Využití a interpretace kvaziexperimentálních studií u infekčních nemocí

Abstrakt

Kvaziexperimentální návrhy studií, někdy nazývané nerandomizované návrhy před intervencí , jsou v literatuře o infekčních chorobách všudypřítomné, zejména v oblasti intervencí zaměřených na snížení šíření bakterií rezistentních na antibiotika. O výhodách a omezeních kvazi experimentálního přístupu bylo napsáno málo. Tento článek nastiňuje hierarchii designu kvaziexperimentálních studií použitelných na studie infekčních nemocí, která, pokud se použije, může vést k důkladnějšímu výzkumu a přesvědčivějším kauzálním souvislostem mezi intervencemi a výsledky infekčních nemocí.

Při studiu infekčních nemocí, a zejména při studiu kontroly infekce a rezistence na antibiotika, se k hodnocení kvazi-experimentální studie, někdy nazývané před-intervenční design, často používá návrh výhody konkrétních intervencí. Zkontrolovali jsme studie publikované ve 2 časopisech (Clinical Infectious Diseases and Infection Control and Hospital Epidemiology) během 1,5letého období mezi 1. lednem 2002 a 1. červnem 2003 a našli jsme 36 kvazi-experimentálních studií.

Quasi-experimentální Studie zahrnují širokou škálu nerandomizovaných intervenčních studií. Tyto návrhy se často používají, když není logistické provedení nebo etické provedení randomizované, kontrolované studie – „zlatého standardu“ designu kauzálního výzkumu. Následují příklady kvaziexperimentálních studií. Například pokud nemocnice zavádí použití jako alkoholový dezinfekční prostředek na ruce, může nemocnice chtít studovat dopad této intervence na výsledek získávání bakterií rezistentních na antibiotika na základě kultury dozoru. Intervence je implementována, míry akvizice jsou měřeny před intervencí a po ní intervence a výsledky jsou analyzovány. Dalším příkladem je, že pokud má nemocnice zvýšenou míru pneumonie spojené s ventilátorem (VAP), může nemocniční personál navrhnout vzdělávací intervenci zaměřenou na snížení rychlosti VAP a porovnat míru před a po Třetím příkladem by mohla být studie účinku antimikrobiálního správcovského / vzdělávacího programu na předintervenci a postinterv Postupy předepisování antibiotik.

Se zvyšováním kapacity pro sbírání rutinních klinických údajů se zvyšovalo i používání kvaziexperimentálních návrhů studií při studiu infekčních nemocí a v dalších lékařských oborech. O těchto studijních plánech se však málo píše v lékařské literatuře nebo v tradičních učebnicích epidemiologie. Naproti tomu je literatura o společenských vědách plná příkladů způsobů implementace a zdokonalení kvazi experimentálních studií.

V tomto článku si klademe za cíl přezkoumat různé návrhy kvazi experimentálních studií a hierarchii těchto návrhů. s ohledem na jejich schopnost stanovit příčinné souvislosti mezi intervencí a výsledkem. Příklad intervence na dezinfekci rukou na bázi alkoholu zaměřené na snížení rychlosti získávání bakterií rezistentních na antibiotika bude použit v celém článku k ilustraci různých návrhů kvazi experimentálních studií. Diskutujeme o problémech, které vznikají v designech kvazi-experimentálních studií, a nabízíme metody, jak je vylepšit.

Metody

Zkontrolovali jsme články a kapitoly knih, které pojednávají o designu kvazi-experimentálních studií. Většina článků odkazovala na 2 učebnice, které byly poté podrobně přezkoumány.

Byly identifikovány klíčové výhody a nevýhody kvazi experimentálních studií, které se týkají studia infekčních nemocí. Byly identifikovány potenciální metodologické nedostatky kvazi experimentů při studiu infekčních nemocí. Kromě toho je k dispozici souhrnný obrázek, který nastiňuje hierarchii návrhů kvazi-experimentálních studií (obrázek 1): návrhy s vyšším počtem mají větší interní platnost vůči potenciální příčině mezi intervencí a výsledkem.

Výsledky a diskuse

Co je to kvazi experiment?

Kvazi experimenty jsou studie, které mají za cíl vyhodnotit intervence, ale nepoužívají randomizaci.Stejně jako randomizované studie si kvazi experimenty kladou za cíl prokázat kauzalitu mezi intervencí a výsledkem.

Na základě této definice je zřejmé, že mnoho publikovaných studií v literatuře o infekčních nemocech, zejména v studium rezistence na antibiotika využívá design kvazi-experimentální studie. Randomizovaná, kontrolovaná studie se obecně považuje za nejvyšší úroveň důvěryhodnosti, pokud jde o hodnocení kauzality; v nemocničním nebo veřejném zdravotnickém zařízení však intervenci často nelze randomizovat, a to z jednoho nebo více důvodů: (1) etické aspekty, (2) neschopnost randomizovat pacienty, (3) neschopnost randomizovat umístění a (4) ) potřeba rychle zasáhnout. O každém z těchto důvodů je pojednáno níže.

Etické úvahy obvykle neumožní zadržení zásahu, který má známou účinnost. Pokud účinnost zásahu není stanovena, pak je výběrem pro stanovení účinnosti randomizovaná, kontrolovaná studie. Pokud však zahrnutý studovaný zásah zahrnuje akceptovaný, dobře zavedený terapeutický zásah, nebo pokud má intervence na základě dříve provedených kvaziexperimentálních nebo observačních studií spornou účinnost, vyvstávají etické problémy týkající se randomizace pacientů.

Intervence často nelze randomizovat u jednotlivých pacientů. Například při studiu vlivu použití dezinfekčního prostředku na ruce na bázi alkoholu na míru získávání enterokoků rezistentních na vankomycin (VRE), jak je stanoveno kontrolní kulturou, je obtížné randomizovat použití dezinfekčního prostředku pro jednotlivé místnosti nebo jednotlivé pacienty, protože , jakmile je zaměstnanec dezinfikován, je nepravděpodobné, že by souhlasil s rekontaminací, než uvidí dalšího pacienta – ani IRB s tím pravděpodobně nebude souhlasit. Podobně nelze na jednotlivé pacienty randomizovat výchovnou intervenci ke snížení VAP.

Intervence často nelze randomizovat na jednotlivá místa. Například je obtížné randomizovat použití dezinfekčního prostředku na ruce na bázi alkoholu pouze k některým zdravotnickým pracovníkům. Když je tento design randomizovaných míst úspěšně použit, jsou místa obvykle geograficky oddělená; to zahrnuje další otázky, zda se liší jiné faktory prostředí, což dále komplikuje návrh a analýzu. Kompromisem, který byl použit, je randomizace různých jednotek ve stejné nemocnici. Z politického hlediska je však obtížné zavést použití dezinfekčního prostředku na bázi alkoholu pouze v určitých částech nemocnice nebo pouze na určitých stranách oddělení. Další nedostatečně využívanou alternativou je studie randomizace klastrů, ve které jsou randomizovány spíše intaktní skupiny nebo „klastry“ než jednotlivci.

Při kontrole infekční nemoci je často nutné rychle zasáhnout, což ztěžuje řádné provedení randomizovaného hodnocení. Například při propuknutí infekce způsobené bakteriemi rezistentními na antibiotika je často tlak na ukončení ohniska intervencí ve všech možných oblastech, a proto není možné zadržet péče, ke kterému by došlo v randomizované kontrolované studii, ve které jedna ze skupin nedostala žádnou léčbu. Klinická a etická nutnost rychlého zásahu ztěžuje nebo znemožňuje provedení zdlouhavého procesu provádění randomizované studie. v literatuře se diskutuje o míře shody mezi randomizovanými studiemi a observačními studiemi. V důsledku toho jsou četné studie prováděny retrospektivně, po intervenci byla implementována k ukončení takového ohniska.

Jaká jsou rizika pro stanovení kauzality, když se při studiu infekčních nemocí použijí kvazi experimentální vzory?

Chybí náhodné přiřazení hlavní slabina designu kvazi-experimentální studie. Sdružení identifikovaná v kvazi experimentech splňují některé požadavky kauzality, protože intervence předchází měření výsledku. Lze také prokázat, že výsledek se statisticky liší podle intervence. Statistická asociace bohužel neznamená kauzální asociaci, zvláště pokud je studie špatně navržena. U mnoha kvazi experimentů tedy nejčastěji zůstává otázka: Existují alternativní vysvětlení zjevné příčinné souvislosti? Pokud jsou tato alternativní vysvětlení věrohodná, jsou důkazy méně než přesvědčivé. Tyto soupeřící hypotézy nebo alternativní vysvětlení vycházejí z principů návrhu epidemiologických studií.

Metodické principy, které nejčastěji způsobují alternativní vysvětlení v kvaz experimentálních studiích infekčních nemocí, zahrnují následující: (1) obtížnost kontroly důležité matoucí proměnné, (2) výsledky, které jsou vysvětleny statistickým principem regrese k průměru, a (3) účinky zrání.

Potíže s ovládáním důležitých matoucích proměnných vyplývají z nedostatku randomizace. Například ve studii, jejímž cílem je prokázat, že zavedení dezinfekčního prostředku na ruce na bázi alkoholu vedlo k nižší míře získávání bakterií rezistentních vůči antibiotikům, existuje řada důležitých potenciálních matoucích proměnných, které se mezi oběma obdobími mohly lišit (tj. , období před intervencí a po intervenci); proměnné zahrnují závažnost onemocnění, kvalitu lékařské a ošetřovatelské péče a postupy předepisování antibiotik. V regresi s více proměnnými by první proměnnou bylo možné řešit pomocí opatření závažnosti nemoci, ale druhá a třetí matoucí proměnná by bylo obtížné, ne-li téměř nemožné, měřit a kontrolovat.

Regrese k průměr je rozšířený statistický jev. Může to vést k nesprávnému závěru, že účinek je způsoben léčbou, když je to ve skutečnosti náhodou. Tento jev poprvé popsal v roce 1886 Francis Galton. Měřil výšku dospělých dětí a jejich rodičů s tím, že když byla průměrná výška rodičů větší než průměrná výška v populaci, měly děti tendenci být nižší než jejich rodiče. Podobně, když byla průměrná výška rodičů menší než průměrná výška v populaci, měly děti tendenci být vyšší než jejich rodiče.

Při léčbě mnoha infekčních nemocí, co spouští implementaci intervence je nárůst míry nad průměr nebo normu. Například při kontrole infekce se často používají statistické kontrolní grafy, které upozorňují pracovníky kontroly infekce, že míra VAP nebo získání bakterií rezistentních na antibiotika jsou vyšší než obvykle. Statistický princip regrese k průměru předpovídá, že tyto zvýšené sazby budou mít tendenci klesat, a to i bez zásahu. Nemocniční personál však nemůže pasivně čekat, až k tomuto poklesu dojde. Pracovníci nemocnice proto často provádějí jeden nebo více zásahů, a pokud dojde k poklesu míry, mohou mylně dojít k závěru, že pokles je kauzálně spojen s intervencí. Alternativním vysvětlením může být ve skutečnosti regrese k průměru.

Účinky zrání jsou hrozbou pro platnost závěru, že zásah způsobil výsledek. Tyto účinky souvisejí s přirozenými změnami, s nimiž se pacienti setkávají v průběhu času. Tyto matační změny mohou ohrozit vnitřní platnost studie. Kromě toho existují cyklické sezónní trendy, které mohou být hrozbou pro platnost přiřazení pozorovaného výsledku k intervenci. Například virové infekce mají sezónní vzorce vedoucí k vyšší míře VAP v zimě. V naší ukázkové studii, pokud se míra VAP před intervencí měří v zimě a k intervenci dochází na jaře, může být pokles míry VAP způsoben sezónním trendem, a nikoli intervencí.

Jaké jsou různé návrhy kvazi experimentálních studií?

V literatuře společenských věd jsou kvazi experimentální studie rozdělena do 3 kategorií studijního designu:

1. Kvazi experimentální studie, které nepoužívají kontrolní skupiny.

2. Kvazi-experimentální studie, které používají kontrolní skupiny, ale žádné pretestování.

3. Kvazi-experimentální návrhy studií, které používají kontrolní skupiny a předběžné testy

V rámci těchto kategorií návrhů studií existuje hierarchie, přičemž studie kategorie 3 jsou zdravější než studie v kategoriích 2 nebo 1, pokud jde o stanovení kauzality. Pokud je to možné, měli by se vyšetřovatelé snažit navrhnout studie spadající do kategorie 3.

Shadish et al. projednat 7 návrhů v kategorii 1; 3 vzory v kategorii 2; a 6 návrhů v kategorii 3. Zjistili jsme, že studie kategorie 2 jsou zřídka použitelné ve výzkumu infekčních nemocí, protože předtestová měření jsou téměř vždy k dispozici. Dále jsme zjistili, že většinu kvazi experimentů ve studiu infekčních nemocí lze charakterizovat 5 vzory studií v kategorii 1 a 3 vzory v kategorii 3, protože ostatní studie nebyly použity při studiu infekčních nemocí, podle literatura. Pro zjednodušení jsme tedy v následujících částech a na obrázku 1 shrnuli 8 návrhů studií, které jsou pro výzkum infekčních nemocí nejrelevantnější. V každé symbolické notaci se čas pohybuje zleva doprava.

Kategorie 1: Kvazi -experimentální studie, které nepoužívají kontrolní skupiny.

1. Návrh 1 skupiny před testem a posttestem.

Toto je běžně používaný design studie. Provede se jedno pozorovací měření před otestováním (O1), provede se intervence (X) a provede se měření po testu (O2).Například O1 by mohla být míra získávání VRE, jak je určeno výsledky kultur přímého dozoru, X by mohlo být zavedení použití dezinfekčního prostředku na ruce na bázi alkoholu, a O2 by mohla být míra získávání VRE po zásahu . Zahrnutí předběžného testu poskytuje určité informace o tom, jaké by mohly být míry akvizice, kdyby k zásahu nedošlo.

2. Design 1-skupiny pretest-posttest, který používá dvojitý pretest.

Výhodou tohoto designu studie oproti designu 1 je, že přidání druhého měření předběžného testu před intervencí snižuje pravděpodobnost, že regrese průměr, zrání a / nebo sezónnost by mohly vysvětlit pozorovanou souvislost mezi intervencí a posttestovým výsledkem. Například ve studii, ve které použití dezinfekčního prostředku na ruce na bázi alkoholu vedlo ke snížení míry získávání VRE (O3 < O2 a O1), pokud 1 studie měla 2 předintervenční měření VRE míry akvizice (O1 a O2) a obě byly zvýšené, což by naznačovalo, že existuje snížená pravděpodobnost, že O3 bude nižší kvůli matoucím proměnným, vlivům zrání, sezónním vlivům nebo regresi k průměru.

3. Návrh skupiny 1 pretest-posttest, který používá neekvivalentní závislou proměnnou.

Tento design zahrnuje kromě primární závislé proměnné (a) i zahrnutí neekvivalentní závislé proměnné (b). Proměnné a a b by měly posoudit podobné konstrukty; to znamená, že 2 měření by měla mít podobné potenciální kauzální proměnné a matoucí proměnné, kromě účinku intervence. Očekává se, že se proměnná a změní z důvodu zásahu X, zatímco proměnná b nikoli. Vezmeme-li náš příklad VAP, proměnná a může být výskyt VAP a proměnná b může být výskyt infekce močových cest spojené s katétrem (UTI). Pokud je výchovná intervence zaměřena na povzbuzení nemocničního personálu ke zvedání hlav lůžek pacientů a dodržování protokolu odstavení mechanickou ventilací, dalo by se očekávat snížení výskytu VAP, ale ne výskytu UTI. řada důležitých matoucích proměnných, jako je závažnost onemocnění a postupy předepisování antibiotik, mohou ovlivnit obě měření výsledku. Pokud by tedy byly měřeny jak hodnoty VAP, tak UTI, a kdyby se míra VAP po intervenci snížila, ale míra UTI ano ne, pak by byla data přesvědčivější, než kdyby byly měřeny pouze rychlosti VAP.

Tento návrh přidává třetí posttestové měření (03) k návrhu 1-skupiny pretest-posttest a poté odstraní zásah před a je provedeno konečné opatření (O4). Výhodou tohoto návrhu je, že umožňuje testovat hypotézy o výsledku jak v přítomnosti, tak v nepřítomnosti intervence. Pokud tedy člověk předpovídá pokles ou Výsledek mezi O1 a O2 (tj. po provedení intervence), pak by se dalo předpovědět zvýšení výsledku mezi O3 a O4 (tj. po odstranění intervence). Upozornění je, že pokud se má za to, že intervence má trvalé účinky, je třeba měřit O4 poté, co tyto účinky pravděpodobně vymizí. Studie by byla například přesvědčivější, kdyby prokázala, že míra získávání VRE se snížila po zásahu dezinfekčním prostředkem na ruce na bázi alkoholu (O2 a O3 méně než O1) a že po ukončení používání dezinfekčního prostředku se sazby zvýšily (O4 větší než O2 a O3 a blíže 01).

Výhodou tohoto návrhu je, že prokazuje reprodukovatelnost asociace mezi zásahem a výsledkem. Například asociace je pravděpodobnější kauzální, pokud se prokáže, že použití dezinfekčního prostředku na ruce na bázi alkoholu vede ke snížení míry rezistence na antibiotika jak při jeho prvním zavedení, tak při opětovném zavedení po přerušení zásahu. Stejně jako v návrhu studie 3 je třeba učinit předpoklad, že účinek intervence je přechodný. Tento design se při studiu infekčních nemocí často nepoužívá kvůli etickým problémům spojeným s odstraněním léčby, která se jeví jako účinná. Epidemiologicky se však jedná o lepší design, než jaký byl dříve načrtnut.

Kategorie 3: Kvazi experimentální návrhy, které používají kontrolní skupiny a předběžné testy. Čtenář by si měl uvědomit, že u všech těchto návrhů studie není intervence náhodná. Vybrané kontrolní skupiny jsou srovnávací skupiny. Získání předběžných měření pro intervenční i kontrolní skupinu umožňuje posoudit počáteční srovnatelnost skupin. Předpokládá se, že čím menší je rozdíl mezi předběžnými měřeními, tím menší je pravděpodobnost, že mezi oběma skupinami budou důležité matoucí proměnné.