hipotéticos de indivíduos da população mundial País A País B País C País D País E País F País G Ingestão diária de sal Dados ecológicos hipotéticos de 7 países Ingestão diária de sal País A País B País C País D País E País F País G Forte associação positiva (linear) Dimensão: Método de agrupamento 1. Desenho de múltiplos grupos 2. Desenho de tendências temporais 3. Desenhos mistos Dimensão: Método de mensuração da exposição 1. Estudos exploratórios 2. Estudos analíticos 11
1. Delineamento de múltiplos grupos 1.1 Estudos exploratórios Não há exposição específica de interesse à priori Objetivo: busca de padrões espaciais de distribuição de uma doença ou agravo que possam sugerir uma etiologia ambiental ou hipóteses etiológica mais específicas 1. Delineamento de múltiplos grupos 1.1 Estudos exploratórios comparação de taxas de doença entre regiões durante o mesmo período identificar padrões espaciais possível etiologia ambiental ou genética. Frequentemente, pode conter dois tipos de problemas: 1. Regiões com poucos casos grande variabilidade na taxa da doença 2. Regiões vizinhas tendem a ser mais semelhantes do que regiões mais distantes autocorrelação espacial 1. Delineamento de múltiplos grupos 1.2 Estudos Analíticos A variável de exposição primária é definida à priori, e mensurada e incluída na análise Avalia-se a associação ecológica entre os níveis médios de uma exposição e a taxa de doença entre grupos Estudo ecológico mais comum 12
Relation between sodium (Na) excretion and age increase in systolic blood pressure (SBP) in centers in the INTERSALT cohort* *Elliot, in Marmot and Elliot (eds.): Coronary Heart Disease Epidemiology, Oxford, 1992, pp.166-78. Relação entre níveis de radiação solar e taxa de mortalidade por câncer de ovário 2. Delineamento de tendências temporais 2.1 Estudos exploratórios Envolve a comparação da taxa de uma doença ao longo do tempo em uma população geograficamente definida utilizado para prever tendências futuras da doença ou avaliar o impacto de uma intervenção populacional 13
2. Delineamento de tendências temporais 2.1 Estudos exploratórios 2. Delineamento de tendências temporais 2.2 Estudos analíticos Avalia a associação ecológica entre a mudança nos níveis de exposição média e a mudança na taxa de uma doença em uma população geograficamente definida Avalia a associação entre as mudanças no tempo do nível médio de uma exposição e das taxas de doença em uma população geograficamente definida 2. Delineamento de tendências temporais 2.2 Estudos analíticos 14
2. Delineamento de tendências temporais 2.2 Estudos analíticos Processo de inferência causal dos estudos analíticos de séries temporais pode apresentar dois problemas: 1. Critérios diagnósticos e de classificação das doenças podem se modificar no tempo 2. Doença com grande período de latência/indução entre a exposição ao fator de risco e a sua detecção pode dificultar a avaliação da associação deste fator com a ocorrência da doença 3. Delineamento mistos 3.1 Estudos exploratórios Combina as características básicas dos estudos e múltiplos grupos e estudos exploratórios de tendências temporais Avalia a evolução temporal das taxas de uma doença em diferentes grupos populacionais 3. Delineamento mistos 3.1 Estudos analíticos Avalia a associação entre as mudanças no tempo do nível médio de uma exposição e a mudança nas taxas de uma doença entre diferentes grupos populacionais Potencializa a interpretação dos efeitos estimados Analisa simultaneamente as mudanças no nível de exposição médio e nas taxas de doença em função do tempo dentro de grupos e as diferenças entre os grupos 15
Disseminação de estudos Ecológicos 1. Baixo custo e conveniência Dados secundários de registros populacionais e censos: SIM, SINASC, SINAN, IBGE 2. Limitações na mensuração de estudos de nível individual Em epidemiologia ambiental exposições e doses individuais não são acuradas Disseminação de estudos Ecológicos 3. Limitações de delineamento de estudos individuais Estudos individuais podem não ser ideais se a exposição apresentar pouca variabilidade dentro de uma área de estudo Esta variabilidade pode ser substancial entre diferentes áreas 4. Simplicidade de análise e apresentação Em grandes estudos complexos conduzidos em nível individual, análises ecológicas e a apresentação de resultados agregados são mais simples Disseminação de estudos Ecológicos 5. Interesse em efeitos ecológicos O nível desejado de inferência do estudo pode ser ecológico ao invés de biológico (individual) Efeitos ecológicos são relevantes na avaliação de impactos de processos sociais ou intervenções populacionais, tais como programas, políticas ou leis 16
Limitações Incapacidade de associar exposição e doença no nível individual Dificuldade de controlar os efeitos de potenciais fatores de confusão Dados de estudos ecológicos representam níveis de exposição média ao invés de valores individuais reais Não há acesso a dados individuais Dados de diferentes fontes, o que pode significar qualidade variável da informação Falta de disponibilidade de informações relevantes é um dos mais sérios problemas na análise ecológica OBRIGADO PELA ATENÇÃO 17