Kvasi-kokeellisten tutkimusten käyttö ja tulkinta tartuntatauteissa

Tiivistelmä

Kvasi-kokeelliset tutkimussuunnitelmat, joita joskus kutsutaan satunnaistamattomiksi, ennen toimenpidettä suoritettaviksi , ovat tartuntatautien kirjallisuudessa läsnä kaikkialla, erityisesti antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien leviämisen vähentämiseen tähtäävien toimenpiteiden alalla. Kvasi-kokeellisen lähestymistavan eduista ja rajoituksista on kirjoitettu vähän. Tässä artikkelissa hahmotellaan lähes kokeellisen tutkimussuunnitelman hierarkia, jota voidaan soveltaa tartuntatautitutkimuksiin ja joka, jos sitä käytetään, voi johtaa perusteellisempaan tutkimukseen ja vakuuttavampiin syy-yhteyksiin tartuntatautien interventioiden ja tulosten välillä.

Tartuntatautien tutkimuksessa ja erityisesti infektioiden hallinnan ja antibioottiresistenssin tutkimuksessa käytetään usein kokeellista tutkimussuunnitelmaa, jota joskus kutsutaan interventiota edeltäväksi suunnitelmaksi. erityisten toimenpiteiden hyödyt. Tarkastimme tutkimuksia, jotka julkaistiin kahdessa lehdessä (Kliiniset tartuntataudit ja infektioiden hallinta sekä sairaalan epidemiologia) 1,5 vuoden ajanjaksolla 1. tammikuuta 2002 ja 1. kesäkuuta 2003 välisenä aikana, ja löysimme 36 kvasi-kokeellista tutkimusta.

Näennäiskokeellinen tutkimukset kattavat laajan valikoiman satunnaisia interventiotutkimuksia. Näitä malleja käytetään usein, kun satunnaistetun, kontrolloidun tutkimuksen suorittaminen – syy-tutkimuksen ”kultastandardi” – ei ole logistisesti mahdollista tai eettistä. Seuraavassa on esimerkkejä näennäiskokeellisista tutkimuksista. Esimerkiksi, jos sairaala ottaa käyttöön alkoholipohjaisella käsien desinfiointiaineella sairaala voi haluta tutkia tämän toimenpiteen vaikutusta antibiooteille vastustuskykyisten bakteerien hankinnan tulokseen valvontakulttuurin perusteella. Interventio toteutetaan, hankinta-arvot mitataan ennen toimenpidettä ja sen jälkeen Toisena esimerkkinä, jos sairaalassa esiintyy lisääntyvää ventilaattoriin liittyvää keuhkokuumeita (VAP), sairaalan henkilökunta voi suunnitella koulutustoimenpiteen, jolla pyritään vähentämään VAP: n määrää ja vertaamaan verokantaa ennen ja jälkeen Kolmas esimerkki olisi tutkimus mikrobilääkehoito / koulutusohjelman vaikutuksista ennaltaehkäisyyn ja jälkihoitoon. antibioottien määräämisen käytännöt.

Kun kyky kerätä rutiinia kliinistä tietoa on lisääntynyt, on kasvanut kvasi-kokeellisten tutkimussuunnitelmien käyttö tartuntatautien tutkimuksessa ja muilla lääketieteen aloilla. Näistä tutkimussuunnitelmista on kuitenkin kirjoitettu vähän lääketieteellisessä kirjallisuudessa tai perinteisissä epidemiologian oppikirjoissa. Sitä vastoin yhteiskuntatieteellisessä kirjallisuudessa on runsaasti esimerkkejä tavoista kokeellisten tutkimusten toteuttamiseen ja parantamiseen.

Tässä artikkelissa pyrimme tarkastelemaan erilaisia kvasi-kokeellisia tutkimussuunnitelmia ja näiden mallien hierarkiaa suhteessa heidän kykyynsä selvittää syy-yhteyksiä toimenpiteen ja lopputuloksen välillä. Esimerkkiä alkoholipohjaisesta käsien desinfiointiaineesta, jolla pyritään vähentämään antibioottiresistenttien bakteerien hankkimisnopeuksia, käytetään koko artikkelissa havainnollistamaan erilaisia näennäiskokeellisia tutkimusmalleja. Keskustelemme näennäiskokeellisissa tutkimussuunnitelmissa esiin tulevista ongelmista ja tarjoamme menetelmiä niiden parantamiseksi.

Menetelmät

Tarkastimme artikkeleita ja kirjalukuja, joissa keskustellaan kvasi-kokeellisten tutkimusten suunnittelusta. Suurin osa artikkeleista viittasi kahteen oppikirjaan, joita tarkasteltiin sitten perusteellisesti.

Taudin kokeellisten tutkimusten tärkeimmät edut ja haitat tunnistettiin tartuntatautien tutkimuksen yhteydessä. Tartuntatautien tutkimuksessa tunnistettiin kvasikokeiden mahdolliset metodologiset puutteet. Lisäksi toimitetaan yhteenveto, jossa hahmotellaan näennäiskokeellisten tutkimussuunnitelmien hierarkia (kuva 1): Suurempien numeroiden malleilla on enemmän sisäistä pätevyyttä suhteessa potentiaaliseen syy-yhteyteen intervention ja lopputuloksen välillä.

Tulokset ja keskustelu

Mikä on kvasi kokeilu?

Kvasi kokeet ovat tutkimuksia, joiden tarkoituksena on arvioida interventioita, mutta joissa ei käytetä satunnaistamista.Satunnaistettujen tutkimusten tavoin kvasi kokeilla pyritään osoittamaan syy-yhteys intervention ja lopputuloksen välillä.

Tämän määritelmän perusteella on selvää, että monet julkaistut tutkimukset tartuntatautien kirjallisuudessa ja erityisesti antibioottiresistenssin tutkimuksessa käytetään lähes kokeellista tutkimussuunnitelmaa. Satunnaistetun, kontrolloidun tutkimuksen uskotaan yleensä olevan korkeimmalla uskottavuudella syy-yhteyden arvioinnissa; kuitenkin sairaalassa tai kansanterveysympäristössä interventiota ei usein voida satunnaistaa yhdestä tai useammasta syystä: (1) eettiset näkökohdat, (2) kyvyttömyys satunnaistaa potilaita, (3) kyvyttömyys satunnaistaa sijainteja ja (4) ) tarve puuttua nopeasti. Kutakin näistä syistä käsitellään jäljempänä.

Eettiset näkökohdat eivät yleensä salli sellaisen tehon puuttumista, jolla on tunnettu teho. Jos toimenpiteen tehokkuutta ei ole osoitettu, satunnaistettu, kontrolloitu tutkimus on valinta tehon määrittämiseksi. Mutta jos tutkittavaan interventioon sisältyy hyväksytty, vakiintunut terapeuttinen interventio tai jos interventiolla on kyseenalaista tehokkuutta aiemmin tehtyjen kvasi-kokeellisten tai havaintotutkimusten perusteella, potilaiden satunnaistamista koskevat eettiset kysymykset otetaan esiin.

Interventioita ei usein voida satunnaistaa yksittäisille potilaille. Esimerkiksi tutkimalla alkoholipohjaisen käsien desinfiointiaineen käytön vaikutusta vankomysiiniresistenttiin enterokokki (VRE) -hankintamäärään valvontakulttuurin perusteella on vaikea satunnaistaa desinfiointiaineen käyttöä yksittäisiin huoneisiin tai yksittäisiin potilaisiin, koska desinfioinnin jälkeen henkilökunnan jäsen ei todennäköisesti suostu saastuttamaan uudelleen ennen kuin hän näkee seuraavan potilaan – eikä IRB todennäköisesti hyväksy tätä. Vastaavasti koulutukseen perustuvaa interventiota VAP: n vähentämiseksi ei voida satunnaistaa yksittäisille potilaille.

Interventioita ei usein voida satunnaistaa yksittäisiin paikkoihin. Esimerkiksi alkoholipohjaisen käsien desinfiointiaineen käyttöä on vaikea satunnaistaa vain joillekin terveydenhuollon ammattilaisille. Kun tätä satunnaistettujen sijaintien suunnittelua käytetään onnistuneesti, sijainnit erotetaan yleensä maantieteellisesti; Tähän liittyy lisäkysymyksiä siitä, ovatko muut ympäristötekijät erilaiset, mikä vaikeuttaa suunnittelua ja analyysia entisestään. Käytetty kompromissi on satunnaistaa eri yksiköt samassa sairaalassa. Poliittisesti on kuitenkin vaikea toteuttaa alkoholipohjaista desinfiointiainetta vain sairaalan tietyissä osissa tai vain osaston osilla. Toinen alikäytetty vaihtoehto on klusterien satunnaistamistutkimus, jossa satunnaistetaan ehjät ryhmät tai ”klusterit” eikä yksilöitä.

Tartuntatautien hallitsemiseksi on usein tarpeen puuttua nopeasti, Esimerkiksi antibioottiresistenttien bakteerien aiheuttamien infektiotapausten yhteydessä on usein paine lopettaa taudinpuristus puuttumalla kaikkiin mahdollisiin alueisiin, joten ei ole mahdollista pidättää hoito, joka tapahtuisi satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa, jossa yksi ryhmistä ei saanut hoitoa. Kliiniset ja eettiset tarpeet puuttua nopeasti vaikeuttavat tai eivät pysty toteuttamaan pitkää satunnaistetun tutkimuksen toteuttamisprosessia. kirjallisuuskeskustelu satunnaistettujen kokeiden ja havainnointitutkimusten välisestä sopimussuhteesta, minkä vuoksi lukuisia tutkimuksia tehdään takautuvasti toteutettiin tällaisen taudinpurkauksen lopettamiseksi.

Mitkä ovat uhka syy-yhteyden toteamiselle, kun lähes kokeellisia malleja käytetään tartuntatautien tutkimuksessa?

Satunnaisten määritysten puute on lähes kokeellisen tutkimuksen suunnittelun suurin heikkous. Näennäiskokeissa tunnistetut assosiaatiot täyttävät joitain syy-yhteyden vaatimuksia, koska interventio edeltää tuloksen mittaamista. Tuloksen voidaan myös osoittaa vaihtelevan tilastollisesti toimenpiteen mukaan. Valitettavasti tilastollinen yhteys ei tarkoita syy-yhteyttä, varsinkin jos tutkimus on huonosti suunniteltu. Niinpä monissa näennäiskokeissa jätetään useimmiten kysymys: Onko näennäiselle syy-yhteydelle vaihtoehtoisia selityksiä? Jos nämä vaihtoehtoiset selitykset ovat uskottavia, todisteet ovat vähemmän kuin vakuuttavia. Nämä kilpailevat hypoteesit tai vaihtoehtoiset selitykset johtuvat epidemiologisen tutkimuksen suunnittelun periaatteista.

Metodologisiin periaatteisiin, jotka johtavat useimmiten vaihtoehtoisiin selityksiin infektiosairauksien kvasi-kokeellisissa tutkimuksissa, ovat seuraavat: (1) vaikeus hallita tärkeät sekoittavat muuttujat, (2) tulokset, jotka selitetään tilastollisella periaatteella regressio keskiarvoon, ja (3) kypsymisvaikutukset.

Vaikeus hallita tärkeitä sekoittavia muuttujia johtuu satunnaistamisen puutteesta. Esimerkiksi tutkimuksessa, jonka tarkoituksena on osoittaa, että alkoholipohjaisen käsien desinfiointiaineen käyttöönotto johti alhaisempaan antibioottiresistenttien bakteerien hankkimiseen, on olemassa useita tärkeitä potentiaalisia sekoittavia muuttujia, jotka ovat saattaneet vaihdella kahden jakson välillä (ts. , ennaltaehkäisy- ja jälkikäyntijaksot); muuttujia ovat sairauden vakavuus, lääketieteellisen hoidon laatu ja antibioottien määrääminen. Monimuuttuja regressiossa ensimmäiseen muuttujaan voidaan puuttua sairauden vakavuutta mittaavilla toimenpiteillä, mutta toista ja kolmatta sekoittavaa muuttujaa olisi vaikea, ellei lähes mahdotonta, mitata ja hallita.

Regressio keskiarvo on yleinen tilastollinen ilmiö. Se voi johtaa väärään johtopäätökseen, että vaikutus johtuu hoidosta, kun se itse asiassa johtuu sattumasta. Ilmiön kuvaili ensimmäisen kerran vuonna 1886 Francis Galton. Hän mitasi lasten ja heidän vanhempiensa aikuisten pituuden ja huomautti, että kun vanhempien keskimääräinen pituus oli suurempi kuin väestön keskimääräinen pituus, lapset olivat yleensä lyhyempiä kuin heidän vanhempansa. Samoin kun vanhempien keskimääräinen pituus oli väestön keskimääräistä pituutta lyhyempi, lapset olivat yleensä vanhempiaan pitempiä.

Mikä laukaisee monien tartuntatautien hoidossa interventio on nopeuden nousu keskiarvon tai normin yläpuolelle. Esimerkiksi infektioiden torjunnassa käytetään usein tilastollisia valvontakaavioita infektioiden valvontahenkilöstön varoittamiseksi siitä, että VAP: n tai antibioottiresistenttien bakteerien hankkimisen hinnat ovat tavallista korkeammat. Keskiarvoon regressioiden tilastollinen periaate ennustaa, että nämä korkeat hinnat pyrkivät laskemaan jopa ilman puuttumista. Sairaalahenkilökunta ei kuitenkaan voi odottaa passiivisesti tämän laskun tapahtumista. Siksi sairaalahenkilökunta toteuttaa usein yhden tai useamman toimenpiteen, ja jos nopeus laskee, he voivat erehtyä päätellä, että lasku liittyy syy-aikaan interventioon. Itse asiassa vaihtoehtoinen selitys voisi olla regressio keskiarvoon.

Kypsymisvaikutukset ovat uhka pätevyydelle päätellä, että interventio aiheutti lopputuloksen. Nämä vaikutukset liittyvät luonnollisiin muutoksiin, joita potilaat kokevat ajan myötä. Nämä kypsymismuutokset voivat uhata tutkimuksen sisäistä pätevyyttä. Lisäksi on kausiluonteisia suhdannekehityksiä, jotka voivat olla uhka havaitun lopputuloksen osoittamisen pätevyydelle interventioon. Esimerkiksi virusinfektiot ovat kausiluonteisia, mikä johtaa korkeampaan VAP-määrään talvella. Esimerkkitutkimuksessamme, jos ennaltaehkäisyn VAP-arvo mitataan talvella ja interventio tapahtuu keväällä, VAP-arvon lasku voi johtua kausiluonteisesta trendistä eikä interventiosta.

Mitkä ovat lähes kokeellisen tutkimuksen suunnitelmat?

Yhteiskuntatieteellisessä kirjallisuudessa kvasi-kokeelliset tutkimukset on jaettu kolmeen tutkimussuunnitteluluokkaan:

1. Näennäiskokeelliset tutkimussuunnitelmat, joissa ei käytetä kontrolliryhmiä

2. Näennäiskokeelliset tutkimussuunnitelmat, joissa käytetään kontrolliryhmiä, mutta ei ennakkotestausta

3. Kvasi-kokeelliset tutkimussuunnitelmat, joissa käytetään kontrolliryhmiä ja ennakkomääriä.

Näissä tutkimussuunnitteluluokissa on hierarkia, ja luokan 3 tutkimukset ovat syy-yhteyden määrittämisen kannalta järkevämpiä kuin luokkien 2 tai 1 tutkimukset. Siksi tutkijoiden tulisi mahdollisuuksien mukaan pyrkiä suunnittelemaan tutkimuksia, jotka kuuluvat luokkaan 3.

Shadish et ai. keskustella 7 mallista luokassa 1; 3 mallia luokassa 2; ja 6 mallia luokassa 3. Määritimme, että luokan 2 tutkimuksia voidaan harvoin soveltaa tartuntatautien tutkimuksessa, koska ennakkotestimittauksia on melkein aina saatavilla. Lisäksi päätimme, että useimmille tartuntatautien tutkimuksessa käytetyille näennäiskokeille voitiin luonnehtia viidellä tutkimussuunnitelmalla luokassa 1 ja kolmella suunnitteluluokalla luokassa 3, koska muita tutkimussuunnitelmia ei käytetty tartuntatautien tutkimuksessa. kirjallisuus. Siten yksinkertaisuuden vuoksi olemme tiivistäneet tartuntatautien tutkimuksen kannalta olennaisimmat 8 tutkimusmallia seuraavissa osissa ja kuvassa 1. Kummassakin symbolisessa merkinnässä aika liikkuu vasemmalta oikealle.

Luokka 1: lähes -kokeelliset tutkimussuunnitelmat, joissa ei käytetä kontrolliryhmiä.

1. Yhden ryhmän ennakkotesti-jälkitesti.

Tämä on yleisesti käytetty tutkimusmalli. Suoritetaan yksi ennakkotestaava havainnointimittaus (O1), interventio (X) ja jälkitestimittaus (O2).Esimerkiksi O1 voi olla VRE: n hankintaprosentti, joka määritetään peroraalisten valvontaviljelmien tulosten avulla, X voi olla alkoholipohjaisen käsien desinfiointiaineen käytön käyttöönotto ja O2 voi olla VRE: n hankinnan nopeus toimenpiteen jälkeen . Ennakkotestin lisääminen antaa tietoja siitä, mitkä hankintahinnat olisivat voineet olla, jos interventiota ei olisi tapahtunut.

2. Yhden ryhmän ennakkotesti-jälkitestisuunnittelu, joka käyttää kaksoiskoketta.

Tämän tutkimuksen suunnittelun etu suunnitelmaan 1 nähden on, että toisen ennakkotestimittauksen lisääminen ennen interventiota vähentää todennäköisyyttä, että regressio keskiarvo, kypsyminen ja / tai kausiluonteisuus voisivat selittää havaitun yhteyden intervention ja testin jälkeisen tuloksen välillä. Esimerkiksi tutkimuksessa, jossa alkoholipohjaisen käsien desinfiointiaineen käyttö johti matalampiin VRE-hankintaprosentteihin (O3 < O2 ja O1), jos yhdessä tutkimuksessa oli 2 VRE: n ennakoivaa mittausta hankintaprosentit (O1 ja O2), ja ne molemmat olivat koholla, tämä viittaa siihen, että todennäköisyys sille, että O3 oli pienempi johtuen sekoittavista muuttujista, kypsymisvaikutuksista, kausivaikutuksista tai keskiarvoon regressiosta, oli pienempi.

3. Yhden ryhmän ennakkotesti-jälkitestisuunnittelu, joka käyttää eiekvivalenttia riippuvaa muuttujaa.

Tähän suunnitteluun sisältyy ensisijaisesta riippuvainen muuttuja (a) lisäksi eiekvivalenttinen riippuvainen muuttuja (b). Muuttujien a ja b tulisi arvioida samanlaisia rakenteita; toisin sanoen kahdella mittauksella tulisi olla samanlaiset potentiaaliset syy-muuttujat ja sekoittavat muuttujat paitsi toimenpiteen vaikutus. Muuttujan a odotetaan muuttuvan toimenpiteen X takia, kun taas muuttujan b ei. Ottaen VAP-esimerkkimme muuttuja a voi olla VAP: n ilmaantuvuus ja muuttuja b voi olla katetriin liittyvän virtsatieinfektion (UTI) ilmaantuvuus. Jos koulutustoiminnan tarkoituksena on kannustaa sairaalan henkilökuntaa nostamaan potilaiden sängynpäät ja seuraamaan mekaanista tuuletusta vieroitusprotokollaa, voidaan odottaa VAP: n ilmaantuvuuden vähenemistä, mutta ei virtsatieinfektioiden esiintyvyyttä. Useat tärkeät sekoittavat muuttujat, kuten sairauden vakavuus ja antibioottien määräämiskäytännöt, saattavat vaikuttaa molempiin tulosmittauksiin.Jos VAP- ja UTI-määrät mitattaisiin ja jos VAP-määrät laskisivat toimenpiteen jälkeen, mutta UTI-hinnat ei, niin tiedot olisivat vakuuttavampia kuin jos mitattaisiin vain VAP-hinnat.

Tämä malli lisää kolmannen jälkitestin mittauksen (03) 1-ryhmän ennakkotesti-jälkitesti -malliin ja poistaa sitten toimenpiteen ennen lopullinen toimenpide (O4) tehdään. Tämän suunnittelun etuna on, että sen avulla voidaan testata hypoteeseja tuloksista sekä läsnä ollessa että puuttuessa interventioon. O1: n ja O2: n välillä (ts. toimenpiteen toteuttamisen jälkeen), voidaan ennustaa O3: n ja O4: n välisen tuloksen kasvua (ts. intervention poistamisen jälkeen). Varoitus on, että jos toimenpiteellä uskotaan olevan pysyviä vaikutuksia, O4 on mitattava sen jälkeen, kun nämä vaikutukset ovat todennäköisesti kadonneet. Esimerkiksi tutkimus olisi vakuuttavampi, jos se osoittaisi, että VRE: n hankinta laski alkoholipohjaisen käsien desinfiointiaineen (O2 ja O3 alle O1) kanssa tapahtuvan toimenpiteen jälkeen ja että kun desinfiointiaineen käyttö lopetettiin, hinnat nousivat (O4 suurempi kuin O2 ja O3 ja lähempänä arvoa 01).

Tämän mallin etuna on, että se osoittaa intervention ja lopputuloksen välisen yhteyden toistettavuuden. Esimerkiksi assosiaatio on todennäköisemmin syy-yhteys, jos osoitetaan, että alkoholipohjaisen käsien desinfiointiaineen käyttö vähentää antibioottiresistenssin määrää sekä ensimmäisen kerran käyttöönotettaessa että uudelleen, kun se otetaan uudelleen käyttöön intervention keskeytymisen jälkeen. Kuten tutkimussuunnitelmassa 3, on oletettava, että toimenpiteen vaikutus on ohimenevä. Tätä mallia ei usein käytetä tartuntatautien tutkimuksessa tehokkaan vaikuttavan hoidon poistamiseen liittyvien eettisten ongelmien takia. Epidemiologisesti se on kuitenkin parempi muotoilu kuin aiemmin hahmoteltiin.

Kategoria 3: Kvasi-kokeelliset mallit, joissa käytetään kontrolliryhmiä ja ennakkomääriä. Lukijan tulisi huomata, että kaikissa näissä tutkimussuunnitelmissa interventiota ei satunnaisteta. Valitut kontrolliryhmät ovat vertailuryhmiä. Ennakkotestausmittausten saaminen sekä interventio- että kontrolliryhmille antaa mahdollisuuden arvioida ryhmien alkuperäistä vertailukelpoisuutta. Oletuksena on, että mitä pienempi ero ennakkotestausten välillä on, sitä pienempi todennäköisyys on, että kahden ryhmän välillä on tärkeitä sekoittavia muuttujia.