Research Designs

2. Research Designs

4. Types of research designs • Level I: Exploratory, Descriptive • Level II: Analytical • Level III: Experimental

5. Hierarchy of Study Types • Descriptive • Case report • Case series • Cross sectional • (Survey) Analytic • Observational • Cross sectional • Case-control • Cohort studies • Experimental • Randomized • controlled trials • Quasiexperimental (Non randomized or non control trial) Strength of evidence for causality between a risk factor and outcome

6. How much disease is out there? • Who is getting the disease? • Where is the disease occurring? • When is the disease occurring? • Why is the disease occurring? • What is the course of disease? • How can we prevent / treat the disease? Basic questions in Epidemiology

7. Epidemiologic Measures اندازه گیری ها در اپیدمیولوژی

8. Incidence بروز • The number of new cases of disease that occur during a specified period of time in a population at risk for developing the disease • Measure of the probability that unaffected persons will develop the disease Steps: • identify a population that is free of the disease • follow the population over time

9. X1000 No. of new cases of a disease occurring in the population during a specified period of time 70 new cases of breast cancer in a 5 years period No. of persons at risk of developing the disease During that period of time 3000 women at risk X1000 = 23 Incidence بروز Formula: • Example: • ( 23 Cases per 1000 women during 5 years )

10. Measurement of Morbidity 1385 Prevalence

11. X1000 No. of cases of a disease present in the population at a specified time 700 cases of HTN in 1384 No. of persons in the population at that specified time 300,000 X1000 = 2.3 Prevalence شیوع Formula: • Example: • ( 2.3 Cases per 1000 persons )

12. Figure 7.4 Incident cases Prevalent cases Deaths, emigrations and recovery

13. Incidence Deaths, Cured, Lost... Relationship between Incidence, Prevalence and Disease Duration Prevalence Duration Merci à Jean-Luc Grenier - CEPIQ98

14. Measure of Disease Association • Ratios: rate ratio, risk ratio or relative risk (all abbreviated RR) odds ratio (OR), • Difference measurements of disease frequencies include: attributable risk

16. Case report Case series Cross sectional (Survey) توصيفي مشاهده اي Case-Control تحليلي انواع مطالعات اپيدميولوژی Cohort Randomized controlled trials Quasiexperimental (Non randomized or non control trial) تجربي (مداخله ای)

17. Descriptive Studies • No assignment of exposure or risk factor. • Intent is to observe and record. • Record events or activities. • Single event or case = Case Report. • Several events or cases = Case Series.

18. Cross-Sectional Design • The only study capable of calculating prevalence. • Proportion of the population with the outcome at any point in time. • Surveys: a cross-sectional study using questionnaire or interview

19. مطالعات مقطعی • نخستين مرحله بررسي هاي اپيدميولوژيك • مشاهده توزيع بيماري يا ويژگي مرتبط با سلامتي • شناسايي ويژگي هايي كه با بيماري مورد نظر رابطه دارند • پاسخ به پرسش هاي: • زمان وقوع بيماري (توزيع زماني) • محل وقوع (توزيع مكاني) • افرادي كه به بيماري مبتلا مي شوند (توزيع شخص)

20. Application Exercise: Cross-Sectional Study • Design a cross-sectional study that: 1-Examines the relationship between dietary sodium and hypertension in middle-aged men. • 2- Identify the prevalence of insomnia in post-op patients. • What research question can we answer?

21. Cross-sectional Study: Pluses + Prevalence (not incidence) + Fast/Inexpensive - no waiting! + No loss to follow up + Associations can be studied

22. Cross-sectional study: minuses - Cannot determine causality - Cannot study rare outcomes

23. به چه سؤالی پاسخ می دهد؟ Case – Control Study • علت شناسی وقایع و بیماری ها >>> مثال: • آیا مصرف سیگار با سرطان ریه ارتباط دارد؟ • آیا مصرف سبزیجات احتمال سرطان کولون را کم می کند؟

24. Risk factors/Exposure, Outcome/Disease

25. مطالعه مورد- شاهدي Case-Control Case مورد Control شاهد

26. مطالعه مورد- شاهدي Case-Control

27. مطالعه مورد- شاهدي Case-Control

28. مطالعه مورد- شاهدي Case-Control

29. مطالعه مورد- شاهدي Case-Control

30. History مطالعه مورد- شاهدي Case-Control Exp ? Disease + Past Now Disease - Exp ? Retrospective

31. Time Onset of study Cases Exposed Unexposed Exposed Controls Unexposed Direction of enquiry Case control study Modified from Greenberg et al 2001

32. مشخصات مطالعه مورد- شاهدي • هم مواجهه (علت)و هم نتيجه (معلول) هر دو قبل از شروع مطالعه رخ داده اند. • جهت مطالعه از نتيجه (معلول) به سمت علت مي باشد. • از گروه شاهد براي رد يا قبول فرضيه استفاده مي شود.

33. Distribution of cases and controls according to exposure in a case control study Cases Controls Exposed a b Not exposed c d Total a + c b + d % exposed a/(a+c) b/(b+d)

34. Distribution of myocardial infarction cases and controls by oral contraceptive use Oral Myocardial contraceptives Infarction Controls Yes 693 320 No 307 680 Total 1000 1000 % exposed 69.3% 32 %

35. Distribution of myocardial infarction cases and controls by amount of physical activity Physical Myocardial activity Infarction Controls >= 2500 Kcal 190 230 < 2500 Kcal 176 136 Total 366 366 % exposed 51.9% 62.8 %

36. مراحل مطالعه مورد- شاهدي • انتخاب موردها و شاهدها • همسان سازي • اندازه گيري مواجهه • تجزيه و تحليل و تفسير نتايج

37. گاو ما ما مي كرد، گوسفند بع بع مي كرد ، سگ واق واق مي كرد، و همه با هم فرياد مي زدند حسنك كجايي؟شب شده بود اما حسنك به خانه نيامده بود.حسنك مدت هاي زيادي است كه بهخانه نمي آيد.او به شهر رفته و در آنجا شلوار جين و تي شرت هاي تنگ به تنمي كند.او هر روز صبح به جاي غذا دادن به حيوانات جلوي آينه به موهاي خودژل مي زند.موهاي حسنك ديگر مثل پشم گوسفند نيست چون او به موهاي خود گلت مي زند.ديروز كه حسنك با كبري چت مي كرد .كبري گفت تصميم بزرگي گرفته است.كبريتصميم داشت حسنك را رها كند و ديگر با او چت نكند چون او با پتروس چت ميكرد.پتروس هميشه پاي كامپيوترش نشسته بود و چت مي كرد.پتروس ديد كه سدسوراخ شده اما انگشت او درد مي كرد چون زياد چت كرده بود.او نمي دانست كهسد تا چند لحظه ي ديگر مي شكند.پتروس در حال چت كردن غرق شد.براي مراسم دفن او كبري تصميم گرفت با قطار به آن سرزمين برود اما كوهروي ريل ريزش كرده بود .ريزعلي ديد كه كوه ريزش كرده اما حوصله نداشت.ريزعلي سردش بود و دلش نمي خواست لباسش را در آورد .ريزعلي چراغ قوهداشت اما حوصله  درد سر نداشت.قطار به سنگ ها برخورد كرد و منفجر شد.كبري و مسافران قطار مردند.اما ريزعلي بدون توجه به خانه رفت.خانه مثل هميشه سوت و كور بود .الانچند سالي است كه كوكب خانم همسر ريزعلي مهمان ناخوانده ندارد او حتيمهمان خوانده هم ندارد.او حوصله ي مهمان ندارد.او پول ندارد تا شكم مهمانها را سير كند.او در خانه تخم مرغ و پنير دارد اما گوشت ندارد!او كلاس بالايي دارد او فاميل هاي پولدار دارد.او آخرين بار كه گوشت قرمز خريد چوپان دروغگو به او گوشت خر فروخت .امااو از چوپان دروغگو گله ندارد چون دنياي ما خيلي چوپان دروغگو دارد بههمين دليل است كه ديكر در كتاب هاي دبستان آن داستان هاي قشنگ وجودندارد!

38. انتخاب موردها و شاهدها • انتخاب موردها : • تعريف مورد • معيار تشخيصي • معيارهاي واجد شرايط بودن • منبع انتخاب موردها • بيمارستان • جمعيت عمومي

39. تعريف مورد • معيار تشخيصي • Ensure cases are as homogenous as possible. Establish strict diagnostic criteria (e.g. certain histologic characteristics). • مثلا در بررسی ارتباط پرفشاری خون با وزن هنگام تولد کسی مبتلا به پرفشاری خون است که یا در حال مصرف دارو باشد یا در حالت نشسته 90/140 بیشتر باشد. • تعریف باید استاندارد و برای همه یکسان باشد.

40. Selecting Cases • Sources of Cases: • Hospitals, medical care facilities, etc. • General population - locate and obtain data from all or a random sample of individuals from a defined population.

41. انتخاب موردها و شاهدها • انتخاب شاهدها : • منبع انتخاب شاهدها • بيمارستان • خويشاوندان • همسايگان • جمعيت عمومي • تعداد شاهدها

42. Selecting Controls • Axiom: Selection of an appropriate comparison group is the most difficult and critical issue in the design of case-control studies.

43. Selecting Controls 1. The prevalence of exposure among controls should reflect the prevalence of exposure in the source population. 2. Controls should come from the same source population as cases (e.g. would have been cases if diagnosed with the disease).

44. Selecting Controls For each control group, how many controls per case? -- the optimal case-control ratio is 1:1 -- when the number of cases is small (<50), the sample size for the study can be increased by using more than one control e.g. 1:2 1:3 1:4

45. Selecting Controls AXIOM: The benefit of increased sample size is not as relevant past the 1:4 ratio (e.g increase in statistical power).

46. همسان سازي • تعريف: فرايندي كه در آن گروه شاهد به نحوي انتخاب شود كه از نظر برخي متغيرهاي موردنظر مشابه گروه مورد باشد. • عامل مخدوش كننده: عاملي كه هم با مواجهه و هم با بيماري رابطه داشته و بطور نابرابري بين گروه شاهد و مورد توزيع شده است.

47. confounding factors • associated with exposure but not on causal pathway and • associatedwith disease independently of exposure

48. همسان سازي • انواع : • همسان سازي گروهي • همسان سازي با جفت نمودن (Pairs)

49. types of matching • group or frequency matching controls selected according to number of cases in categories of matching variable e.g. age group • individual matching controls selected individually for each case by matching variable e.g. same date of birth

50. frequency matching Age Cases Controls (years) unmatched matched 0-14 50 20 50 15-29 30 20 30 30-44 15 20 15 45+ 5 40 5 TOTAL 100 100 100