Estudos Ecológicos

13/06/2011

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ProgramaProgramaProgramaPrograma de Pós de Pós de Pós de Pós GraduaçãoGraduaçãoGraduaçãoGraduação em Saúde Coletivaem Saúde Coletivaem Saúde Coletivaem Saúde ColetivaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a Epidemiologia

Universidade Federal do Rio de janeiro

ESTUDOS ECOLÓGICOS

Mario Vianna Vettore

Estudo da ocorrência e distribuição de estados ou

eventos relacionados à saúde em populações

específicas, incluindo o estudo dos determinantes que

influenciam tais estados, e a aplicação deste

conhecimento para controlar problemas de saúde.

Epidemiologia

Porta M (2008) A dictionary of Epidemiology. 5th ed. International Epidemiological Association. Oxford University Press.

PPGPPGPPGPPG----SCSCSCSCIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a Epidemiologia

Estudos epidemiológicos

• Descrever frequência e distribuição características ou doenças/agravos à saúde

• Determinam se existe uma associação estatística entre a doença e um fator de risco

• Estabelecem inferências sobre uma possível relação causal entre exposição e desfecho


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ESTUDOS DESCRITIVOSPopulacionais – correlação – ecológicos

Estudo de caso ou série de casosInquéritos transversais ou estudos seccionais

ESTUDOS ANALÍTICOS

ESTUDOS OBSERVACIONAISCoorte, Caso-controle e Híbridos

ESTUDOS DE INTERVENÇÃOEnsaio Clínico e Ensaio Comunitário



Estudos que usam populações ou grupos de indivíduoscomo unidade de observação, estudos descritivos(prevalência, incidência, tendências)– Estudos ecológicos

Estudos que usam indivíduos como unidade deobservação– Estudos de coorte– Estudos caso-controle– Estudos transversais (cross-sectional)– Estudos de intervenção– Outros (nested case-control, case-crossover)



Estudos ecológicos

• Estudo ecológico ou agregado

• Comparação de grupos ao invés de indivíduos

• Geralmente empregados quando dados individuais

não são disponíveis


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OBJETIVOS

• Gerar ou testar hipóteses etiológicas →→→→ explicar a ocorrência da doença

• Avaliar a efetividade de intervenções na população →→→→ testar a aplicação de nosso conhecimento para prevenir doença ou promover saúde

Estudos ecológicos


• Correlação entre um fator de risco presumido e um

desfecho – valores médios do desfecho ( por ex. taxa,

média) são plotados contra valores médios do fator

(por ex. Ingestão de gordura média per capita),

usando grupos como unidade de observação

• Grupos podem ser definidos por local (comparações

geográficas) ou por tempo (tendências temporais)

Estudos ecológicos


Gráfico da população de Oldemburgo (Alemanha) ao fi nal de cada ano pelo número de cegonhas observada no ano, 1930-1936 .

Ornitholigische Monatsberichte 1936;44(2)


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Relação entre eliminação de sódio (Na) e aumento na pressão arterial sistólica ajustada para idade nos centros de estudo da coorte INTERSALT*

*Elliot, in Marmot and Elliot (eds.): Coronary Heart Disease Epidemiology, Oxford, 1992, pp.166-78.


Fontes de dados de estudos epidemiológicos

Fontes de dados de estudos epidemiológicos

• Observações (variáveis) individuais:

São propriedades ou características dos indivíduos

Ex. idade

• Observações (variáveis) de grupos:

São propriedades ou características de grupos,

organizações ou lugares

Ex. poluição do ar


Classificação de medidas ecológicas

1. Medidas agregadas

São sumários (medidas resumo/tendência central) de

observações derivadas de indivíduos em cada grupo

Ex. média de renda familiar, proporção de fumantes


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2. Medidas ambientais

São características físicas de um lugar no qual os

membros de cada grupo vivem ou trabalham

Ex: Níveis de poluição do ar e exposição a luz solar

OBS. Cada medida ambiental apresenta um análogo em

nível individual, e estas exposições individuais (o u doses)

variam entre os membros de cada grupo



3. Medidas globais

São atributos de grupos, organizações ou lugares, para

os quais não existem análogos em nível individual, ao

contrário do que ocorre com as anteriores

Ex: Densidade populacional, nível de desorganização

social, tipo de sistema de saúde


1. Medidas agregadas: agregação das mensurações efetuadas

no nível individual →→→→proporção de fumantes, taxa de incidência de uma do ença e renda familiar média

2. Medidas ambientais: características físicas do lugar. Cada

medida ambiental tem uma análoga no nível individua l, entretanto, o nível de exposição individual pode va riar entre os membros de cada grupo →→→→ poluição do ar, exposição à luz solar

3. Medidas globais: atributos de grupos, organizações ou

lugares. Não existem análogos no nível individual →→→→ densidade demográfica, desorganização social, siste ma de saúde, políticas de saúde

Variáveis ecológicas


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Níveis de análise

A unidade de análise é o nível comum para o

qual os dados de todas as variáveis são

reduzidos e analisados.

1. Análise de nível individual

•Um valor (atributo) para cada variável é

atribuído para cada sujeito do estudo.

•Mesmo em epidemiologia ambiental é possível a

atribuição de medidas ecológicas em nível

individual.PPGPPGPPGPPG----SCSCSCSC

Introdução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a Epidemiologia

Fator em Doença(Y) TotalEstudo(X) caso não caso

Exposto a b e1

Não Exposto c d eo

Total m1 mo n

Níveis de análise

Análise de nível individual


2. Análise completamente ecológica

• Todas as variáveis (exposição, desfecho e co-

variáveis) são medidas ecológicas, de tal forma que a

unidade de análise é o grupo

• Dentro de cada grupo não temos disponível a

distribuição conjunta de qualquer combinação de

variáveis individuais

• As informações disponíveis são apenas as

distribuições marginais para cada variável

Níveis de análise


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Fator em Doença(Y) TotalEstudo(X) caso não caso

Exposto ? ? e1

Não Exposto ? ? eo

Total m1 mo n

Níveis de análise

Análise completamente ecológica


3. Análise parcialmente ecológica• Informações adicionais são disponíveis para algumas

distribuições conjuntas, mas não para todas as

variáveis do estudo dentro de cada grupo

4. Análise multinível• É um tipo especial de técnica de modelagem que

combina análises conduzidas em 2 ou mais níveis

Ex. Análises individuais são conduzidas em cada grup o

seguida de uma análise ecológica de todos os grupos

utilizando os resultados da análises de nível indivi dual

Níveis de análise


O objetivo subjacente de todo estudo epidemiológico é a

realização de inferências

• Inferência biológica – estima efeitos de risco

individuais

• Inferência ecológica – estima efeitos nas taxas de

grupos

O nível de inferência causal alvo nem sempre corres ponde

ao nível da análise

Níveis de inferência


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Efeito biológico – inferência individual

Efeito ecológico – inferência para grupos

Efeito contextual • Efeito de uma exposição ecológica sobre o risco

individual, que é uma forma de inferência biológica

• Se a exposição ecológica é uma medida agregada,

pode ser interessante separar seu efeito do seu efe ito

em nível individual análogo

Níveis de inferência


Estudos ecológicosInferência

• Limitação para testar hipóteses ecológicas →→→→ potencial viés na estimação do efeito

• Viés ecológico (falácia ecológica ) →→→→ inferência causal inadequada sobre fenômenos individuais na base de observações de grupos →→→→ uma associação observada no nível agregado não necessariamente significa que es sa associação exista no nível individual

• Principal problema neste tipo de análise →→→→ suposição de que os mesmos indivíduos são simultaneamente portadores do problema de saúde e do atributo associado


Falácia Ecológica

“Viés que pode ocorrer devido à umaassociação observada entre variáveis emnível agregado que necessariamente nãorepresenta uma associação que existe emnível individual”

Last: Dictionary of Epidemiology , 1995

Estudos ecológicos


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Exemplo de falácia ecológica*

Acidentes de tráfego: 4/7=47%

População A

Renda média: $23,940

$10.5K $34.5K $28.5K $12.2K $45.6K $17.5K $19.8K

População B


$12.5K $32.5K $24.3K $10.0K $14.3K $38.0K $26.4K


População C


$28.7K $30.2K $13.5K $23.5K $10.8K $22.7K $20.5K


*Fonte: Diez-Roux, Am J Public Health 1998;88:216. PPGPPGPPGPPG----SCSCSCSCIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a Epidemiologia

0

10

20

30

40

50

60

21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5

Análise ecológica

Maior renda está associada com maiorocorrência de acidentes

Acid

ente

s de

tráfe

go (%

)Ac

iden

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fego

(%)

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tráfe

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(%)

Renda média (U$, em 1000)Renda média (U$, em 1000)Renda média (U$, em 1000)Renda média (U$, em 1000)


0

10

20

30

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50

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21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 24,5

Análise em nível individualCasos de acidentes temmenor renda médiado que não casos

Acid

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Análise ecológica

Maior renda está associada com maiorocorrência de acidentes

Renda média (U$, em 1000)Renda média (U$, em 1000)Renda média (U$, em 1000)Renda média (U$, em 1000)

PPGPPGPPGPPG----SCSCSCSCIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaIntrodução a EpidemiologiaRenda média (U$, em 1000)Renda média (U$, em 1000)Renda média (U$, em 1000)Renda média (U$, em 1000)

Não casosNão casosNão casosNão casos

Casos de Casos de Casos de Casos de acidentesacidentesacidentesacidentes

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• Concluir que alta renda é um fator de risco para acidentes(baseado nos dados ecológicos) é sujeito à falácia ecológica .

• Mas… concluir que, porque os casos têm mais baixa renda,comunidades com altas médias de renda devem ter maisbaixas taxas de acidentes é também errado!

• Qual dos dois níveis de inferência é errado?

• O problema real é a referência de nível cruzado*

*Morgenstern: Ann Rev Public Health 1995;16:61-81.

• Usar dados ecológicos para fazer inferência no nívelindividual (falácia ecológica)

• Ou usar os dados individuais para fazer inferências para ogrupo (nível populacional)

• Quando usado para fazer inferências no mesmonível, ambas abordagens podem ser corretas


Ingestão diária de sal

Dados hipotéticos de indivíduos da população mundial

Forte associação positiva (linear)

Estudos ecológicos



Indivíduos do país A

Sem associação

Estudos ecológicos




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País B

País A

País D

País C

País F

País E

País G

Estudos ecológicos




Estudos ecológicos


Dados ecológicos hipotéticos de 7 países

País B

País A

País D

País C

País F

País E

País G

Forte associação positiva (linear)


Dimensão: Método de agrupamento

1. Desenho de múltiplos grupos

2. Desenho de tendências temporais

3. Desenhos mistos

Dimensão: Método de mensuração da exposição

1. Estudos exploratórios

2. Estudos analíticos

Delineamentos de estudos Ecológicos


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1. Delineamento de múltiplos grupos

1.1 Estudos exploratórios• Não há exposição específica de interesse à priori

• Objetivo: busca de padrões espaciais de distribuiçã o

de uma doença ou agravo que possam sugerir uma

etiologia ambiental ou hipóteses etiológica mais

específicas



1.1 Estudos exploratórios•comparação de taxas de doença entre regiões durante o mesmo período →→→→ identificar padrões espaciais →→→→ possível etiologia ambiental ou genética. Frequentemente, pode conter dois tipos de problemas:

1. Regiões com poucos casos →→→→ grande variabilidade na taxa da doença

2. Regiões vizinhas tendem a ser mais semelhantes do que regiões mais distantes →→→→ autocorrelação espacial





1.2 Estudos Analíticos• A variável de exposição primária é definida à prior i, e

mensurada e incluída na análise

• Avalia-se a associação ecológica entre os níveis

médios de uma exposição e a taxa de doença entre

grupos

• Estudo ecológico mais comum



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Relation between sodium (Na) excretion and age incr ease in systolic blood pressure (SBP) in centers in the INTERSALT co hort*

*Elliot, in Marmot and Elliot (eds.): Coronary Heart Disease Epidemiology, Oxford, 1992, pp.166-78.


Relação entre níveis de radiação solar e taxa de mortalidade por câncer de ovário


2. Delineamento de tendências temporais

2.1 Estudos exploratórios• Envolve a comparação da taxa de uma doença ao

longo do tempo em uma população geograficamente

definida

• utilizado para prever tendências futuras da doença o u

avaliar o impacto de uma intervenção populacional



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2.1 Estudos exploratórios




2.2 Estudos analíticos• Avalia a associação ecológica entre a mudança nos

níveis de exposição média e a mudança na taxa de um a

doença em uma população geograficamente definida

• Avalia a associação entre as mudanças no tempo do

nível médio de uma exposição e das taxas de doença

em uma população geograficamente definida




2.2 Estudos analíticos



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2.2 Estudos analíticos



Processo de inferência causal dos estudos analíticos de séries temporais pode apresentar dois problemas:

1. Critérios diagnósticos e de classificação das doe nças podem se modificar no tempo

2. Doença com grande período de latência/indução ent re a exposição ao fator de risco e a sua detecção pode d ificultar a avaliação da associação deste fator com a ocorrência da doença

3. Delineamento mistos

3.1 Estudos exploratórios• Combina as características básicas dos estudos e

múltiplos grupos e estudos exploratórios de

tendências temporais

• Avalia a evolução temporal das taxas de uma doença

em diferentes grupos populacionais



3. Delineamento mistos

3.1 Estudos analíticos• Avalia a associação entre as mudanças no tempo do

nível médio de uma exposição e a mudança nas taxas

de uma doença entre diferentes grupos populacionais

• Potencializa a interpretação dos efeitos estimados

• Analisa simultaneamente as mudanças no nível de

exposição médio e nas taxas de doença em função do

tempo dentro de grupos e as diferenças entre os

grupos



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1. Baixo custo e conveniência• Dados secundários de registros populacionais e cens os:

SIM, SINASC, SINAN, IBGE

2. Limitações na mensuração de estudos de nível

individual• Em epidemiologia ambiental exposições e doses

individuais não são acuradas

Disseminação de estudos Ecológicos


3. Limitações de delineamento de estudos

individuais• Estudos individuais podem não ser ideais se a

exposição apresentar pouca variabilidade dentro de uma

área de estudo

• Esta variabilidade pode ser substancial entre difer entes

áreas

4. Simplicidade de análise e apresentação• Em grandes estudos complexos conduzidos em nível

individual, análises ecológicas e a apresentação de

resultados agregados são mais simples



5. Interesse em efeitos ecológicos• O nível desejado de inferência do estudo pode ser

ecológico ao invés de biológico (individual)

• Efeitos ecológicos são relevantes na avaliação de

impactos de processos sociais ou intervenções

populacionais, tais como programas, políticas ou le is



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Limitações

• Incapacidade de associar exposição e doença no nível individual

• Dificuldade de controlar os efeitos de potenciais f atores de confusão

• Dados de estudos ecológicos representam níveis de e xposição média ao invés de valores individuais reais

• Não há acesso a dados individuais

• Dados de diferentes fontes, o que pode significar q ualidade variável da informação

• Falta de disponibilidade de informações relevantes é um dos mais sérios problemas na análise ecológica


OBRIGADO PELA ATENÇÃO

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