KLIINISTEN TUTKIMUSTEN SUUNNITTELU JA KOEASETELMAT. Vesa Kiviniemi (FL) Itä-Suomen yliopisto

Samankaltaiset tiedostot
Tutkimusaineiston luominen

Tutkimuksen suunnittelu / tilastolliset menetelmät. Marja-Leena Hannila Itä-Suomen yliopisto / Terveystieteiden tdk

Mitä tarvitsee tietää biostatistiikasta ja miksi? Matti Uhari Lastentautien klinikka Oulun yliopisto

Aineistokoko ja voima-analyysi

Otoskoon arviointi. Tero Vahlberg

r = n = 121 Tilastollista testausta varten määritetään aluksi hypoteesit.

Tutkimusasetelmat. - Oikea asetelma oikeaan paikkaan - Vaikeakin tutkimusongelma voi olla ratkaistavissa oikealla tutkimusasetelmalla

HAVAITUT JA ODOTETUT FREKVENSSIT

Väliestimointi (jatkoa) Heliövaara 1

TUTKIMUSAINEISTON ANALYYSI. LTKY012 Timo Törmäkangas

ABHELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

MS-C2103 Koesuunnittelu ja tilastolliset mallit (5 op)

Kliininen arviointi ja kliininen tieto mikä riittää?

MS-C2103 Koesuunnittelu ja tilastolliset mallit (5 op)

pitkittäisaineistoissa

TILASTOLLISTEN MENETELMIEN KIRJO JA KÄYTTÖ LÄÄKETIETEEN TUTKIMUSJULKAISUISSA. Pentti Nieminen

Pienet ännät tutkimuksessa Tilastollisen analyysin työpaja. Jari Westerholm Niilo Mäki instituutti Jyväskylän yliopisto

Tilastollinen testaus. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Harjoitus 7: NCSS - Tilastollinen analyysi

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Mat Tilastollisen analyysin perusteet, kevät 2007

Tilastotieteen aihehakemisto

Johdatus tilastotieteeseen Tilastollisten aineistojen kerääminen ja mittaaminen. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 8: Lineaarinen regressio, testejä ja luottamusvälejä

Tilastollisten aineistojen kerääminen ja mittaaminen

FoA5 Tilastollisen analyysin perusteet puheentutkimuksessa. 9. luento. Pertti Palo

Testit järjestysasteikollisille muuttujille

031021P Tilastomatematiikka (5 op) kertausta 2. vk:een

Kandidaatintutkielman aineistonkeruu ja analyysi

Ilkka Mellin Tilastolliset menetelmät. Osa 3: Tilastolliset testit. Tilastollinen testaus. TKK (c) Ilkka Mellin (2007) 1

Kandidaatintutkielman aineistonhankinta ja analyysi

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

TUTKIMUSAINEISTON KVANTITATIIVINEN ANALYYSI LTKY012. Timo Törmäkangas

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 3: Epäparametriset tilastolliset testit

Tilastollisen tutkimuksen vaiheet

Mitä on näyttö vaikuttavuudesta. Matti Rautalahti Suomalainen Lääkäriseura Duodecim

Tekijä(t) Vuosi Nro. Arviointikriteeri K E? NA

pitkittäisaineistoissa

Ongelma: Poikkeaako perusjoukon suhteellinen osuus vertailuarvosta?

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 10: Johdatus varianssianalyysiin

Odotusarvoparien vertailu. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Testit laatueroasteikollisille muuttujille

Mitä kausaalivaikutuksista voidaan päätellä havainnoivissa tutkimuksissa?

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 2: Tilastolliset testit

Johdatus tilastotieteeseen Estimointi. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

Interventiotutkimuksen arviointi

TUTKIMUSAINEISTON ANALYYSI. LTKY012 Timo Törmäkangas

Aki Taanila VARIANSSIANALYYSI

Estimointi. Estimointi. Estimointi: Mitä opimme? 2/4. Estimointi: Mitä opimme? 1/4. Estimointi: Mitä opimme? 3/4. Estimointi: Mitä opimme?

TUTKIMUSAINEISTON KVANTITATIIVINEN ANALYYSI LTKY012. Timo Törmäkangas

Metsämuuronen: Tilastollisen kuvauksen perusteet ESIPUHE... 4 SISÄLLYSLUETTELO METODOLOGIAN PERUSTEIDEN KERTAUSTA AINEISTO...

Kvantitatiiviset tutkimusmenetelmät maantieteessä

Kliininen tutkimus varmistaa terapeuttisen teknologian tehon

Tilastotieteen kertaus. Vilkkumaa / Kuusinen 1

1. Johdanto Todennäköisyysotanta Yksinkertainen satunnaisotanta Ositettu otanta Systemaattinen otanta...

Testejä suhdeasteikollisille muuttujille

Estimointi. Otantajakauma

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 11: Epäparametrinen vastine ANOVAlle

Sisällysluettelo ESIPUHE KIRJAN 1. PAINOKSEEN...3 ESIPUHE KIRJAN 2. PAINOKSEEN...3 SISÄLLYSLUETTELO...4

Yleistetyistä lineaarisista malleista

Yksisuuntainen varianssianalyysi (jatkoa) Heliövaara 1

NÄYTÖN ARVIOINTI: SYSTEMAATTINEN KIRJALLISUUSKATSAUS JA META-ANALYYSI. EHL Starck Susanna & EHL Palo Katri Vaasan kaupunki 22.9.

Yksisuuntainen varianssianalyysi (jatkoa) Kuusinen/Heliövaara 1

TUTKIMUSAINEISTON ANALYYSI. LTKY012 Timo Törmäkangas

Sisältö. Perusteiden Kertaus. Tilastollinen analyysi. Peruskäsitteitä. Peruskäsitteitä. Kvantitatiivinen metodologia verkossa

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 4: Testi suhteelliselle osuudelle

Otanta-aineistojen analyysi (78136, 78405) Kevät 2010 TEEMA 3: Frekvenssiaineistojen asetelmaperusteinen analyysi: Perusteita

Puheentutkimuksen tilastoanalyysin perusteet. 8. luento. Pertti Palo

Johdatus varianssianalyysiin. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Sisällysluettelo ESIPUHE 1. PAINOKSEEN... 3 ESIPUHE 2. PAINOKSEEN... 3 SISÄLLYSLUETTELO... 4

Lohkoasetelmat. Vilkkumaa / Kuusinen 1

b6) samaan perusjoukkoon kohdistuu samanaikaisesti useampia tutkimuksia.

Kokeellinen asetelma. Klassinen koeasetelma

Matemaatikot ja tilastotieteilijät

MS-C2103 Koesuunnittelu ja tilastolliset mallit (5 op)

805306A Johdatus monimuuttujamenetelmiin, 5 op

Estimointi. Luottamusvälin laskeminen keskiarvolle α/2 α/2 0.1

Adaptiiviset lääkekokeet. Lääketieteellisen tutkimusetiikan seminaari Olli Tenhunen FIMEA, OYS/syöpätaudit ja hematologia

Laadullinen tutkimus. KTT Riku Oksman

Johdatus tilastotieteeseen Testit laatueroasteikollisille muuttujille. TKK (c) Ilkka Mellin (2004) 1

54. Tehdään yhden selittäjän lineaarinen regressioanalyysi, kun selittäjänä on määrällinen muuttuja (ja selitettävä myös):

Monitasomallit koulututkimuksessa

Koesuunnittelu ja tilastolliset mallit Johdanto. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

Sisällysluettelo SISÄLLYSLUETTELO...6 LYHYT SANASTO VASTA-ALKAJILLE JOHDATUS PARAMETRITTOMIIN MENETELMIIN...9

Johdatus tilastotieteeseen Tilastollisten aineistojen kerääminen ja mittaaminen. TKK (c) Ilkka Mellin (2004) 1

Epävarmuuden hallinta bootstrap-menetelmillä

Luentokalvoja tilastollisesta päättelystä. Kalvot laatinut Aki Taanila Päivitetty

Sisällysluettelo ESIPUHE... 4 ALKUSANAT E-KIRJA VERSIOON... 5 SISÄLLYSLUETTELO JOHDANTO TILASTOLLISEEN PÄÄTTELYYN TODENNÄKÖISYYS...

Luento-osuusosuus. tilasto-ohjelmistoaohjelmistoa

TUTKIMUSAINEISTON ANALYYSI. LTKY012 Timo Törmäkangas

Mat Operaatiotutkimuksen projektityöseminaari

Identifiointiprosessi

10. laskuharjoituskierros, vko 14, ratkaisut

Vaikutusten mittaaminen. Hannes Enlund Fimea Lääkehoitojen arviointi

OHJ-7600 Ihminen ja tekniikka -seminaari, 4 op Käyttäjäkokemuksen kvantitatiivinen analyysi. Luento 3

Regressioanalyysi. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Kuvittele, että olet Jyväskylän yliopiston tutkija Suomen Akatemia on julkaissut tutkimusohjelman, jossa myönnetään rahaa koululaisten terveyden

Otannasta ja mittaamisesta

Transkriptio:

KLIINISTEN TUTKIMUSTEN SUUNNITTELU JA KOEASETELMAT Vesa Kiviniemi (FL) Itä-Suomen yliopisto 13.4.2010

SISÄLTÖ 1 Kokeellisen tutkimuksen tutkimustyypit 2 Kohdepopulaatio ja potilaiden valinta 3 Vertailuryhmän valinta 4 Tulosmuuttujien määrittäminen ja valinta 5 Koeasetelman valinta 6 Otoskoon arviointi 7 Analyysimenetelmät 8 Valikoitua kirjallisuutta

KOKEELLISEN TUTKIMUKSEN TUTKIMUSTYYPIT JA NIIDEN VAIKUTUS SUUNNITTELUUN Konfirmatoriset tutkimukset Selvät etukäteen määritellyt hypoteesit, joilla pyritään osoittamaan intervention (esim. lääkkeen tai hoidon) teho Yksityiskohtaisempi suunnittelu, tilastollinen käsittely sekä raportointi ennalta määrättyä Eksploratiiviset tutkimukset Pyrkimyksenä tehdä löydöksiä aineistosta ja tarkastella dataa mahdollisesti useastakin perspektiivistä Tilastollinen käsittely sekä raportointi joustavampaa

KOHDEPOPULAATIO JA POTILAIDEN VALINTA TUTKIMUKSEEN Kohdepopulaatio määräytyy pääsääntöisesti inkluusiokriteerien mukaisesti Ekskluusiokriteereillä tarkennetaan kohdepopulaatiota Tilastollisten testien tulokset voidaan yleistää vain ja ainoastaan inkluusiokriteerien ja ekskluusiokriteerien mukaiseen ja määrittämään kohdepopulaatioon HUOM! Ekskluusiokriteerit ja muu kohdejoukon valikoiminen vaikuttaa merkittävästi yleistettävyyteen

VERTAILURYHMÄN VALINTA Vertailuryhmällä ratkaiseva merkitys tuloksiin ja niiden yleistettävyyteen Kliinisissä hoitokokeissa koehenkilöiden jakaminen hoito- ja vertailuryhmiin perustuu satunnaistamiseen eli arpomiseen =>Vertailtavuus eli systemaattiset tekijät eivät pääse vaikuttamaan tuloksiin Usein hoitokokeissa käytetään myös sokkouttamista (blinding)

TULOSMUUTTUJIEN MÄÄRITTÄMINEN JA VALINTA Päämuuttuja (primary variable) Muuttuja, joka edustaa tutkimuksen tavoitetta Suositus: Vain yksi päämuuttuja Määriteltävä yksityiskohtaisesti etukäteen Otoskokolaskenta tehdään vain päämuuttujalle Toissijaiset muuttujat (secondary variables) Tutkimuksen päätavoitetta tukevia muuttujia tai sekundäärisiä tavoitteita mittaavia muuttujia Tärkeitä tulosten tulkinnan laajentamisessa ja diskutoinnissa

KOEASETELMAN VALINTA Tärkeimmät koeasetelmat Rinnakkaiset vertailuryhmät (parallel group design) - Potilaat jaettu kiinteästi koe- ja kontrolliryhmiin Vaihtovuoroinen koeasetelma (crossover design) - Potilaat saavat satunnaisessa järjestyksessä useampaa hoitoa Faktorikoeasetelma (factorial design) - Useampia faktoreita (esim. interventio ja intervention intensiteetti), mahdollistaaa esimerkiksi yhdistelmähoitojen tehon arvioinnin

KOEASETELMAN VALINTA Rinnakkaiset vertailuryhmät + Rakenteeltaan yksinkertainen + Helppo toteuttaa + Tilastollinen analysointi ja tulosten tulkinta suoraviivaista - Hajonta usein suurta => Tarvitaan usein paljon havaintoja Vaihtovuoroinen koeasetelma + Potilas omana verrokkinaan => Tarvittava havaintomäärä pienempi, koska yksilöiden välinen vaihtelu ei vaikuta tuloksiin +/- Helppo toteuttaa (tosin analysointi hieman vaativampaa), mutta vaatii suunnittelua ja tutkittavan ilmiön ja vaikutusten keston tuntemista - Soveltuu vain rajallisiin tutkimusongelmiin (ongelmana ns. jäännösvaikutus) => Tulee olla varma, että jäännösvaikutusta ei esiinny

KOEASETELMAN VALINTA Faktorikoeasetelma + Tehokkuus: Saadaan simultaanisesti tietoa useasta näkökulmasta + Intervention vaikuttavuuden arviointi laajentuu + Efektiä modifioivien tekijöiden arviointi mahdollistuu - Saattaa johtaa hyvin mutkikkaisiin tilastollisiin menettelyihin ja mahdollisesti myös "vaikeasti tulkittaviin" tuloksiin Yleisesti asetelma tulisi valita tutkimuksen tavoitteiden, tutkittavan ilmiön ja käytettävissä olevien käytännöllisten sekä taloudellisten resurssien mukaisesti Tutkimusastelmaa kannattaa "mutkistaa" tai laajentaa vain, jos ilmiön tarkastelu sitä vaatii

OTOSKOON ARVIOINTI YLEISIÄ ASIOITA Syitä otoskokolaskelmille: Resurssit, kliininen merkitsevyys vs. tilastollinen merkitsevyys, eettiset syyt Otoskoko voidaan periaatteessa laskea mille tahansa yleisesti käytetylle tilastolliselle tarkastelulle tai testille Otoskoon laskenta vaatii aina alustavaa tietoa, joka saadaan aikaisemmista tutkimuksista, pilottikokeista tai muista kokemusperäisistä lähteistä Otoskoon laskenta(kaavat) ja tarvittava tieto otoskoon laskemiseksi riippuvat hypoteesin asettelusta ja tilastollisesta menetelmästä jota aiotaan käyttää

OTOSKOON ARVIOINTI Otoskoko arvio tehdään päämuuttujalle => Otoskoko laskelma pätee vain päämuuttujaa koskevissa inferensseissä Otoskokoa laskettaessa on kyettävä arvioimaan Hypoteesit Päämuuttujan hajonta (SD) mitta-asteikoltaan jatkuvat muuttujat Prevalenssi tai insidenssi dikotomiset tulosmuuttujat Kliinisesti relevantti ero (esim. interventio ja vertailuryhmälle) Tyypin I virheen taso (alpha): Tyypillisesti alpha = 0.05 eli 5% Voimakkuus (power): Tyypillisesti voimakkuus = 80% tai 90%

OTOSKOON ARVIOINTI - TERMINOLOGIASTA Tyypin I virhe Käytännöllinen/naiivi määritelmä: Todennäköisyys sille, että löydetään ero, jota ei "todellisuudessa" tulisi olla olemassa eli tehdään virheellinen päätelmä (Eksakti määritelmä: "Kun toistuvasti poimitaan nollahypoteesin mukaisesta perusjoukosta toisistaan riippumattomia otoksia ja lasketaan testisuureen arvo, esiintyy hylkäämisalueelle osuvia testisuureen arvoja keskimäärin tyypin I virheen tason mukaisessa määrässä, esim. 5%:ssa, otoksista.") Voimakkuus Todennäköisyys sille, että etukäteen määrätty kliiniseen arviointiin perustuva merkityksellinen ero ryhmien välillä tulee tutkimuksessa esiin tilastollisesti merkitsevänä erona, jos tällainen ero on todellisuudessa olemassa

ANALYYSIMENETELMÄT?

ANALYYSIMENETELMÄT MENETELMÄN VALINTAPERUSTEET Analyysimenetelmän valintaan liittyvät peruskysymykset: 1) Mistä muuttujan tai muuttujien ominaisuudesta ollaan kiinnostuneita? - arvojen jakaumat,variaatio, keskiluvut, erot ryhmien/mittausten välillä, assosiaatiot, yhteyksiä selittävät mallit 2) Tutkimusasetelma? - Konfirmatorinen vai eksploratiivinen tutkimus? - Poikkileikkaus- vai seurantatutkimus? - Valittu koeasetelma?

ANALYYSIMENETELMÄT MENETELMÄN VALINTAPERUSTEET 3) Millaisella mitta-asteikolla kiinnostavia tekijöitä (primary outcomes, secondary outcomes) on mitattu? - Jatkuvat muuttujat - Dikotomiset muuttujat - Useampiluokkaiset muuttujat 4) Testeihin liittyvien oletusten voimassaolo? - Eri testeillä ja malleilla hyvin erityyppisiä oletuksia - Esimerkkejä: normaalijakautuneisuus, samavarianssisuus, suhteellisen vaaran oletus,

ANALYYSIMENETELMÄT MENETELMÄN VALINTAPERUSTEET Pelkistetysti ajateltuna kokeellisissa kliinisessä tutkimuksessa tavallisimpien koeastelmien yhteydessä ollaan hyvin usein kiinnostuneita joko 1) erilaisten ryhmien ja/tai mittausten eroista tai 2) tekijöiden välisistä yhteyksistä

ANALYYSIMENETELMÄT TYYPILLISIÄ ESIMERKKEJÄ MENETELMISTÄ 1) Poikkileikkaustutkimukset, joissa tulosmuuttujat jatkuvia muuttujia: T-testit ja niiden epäparametriset vaihtoehdot Korrelaatiot Varianssi-, kovarianssi- tai regressioanalyysi Hierarkkisissa aineistoissa sekamallit 2) Pitkittäistutkimukset, joissa tulosmuuttujat jatkuvia muuttujia: Parittaiset t-testit ja niiden epäparametriset vaihtoehdot Toistomittaus - ANOVA Sekamallit

ANALYYSIMENETELMÄT TYYPILLISIÄ ESIMERKKEJÄ MENETELMISTÄ 3) Poikkileikkaustutkimukset, joissa tulosmuuttujat dikotomisia muuttujia: Ristiintaulukot ja niihin liittyvät perustestit Logistinen regressioanalyysi 4) Pitkittäistutkimukset, joissa tulosmuuttujat dikotomisia muuttujia: Ristiintaulukot ja McNemarin testi Yleistetyt lineaariset sekamallit / yleistetyt estimointiyhtälöt (GEE) Elinaika-analyysin menetelmät: Kaplan-Meier, Coxin regressio, Weibull-mallit, jne.

ANALYYSIMENETELMÄT - RAJOITUKSET Tyypillisesti perusmenetelmien käyttöä "rajoittavat" tai hankaloittavat seuraavat tekijät: 1) Aineisto epänormaalinen eikä normalisoidu muunnoksilla tarkoituksenmukaisesti 2) Outlierit ja niiden käsittely 3) Puuttuva tieto ja eripituiset seurantajaksot seurantatutkimuksissa ja toistomittausasetelmissa 4) Efektiä sekoittavien ja/tai modifioivien tekijöiden valinta 5) Multikollineaarisuus tilastollisissa malleissa 6) Heikosti suunniteltu tutkimusasetelma Käytännön ongelmia syntyy lähinnä silloin, kun useampia näistä tekijöistä on läsnä samanaikaisesti

LOPUKSI Huolellisen koesuunnittelun avulla varmistetaan Toteuttamiskelpoinen tutkimusasetelma Riittävän ja sopivan kokoisen potilasjoukon valinta Kliinisesti relevantit päätelmät Tulosten yleistettävyys Resurssien hyötykäyttö Vuorovaikutus tilastotieteilijän kanssa kannattaa aloittaa mahdollisimman aikaisessa vaiheessa, jo tutkimusta suunniteltaessa

VALIKOITUA KIRJALLISUUTTA Chow S-C, Liu J. Design and analysis of clinical trials, concepts and methodologies. Wiley amp Sons, 1998. ICH Topic E 9 Statistical Principles for Clinical Trials: http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/ich/036396en.pdf Matthews D & Farewell V. Using and understanding medical statistics (2nd edition), Karger, 1988. Tuominen J & Korhonen P. Duodecim 2006, 122(8), 967-976.