a klinikai epidemiológia statisztikai módszerei, minta és populáció, konfidencia intervallumok

A klinikai epidemiológia statisztikai módszerei, minta és

populáció, konfidencia intervallumok

Dr Füst György

Epidemiológia

• 1. A fertőző betegségek epidemiológiája

• 2. A nem fertőző betegségek epidemiológiája

I. rész

A leíró epidemiológiai statisztika alapfogalmai

PREVALENCIA

Egy adott betegség előfordulási gyakorisága egy adott számú és adott helyen élő

lakosságcsoportban egy adott időpontban

Magyarországon az addiktológiai gondozókban 42 924, a pszichiátriai gondozókban 2902, azaz összesen 45 826 alkoholbeteget tartottak nyilván 1999-ben. A gondozásba került alkoholbetegség prevalenciája tehát 1999-ben 100 000 lakosra számolva kereken 460, 1000 lakosra számolva kereken 5 volt.

EASTERN EUROPE AND CENTRAL ASIA

HIV and AIDS statistics and features, end of 2002 and 2004 

Adults and children living with

HIV

Number of women living with

HIV

Adults and children newly infected

with HIV

Adult prevalence (%)

Adult and child deaths due to

AIDS

2004 1.4 million[920 000–2.1

million]

490 000[310 000–710

000]

210 000[110 000–480

000]

0.8[0.5–1.2]

60 000[39 000–87

000]

2002 1.0 million[670 000–1.5

million]

330 000[220 000–480

000]

190 000[94 000–440

000]

0.6[0.4–0.8]

40 000[27 000–58

000]

Kelet-Európa és a Szovjetunió egyéb utódállamai

0

50

100

150

200

250

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Year of report

Casesper million

SwedenGermany

United Kingdom

Denmark

Switzerland

HIV infections newly diagnosed per million population 1994-2003, selected countries*, western Europe

Data not available for some of the most severely affected countries:- France (new system started gradually in 2003), Italy, Spain

EuroHIV

Portugal

Belgium

Upd

ate

a t 31

Dec

ember

200

3

0

50

100

150

200

250

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Year of report

Casesper million

SwedenGermany

United Kingdom

Denmark

Switzerland

HIV infections newly diagnosed per million population 1994-2003, selected countries*, western Europe

Data not available for some of the most severely affected countries:- France (new system started gradually in 2003), Italy, Spain

EuroHIV

Portugal

Belgium

Upd

ate

a t 31

Dec

ember

200

3

INCIDENCIA

Egy adott betegség újonnan felismert eseteinek száma egy adott számú és adott helyen élő

lakosságcsoportban egy adott időpontban (időintervallumban)

Pl. 2001 január 1. és december 31. között Magyarországon 4 typhus abdominális eset, de 10 433 salmonellosis eset fordult elő.

• 100 000 magyar lakosra számítva tehát a typhus abdominalis 2001-es incidenciája 100 000 lakosra számolva 0.04, a salmonellosisé 103,9 volt. Januárban 404, júliusban 1423 salmonellosist jelentettek , a 100 000 lakosra számított incidencia tehát januárban 4, júliusban 14 volt.

19

85

19

86

19

87

19

88

19

89

19

90

19

91

19

92

19

93

19

94

19

95

19

96

19

97

19

98

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

080

25

50

75

100

Összesen: 1285

ism

ert

új

HIV

-fer

tõzö

ttek

szá

ma

10.01-ig

AIDS betegek Magyarországon

19

86

19

87

19

88

19

89

19

90

19

91

19

92

19

93

19

94

19

95

19

96

19

97

19

98

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

080

10

20

30

40

50

Öszesen 2008 végéig: 574 beteg

AID

S d

iag

nó

zis/

év

PREVALENCIA VS INCIDENCIA

• A tüdőgondozók által regisztrált nem gümőkóros, krónikus légzőszervi betegek száma tovább növekedett: 351 ezer főt tett ki (1998-ban 324 ezer). (prevalencia 100 000 lakosra számítva 1999-ben: kereken 3500, 1998-ban kereken 3200) Az 1999-ben újonnan nyilvántartásba vett nem tbc-s betegek száma 62 817 volt, az incidencia 1999-ben 100 000 lakosra számítva kereken 630)

KUMULATÍV INCIDENCIA

Kumulatív incidencia

• Az adott betegség felismerése óta egy adott területen, pl. országban évente felismert eseteinek összesített száma. Pl. a Magyarországon 1986 óta diagnosztizált AIDS betegek összesített száma.

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

0

10

20

30

40

50

az a

do

tt é

vben

dia

gn

osz

tizá

lt A

IDS

eset

ek s

zám

a

Kumulatív incidencia: 422

MIT JELENT, HA A KUMULATÍV INCIDENCIA

a prevalenciával kb. azonos, ill. ennél lényegesen nagyobb?

MORTALITÁS

Egy adott betegségben meghaltak száma egy adott lakosságszámra vonatkozóan egy

adott időszakban

A legmegbízhatóbb járványügyi adat

Daganatos halálozás (KSH adatok) 100 000 lakosra számítva (kerekítve)

1995 333

1996 339

1997 338

1998 340

1999 342

2000 337

2001 338

A járványügyi adatok szokásos csoportosítási módjai

• Korcsoportok szerint• Nemek szerint• Életmód szerint• Lakóhely szerint (egyes megyékben vagy

nagyváros-kisváros-falu)• Az eltelt évek (évtizedek) során bekövetkezett

változások, szezonalitás • Mortalitás: halálok, halandósági tábla, a

születéskor várható átlagos élettartam

HIV prevalence (%) in adults in Africa, 2005HIV prevalence (%) in adults in Africa, 2005

2.5

Juvancz,Paksy:Orvosi biometria, Medicina, 1982)

Az idő előtti halálozás miatt elvesztett

potenciális évek száma

Juvancz,Paksy:Orvosi biometria, Medicina, 1982)

II. rész A járványügyi adatok megbízhatósága

• Az adatok megbízhatósága

• Az adatfelvétel reprezentativitása

• Az adatok (minta) és a valódi populáció viszonya és ennek statisztikai becslése

Az adatok megbízhatósága

• A betegség súlyossága

• A tünetek jelentkezési ideje a betegség kezdetétől kezdve

• A betegség társadalmi megítélése

• A betegek félelme a betegségük megismerésétől

A szűrővizsgálatok

• A betegség kezdete és a tünetek megjelenése között hosszú idő telik el

• A lakosság egyes csoportjaiban (életkor, nem, szociális helyzet, életmód) az adott betegség gyakrabban fordul elő

• A sentinel surveillance

• Az unlinked anonim szűrés

A járványügyi adatok megbízhatósága

• Az adatok megbízhatósága

• Az adatfelvétel reprezentativitása

• Az adatok (minta) és a valódi populáció viszonya és ennek statisztikai becslése

A GENETIKAI EPIDEMIOLÓGIA ALAPFOGALMAI

GÉNEK, STB

• Genom• Kromoszóma• Gén• Allél (génvariáns), homozigóta, heterozigóta• Haplotípus• Kiterjesztett haplotípus• Mendel szabályok, domináns, recesszív

öröklődés

Az allél-gyakoriság kiszámítása

• Az egészséges izlandi populációban vizsgáltuk a Hsp-70-2 A>G génpolimorfizmus két alléljének gyakoriságát. AA homozigóta: 50 (54.9%), AG heterozygota: 28 (30.8%), GG homozygota: 13 (14.3%). Mennyi a G allél gyakorisága a vizsgált 91 emberben?. A 91 embernek összesen 182 hsp70-2 allélja van. Ezekből 13x2 + 28 = 26+28 = 54 a G allél. Gyakorisága: 54/182= 0.297 (0.30). Az A allél gyakorisága = 1- 0,297 = 0.703 (0,70).

A Hardy-Weinberg egyensúly

• Egy ideális populációban minden egyed azonos valószínűséggel párosodhat bármely más egyeddel (pánmixis). Mivel az egyedek párválasztásának modellünkben nincs hatása a következő nemzedék allélgyakoriságára, az allélgyakoriság kizárólag a gamétákban lévő allélek gyakoriságától függ. (A szemléletesség kedvéért elképzelhetünk egy óriási tavat, amelyben nagyon sok hal él. A nőstények és hímek párzáskor a vízbe eresztik ivarsejtjeiket, amelyek eredetüktől függetlenül, véletlenszerűen egyesülnek.)

A Hardy-Weinberg egyensúly (folyt.)

• Vizsgáljuk egyetlen lokusz két alléljának (A és a) gyakoriságát két egymást követő generációban. Az első generációban legyen A allél relatív gyakorisága p(A), a allélé pedig q(a). A két relatív gyakoriság összege 1, tehát p = 1 - q. Egy gaméta vagy az egyik, vagy a másik allélt hordozza, így az A allélt hordozó gaméták gyakorisága p, az a allélt hordozó gaméták gyakorisága q. Milyen arányban lesz jelen A és a allél a következő generáció gamétáiban?

• AA genotípusú zigóta akkor jön létre, ha két A allélt hordozó gaméta találkozik. Két A allélt hordozó gaméta találkozásának valószínűsége p x p= p2 . Ugyanígy, aa genotípusú zigóták q2 valószínűséggel keletkeznek. Aa genotípusú egyedek kétféleképpen jöhetnek létre: egyrészt úgy, hogy A allélt hordozó hímivarsejt találkozik a allélt hordozó petesejttel, aminek valószínűsége p x q, illetve úgy, hogy a allélt hordozó hímivarsejt találkozik A allélt hordozó petesejttel, aminek valószínűsége q x p. A két valószínűség összege 2pq.

A Hardy-Weinberg egyensúly (folyt.)

• Az egyes genotípusok létrejöttének valószínűsége és így arányuk a populációban a következőképpen várható:

• p2AA + 2pqAa + q2aa = 1. (1)

• azaz

• (p + q)2 = 1

A Hardy-Weinberg egyensúly (folyt.)

• Ideális populációban az utódnemzedékben az allélek gyakorisága azonos a szülői nemzedék allélgyakoriságával. Az allélgyakoriságok állandóságának tételét egymástól függetlenül két kutató bizonyította, nevük után az összefüggést Hardy-Weinberg aránynak, vagy Hardy-Weinberg egyensúlynak nevezik.

Megfelelnek-e az izlandi populációban talált allélgyakoriságok a Hardy-Weinberg egyensúlynak?

• Az A ill G allél gyakorisága (p, ill q): 0,70, ill. 0,30. Ha a H-W egyensúly fennáll, akkor az AA homozigoták p2, azaz 0,702=0.49 arányban kellene lenniük 0.49x91=44,59, azaz 45 ember kell, hogy AA homozigota legyen. A kapott érték: 50. A heterozígoták várt száma: 2pq, azaz 2x0,7x0,3=0.42x91= 38,22=38. A kapott gyakoriság: 28. A GG homozigótákra vonatkozó várt és kapott gyakoriság: 8 ill. 13. Fennáll-e H-W egyensúly? Számítás khi-négyzet próbával

Várt KapottAA 45, 50,AG 38, 28,GG 8, 13,

AA AG GG0

10

20

30

40

50VártKapott

egyé

nek

szá

ma

Chi-square Chi-square, df 2.969, 2 P value 0,2266 P value summary ns One- or two-sided NA Statistically significant? (alpha<0.05) No

WEB:http://ihg.gsf.de/cgi-bin/hw/hwa1.pl

A kapcsoltsági egyensúly (linkage disequilibrium, LD)

• Két (vagy több) lokusz együttes vizsgálatakor az első kérdés az, hogy az egyik lokuszon vett genotípus korrelál-e a másikon vett genotípussal: pl. az A1A1 egyedek között gyakoribb-e a B1B1 genotípus, mint mondjuk az A2A2 egyedek között, vagy az A1 allélt hordozó gaméták gyakrabban hordoznak B1 allélt, mint az A2 gaméták. Ha nincs ilyen korreláció a lokuszok között, akkor azt mondjuk, hogy a lokuszok kapcsoltsági egyensúlyban vannak. Ilyenkor egy gaméta pA valószínűséggel hordoz A1 allélt, és ettől függetlenül pB valószínűséggel rendelkezik B1 alléllel: az A1B1 gaméták gyakorisága tehát pApB. Ha a lokuszok nincsenek kapcsoltsági egyensúlyban, akkor az A1 gaméták gyakrabban (vagy ritkábban) hordoznak B1 allélt, az A1B1 gaméták gyakorisága eltér a pApB szorzattól. A kapcsoltsági egyensúlytól való eltérés mértéke az ún. linkage disequilibrium (D), melyet úgy számítunk ki, hogy az A1B1 gaméták tényleges gyakoriságából levonjuk a pApB szorzatot.

LD (folyt.)

• Véletlenszerűen párosodó populációkban a linkage disequilibrium a rekombináció révén fokozatosan csökken. Ha pl. egy A1B2 kromoszóma rekombináción megy át, akkor az A1 allél mellé pB valószínűséggel kerül B1 allél a homológ kromoszómáról, így az A1B1 kromoszómák gyakorisága közelít pApB-hez. Ha a két lokusz szorosan kapcsolt, akkor ritkán történik közöttük rekombináció és a linkage disequilibrium sokáig fennmarad. Még különböző kromoszómákon található lokuszok esetén is csak 50% a rekombináns gaméták gyakorisága, ezért független lokuszoknál D minden generációban feleződik.

LD (folyt.)

• Kapcsoltsági egyensúlytól való eltérést okozhatja szelekció (ha bizonyos allélkombinációk kedvezőek a szelekció során), genetikai sodródás vagy nem véletlenszerű párosodás. Az is lehetséges azonban, hogy a linkage disequilibriumhoz vezető ok már megszűnt, csak nem volt még elég idő a kapcsoltsági egyensúly beállásához. Tartósan megmaradó linkage disequilibrium a rekombináció akadályozottságára utalhat: pl. kromoszóma-inverziók akadályozzák meg, hogy a rekombináció szétzilálja a koadaptált génkomplexeket ("szupergének"). A kromoszómán fizikailag közel levő lokuszok között gyorsan beálló kapcsoltsági egyensúly arra vall, hogy a két lokusz között nagy rekombinációs gyakoriságot mutató "forró pont" található.

LD a Hsp70-2 -1267G és a TNF2 allélok között (MHC, extended

haplotypes) az izlandi populációban

• hsp70-2 AA AG GG

• TNF2 nincs 45 20 9

• TNF2 van 5 8 4

TNF2 nincs TNF2 van0

10

20

30

40

50AAAGGG

hsp70-2

LD számítás: khi-négyzet próba vagy speciális (pl. Arlequin) szoftverek

Chi-square, df 5.534, 2 P value 0,0629 P value summary ns One- or two-sided NA Statistically significant? (alpha<0.05) No

Gyakorló feladat: fennáll-e LD ugyanezen két allél között a magyar populációban?

• hsp70-2 AA AG GG

• TNF2 nincs 40 34 10

• TNF2 van 8 25 10

• A khi-négyzet próba P értéke:

• LD fennáll: igen - nem

Gyakorló feladat: fennáll-e LD ugyanezen két allél között a magyar populációban?

• hsp70-2 AA AG GG

• TNF2 nincs 40 34 10

• TNF2 van 8 25 10

• A khi-négyzet próba P értéke: p=0.0051

• LD fennáll: igen - nem

Kiterjesztett (extended) haplotípus

HAPLO-TÍPUS

HLA-A HLA-B HLA-C RAGE -429 (C>T)

HSP70 –2 -1267 (A>G)

LTA -257 (G>A)

HLA-DQ HLA-DR

1a 24 8 7 T G A 2 3

2c 1 8 7 C A A 2 3

3b 26 39 4 5 16

5c 2 49 7 C A G 7 11

6c 24 7 C G A 5 7

9b 1 8 7 T G A 2 3

16b 1 8 7 C G G 5 16

16c 3 8 7 T G G 2 3

18d 1 8 7 T G A 2 3

22b 1 8 T G G 2 3

23b 1 8 T G G 2 3

23d 3 8 7 T G G 2 3

25b 29 44 2 C G A 2 3

25d 1 8 T A G 2 3