DESAIN STUDI EPIDEMIOLOGI ANALITIK

APRININGSIH, SKM, MKM

Types of epidemiological study• Discriptive :

* Case report* Case series* Cross-sectional* Ecological

• Analytic:* Observational:

- Case-control- Cohort

* Experimental: intervention

CASE CONTROL STUDIESSOME KEY POINTS

• Most frequently used study design• Participants selected on the basis on

whether or not they are DISEASED (remember in a cohort study participants are selected based on exposure status)

• Those who are diseased are called CASES

• Those who are not diseased are called CONTROLS

CASE CONTROL STUDIESSOME KEY POINTS

Study Population

DISEASED non-DISEASED(Cases) (Controls)

Exposed

Unexposed

Source population

CasesExposed

Unexposed

Source population

CasesExposed

Unexposed

Source population

Sample

Controls

CasesExposed

Unexposed

Source population

Controls =Sample of the denominatorRepresentative with regard to exposure

Controls

Sample

Case control study

DiseaseControls

Exposure

??

Retrospective nature

SELECTION OF CASES

• FIRST decide on a specific case definition based on a medically diagnosed condition

• Must consider what criteria will confirm the case definition– lung cancer confirmed by biopsy– osteoporosis confirmed by bone density

measurements– atherosclerosis confirmed by ultrasound

of carotid arteries

SELECTION OF CASES• SECOND will you use INCIDENT or

PREVALENT cases?• Incident…–must wait for new cases to occur– study can specifically measure exposure

relating to development of disease• Prevalent...– don’t have to wait while cases occur

with time - more practical!– study will specifically measure exposure

relating to survival with disease

SELECTION OF CASES

• THIRD be aware of the unique qualities of certain groups– hospital admissions– nursing homes– screening participants– day care facilities

• some groups may have better supporting medical records

• some groups may be more homogenous and present less confounding variables

SELECTION OF CONTROLS

• THE BIG PICTURE…

– Controls should be representative of the referent population from which cases are selected (I.e. comparable)

– They don’t have to be representative of the source (I.e. total) population

– Controls should have the potential to become cases (they have to be susceptible for the disease of interest)

Total Population

Reference Population

Cases Controls

Controls should be comparable to cases

SELECTION OF CONTROLS• Different Types of Controls…

– randomly selected individuals from the population like RDD (random digit dialing)

– individuals that live in the same neighborhoods as cases

SELECTION OF CONTROLS• Different Types of Controls( con’t)…

– best friends of cases

– spouses or siblings of cases

– individuals at the same hospital with cases

• What would be a good sources of controls for …?

• Investigating whether risk of cancer was associated with a local chemical manufacturing company . . .

• Investigating whether heart disease was associated with cultural or family dietary patterns . . .

•

MEASURING ASSOCIATION • because study participants in Case

Control studies are selected based on disease status...

– case control studies are ideal for the study of rare diseases

– incidence can’t be calculated

MEASURING ASSOCIATION

• Because incidence can’t be calculated, a relative risk can’t be calculated (RR is a ratio of INCIDENCE in exposed and non-exposed)

• Instead of the RR, an ODDS RATIO is calculated in case control studies 19

MEASURING ASSOCIATION

• Odds: NOT a proportion, but the ratio of the # ways an event CAN occur relative to the # of ways an event CAN NOT occur

Odds = P(event occurs) = p / ( 1 - p)1 - P(event occurs)

• Odds Ratio: Odds of case being exposed Odds of control being exposed

20

Classic 2 x 2 Table

Odds Ratio = a/c = a d b/d b c

Disease No Disease

Exposure a b

No Exposure c d

21

Is Use of Artificial Sweeteners associated with Bladder Cancer?

Cases Controls

Ever Used 1,293 2,455Never Used 1,707 3,321

Total 3,000 5,776

ODDS RATIO = 1,293 * 3,321 = 1.026 2,455 * 1,707

Hoover and Strasser (1980) Lancet 1: 837-840

Interpretation of the Odds Ratio…

IfO.R. = 1 then exposure NOT related to disease

OR >1 then exposure POSITIVELY related to disease

OR <1 then exposure NEGATIVELY related to disease

Hoover and Strasser concluded what from their study?

A Special Case...

When the disease is RARE and the duration of the given disease SHORT….

O.R. R.R.

CASE CONTROL STUDY SUMMARY

Total population

Referent pop’n

cases

• cases and controls are representative of a referent population

• controls have the potential to become cases

• selection based on disease and exposure assessed retrospectively

SELECTION OF CONTROLS• to avoid potential problems of

confounding some studies use MATCHING

–MATCHING: the process of selecting controls so that they are similar to cases on certain specific characteristics

SELECTION OF CONTROLS• CHARACTERISTICS THAT ARE OFTEN

USED FOR MATCHING…

– age– gender– body mass index (weight / height2)– smoking status–marital status

SELECTION OF CONTROLS• There are two types of matching…– GROUP MATCHING (frequency matching)• based on proportions• Idea is to select a control group with a

certain characteristic identical to cases in the same proportion as it appeared in cases

Example: if 25% of cases in your study smoke you would select a control population that included 25% smokers

SELECTION OF CONTROLS• There are two types of matching…– INDIVIDUAL MATCHING (matched

pairs)• for every individual case a control is

selected who is identical to the case on certain characteristics

Example: If your first case is a 25 year-old woman who smokes then you would find a control who is 25, female and a smoker

• MATCHED PAIRS EXAMPLE

case

control

casecontrol

Cohort study is the gold standard of analytical epidemiology

Case-control studies have their place in epidemiology, but if cohort study is possible do not settle for second best

Introduksi Studi kohort merupakan suatu studi yang mengamati

sekelompok/beberapa kelompok subjek selama periode waktu tertentu.

Kata kohort (cohort) berasal dari bahasa Romawi kuno

sebagai istilah bagi sekelompok prajurit yang berangkat ke arena peperangan secara bersama-sama.

Pada studi epidemiologi, kohort diartikan sebagai

sekelompok subjek yang secara bersama-sama diikuti/diamati selama periode waktu tertentu

Tujuan dari studi kohort Tujuan dari studi kohort secara garis besar dapat dibagi dua :

Deskriptif : •Menggambarkan insiden dan riwayat alamiah dari penyakit (kondisi-kondisi tertentu) dalam suatu kurun waktu tertentu.

Analitik : •Menganalisa hubungan antara “predictor variable”/ faktor resiko (exposure) dan “outcome”/akibat (disease) yang ditimbulkannya

“Exposure” “Disease”

34

Studi Kohort Prospektif

• Prospective cohort study :• nama lain :

• concurrent cohort study• longitudinal study

• Struktur :• peneliti memilih sampel (kelompok kohort)

yang akan diteliti dari populasi• ukur status “exposure” pada anggota sampel

sehingga menjadi sampel menjadi 2 kelompok• kelompok dengan “E” +• kelompok dengan “E” -

• follow-up kedua kelompok selama periode waktu tertentu

• ukur status “disease” pada anggota sampel dari kedua kelompok kohort

• bandingkan

35

• dari pengamatan yang dilakukan , diperoleh informasi :• insiden dari “outcome” (sakit, meninggal dll)• riwayat alamiah penyakit• analisa hubungan antara

“predictor variable” dan “outcome variable”“exposure” “disease”

• disain :

The Present The Future

Risk factor “E” +

Risk factor “E” -

Disease +

Disease -

Disease +

Disease -

o

populasi

sampel

Follow -up

36

• contoh :• suatu studi ingin menentukan apakah olah raga

dapat mencegah penyakit jantung koroner (PJK)• kelompok kohort yang diteliti terdiri dari 16.936

(dokter)• variabel “exposure”: olah raga

• olah raga teratur ( E+)• tidak olah raga ( E -)

• Follow-up cohort 10 tahun• variabel “outcome” meninggal karena PJK• hasil :

• Insiden pada kelompok E + = 24/10.000 person-year• insiden pada kelompok E - = 16/10.000 person-year

24/10.000RR = -------------------- = 1.5 16/10.000

37

Kelebihan dan Kelemahan Studi Kohort prospektif

Kelebihan :• sangat cocok untuk studi yang ingin melihat :

• gambaran insiden penyakit• kausa atau faktor risiko

(studi dimulai dari pengukuran faktor risiko sebelum “outcome” muncul)

• memberi kesempatan pada peneliti mengukur variabel yang diteliti, lebih akurat dan komplit

no recall bias

Kelemahan :• mahal• tidak efisien• ada efek dari konfounder

38

Studi Kohort Retrospektif

• Nama lain :• retrospective cohort study• non concurrent cohort study• hystorical cohort study

• Stuktur :• strukturnya sama dengan studi kohort prospektif

bedanya, pada studi kohort retrospektif :• pengukuran variabel prediktor, data dasar

follow-up dilakukan pada masa lalu• pengukuran terhadap variabel “outcome”

dapat dilakukan :• saat studi dimulai• dari data masa lampau

• pada prinsipnya pengukuran variabel “outcome” dilakukan setelah pengukuran variabel “predictor”

39

• disain :

The Past The Present

Risk factor “E” +

Risk factor “E” -

Disease +

Disease -

Disease +

Disease -

populasi

sampel

40

• Langkah-langkah studi :

• tentukan kelompok kohort yang akan diteliti (data dari masa lampau)

• kumpulkan data mengenai variabel “predictor” atau “exposure” (data dari masa lampau)

• follow-up kelompok kohort• kumpulkan data variabel “outcome” (data dapat

diperoleh :• dari masa lampau• pada saat penelitian

• Kalkulasi :

Insiden “D” pada kelompok “E”+ RR= ---------------------------------------------------- Insiden “D” pada kelompok “E” -

41

Contoh :

• suatu studi ingin melihat prognosa dari prolaps katup mitral dengan kelainan tambahan

• ditentukan kelompok kohort yang akan diteliti• 343 pasien dengan kelainan prolaps katup mitral

( data dari pemeriksaan EKG tahun 1975 dan 1979)• dikumpulkan data menegenai variabel “predictor””

• data dari medical record• variabel “predictor” berupa kelainan tambahan

pada prolapsus katup mitral (data EKG)• dikumpulkan data mengenai variabel “outcome”

• variabel “outcome” yang diukur berupa :• mati tiba-tiba• emboli• endokarditis

• hasil : 10% dari pasien -pasien prolaps mitral dengan

kelainan tambahan pada katup mitral meninggal

tiba-tiba 0.7 % dari pasien tanpa kelainan tambahan

Pada katup mitral meninggal tiba-tiba

Insiden E+ 10RR = -------------------- = ---------- = 14 Insiden E - 0.7

43

Kelebihan dan kelemahan studi kohort retrospektif

Kelebihan :• seperti studi kohort prospektif

variabel “predictor” diukur sebelum variabel “outcome”

• pengukuran variabel “predictor” tidak bias karena diukur sebelum variabel “outcome” diukur tidak ada pengaruh yang disebabkan telah diketahuinya “outcome” (spt pada studi kasus- kontrol)

• lebih hemat waktu, dana

Kelemahan :• peneliti tidak dapat mengontrol kualitas data yang

dipakai

44

Nested Case-Control

• Merupakan studi kasus kontrol di dalam studi kohort• Studi kasus kontrol yang disarangkan pada studi kohort • Stuktur :

• pengukuran variabel “predictor”pada partisipan telah dikumpulkan dimasa lampau (kemudian disimpan)

• semua partisipan di follow-up• pada akhir penelitian, diukur variabel “outcome”

• kelompok dengan “outcome” / disease +• kelompok dengan “outcome” / disease -

• kemudian pada kelompok “disease +” (case) dan “disease -”(control) masing-masing dilihat kembali nilai dari pengukuran variabel “predictor” pada masa lalu

• bandingkan “exposure” pada kedua kelompok kasus dan kontrol

45

Contoh :

• Suatu studi ingin melihat apakah kadar mikronutrien X dalam darah ada hubungannya dengan kejadian penyakit kanker• pengambilan sampel darah telah dilakukan 10 tahun yang lalu pada 1000 orang• pada saat penelitian terdapat 50 penderita kanker, 950 tetap sehat• kemudian dilakukan pemeriksaan terhadap sampel darah yang telah diambil

• dari 50 penderita kanker 25 diantaranya mempunyai kadar mikronutrien X yang rendah

• dari 950 yang sehat, 300 diantaranya mempunyai kadar mikronutrien X yang rendah

46

Kasus

100

40 (Kadar mikronutrien X rendah)

60 Kadar mikronutrien X normal)

Kontrol

900

300 (Kadar mikronutrien X rendah)

600 (Kadar mikronutrien X normal)

OR = --------------- = 1.340/60

300/600interpretasiKadar mikronutrien X yang rendah dalamdarah berisiko 1.3 x menimbulkan kankerdari pada bila kadarnya normal

47

Studi Kohort Tunggal / Single-cohort study

Struktur :• kelompok kohort terdiri dari 2 sampel kelompok

kohort atau lebih dengan status keterpaparan dengan “exposure” yang berbeda-beda

• sampel kohort berasal dari 1 populasi yang sama• variabel “predictor” diukur sebelum variabel “outcome”

diukur• dapat bersifat kohort retrospektif atau prospektif

48

Disain : The Present The Future

Risk factor“E” +

Risk factor“E” -

Disease +

Disease -

Disease +

Disease -

population

Sample

Sampel

49

Studi Kohort Ganda / Double-cohort study

Struktur :• kelompok kohort terdiri dari 2 kelompok atau lebih• sampel kohort berasal dari 2 populasi atau lebih

yang berbeda-beda level keterpaparannya dengan faktor risiko

• variabel “predictor” diukur sebelum variabel “outcome” diukur

• dapat bersifat kohort retrospektif atau prospektif

50

Disain :

The Present The Future

Risk factor“E” +

Risk factor“E” -

Follow-up

Disease +

Disease -

Disease +

Disease -

Population ( risk factor +)

Population( risk factor -)

sample

sample

51

Contoh :

• suatu studi ingin meneliti apakah para dokter yang terpapar radiasi mempunyai mortality rate yang tinggi• dilakukan triple cohort study• diidentifikasikan 3 kelompok sampel kohort dengan keterpaparan “exposure” yang berbeda-beda• sampel diambil dari 3 populasi dengan keterpaparan “exposure” yang berbeda

• populasi 1 adalah dokter-dokter dari bagian radiologi• populasi 2 adalah dokter umum• populasi 3 adalah dokter dari bagian opthalmologi

• peneliti mencatat • semua status vital dari semua anggota sampel• tahun kematian• peneyebab kematian

• hasil : radiologist mempunyai mortality rate yang paling tinggi dari ketiga kelompok kohort tadi

52

Kelebihan dan kelemahan studi kohort ganda

Kelebihan :• merupakan disain kohort yang paling cocok untuk

penelitian terhadap faktor-faktor risisko yang berbahaya• kelebihan lainnya sama dengan penelitian kohort lainnya

Kelemahan :• oleh karena sampel berasal bukan dari 1 populasi

sampel tidak komparabel • pengaruh konfounder • kelemahan lainnya sama dengan penelitian kohort

lain