Utilizarea și interpretarea studiilor cvasi-experimentale în bolile infecțioase

Rezumat

Proiecte de studii cvasi-experimentale, numite uneori modele de studiu non-randomizate, pre-post-intervenție , sunt omniprezente în literatura de specialitate privind bolile infecțioase, în special în domeniul intervențiilor care vizează scăderea răspândirii bacteriilor rezistente la antibiotice. Puține s-au scris despre beneficiile și limitările abordării cvasi-experimentale. Acest articol prezintă o ierarhie a proiectului de studiu cvasi-experimental care se aplică studiilor bolilor infecțioase și care, dacă este aplicată, poate duce la cercetări mai solide și la legături cauzale mai convingătoare între intervențiile și rezultatele bolilor infecțioase.

În studiul bolilor infecțioase și, în special, în studiul controlului infecțiilor și al rezistenței la antibiotice, proiectarea cvasi-experimentală a studiului, numită uneori proiectarea pre-post-intervenție, este adesea utilizată pentru a evalua beneficiile intervențiilor specifice. Am revizuit studii publicate în 2 reviste (Clinical Infectious Diseases and Infection Control and Hospital Epidemiology) pe o perioadă de 1,5 ani între 1 ianuarie 2002 și 1 iunie 2003 și am găsit 36 de studii cvasi-experimentale.

Quasi-experimental studiile cuprind o gamă largă de studii de intervenție nerandomizate. Aceste modele sunt frecvent utilizate atunci când nu este fezabil din punct de vedere logistic sau nu este etic să se efectueze un studiu controlat randomizat – „standardul de aur” al proiectării cercetării cauzale. Urmează exemple de studii cvasi-experimentale. De exemplu, dacă un spital introduce utilizarea un dezinfectant pentru mâini pe bază de alcool, spitalul poate dori să studieze impactul acestei intervenții asupra rezultatului achiziției de bacterii rezistente la antibiotice, pe baza culturii de supraveghere. Intervenția este implementată, ratele de achiziție sunt măsurate înainte de intervenție și după ca un alt exemplu, dacă un spital are o rată crescândă de pneumonie asociată cu ventilatorul (VAP), personalul spitalului poate proiecta o intervenție educațională menită să scadă rata VAP și să compare ratele înainte și după Un al treilea exemplu ar fi studiul efectului unei administrări antimicrobiene / a unui program educațional asupra preintervenției și postinterv. practici de prescriere a antibioticelor entionale.

Deoarece capacitatea de a colecta date clinice de rutină a crescut, crește și utilizarea proiectelor de studii cvasi-experimentale în studiul bolilor infecțioase și în alte discipline medicale. Cu toate acestea, puține lucruri sunt scrise despre aceste modele de studiu în literatura medicală sau în manualele tradiționale de epidemiologie. În contrast, literatura științelor sociale este plină de exemple de modalități de implementare și îmbunătățire a studiilor cvasi-experimentale.

În acest articol, ne propunem să analizăm diferitele modele de studii cvasi-experimentale și ierarhia acestor modele. în ceea ce privește capacitatea lor de a stabili asociații cauzale între o intervenție și un rezultat. Exemplul unei intervenții de dezinfectare a mâinilor pe bază de alcool care vizează scăderea ratelor de achiziție a bacteriilor rezistente la antibiotice va fi utilizat pe tot parcursul articolului pentru a ilustra diferitele modele de studiu cvasi-experimentale. Discutăm problemele care apar în proiectele de studii cvasi-experimentale și oferim metode pentru a le îmbunătăți.

Metode

Am revizuit articole și cărți capitole care discută proiectarea studiilor cvasi-experimentale. Majoritatea articolelor au făcut referire la 2 manuale, care au fost apoi revizuite în profunzime.

Au fost identificate avantajele și dezavantajele cheie ale studiilor cvasi-experimentale, întrucât se referă la studiul bolilor infecțioase. Au fost identificate defecte metodologice potențiale ale cvasi experimentelor în studiul bolilor infecțioase. În plus, este furnizată o figură sumară care prezintă o ierarhie a proiectelor de studii cvasi-experimentale (figura 1): proiectele cu numere mai mari au o valabilitate internă mai mare față de potențialele cauzalități dintre intervenție și rezultat.

Rezultate și discuții

Ce este un quasi experiment?

Experimentele cvasi sunt studii care au ca scop evaluarea intervențiilor, dar care nu utilizează randomizarea.La fel ca studiile randomizate, cvasi experimentele au scopul de a demonstra cauzalitatea între o intervenție și un rezultat.

Pe baza acestei definiții, este evident că multe studii publicate în literatura de specialitate privind bolile infecțioase și, în special, în Studiul rezistenței la antibiotice folosește proiectul de studiu cvasi-experimental. Studiul randomizat și controlat este, în general, considerat a avea cel mai înalt nivel de credibilitate în ceea ce privește evaluarea cauzalității; totuși, într-un spital sau într-un cadru de sănătate publică, intervenția nu poate fi adesea randomizată, din unul sau mai multe motive: (1) considerații etice, (2) incapacitatea de a randomiza pacienții, (3) incapacitatea de a randomiza locațiile și (4) ) nevoia de a interveni rapid. Fiecare dintre aceste motive este discutat mai jos.

Considerațiile etice nu vor permite de obicei reținerea unei intervenții care are o eficacitate cunoscută. Dacă eficacitatea unei intervenții nu este stabilită, atunci un studiu randomizat și controlat este proiectul ales pentru a determina eficacitatea. Dar dacă intervenția studiată încorporează o intervenție terapeutică acceptată, bine stabilită sau dacă intervenția are o eficacitate discutabilă pe baza unor studii cvasi-experimentale sau observaționale efectuate anterior, atunci problemele etice privind randomizarea pacienților sunt ridicate.

Intervențiile nu pot fi adesea randomizate la pacienți individuali. De exemplu, în studierea efectului utilizării unui dezinfectant de mână pe bază de alcool asupra ratelor de achiziție a enterococului rezistent la vancomicină (VRE), astfel cum este determinat de cultura de supraveghere, este dificil să se aleatorizeze utilizarea dezinfectantului în camere individuale sau pacienți individuali, deoarece , odată dezinfectat, este puțin probabil ca un membru al personalului să fie de acord să fie recontaminat înainte ca acesta să vadă următorul pacient – și nici un IRB nu este de acord să fie de acord cu acest lucru. În mod similar, o intervenție bazată pe educație pentru scăderea VAP nu poate fi randomizată la pacienți individuali.

Intervențiile de multe ori nu pot fi randomizate la locații individuale. De exemplu, este dificil să se aleatorizeze utilizarea dezinfectantului pentru mâini pe bază de alcool doar unor profesioniști din domeniul sănătății. Când acest design al locațiilor randomizate este utilizat cu succes, locațiile sunt de obicei separate geografic; aceasta implică probleme suplimentare dacă diferiți factori ai mediului sunt diferiți, ceea ce complică și mai mult proiectarea și analiza. Un compromis care a fost angajat este aleatorizarea diferitelor unități din același spital. Cu toate acestea, din punct de vedere politic, este dificil să se implementeze utilizarea unui dezinfectant pe bază de alcool numai în anumite părți ale unui spital sau numai pe anumite părți ale unei secții. O altă alternativă subutilizată este studiul randomizării clusterului, în care grupurile intacte sau „clustere”, mai degrabă decât indivizii, sunt randomizate.

Este adesea nevoie, atunci când se urmărește controlul unei boli infecțioase, să intervină rapid, ceea ce face dificilă desfășurarea corectă a unui studiu randomizat. În focarele de infecție cauzate de bacterii rezistente la antibiotice, de exemplu, există adesea o presiune pentru a pune capăt focarului prin intervenția în toate zonele posibile și, astfel, nu este posibilă reținerea asistență medicală, care ar avea loc într-un studiu controlat randomizat în care unul dintre grupuri nu a primit niciun tratament. Necesitatea clinică și etică de a interveni rapid face dificilă sau imposibilă desfășurarea unui proces îndelungat de implementare a unui studiu randomizat. În plus, există dezbateri în literatura de specialitate despre rata de acord dintre studiile randomizate și studiile observaționale. a fost pusă în aplicare pentru a pune capăt unui astfel de focar.

Care sunt amenințările la adresa stabilirii cauzalității atunci când sunt utilizate modele cvasi-experimentale în studiul bolilor infecțioase?

Lipsa atribuirii aleatorii este slăbiciunea majoră a proiectului de studiu cvasi-experimental. Asociațiile identificate în cvasi-experimente îndeplinesc unele cerințe de cauzalitate, deoarece intervenția precede măsurarea rezultatului. De asemenea, rezultatul poate fi demonstrat că variază statistic cu intervenția. Din păcate, asocierea statistică nu implică asocierea cauzală, mai ales dacă studiul este prost conceput. Astfel, în multe experimente cvasi, cel mai adesea rămâne cu întrebarea: Există explicații alternative pentru asocierea cauzală aparentă? Dacă aceste explicații alternative sunt credibile, dovezile sunt mai puțin convingătoare. Aceste ipoteze rivale sau explicații alternative provin din principiile proiectării studiilor epidemiologice.

Principiile metodologice care duc cel mai adesea la explicații alternative în studiile cvasi-experimentale ale bolilor infecțioase includ următoarele: (1) dificultate în controlul variabile importante de confuzie, (2) rezultate care sunt explicate de principiul statistic al regresiei la medie și (3) efectele de maturare.

Dificultatea de a controla variabile importante de confuzie apare din lipsa randomizării. De exemplu, într-un studiu care urmărește să demonstreze că introducerea unui dezinfectant pentru mâini pe bază de alcool a dus la rate mai mici de achiziție a bacteriilor rezistente la antibiotice, există o serie de variabile potențiale importante de confuzie care ar fi putut diferi între cele două perioade (adică , perioadele de preintervenție și postintervenție); variabilele includ severitatea bolii, calitatea îngrijirilor medicale și de îngrijire medicală și practicile de prescriere a antibioticelor. Într-o regresie multivariabilă, prima variabilă ar putea fi abordată prin măsuri de gravitate a bolii, dar a doua și a treia variabilă confuză ar fi dificil, dacă nu aproape imposibil, de măsurat și controlat.

Regresia la media este un fenomen statistic larg răspândit. Poate duce la concluzia greșită că un efect se datorează tratamentului atunci când, de fapt, se datorează întâmplării. Fenomenul a fost descris pentru prima dată în 1886 de Francis Galton. El a măsurat înălțimea adulților copiilor și a părinților lor, observând că, atunci când înălțimea medie a părinților a fost mai mare decât înălțimea medie a populației, copiii au avut tendința de a fi mai mici decât părinții lor. De asemenea, când înălțimea medie a părinților a fost mai mică decât înălțimea medie la populație, copiii au avut tendința de a fi mai înalți decât părinții lor.

În tratamentul multor boli infecțioase, ceea ce declanșează implementarea unei intervenția este o creștere a ratei peste medie sau normă. De exemplu, diagramele de control statistic sunt adesea utilizate în controlul infecțiilor pentru a avertiza personalul de control al infecției că ratele de VAP sau de achiziție de bacterii rezistente la antibiotice sunt mai mari decât de obicei. Principiul statistic al regresiei la medie prezice că aceste rate crescute vor tinde să scadă, chiar și fără intervenție. Cu toate acestea, personalul spitalului nu poate aștepta pasiv ca acest declin să apară. Prin urmare, personalul spitalului implementează adesea una sau mai multe intervenții și, dacă apare o scădere a ratei, pot concluziona din greșeală că declinul este cauzal legat de intervenție. De fapt, o explicație alternativă ar putea fi regresia la medie.

Efectele de maturare reprezintă o amenințare la adresa validității concluziei că o intervenție a cauzat un rezultat. Aceste efecte sunt legate de schimbările naturale pe care le experimentează pacienții odată cu trecerea timpului. Aceste schimbări de maturizare pot amenința validitatea internă a studiului. În plus, există tendințe ciclice sezoniere care pot reprezenta o amenințare la adresa validității atribuirii unui rezultat observat unei intervenții. De exemplu, infecțiile virale au modele sezoniere care duc la rate mai mari de VAP în timpul iernii. În studiul nostru de exemplu, dacă rata VAP de preintervenție este măsurată iarna, iar intervenția are loc în primăvară, atunci scăderea ratei VAP se poate datora tendinței sezoniere și nu intervenției.

Care sunt diferitele modele de studii cvasi-experimentale?

În literatura de științe sociale, studiile cvasi-experimentale sunt împărțite în 3 categorii de proiectare a studiilor:

1. Proiecte de studiu cvasi-experimentale care nu folosesc grupuri de control

2. Proiecte de studiu cvasi-experimentale care utilizează grupuri de control, dar fără pretestare

3. Proiecte de studii cvasi-experimentale care utilizează grupuri de control și pretestări

Există o ierarhie în cadrul acestor categorii de proiecte de studiu, studiile din categoria 3 fiind mai solide decât cele din categoriile 2 sau 1, în ceea ce privește stabilirea cauzalității. Astfel, dacă este posibil, anchetatorii ar trebui să urmărească proiectarea de studii care se încadrează în categoria 3.

Shadish și colab. discutați 7 modele din categoria 1; 3 modele din categoria 2; și 6 modele din categoria 3. Am stabilit că studiile din categoria 2 sunt rareori aplicabile în cercetarea bolilor infecțioase, deoarece măsurătorile de testare sunt aproape întotdeauna disponibile. Mai mult, am stabilit că cele mai multe experimente cvasi în studiul bolilor infecțioase ar putea fi caracterizate prin 5 modele de studiu din categoria 1 și prin 3 modele din categoria 3, deoarece celelalte modele de studiu nu au fost utilizate în studiul bolilor infecțioase, conform literatură. Astfel, pentru simplitate, am rezumat cele 8 proiecte de studiu cele mai relevante pentru cercetarea bolilor infecțioase în următoarele secțiuni și în figura 1. În fiecare notație simbolică, timpul se deplasează de la stânga la dreapta.

Categoria 1: Quasi -proiecte de studiu experimental care nu folosesc grupuri de control.

1. Proiectul 1 grup pretest-posttest.

Acesta este un design de studiu utilizat în mod obișnuit. Se face o singură măsurare observațională pre-test (O1), se realizează o intervenție (X) și se face o măsurare post-test (O2).De exemplu, O1 ar putea fi rata de achiziție a VRE determinată de rezultatele culturilor de supraveghere perirectală, X ar putea fi introducerea utilizării unui dezinfectant pentru mâini pe bază de alcool și O2 ar putea fi rata de achiziție a achiziționării VRE în urma intervenției . Includerea unui test preliminar oferă câteva informații despre care ar fi putut fi ratele de achiziție dacă intervenția nu s-ar fi produs.

2. Proiectul 1 grup pretest-posttest care folosește un pretest dublu.

Avantajul acestui proiect de studiu față de proiectul 1 este că adăugarea unei a doua măsurări pre-test înainte de intervenție reduce probabilitatea ca regresia la media, maturarea și / sau sezonalitatea ar putea explica asocierea observată între intervenție și rezultatul post-test. De exemplu, într-un studiu în care utilizarea unui dezinfectant pentru mâini pe bază de alcool a condus la rate mai mici de achiziție a VRE (O3 < O2 și O1), dacă un studiu a avut 2 măsurători de preintervenție a VRE ratele de achiziție (O1 și O2) și ambele au fost crescute, acest lucru ar sugera că a existat o probabilitate scăzută ca O3 să fie mai scăzută din cauza variabilelor de confuzie, a efectelor de maturare, a efectelor sezoniere sau a regresiei la medie.

3. Proiectarea 1 grup pretest-posttest care utilizează o variabilă dependentă neechivalentă.

Acest design implică includerea unei variabile dependente neechivalente (b), pe lângă variabila dependentă primară (a). Variabilele a și b ar trebui să evalueze construcții similare; adică cele 2 măsurători ar trebui să aibă variabile potențiale cauzale similare și variabile de confuzie, cu excepția efectului intervenției. Variabila a se așteaptă să se schimbe din cauza intervenției X, în timp ce variabila b nu este. Luând exemplul nostru VAP, variabila a ar putea fi incidența VAP, iar variabila b ar putea fi incidența infecției tractului urinar asociat cu cateterul (UTI). Dacă o intervenție educațională vizează încurajarea personalului spitalului să ridice capul paturilor pacienților și să urmeze un protocol de înțărcare a ventilației mecanice, s-ar aștepta să se observe o scădere a incidenței VAP, dar nu și a incidenței ITU. o serie de variabile importante de confuzie, cum ar fi severitatea bolii și practicile de prescriere a antibioticelor, ar putea afecta ambele măsurători ale rezultatelor. Astfel, dacă ratele VAP și UTI au fost măsurate ambele și dacă ratele VAP au scăzut după intervenție, dar ratele UTI au făcut-o nu, atunci datele ar fi mai convingătoare decât dacă s-ar măsura doar ratele VAP.

Acest design adaugă o a treia măsurare post-test (03) la proiectul 1-grup pretest-posttest și apoi elimină intervenția înainte de o se face măsura finală (O4). Avantajul acestui design este acela că permite testarea ipotezelor despre rezultat atât în prezența, cât și în absența intervenției. Astfel, dacă se prezice o scădere a venitul dintre O1 și O2 (adică, după implementarea intervenției), atunci s-ar prevedea o creștere a rezultatului între O3 și O4 (adică, după eliminarea intervenției). O avertizare este că, dacă se crede că intervenția are efecte persistente, atunci O4 trebuie măsurat după ce este probabil ca aceste efecte să fi dispărut. De exemplu, un studiu ar fi mai convingător dacă s-ar demonstra că ratele de achiziție VRE au scăzut în urma unei intervenții cu dezinfectant pentru mâini pe bază de alcool (O2 și O3 mai puțin decât O1) și că, atunci când utilizarea dezinfectantului a fost întreruptă, ratele au crescut (O4 mai mare decât O2 și O3 și mai aproape de 01).

Avantajul acestui design este că demonstrează reproductibilitatea asocierii dintre intervenție și rezultat. De exemplu, asocierea este mai probabil să fie cauzală dacă se demonstrează că utilizarea unui dezinfectant de mână pe bază de alcool duce la scăderea ratelor de rezistență la antibiotice atât atunci când este introdus pentru prima dată, cât și din nou când este reintrodus după o întrerupere a intervenției. Ca și în proiectul de studiu 3, trebuie făcută ipoteza că efectul intervenției este tranzitoriu. Această concepție nu este adesea utilizată în studiul bolilor infecțioase din cauza problemelor etice implicate în eliminarea unui tratament care pare a fi eficient. Cu toate acestea, din punct de vedere epidemiologic, este un design mai bun decât cele prezentate anterior.

Categoria 3: modele cvasi-experimentale care utilizează grupuri de control și pretestări. Cititorul ar trebui să rețină că, în toate aceste modele de studiu, intervenția nu este randomizată. Grupurile de control alese sunt grupuri de comparație. Obținerea măsurătorilor de testare preliminară atât pentru grupurile de intervenție, cât și pentru cele de control, permite evaluarea comparabilității inițiale a grupurilor. Presupunerea este că, cu cât diferența dintre măsurătorile de testare este mai mică, cu atât este mai mică probabilitatea de a exista variabile importante de confuzie între cele două grupuri.