Informatica medicala si biostatistica (si)

Transcript

1 Informatica medicala si biostatistica (si) Curs 7 sedinte Laborator 14 sedinte Examen test grila, pe calculator, cu documentatie la vedere

2 BIOSTATISTICA Introducere în statistică 2

3 Scurt istoric - Inițial "statistica" echivala cu descrierea statului, expunerea situaţiei geografice, economice şi politice. - A apărut la italieni unde încă din sec. XIII - XIV în Republica Veneţia se elaborau rapoarte privitoare la partenerii săi comerciali, fiind utilizate în politica comercială oficială. - "Descrierea statului" a atins apogeul în sec. XVI- XVII când, în Germania, s-a constituit o şcoală cunoscută sub denumirea de şcoala descriptivă germană. - "Descrierea statului" a devenit disciplină de predare academică, încadrată într-un sistem construit după norme teoretice şi practice, care s-au elaborat şi dezvoltat în universităţile germane. Noua disciplină a primit numele de statistică (Statistik). - În sens matematic statistica este un instrument al matematicii utilizat pentru prelucrarea şi interpretarea informaţiilor numerice.

4 Scopul statisticii Scopul statisticii poate fi dedus din clasificarea acesteia: - statistica descriptivă - statistica analitică. Statistica descriptivă se ocupă de prezentarea, clasificarea şi sintetizarea datelor din observaţii. Aceasta prezinta informaţia existentă în datele respective cu ajutorul indicatorilor statistici - numere ce exprimă caracteristici sau tendinţe ale fenomenului studiat. Statistica analitică (inferentiala) foloseşte teoria probabilităţilor pentru extragerea şi prelucrarea informaţiei statistice; în multe cazuri aceste metode pun în evidenţă legităţi statistice.

5 Biostatistica statistica aplicata in medicina Biostatistica este ramura statisticii ce studiază aspectele legate de medicină şi ocrotirea sănătăţii. Obiectivele biostatisticii: 1. Starea sănătăţii populaţiei: - Reproducerea şi mortalitatea populaţiei; - Morbiditatea şi invaliditatea; - Parametrii dezvoltării fizice. 2. Legătura dintre influenţa mediului ambiant şi factorilor sociali asupra sănătăţii populaţiei. 3. Acumularea şi analiza datelor referitor la activitatea instituţiilor şi cadrelor medicale. 4. Evaluarea eficacităţii metodelor de profilaxie şi tratament. 5. Planificarea, economia şi finanţarea ocrotirii sănătăţii. Pornind de la obiective deosebim următoarele compartimente ale biostatisticii: - Statistica sănătăţii populaţiei; - Statistica ocrotirii sănătăţii; - Statistica managementului de profilaxie, tratament şi altor activităţi în medicină.

6 Biostatistica scopuri Descriptiv (statistica descriptivă): evidențierea caracteristicilor importante ale unui set de date medicale. Metode: Organizarea Sumarizarea Caracterizarea unui set de date Instrumente: Grafice: Distribuţia de frecvenţe (histograma) Distribuţia de frecvenţe (histograma diferenţelor pentru date perechi) Compararea grafică a distribuţiilor datelor Identificarea relaţiilor liniare Compararea relaţiilor liniare Inferenţial (statistica inferenţială): Cum (şi când) generalizăm rezultatele obţinute de la un eşantion la populaţia generală Populaţia Eşantionul 6 Inferenta statistica

7 Metode de cercetare utilizate în biostatistică Metoda observării Urmărirea desfăşurării unor fenomene pentru a le putea analiza dinamica, sau pentru compararea lor, in vederea realizarii sintezei caracteristicilor lor esenţiale. Se realizează pe diferite căi: Statistică se acumulează informaţia sub formă de valori numerice despre schimbările fenomenului studiat sau activitatea organelor, instituţiilor sanitare şi altor servicii pentru sănătate. cercetarea integrală - a întregului volum numeric al colectivităţii - când avem de a face cu un fenomen de apariţie rară, cu un număr mic de cazuri, fenomen ce impune măsuri urgente sau când ne interesează determinarea stării de sanatate a întregii populaţii; cercetarea selectivă se foloseşte mai des - urmăreşte studiul unui fenomen cu o frecvenţă mai mare pe baza unei colectivităţi selective, cand este nevoie de a studia aprofundat un aspect, un fenomen răspândit într-o localitate sau un grup de populaţie.

8 Aprecierea prin expertiză fenomenul general este studiat pe fiecare aspect prin intermediul experţilor. De exemplu, pentru bolnavii spitalizati, fiecare caz de boală tratat în staţionar va fi studiat atat in decursul spitalizării cat si după externare pe baza istoriei de boală. Experţii apreciază calitatea investigaţiilor, corectitudinea diagnosticului şi tratamentului în fiecare caz concret de patologie. Datele generalizate servesc la obtinerea unor coeficienţi de corijare a indicilor obţinuţi pe cale statistică. În funcţie de timpul când se efectuează observarea delimităm: - cercetarea curentă (permanentă, continuă) când fenomenul studiat variaza rapid (zi de zi, oră de oră). Astfel de cercetări se efectuează de regulă în secţiile de reanimare, în maternitate sau in secţiile de boli infecţioase. - cercetarea periodică (la anumite intervale de timp) când fenomenul studiat variaza lent, sau are o apariţie şi evoluţie periodică. De exemplu, se ştie că o parte din boli evoluează în condiţii atmosferice specifice ale anului (gripa, virozele respiratorii, unele boli infecţioase etc.). Ca urmare, cercetarea poate fi efectuată numai pe parcursul acestor perioade de timp sau la sfârşitul lor. Astfel de cercetare se impune în cazul unui volum mare al totalităţii (structura populaţiei după sex, vârstă, ocupaţie, locul de trai etc.). - cercetare la un moment critic atunci când se fixează data şi chiar ora de înregistrare a fenomenului studiat (recensământul populaţiei, înregistrarea personalului medico-sanitar etc.).

9 Metoda epidemiologică Sintetizează cele evidenţiate prin metoda observării şi prezintă un studiu corelativ al fenomenelor din cadrul sănătăţii publice cu factorii de risc. Această metodă, ca şi cea precedentă, foloseşte pe larg o serie de metode matematice pentru a găsi legitatea dinamicii si structurii fenomenelor studiate în legătură cu factorii ce le determină (valorile medii, dispersia, corelaţia, regresia etc.). Metoda istorică Este strâns legată cu primele două metode fundamentând studiul sanitar al sănătăţii publice sau al activităţii serviciilor pentru sănătate în cadrul dezvoltării istorice a societăţii. Este un fapt dovedit că gradul de dezvoltare a societăţii, în trecut şi în prezent, determină nivelul de trai al populaţiei, calitatea vieţii deci şi sănătatea ei. Aici mai des se foloseşte metoda comparării aceluiaşi fenomen raportat la diferitele categorii de populaţie, diferenţiate după sex, grupuri sociale, vârstă, ocupaţii etc. sau teritorii (continente, ţări, regiuni, localităţi) studiate acum şi în trecut.

10 Metoda economică Precizează starea de sănătate publică, determinată de prezenţa surselor băneşti, materiale, economice etc. Această metodă se foloseşte la aprecierea eficacităţii activităţii serviciilor pentru sănătatea populaţiei (din punct de vedere social şi economic) în cadrul medicinii de stat şi private. Metoda experimentală Urmăreşte scopul de a elabora şi aproba noi forme şi metode de organizare al asistenţei medicale, aplicarea în practică a experienţei înaintate, verificarea noilor metode de diagnosticare şi tratament etc. Specificul acestei metode constă în aceea că cercetătorul singur îşi creează obiectul şi metoda de cercetare, reproducând astfel fenomenele sau aspectele ce-l interesează în condiţii de laborator, apoi analizând totul în detaliu conform scopului stabilit. În general, în orice studiu statistic nu se foloseşte numai o metodă izolată de cercetare. Pentru o investigare multilaterală a fenomenului, cercetătorul trebuie să decidă ce metode se impun.

11 Metode de colectare a datelor statistice Pot fi divizate în două grupe mari: Grupa directă (datele se obtin prin observarea directa a fenomenului): Metoda observării Anchetare Interviu Monitorizare Grupa indirectă - datele se extrag din documentaţia medicală). Cel mai des sunt folosite: 1. Metoda observării (directă - se utilizează de obicei în clinică): medicul, după ce face anamneza bolnavului, face studiul obiectiv şi investigaţiile de laborator ale pacientului, înregistrează în fişă aceste date. 2. Metoda extragerii informaţiei dintr-un formular statistic (indirectă), care poate fi: fişa medicală a bolnavului de staţionar - fişa medicală a bolnavului de ambulator - raport statistic privind numărul de maladii înregistrate la bolnavii domiciliaţi în teritoriul de deservire a instituţiei etc. 3. Metoda de anchetare - utilizează informaţia prin intermediul unor anchete, anterior pregătite, care includ întrebări speciale. Această metodă se foloseşte în studiile sociologice, dar poate fi aplicată şi în orice studiu statistic sanitar.

12 Noţiuni de bază în biostatistică În biostatistică sunt cunoscute următoarele noţiuni de bază: colectivitatea (populatia) statistică unitatea de observare variabila statistică indicatori statistici date statistice 12

13 Colectivitatea (populatie) statistică Colectivitatea statistica reprezintă un număr de elemente (unităţi de observare) omogene, luate împreună în baza unui factor comun în anumită perioadă de timp şi spaţiu. Numărul de unităţi de observare determină volumul colectivitatii supuse studiului şi se notează prin litera n. După volum deosebim două tipuri de colectivitati statistice: Colectivitatea integrală Colectivitatea selectivă Metodele de selectare a colectivității selective: - Cercetarea prin sondaj - valoarea rezultatelor depinde de efectuarea corectă. Nu permite să se tragă concluzii generale, valabile pentru colectivitatea integrală, fiind mai mult o metodă de investigaţie preliminara unui studiu de mare volum. De obicei se efectuează pe baza unui eşantion mic. - Cercetarea monografică - limitarea volumului eşantionului e completată cu o aprofundare a cercetării caracteristicilor esenţiale, de exemplu în cazul unui examen medical clinic cu un scop bine determinat (stabilirea gradului de răspândire al unei boli sau al unui grup de boli din aceeaşi clasă). Tot astfel de cercetări pot fi aplicate pe un eşantion mic după spaţiu, dar majorat în volum după timp (studiul natalităţii, mortalităţii pe o perioadă de mai mulţi ani într-o strânsă legătură cu factorii socialeconomici, sanitaro-igienici). 13

14 - Cercetarea selectivă studiul selectiv reprezentativ pentru colectivitatea integrală şi care poate fi efectuat prin selecţia: - aleatorie - se efectuează prin extrageri din liste în care sunt înregistrate toate cazurile individuale fără nici o grupare sistemică prealabilă. - sistemică fiecare unitate de observaţie are şanse egale să fie aleasă. Pentru selecţie cazurile de evidenţă sunt ordonate în ordine alfabetică şi se selectează fiecare a 4-a, a 6-a ori a 10-a, în funcţie de pasul de numărare. În acest mod se obţine o selecţie uniformă. Intervalul se calculează astfel ca eşantionul să cuprindă 5 până la 10% din colectivitatea integrală. - stratificată urmăreşte selectarea unităţilor de observaţie din grupurile tipice ale colectivitatii integrale. Toate unităţile de observare se grupează după anumite caracteristici tipice (vârstă, sex sau după intensitatea frecvenţei fenomenului). Din fiecare grup, pe cale aleatorie sau sistemica, este selectat un anumit număr de unităţi astfel ca raportul după caracteristici în eşantion să fie acelaşi ca şi în totalitatea integrală. - în clustere din colectivitatea integrală se selectează serii de unităţi individuale care sunt ulterior examinate în întregime.

15 Distribuţia datelor în colectivitatea selectivă Poate fi: Alternativa Asimetrica (pe stanga) Simetrica Asimetrica (pe dreapta) Asimetrica (bimodala)

16 Unitatea de observare statistica Element component al colectivităţii statistice, purtător al tuturor trăsăturilor comune ale colectivităţii supuse studiului. Variabila statistică Proprietatea comună unităţilor de observaţie care variază ca valoare de la o unitate la alta. Variabilele statistice pot fi clasificate după: Modul de exprimare: - calitative (nominative), exprimate în cuvinte: profesie, culoarea părului, culoarea tegumentelor, starea la externare a unui bolnav, etc.; - cantitative (numerice), exprimate în cifre: înălţime, greutate, tensiune arterială, puls, temperatură, etc. - continue (măsurabile); pot lua orice valoare din scara lor de variaţie: greutatea unei persoane, înălţimea, temperatura, etc.; - discrete (numarabile); pot lua numai valori întregi: numărul de copii, numărul de persoane, număr de medici, număr de vizite, etc; Modul de obţinere: - primare, obţinute în etapa de colectare a datelor; - derivate, obţinute în procesul prelucrării datelor statistice

17 Indicatori statistici Sunt expresia numerică a unor fenomene, procese sau categorii economice şi sociale, definite în timp, spaţiu şi structură organizatorică. Funcţiile lor sunt: funcţia de măsurare; funcţia de comparare; funcţia de analiză; funcţia de sinteză; funcţia de estimare; funcţia de verificare a ipotezelor. Indicatorii statistici pot fi cu valori: absolute, relative şi medii. Valorile relative sunt rata (frecventa), raportul şi proporţia (ponderea).

18 Rata (frecventa) Arată cât de des evenimentul respectiv (naşteri, îmbolnăviri, decese) apare în populaţie. Componentele ratei sunt: Numărător: numărul de evenimente observate; Numitor: populaţia în care evenimentele au loc; Timpul specificat când au loc evenimentele; Un multiplicator (transformă rata dintr-o fracţie într-un număr întreg) Tipurile de rate sunt: brute specifice

19 Raportul Permite compararea a doua colectivitati, prin împărţirea a doua numere. Exemplu: raport dintre bărbaţi şi femei, naşteri şi avorturi, nr. de medici şi asistente medicale. În aceste cazuri nu este necesară o relaţie specifică între numărător şi numitor. Proporţia (ponderea) Indica fracţiunea populaţiei afectată de fenomenul studiat. Caracteristicile de bază sunt: coeficientul a 2 numere; valoarea numărătorul este inclusa în valoarea numitorului; o proporţie întotdeauna ia valori între 0 şi 1 sau între 0 şi 100%. Exemplu de proporţie: În anul 2006 în Romania au fost inregistrati ca invalizi 7695 bărbaţi şi 6005 femei. Care este procentul femeilor din numărul total?

20 Exemplu de rate si ponderi: Numarul de cazuri de imbolnaviri in functie de varsta si zona geografica Observatie: O comparatie poate fi facuta numai cu ajutorul indicatorilor tip rata

21 Seria statistică de variaţie Este şirul de valori numerice ale variabilelor statistice luate in considerare, ordonate crescător sau descrescător în funcţie de mărimea acestora. Seria statistică reprezintă corespondenţa a două şiruri, cel al valorilor variantelor (x) şi cel al frecvenţelor (f), motiv pentru care se mai numeşte şi serie de distribuţie/serie de frecvenţe. Suma frecvenţelor variantelor corespunzătoare corespunde cu numărul de cazuri cercetate (Σf = n). Cerinţele de bază pentru formarea seriei de variaţie: 1. Ordonarea valorilor variantelor; 2. Numărarea frecvenţelor fiecărei variante; 3. Reprezentarea grafică a seriei de variaţie. Exemplu: valoarea glicemiei la zece pacienti: Pacient Glicemie

22 sunt: - tendinţa centrală - variabilitatea - forma distribuţiilor Proprietăţile seriilor de variaţie Tendinţa centrală Indicatorii tendinţei centrale sunt: - media aritmetică - media armonică - media cronologică - media pătratică - media geometrică Mărimile medii sunt mărimi tipice, caracteristice, ce definesc un fenomen variabil. În cercetările care privesc starea de sănătate a populaţiei, de un interes deosebit este cunoaşterea comparativă a fenomenelor studiate faţă de un etalon, mărimea medie. Aceasta are aceleaşi dimensiuni cu ale variabilei a cărei repartiţie de frecvenţe o caracterizează. Astfel dacă variabila priveşte înălţimea în cm a nou născutului şi mărimea medie va fi masurata tot în cm.

23 Media aritmetică simplă Este valoarea medie care se obţine din suma valorilor individuale dintr-o colectivitate omogenă, divizată la numărul total al cazurilor studiate. Media aritmetică simplă se utilizează pentru a stabili valoarea medie în seriile statistice în care fiecărei valori a variantei îi corespunde o singură frecvenţă. Formula de calcul: Exemplu de calcul: Greutatea la naştere la un număr de 6 copii de sex masculin este (în grame): 3000; 2600; 2800; 3100; 3200; Aplicând formula de calcul se obţine media greutăţii, la naştere, la lotul de 6 copii, de 2900 gr.

24 Media aritmetică ponderată Media aritmetică ponderată este valoarea medie care se obţine din suma produsului valorilor dintr-o colectivitate omogenă, cu frecvenţele corespunzătoare, divizată la numărul total al cazurilor studiate. Media aritmetică ponderată se utilizează în calcularea valorii medii în cazul în care valorile individuale au frecvenţe diferite. În acest caz media aritmetică simplă nu se poate utiliza. Formula de calcul: Exemple de calcul: Varsta medie Într-un spital, medicii prezintă următoarea distribuţie conform vârstei: 40 persoane de 37 ani; 40 persoane de 38 ani; 10 persoane de 41 ani şi 10 persoane de 44 ani. Aplicând formula de calcul, vom obţine vârsta medie a personalului, de 38,5 ani:

25 Durata medie de spitalizare

26 Media armonică Media armonică se determină ca valoarea inversă a mediei aritmetice calculată din inversele valorilor seriei. Media armonică simplă Exemple Fie valorile: 1, 5, 10. Care este valoarea medie? Trei investiţii produc acelaşi venit. Valorile lor sunt: 5%, 10% şi 15%, care este media de plasare a capitalului pentru toate trei?

27 Media armonică ponderata Exemple Mortalitatea generală din 3 localităţi rurale este de 8, 9 şi 10, iar numărul de locuitori 4000, 4500 şi 7000 şi nu cunoaştem cifrele absolute de decedaţi, media aritmetică simplă este de 9 în timp ce media armonică, ponderând valorile relative cu populaţia la care se referă, va fi 9,12 :

28 Media cronologică Media cronologică se calculează în cazul unei serii de valori, care prezintă variaţii în timp (lunare, anuale). Formula de calcul: unde: X(1, 2, 3, 4, n) mărimea valorilor la începutul primei perioade şi sfârşitul celor patru perioade; N numărul de perioade la care ne referim Exemplu: numărul de gravide în evidenţă la medicul de familie la început de an a fost 120, iar la sfârşitul celor patru trimestre 130, 144,152, 100. Conform mediei aritmetice simple, ar fi fost 129 gravide, în timp ce media cronologică este de 134, conform formulei:

29 Media pătratică Este tot o medie de calcul cu aplicaţii speciale şi reprezintă valoarea care, înlocuind termenii seriei, nu modifică suma pătratelor lor. Media pătratică simplă : Media pătratică ponderata: Modulul Este mărimea medie care corespunde valorii cu cele mai multe frecvenţe. Se calculeaza luând valoarea cu frecvenţă maximă drept valoare medie. Exprimă mărimea cu cea mai mare pondere, deci caracteristica determinantă. Se calculează după formula: X Mo limita inferioară a intervalului modal; h mărimea intervalului modal (cu frecvenţa cea mai mare); Δ1 diferenţa dintre frecvenţa intervalului modal şi a intervalului precedent; Δ2 diferenţa dintre frecvenţa intervalului modal şi a intervalului următor;

30 Exemplu de calcul: Fie distributia: Intervalul modal (zona cu frecventa maxima - cele mai multe valori) este

31 EPI INFO Epidemiology Information - CDC (Center of Disease Control) Este un set de programe pentru analize statistice, orientat spre domeniul medical A fost realizat in ideea de a permite introducerea datelor obtinute in urma unor studii epidemiologice in chestionare, si generarea usoara de rapoarte intr-o forma bine stabilita care sa contina date cat mai complete legate de evolutia unei epidemii / boli. Permite realizarea de baze de date pentru supravegherea evolutiei unor boli, baze de date cu multiple fisiere si inregistrari. Include caracteristici folosite in mod uzual de catre epidemiologi in programe statistice ca SAS si SPSS si in programe de baze de date ca dbase sau FOXPRO. Este gratuit. Este portabil