Statistica medica

Statistica

Statistica: processo di semplificazione.

• Modello statistico di rappresentazione matematica che sintetizza le caratteristiche di un fenomeno attraverso l’uso di variabili e funzioni.
• Insieme di assunzioni matematiche e probabilistiche che definiscono le relazioni che intercorrono tra variabili.
• Disciplina trasversale (es. applicata in ambito medico).

Modello statistico/modelli statistici: rappresentazioni sintetiche che forniscono sintesi accurate della relazione tra variabili, minimizzando l’errore di approssimazione.

Analisi statistica: approccio metodologico che permette di trarre conclusioni significative dai dati.

Esempi di modelli statistici

• Regressione lineare (stabilire se una variabile è in grado di predire un cambiamento nei valori di un’altra variabile).
• ANOVA: Analisi della varianza (confrontare due o più gruppi di individui al fine di stabilire se, tra gruppi, esistono apprezzabili differenze sulla variabile in esame).

Svantaggi

• Alcune caratteristiche andranno perse.

Metodo induttivo = algoritmo pratico-esplorativo.

Formulazione di conclusioni generali partendo da singole osservazioni (i dati) (dal particolare al generale).

Metodo deduttivo = algoritmo teorico-confermativo.

Inizia con una teoria o ipotesi pre-esistente e utilizza l’inferenza per formulare previsioni specifiche (dal generale al particolare).

Data fishing: ricercatori che analizzano grandi quantità di dati senza un chiaro obiettivo di ricerca.

• Jamovi: software statistico open-source che offre un’interfaccia utente grafica intuitiva per eseguire analisi statistiche.
• VMSPT: Visual-Motor Spatial and Precision Test.
• FTT: Finger-Tapping Task.
• BMI: Body-Mass Index.

Ipotesi e domande di ricerca

Processo di ricerca: 7 tappe

1. Formulazione della domanda di ricerca.

Diagramma di flusso illustra il processo di ricerca scientifica secondo l’ottica pratico-esplorativa, popperiana ed evidenzia la relazione tra osservazioni, problemi e metodi d’indagine.

2. Definizione dell’ipotesi di ricerca.

Ipotesi: enunciato che sottende una previsione provvisoria, verificabile e falsificabile derivata da una teoria.

(Falsificabile = prevede condizioni in cui può essere dimostrata falsa).

Ipotesi contrapposte (sono mutuamente esclusive).

• Ipotesi nulla (posizione di nessuna differenza, dunque non produce cambiamento significativo).
• Ipotesi alternativa (posizione di differenza, dunque produce un cambiamento significativo).

3. Pianificazione del protocollo di ricerca.

• Definizione concettuale di una variabile: descrizione generale e teorica del concetto che si intende misurare, cioè l’idea astratta della variabile (es. l’età indica approssimativamente gli anni di vita di una persona).
• Definizione operativa: descrive in termini pratici e specifici come la variabile sarà misurata/quantificata nella ricerca, includendo procedure, unità di misura, regole, …

4. Raccolta dati.

Metodi per la raccolta dati

• Questionario (somministrato sia al gruppo sperimentale che al gruppo di controllo).
• Scala Likert (con punti da 0 “per niente d’accordo” a 4 “totalmente d’accordo”).
• Osservazione (descrivere e codificare il comportamento individuale o l’interazione sociale).
• Metodi basati su indici fisiologici e tecniche di neuroimmagine.

Es. Elettromiografia di superficie (sEMG) analizza segnali bioelettrici generati dalla contrazione muscolare.

Strumenti per la raccolta dati

• Accelerometri.
• Goniometri.
• Dinamometri.
• Sistemi di motion capture (per misurare il movimento e le capacità fisiche).

5. Analisi dei dati.

6. Interpretazione dei dati.

7. Divulgazione dei risultati.

Attraverso vari canali: comunicazione orale, durante convegni, articoli su riviste scientifiche, trattazioni monografiche, libri o manuali.

Karl Popper (filosofo della scienza del XX secolo): la ricerca non inizia dalle osservazioni ma dai problemi.

Problema = contraddizione tra asserti o tra una teoria e un fatto.

Le variabili

1946, Stanley Smith Stevens: teoria della misurazione.

Misurazione: sistema empirico in cui si costruisce un sistema numerico in modo da stabilire una relazione di isomorfismo con il sistema empirico stesso.

Classificazione delle scale di misura

• Nominale.
• Ordinale.
• A intervalli.
• A rapporti.

Variabile: proprietà che può assumere valori diversi in un dato intervallo e che varia da soggetto a soggetto.

• Variabili qualitative (non parametriche).
• Variabili quantitative (parametriche).

Variabile categoriale (nominale) qualitativa

I livelli sono costituiti da modalità discrete, mutualmente esclusive, non ordinabili (es. sesso, colore occhi, gruppo sanguigno, occupazione, religione).

• Dicotomiche: a 2 livelli (es. sesso = uomo o donna).
• Politomiche: più di 2 livelli (es. colore occhi).

Variabile ordinale qualitativa

I livelli sono diversi, ordinabili, senza un valore reale numerico (es. classe sociale, titolo di studio).

Può essere assegnato un valore ordinale (I, II, III, …) ma non un valore numerico (1, 2, 3, ..).

Variabile a intervalli equivalenti quantitativa

I livelli sono ordinati, numerati e l’intervallo tra un livello e quello adiacente è costante (es. gradi Fahrenheit, Celsius, scala Likert, quoziente intellettivo QI).

• Variabili ad intervalli: intervalli uniformi tra i livelli, con zero arbitrario.
• Variabili a rapporti: hanno uno zero assoluto che indica assenza della quantità misurata.

Variabile a rapporti equivalenti quantitativa

I livelli sono diversi, ordinabili, numerabili e le modalità sono intervallate da livelli costanti, lo zero è uno zero naturale (es. peso, altezza, anni di scolarizzazione, numero di errori, Fc, pressione arteriosa, temperatura kelvin).

In base al livello di precisione nella misurazione

• Variabile continua: può assumere i valori di tutti i numeri reali (naturali, interi, negativi e positivi, lo zero, numeri razionali, numeri irrazionali).
• Variabile discreta: può assumere solo un numero finito di valori all’interno del proprio ambito di variazione (es. numero di figli).

In base al ruolo in una ricerca scientifica

Variabile dipendente.

Variabile indipendente: variabile che ci si aspetta determini dei cambiamenti nella variabile dipendente.

• Variabile indipendente manipolata: il ricercatore è in grado di controllare e modificare a proprio piacimento i livelli della variabile indipendente.
• Variabile indipendente non manipolata: il ricercatore non può intervenire attivamente sui livelli della variabile indipendente (QI, età, condizioni di salute).

In base alla confusione che creano tra variabile dipendente e indipendente

• Variabili confondenti (confounding): non controllata dal ricercatore, covaria con la variabile indipendente ma è estranea ad essa.
• Variabile confusa (confounded): non è controllata dal ricercatore, covaria con la variabile indipendente ma è anche intrinsecamente associata ad essa e alla sua definizione operativa (es. età degli atleti in uno studio sull’effetto del tipo di allenamento).

VAS = Visual Analogue Scale (Scala Analogica Visiva): strumento psicometrico utilizzato per misurare l’intensità dell’esperienza soggettiva di dolore.

Intervenire matematicamente sulle 4 variabili di Stevens

Moda: livello che compare più spesso.

Mediana: valore centrale della distribuzione.

Media aritmetica.

Deviazione standard: indice che esprime come si distribuiscono i punteggi intorno alla media.

Disegni di studio in ambito epidemiologico

Epidemiologia: scienza che studia la distribuzione e i determinanti delle malattie nella popolazione.

Epidemiologia moderna fondata nel 1850 (London Epidemiologic Society, poi entrata a far parte della Royal Society of Medicine).

Disegni di studio variano in base a risorse logistiche, costi e disponibilità dei dati.

• Disegni di studio sperimentali.
• Disegni di studio osservazionali: il ricercatore non modifica l’esito (non c’è una parte attiva).

Questo studio è descrittivo, non analitico.

Studi osservazionali trasversali (o cross-sectional)

Studio condotto in un determinato momento nel tempo su una popolazione/un gruppo per descrivere la frequenza delle malattie.

Esempi: survey (inchieste = condotte tramite intervista telefonica o questionario) e programmi di screening.

Vantaggi: veloci e facili da condurre.

Svantaggi: dati di esposizione a malattia e presenza di essa vengono raccolti insieme, pochissimi soggetti con malattie rare o brevi.

Studi osservazionali ecologici

Studi che fotografano il fenomeno osservato, senza analizzarlo, che permettono di rilevare la frequenza e la distribuzione di eventi sanitari in gruppi/popolazioni, concentrandosi su caratteristiche che danno maggior rischio di contrarre la malattia.

Vantaggi: costi bassi, rapida accessibilità ai dati.

Svantaggi: difficile controllare le potenziali covariate (che confondono); i risultati di uno studio potrebbero non essere generalizzabili ad altri gruppi; incapacità di stabilire causalità a livello individuale.

• Studi osservazionali ecologici trasversali (relazione tra frequenza di esposizione a un fattore di rischio, con un dato outcome, all’interno della medesima area geografica).
• Studi osservazionali ecologici longitudinali (utilizzano una sorveglianza continua per quantificare la frequenza di una patologia nell’arco di anni in una certa popolazione).

Vantaggi: risolvono il problema della temporalità, monitorano i cambiamenti nel tempo.

Svantaggi: analisi più complesse e dispendiose.

Studi di coorte

Coorte: gruppo di persone con caratteristiche simili che può essere osservato nel corso del tempo (studio osservazionale, non sperimentale).

Gli individui vengono seguiti nel tempo per determinare se sviluppano o meno l’outcome d’interesse (es. malattie, infortuni).

Tasso d’incidenza: rapporto tra numero di individui che sviluppano la malattia e il tempo totale a rischio.

Misura la velocità con cui una certa malattia si verifica.

Soggetti che sviluppano la malattia/persona.

Tasso d’incidenza = )tempo totale a rischio( tempo.

Rischio relativo: rapporto tra il rischio nel gruppo degli esposti e il rischio del gruppo dei non esposti.

Rischio relativo = incidenza negli esposti/incidenza nei non esposti.

Rischio attribuibile: proporzione di casi eliminabili rimuovendo il fattore di rischio in questione.

Rischi negli esposti − rischi nei non esposti.

RAE = rischio negli esposti.

Coorti

• Coorti chiuse: arruolano un numero definito di partecipanti (una volta arruolati, non possono entrare altri soggetti = il numero potrà diminuire nel tempo, causa decessi o perdite al follow-up).
• Coorti aperte: la popolazione di studio è dinamica, i soggetti entrano ed escono nel tempo.
• Studio di coorte prospettico: una volta allestite le coorti e raccolte le informazioni, i ricercatori continuano a raccogliere dati per un certo periodo.

Svantaggi: analizzati solo i fattori di rischio ab origine, costi elevati, lunga attesa, rischio drop-out.

Studio di corte retrospettivo: la coorte è composta da individui che in passato erano esposti al fattore di rischio, utilizzando registri storici o dati già esistenti.

Svantaggi: non si può monitorare e controllare il processo raccolta dati.

Studi caso-controllo

Studi caso-controllo (studio osservazionale): usato per acquisire in tempi brevi e a costi contenuti, informazioni attendibili su fattori eziopatologici concernenti una malattia.

Partecipanti suddivisi in due gruppi:

• Casi che presentano la malattia.
• Individui non affetti dalla malattia ma con caratteristiche simili (es. età, sesso).

Obiettivo: valutare se ci sia associazione tra una specifica esposizione pregressa e l’outcome d’interesse.

Valutare il ruolo di uno o più fattori di rischio nell’eziopatogenesi di una malattia.

Vantaggi: organizzazione semplice, rapida ed economica, ideale per lo studio di malattie rare, possibilità di indagare contemporaneamente diversi fattori di rischio per la stessa malattia.

Svantaggi: non si può calcolare incidenza/prevalenza ma solo la stima del rischio della malattia, non adeguati se il fattore di rischio è raro.

Odds ratio = rapporto tra la frequenza con la quale un evento si verifica in un gruppo di pazienti e la frequenza con la quale lo stesso evento si verifica nel gruppo di controllo.

• Odds ratio > 1: l’evento si verificherà di più negli esposti che nei non esposti.
• Odds ratio < 1: rischio legato all’esposizione molto ridotto.
• Odds ratio = 1: non c’è differenza tra esposti e controllo.

Attendibilità e affidabilità dello studio dipendono dalla corretta selezione dei casi e dei controlli.

• Caso rigorosamente descritto nel protocollo di studio.
• Controlli devono avere le stesse caratteristiche dei casi.

Matching (tecnica di appaiamento) = per ogni malato, si seleziona una persona con le stesse caratteristiche, purché non sia malato.

Studi clinici randomizzati e controllati (RCT)

Modello piramidale descrive le gerarchie delle fonti, ordinate per gradi di accuratezza, affidabilità, minima vulnerabilità e bias derivanti da fattori confondenti (gli studi non possono stare tutti sullo stesso piano).

Apice della piramide: Meta-analisi, Revisioni sistematiche.

Dopo RCTs, Studi Clinici Controllati e Randomizzati.

RCT = Studi clinici randomizzati e controllati: gold standard nella ricerca biomedica e clinica per valutare l’efficacia e la sicurezza di trattamenti, interventi o farmaci.

Singolo cieco: i pazienti devono fornire il loro consenso informato senza sapere se riceveranno il trattamento sperimentale, placebo o il trattamento standard. Il ricercatore invece lo sa.

Doppio cieco: il ricercatore non è a conoscenza del tipo di trattamento assegnato al paziente.

Ricerca descrittiva nelle scienze del comportamento

Studi epidemiologici: comprensione di come le malattie si manifestano, si distribuiscono e possono essere previste/gestite (si avvalgono di metodi descrittivi/osservazionali).

Osservazione naturalistica: studio dei soggetti nel loro ambiente naturale, senza interferire con il loro comportamento.

Caratteristiche: non intrusività (l’osservatore non manipola le variabili), mancanza di artificiosità (i soggetti vengono osservati nel loro ambiente naturale).

Vantaggi: campionare comportamenti spontanei, raccogliere info su soggetti che non parlano, studiare processi interpersonali.

Svantaggi: non utilizzabile quando il ricercatore vuole formulare interferenze causa-effetto.

Imprinting: tipo di apprendimento osservato in animali neonati che manifestano un legame di attaccamento con il primo oggetto mobile che vedono, tipicamente la madre.

Konrad Lorenz, etologo e ornitologo austriaco, fondatore dell’etologia moderna.

Nobel per la Fisiologia e la Medicina 1973.

Studia comportamento animale.

Harlow e Zimmerman (1959) si concentrano sul comportamento sociale dei macachi, esaminano le loro interazioni con due madri artificiali: una madre di peluche e una madre di metallo con un erogatore per il latte. I piccoli macachi avevano una preferenza per la madre di peluche, anche se non aveva latte.

Il legame preferenziale non si basa solo sulla soddisfazione di bisogni primari ma anche su caratteristiche rassicuranti come la morbidezza e il calore.

Paul Ekman, 1934, Stati Uniti: lavora su emozioni ed espressioni facciali.

FACS = Facial Action Coding System (metodo che identifica e classifica ogni espressione facciale umana).

Studio dei casi singoli

Studio di caso singolo: analisi intensiva e dettagliata di una singola unità, generalmente un individuo, affetto da una patologia.

Vantaggi: ricchezza dei dati, informazioni su contesti difficilmente indagabili.

Svantaggi: soggettività, scarsa generalizzabilità, elevato tempo, costi ed energie.

• Studio di caso singolo intrinseco: condotto quando il caso è unico per le sue particolari caratteristiche (rare).
• Studio di caso singolo strumentale: il ricercatore non è interessato all’unicità del caso ma alla tipicità.

Neglect = negligenza spaziale unilaterale: deficit che impedisce di attenzionare e agire verso lo spazio controlaterale alla lesione cerebrale.

Ricerca correlazionale: indagare il grado di relazione tra due variabili.

Direzione e intensità di una relazione espresse attraverso il coefficiente di correlazione da -1 (correlazione perfetta negativa) a +1 (correlazione perfetta positiva).

Vie visive del cervello umano

• Via dorsale: localizzazione spaziale e controllo visivo del movimento; percezione del “dove” si trovano gli oggetti e la coordinazione dei movimenti.
• Via ventrale: riconoscimento e identificazione degli oggetti; percezione del “cosa” sono gli oggetti.

Meta-analisi: approccio quantitativo avanzato che consente di integrare i risultati di ricerche indipendenti per fornire una sintesi della conoscenza empirica di un fenomeno (fornisce una stima complessiva della “dimensione dell’effetto” di un risultato).

Meta analisi = studio in cui i soggetti non sono individui, ma altri studi.