Streszczenie
Quasi-eksperymentalne projekty badań, czasami nazywane nierandomizowanymi projektami badań przed interwencją , są wszechobecne w literaturze dotyczącej chorób zakaźnych, zwłaszcza w obszarze interwencji mających na celu ograniczenie rozprzestrzeniania się bakterii antybiotykoopornych. Niewiele napisano o zaletach i ograniczeniach podejścia quasi-eksperymentalnego. W tym artykule przedstawiono hierarchię projektu badań quasi-eksperymentalnych, które mają zastosowanie do badań nad chorobami zakaźnymi i które, jeśli zostaną zastosowane, mogą prowadzić do solidniejszych badań i bardziej przekonujących związków przyczynowych między interwencjami w chorobach zakaźnych a ich wynikami.
W badaniu chorób zakaźnych, a zwłaszcza w badaniu kontroli zakażeń i oporności na antybiotyki, często stosuje się quasi-eksperymentalny projekt badania, nazywany czasem projektem przed interwencją korzyści wynikające z określonych interwencji. Dokonaliśmy przeglądu badań opublikowanych w 2 czasopismach (Clinical Infectious Diseases and Infection Control and Hospital Epidemiology) w okresie 1,5 roku od 1 stycznia 2002 r. Do 1 czerwca 2003 r. I znaleźliśmy 36 badań quasi-eksperymentalnych.
Quasi-eksperymentalne badania obejmują szeroki zakres nierandomizowanych badań interwencyjnych. Te projekty są często stosowane, gdy nie jest logistycznie wykonalne lub etyczne przeprowadzenie randomizowanego, kontrolowanego badania – „złoty standard” planowania badań przyczynowych. Poniżej podano przykłady badań quasi-eksperymentalnych. Na przykład, jeśli szpital wprowadza zastosowanie środek do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu, szpital może chcieć zbadać wpływ tej interwencji na wynik akwizycji bakterii opornych na antybiotyki na podstawie kultury nadzoru. Interwencja jest wdrażana, wskaźniki nabycia są mierzone przed interwencją i po interwencji, a wyniki są analizowane. Innym przykładem jest sytuacja, gdy w szpitalu występuje coraz częstsze przypadki zapalenia płuc związanego z wentylacją (VAP), personel szpitala może zaplanować interwencję edukacyjną mającą na celu zmniejszenie częstości VAP i porównać wskaźniki przed i po Trzecim przykładem może być badanie wpływu zarządzania środkami przeciwdrobnoustrojowymi / programu edukacyjnego na preinterwencję i po interwencji Praktyki przepisywania antybiotyków ention.
Wraz ze wzrostem możliwości gromadzenia rutynowych danych klinicznych wzrosło wykorzystanie projektów quasi-eksperymentalnych w badaniach chorób zakaźnych i innych dyscyplinach medycznych. Jednak niewiele jest napisanych o tych projektach badań w literaturze medycznej lub w tradycyjnych podręcznikach epidemiologii. W przeciwieństwie do tego, literatura nauk społecznych pełna jest przykładów sposobów wdrażania i ulepszania badań quasi-eksperymentalnych.
W tym artykule zamierzamy dokonać przeglądu różnych projektów badań quasi-eksperymentalnych i hierarchii tych projektów. w odniesieniu do ich zdolności do ustalenia związków przyczynowych między interwencją a wynikiem. Przykład interwencji dezynfekcji rąk na bazie alkoholu, mającej na celu zmniejszenie współczynnika przyswajania bakterii opornych na antybiotyki, zostanie wykorzystany w całym artykule, aby zilustrować różne quasi-eksperymentalne projekty badań. Omawiamy problemy, które pojawiają się w quasi-eksperymentalnych projektach badań i proponujemy metody ich ulepszania.
Metody
Przejrzeliśmy artykuły i rozdziały książek, które omawiają projekt badań quasi-eksperymentalnych. Większość artykułów odwoływała się do 2 podręczników, które zostały następnie dogłębnie przeanalizowane.
Zidentyfikowano kluczowe zalety i wady badań quasi-eksperymentalnych, ponieważ dotyczą one badania chorób zakaźnych. Zidentyfikowano potencjalne wady metodologiczne quasi eksperymentów w badaniu chorób zakaźnych. Ponadto przedstawiono podsumowujący rysunek przedstawiający hierarchię quasi-eksperymentalnych projektów badań (rysunek 1): projekty z wyższymi liczbami mają większą trafność wewnętrzną w odniesieniu do potencjalnego związku przyczynowego między interwencją a wynikiem.
Hierarchia 8 projektów badań quasi-eksperymentalnych, które mają największe znaczenie dla badań nad chorobami zakaźnymi. Projekty z wyższymi liczbami mają większą trafność wewnętrzną w odniesieniu do potencjalnego związku przyczynowego między interwencją a wynikiem.
Hierarchia ośmiu quasi-eksperymentalnych projektów badań, które mają największe znaczenie dla badań nad chorobami zakaźnymi. Projekty z wyższymi liczbami mają większą wewnętrzną trafność w odniesieniu do potencjalnego związku przyczynowego między interwencją a wynikiem.
Wyniki i dyskusja
Co to jest quasi eksperyment?
Quasi eksperymenty to badania, które mają na celu ocenę interwencji, ale nie wykorzystują randomizacji.Podobnie jak w przypadku badań z randomizacją, quasi eksperymenty mają na celu wykazanie związku przyczynowego między interwencją a jej wynikiem.
Na podstawie tej definicji jest oczywiste, że wiele opublikowanych badań w literaturze dotyczącej chorób zakaźnych, a zwłaszcza w badania oporności na antybiotyki wykorzystują quasi-eksperymentalny projekt badania. Generalnie uważa się, że randomizowane, kontrolowane badanie ma najwyższy poziom wiarygodności pod względem oceny związku przyczynowego; jednakże w szpitalu lub placówce zdrowia publicznego interwencja często nie może być zrandomizowana z jednego lub więcej powodów: (1) względy etyczne, (2) niemożność randomizacji pacjentów, (3) niemożność randomizacji lokalizacji oraz (4) ) potrzebę szybkiej interwencji. Każdy z tych powodów został omówiony poniżej.
Względy etyczne zazwyczaj nie pozwalają na wstrzymanie interwencji, która ma znaną skuteczność. Jeśli skuteczność interwencji nie zostanie ustalona, wówczas randomizowana, kontrolowana próba jest planem z wyboru w celu określenia skuteczności. Jeśli jednak badana interwencja obejmuje zaakceptowaną, ugruntowaną interwencję terapeutyczną lub jeśli interwencja ma wątpliwą skuteczność na podstawie wcześniej przeprowadzonych quasi-eksperymentalnych lub obserwacyjnych badań, wówczas poruszane są kwestie etyczne dotyczące randomizacji pacjentów.
Interwencji często nie można przypisać losowo do poszczególnych pacjentów. Na przykład, badając wpływ stosowania środka do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu na wskaźniki nabywania enterokoków opornych na wankomycynę (VRE), jak określono w kulturze nadzoru, trudno jest randomizować stosowanie środka dezynfekującego do poszczególnych pokoi lub poszczególnych pacjentów, ponieważ po zdezynfekowaniu członek personelu prawdopodobnie nie zgodzi się na ponowne zakażenie, zanim zobaczy kolejnego pacjenta – ani IRB nie jest prawdopodobne, aby się na to zgodził. Podobnie, interwencji edukacyjnej mającej na celu zmniejszenie VAP nie można randomizować do poszczególnych pacjentów.
Interwencji często nie można przypisać losowo do poszczególnych lokalizacji. Na przykład trudno jest przypisać losowe stosowanie środka do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu tylko niektórym pracownikom służby zdrowia. Kiedy ten projekt losowych lokalizacji jest pomyślnie stosowany, lokalizacje są zwykle oddzielone geograficznie; wiąże się to z dodatkowymi kwestiami, czy inne czynniki dotyczące środowiska są różne, co dodatkowo komplikuje projektowanie i analizę. Kompromisem, który został zastosowany, jest losowanie różnych oddziałów w tym samym szpitalu. Jednak z politycznego punktu widzenia trudno jest wdrożyć środek dezynfekujący na bazie alkoholu tylko w niektórych częściach szpitala lub tylko na niektórych stronach oddziału. Inną niedostatecznie wykorzystywaną alternatywą jest próba randomizacji klastra, w której losowo wybiera się nienaruszone grupy lub „klastry”, a nie pojedyncze osoby.
Często istnieje potrzeba, aby kontrolować chorobę zakaźną, aby szybko interweniować, co utrudnia prawidłowe przeprowadzenie badania z randomizacją. W przypadku wybuchów infekcji wywołanych np. przez bakterie antybiotykooporne często występuje presja, aby powstrzymać epidemię poprzez interwencję we wszystkich możliwych obszarach, w związku z czym nie można jej powstrzymać. opieki, która miałaby miejsce w randomizowanym badaniu kontrolowanym, w którym jedna z grup nie była leczona. Kliniczna i etyczna konieczność szybkiej interwencji utrudnia lub uniemożliwia podjęcie długiego procesu realizacji badania z randomizacją. Ponadto istnieje znaczna debata w piśmiennictwie na temat stopnia zgodności między badaniami z randomizacją a badaniami obserwacyjnymi. W konsekwencji wiele badań jest przeprowadzanych retrospektywnie, po interwencji została wdrożona w celu zakończenia takiej epidemii.
Jakie są zagrożenia dla ustalenia związku przyczynowego, gdy w badaniu chorób zakaźnych stosuje się projekty quasi-eksperymentalne?
Brak losowego przypisania jest główna słabość quasi-eksperymentalnego projektu badania. Asocjacje zidentyfikowane w quasi-eksperymentach spełniają pewne wymagania dotyczące przyczynowości, ponieważ interwencja poprzedza pomiar wyniku. Można również wykazać, że wynik różni się statystycznie w zależności od interwencji. Niestety, związek statystyczny nie oznacza związku przyczynowego, zwłaszcza jeśli badanie jest źle zaprojektowane. Tak więc w wielu quasi eksperymentach najczęściej pojawia się pytanie: czy istnieją alternatywne wyjaśnienia pozornego związku przyczynowego? Jeśli te alternatywne wyjaśnienia są wiarygodne, dowody są mniej niż przekonujące. Te rywalizujące hipotezy lub alternatywne wyjaśnienia wynikają z zasad projektowania badań epidemiologicznych.
Zasady metodologiczne, które najczęściej prowadzą do alternatywnych wyjaśnień w quasi-eksperymentalnych badaniach chorób zakaźnych, obejmują: (1) trudności w kontrolowaniu ważne zmienne zakłócające, (2) wyniki, które są wyjaśnione przez statystyczną zasadę regresji do średniej oraz (3) efekty dojrzewania.
Trudność w kontrolowaniu ważnych zmiennych zakłócających wynika z braku randomizacji. Na przykład w badaniu mającym na celu wykazanie, że wprowadzenie środka do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu doprowadziło do niższych wskaźników nabycia bakterii opornych na antybiotyki, istnieje szereg ważnych potencjalnych zmiennych zakłócających, które mogły różnić się między tymi 2 okresami (tj. , okresy przedinterwencyjne i pointerwencyjne); zmienne obejmują ciężkość choroby, jakość opieki medycznej i pielęgniarskiej oraz praktyki przepisywania antybiotyków. W przypadku regresji wielowymiarowej pierwszą zmienną można by zająć się pomiarami ciężkości choroby, ale pomiary i kontrola drugiej i trzeciej zmiennej zakłócającej byłyby trudne, jeśli nie prawie niemożliwe.
Regresja do średnia jest szeroko rozpowszechnionym zjawiskiem statystycznym. Może to prowadzić do błędnego wniosku, że skutek jest wynikiem leczenia, podczas gdy w rzeczywistości jest to przypadek. Zjawisko to zostało po raz pierwszy opisane w 1886 roku przez Francisa Galtona. Zmierzył dorosły wzrost dzieci i ich rodziców, zauważając, że gdy średni wzrost rodziców był większy niż średni wzrost w populacji, dzieci były zazwyczaj niższe niż ich rodzice. Podobnie, gdy średni wzrost rodziców był niższy niż średni wzrost w populacji, dzieci były zwykle wyższe niż ich rodzice.
W leczeniu wielu chorób zakaźnych, co powoduje wdrożenie metody interwencja to wzrost wskaźnika powyżej średniej lub normy. Na przykład statystyczne wykresy kontrolne są często używane w kontroli zakażeń, aby ostrzec personel kontroli zakażeń, że wskaźniki VAP lub nabycia bakterii opornych na antybiotyki są wyższe niż zwykle. Statystyczna zasada regresji do średniej przewiduje, że te podwyższone wskaźniki będą miały tendencję do spadku, nawet bez interwencji. Jednak personel szpitala nie może biernie czekać na wystąpienie tego spadku. Dlatego personel szpitala często przeprowadza jedną lub więcej interwencji, a jeśli nastąpi spadek wskaźnika, może błędnie dojść do wniosku, że jest on związany przyczynowo z interwencją. W rzeczywistości alternatywnym wyjaśnieniem może być regresja do średniej.
Efekty dojrzewania stanowią zagrożenie dla słuszności wniosku, że interwencja spowodowała wynik. Efekty te są związane z naturalnymi zmianami, których pacjenci doświadczają wraz z upływem czasu. Te zmiany dojrzewania mogą zagrozić wewnętrznej ważności badania. Ponadto istnieją cykliczne trendy sezonowe, które mogą zagrażać zasadności przypisywania interwencji zaobserwowanego wyniku. Na przykład infekcje wirusowe mają charakter sezonowy, co prowadzi do wyższych wskaźników VAP zimą. W naszym przykładowym badaniu, jeśli wskaźnik VAP przed interwencją jest mierzony zimą, a interwencja następuje wiosną, to spadek wskaźnika VAP może wynikać z trendu sezonowego, a nie z interwencji.
Jakie są różne projekty badań quasi-eksperymentalnych?
W literaturze nauk społecznych badania quasi-eksperymentalne są podzielone na 3 kategorie projektów badań:
1. Quasi-eksperymentalne projekty badań, które nie wykorzystują grup kontrolnych
2. Quasi-eksperymentalne projekty badań, które wykorzystują grupy kontrolne, ale bez testu wstępnego
3. Quasi-eksperymentalne projekty badań, które wykorzystują grupy kontrolne i testy wstępne
W ramach tych kategorii projektów badań istnieje hierarchia, przy czym badania kategorii 3 są bardziej rozsądne niż te z kategorii 2 lub 1, jeśli chodzi o ustalanie przyczynowości. Dlatego, jeśli to możliwe, badacze powinni dążyć do zaprojektowania badań, które należą do kategorii 3.
Shadish i in. omówić 7 projektów w kategorii 1; 3 projekty w kategorii 2; oraz 6 projektów w kategorii 3. Ustaliliśmy, że badania kategorii 2 są rzadko stosowane w badaniach chorób zakaźnych, ponieważ pomiary wstępne są prawie zawsze dostępne. Ponadto ustaliliśmy, że większość quasi eksperymentów w badaniu chorób zakaźnych można scharakteryzować za pomocą 5 projektów badań w kategorii 1 i 3 projektów w kategorii 3, ponieważ inne projekty badań nie były wykorzystywane w badaniu chorób zakaźnych, zgodnie z literatura. Dlatego dla uproszczenia podsumowaliśmy 8 projektów badań, które są najbardziej istotne dla badań nad chorobami zakaźnymi w poniższych sekcjach i na rysunku 1. W każdym zapisie symbolicznym czas przesuwa się od lewej do prawej.
Kategoria 1: Quasi – projekty badań eksperymentalnych, które nie wykorzystują grup kontrolnych.
1. Projekt 1-grupowy pretest-posttest.
Jest to powszechnie stosowany projekt badania. Wykonywany jest pojedynczy przedtestowy pomiar obserwacyjny (O1), wykonywana jest interwencja (X) i wykonywany jest pomiar po teście (O2).Na przykład O1 może oznaczać wskaźnik pozyskania VRE określony na podstawie wyników hodowli okołodyscyplinowych, X może oznaczać wprowadzenie stosowania środka do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu, a O2 może oznaczać wskaźnik nabycia VRE po interwencji . Włączenie testu wstępnego dostarcza pewnych informacji o tym, jakie byłyby współczynniki pozyskania, gdyby interwencja nie nastąpiła.
2. Projekt 1-grupowy między testem wstępnym a testem końcowym, w którym stosuje się podwójny test wstępny.
Zaletą tego projektu badania nad projektem 1 jest to, że dodanie drugiego pomiaru przed testem przed interwencją zmniejsza prawdopodobieństwo, że regresja do średnia, dojrzewanie i / lub sezonowość mogą wyjaśniać obserwowany związek między interwencją a wynikiem po teście. Na przykład w badaniu, w którym użycie środka do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu doprowadziło do niższych współczynników akwizycji VRE (O3 < O2 i O1), jeśli w 1 badaniu przeprowadzono 2 pomiary VRE przed interwencją współczynniki akwizycji (O1 i O2) i oba były podwyższone, sugerowałoby to, że istniało mniejsze prawdopodobieństwo, że O3 było niższe z powodu zmiennych zakłócających, efektów dojrzewania, efektów sezonowych lub regresji do średniej.
3. Projekt 1-grupowy pretest-posttest, który używa nierównowaŜnej zmiennej zaleŜnej.
Ten projekt obejmuje włączenie nierównowaŜnej zmiennej zaleŜnej (b), oprócz podstawowej zmiennej zaleŜnej (a). Zmienne a i b powinny oceniać podobne konstrukcje; to znaczy, że te 2 pomiary powinny mieć podobne potencjalne zmienne przyczynowe i zmienne zakłócające, z wyjątkiem efektu interwencji. Oczekuje się, że zmienna a zmieni się z powodu interwencji X, podczas gdy zmienna b nie. Biorąc przykład z VAP, zmienną a może być częstość występowania VAP, a zmienną b – częstość występowania zakażenia dróg moczowych związanych z cewnikiem (ZUM). Gdyby interwencja edukacyjna miała na celu zachęcenie personelu szpitala do podnoszenia głowic łóżek pacjentów i przestrzegania protokołu odstawiania z wentylacją mechaniczną, można by się spodziewać zmniejszenia częstości występowania VAP, ale nie ZUM. wiele ważnych zmiennych zakłócających, takich jak ciężkość choroby i praktyki przepisywania antybiotyków, może wpływać na oba pomiary wyników. Zatem, jeśli mierzono zarówno wskaźniki VAP, jak i UTI, i jeśli wskaźniki VAP spadły po interwencji, ale wskaźniki ZUM nie, wtedy dane byłyby bardziej przekonujące niż gdyby mierzono tylko współczynniki VAP.
Ten projekt dodaje trzeci pomiar po teście (03) do projektu 1-grupowego przed testem po teście, a następnie usuwa interwencję przed Ostateczna miara (O4) jest wykonywana. Zaletą tego projektu jest to, że pozwala on na testowanie hipotez dotyczących wyniku zarówno w obecności, jak i przy braku interwencji. Tak więc, jeśli przewiduje się spadek ou między O1 i O2 (tj. po wdrożeniu interwencji), wówczas można by przewidzieć wzrost wyniku między O3 i O4 (tj. po usunięciu interwencji). Zastrzeżenie polega na tym, że jeśli uważa się, że interwencja ma trwałe skutki, należy zmierzyć poziom O4 po tym, jak te skutki prawdopodobnie ustąpią. Na przykład badanie byłoby bardziej przekonujące, gdyby wykazało, że wskaźniki nabywania VRE spadły po interwencji z użyciem środka do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu (O2 i O3 mniej niż O1) oraz że po zaprzestaniu stosowania środka dezynfekującego, wskaźniki wzrosły (O4 większe niż O2 i O3 i bliżej 01).
Zaletą tego projektu jest to, że wykazuje on odtwarzalność związku między interwencją a wynikiem. Na przykład, związek jest bardziej prawdopodobny, jeśli wykaże się, że stosowanie środka do dezynfekcji rąk na bazie alkoholu skutkuje zmniejszeniem wskaźników oporności na antybiotyki zarówno przy pierwszym wprowadzeniu, jak i przy ponownym wprowadzeniu po przerwaniu interwencji. Podobnie jak w projekcie badania 3, należy przyjąć założenie, że efekt interwencji jest przejściowy. Ten projekt nie jest często stosowany w badaniach chorób zakaźnych ze względu na kwestie etyczne związane z rezygnacją z leczenia, które wydaje się być skuteczne. Jednak z epidemiologicznego punktu widzenia jest to lepszy projekt niż te opisane wcześniej.
Kategoria 3: Projekty quasi-eksperymentalne, które wykorzystują grupy kontrolne i testy wstępne. Czytelnik powinien zauważyć, że we wszystkich tych projektach badań interwencja nie jest randomizowana. Wybrane grupy kontrolne to grupy porównawcze. Uzyskanie pomiarów przedtestowych zarówno dla grupy interwencyjnej, jak i kontrolnej pozwala ocenić początkową porównywalność grup. Zakłada się, że im mniejsza różnica między pomiarami przedtestowymi, tym mniejsze prawdopodobieństwo istnienia ważnych zmiennych zakłócających między dwiema grupami.