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AMOSTRAGEM EM EPIDEMIOLOGIA Universidade Federal Fluminense Departamento de Saúde Coletiva Veterinária e Saúde Pública Disciplina: Epidemiologia Veterinária Professora: Nathalie Cunha Tema da aula: Por que fazer estudo com amostragem? Estudos em populações Introdução • Julga-se uma população pela amostra. • Amostra é uma parte representativa de determinada população. Sendo levada em consideração o tamanho da mesma e as suas características. • Se faz necessária por questões práticas (menor tempo, maior facilidade) ou econômicas. Representatividade • “A amostragem consiste em selecionar parte de uma população para observar, de modo que seja possível estimar algo sobre toda a população” Sim População Amostra Plano de Amostragem É possível fazer inferências em uma população Sim Vantagens da amostragem: 1- Economia financeira 2- Economia de tempo 3- Maior precisão dos resultados Quando não fazer a amostragem: -Populações pequenas ou de fácil observação - Subproduto de outra pesquisa - Necessidade de saber questões de uma população inteira- CENSO População x Amostra • População: Conjunto de elementos que se deseja estudar, que apresentam uma determinada característica. Pode ser finita ou infinita. • Amostra: Parte representativa de uma determinada população. Amostra População -População-alvo: grupo de indivíduos para o qual se deseja fazer as inferências estatísticas relacionadas com o objetivo do estudo. - População-fonte ou base populacional: conjunto de elementos de onde serão selecionados aqueles que farão parte da investigação, representando, portanto, os potenciais elementos para constituir a amostra. - Amostra ou população de estudo: o subgrupo de indivíduos da população-fonte sobre os quais se fazem as observações e coletam-se os dados. Definições: Considerações a fazer antes do início do estudo: 1- Definir bem os objetivos 2- Determinar o que vai procurar para atingir seu objetivo 3- Procurar fatores que poderiam afetar a sua variável resposta Elegibilidade • Quais indivíduos serão selecionadas e como – Para qual população a intervenção/estudo é útil? – Discussão sobre os méritos da pesquisa – Replicação dos estudos • Devem ser explicitados antes do estudo iniciar (diferentes critérios podem gerar amostras distintas) Elegibilidade • Tipicamente envolve critérios de: – Inclusão: usado para definir aqueles que serão selecionados da população alvo • Elegível se preencher TODOS os critérios – Exclusão: usado para remover a possível fonte de variabilidade • Excluído se preencher QUALQUER um dos critérios -Objetivo: Caracterizar uma área em relação aos casos de Babesiose Bovina em animais procedentes do estado do Rio de Janeiro (endêmica; indene ou de instabilidade endêmica) - Variável: resposta sorológica e esfregaço sanguíneo - Fatores que podem influenciar: época do ano que o material foi coletado Quem é a população-alvo? Quem é a população-fonte? Quais são os critérios de inclusão e exclusão? Qual é a amostra?- COMO SELECIONAR ??? Exercício 1: -Objetivo: Caracterizar uma área em relação aos casos de Babesiose Bovina em animais procedentes do estado do Rio de Janeiro (endêmica; indene ou de instabilidade endêmica) - Variável: resposta sorológica e esfregaço sanguíneo - Fatores que podem influenciar: época do ano que o material foi coletado Quem é a população-alvo? Bovinos do estado do RJ Quem é a população-fonte? Bovinos de algumas propriedades rurais previamente selecionadas Quais são os critérios de inclusão e exclusão? Bovinos que tem contato com carrapatos. Se for teste sorológico excluir animais até 6 meses. Qual é a amostra? Avaliar os possíveis métodos a serem utilizados Exercício 1: Métodos de Amostragem • A amostragem pode ser obtida por dois métodos: – Métodos Probabilísticos – Métodos Não Probabilísticos Métodos Probabilísticos • São usados quando o objetivo maior é a representatividade, as características reais da população a partir do exame de uma parcela da mesma. • São requeridos para situações em que as variações individuais têm de ser levadas em conta. • Cada unidade amostral tem probabilidade igual e não nula de ser selecionada. Métodos Não- Probabilísticos • Também conhecida como amostragem por conveniência caracteriza-se pelo critério de escolha definido pelo investigador. • São amostras que não garantem a representatividade da população. • Pode ser classificada como acidental, intencional ou por cotas. Métodos de amostragem probabilística: Amostra aleatória simples Amostra sistemática Amostra estratificada Amostra por conglomerados Exercício 2: a) Utilize ao menos duas técnicas de amostragem probabilística para selecionar amostras de soro de bovinos com o objetivo de caracterizar os possíveis fatores de risco para brucelose bovina no estado do Rio de Janeiro b) Utilize ao menos três técnicas de amostragem probabilística para avaliar o perfil epidemiológico de gatos com esporotricose no estado do Rio de Janeiro Desenho Complexo de Amostragem Objetivo: estudo para caracterizar os fatores de risco da brucelose bovina no Estado do Rio de Janeiro 1º Passo: Divisão em três circuitos produtores (Amostragem Estratificada) 2º Passo: Em cada circuito foram amostradas aleatoriamente cerca de 300 propriedades (Amostragem aleatória) Arq. Bras. Med. Vet. Zootec., v.61, supl. 1, p.77-84, 2009 3º Passo: Foi escolhido, de forma aleatória, um número pré-estabelecido de animais, dos quais foi obtida uma amostra de sangue (Amostragem Aleatória) Desenho Complexo de Amostragem Objetivo: estudo para caracterizar a situação epidemiológica da esporotricose felina no município de Niterói 1º Passo: Divisão das residências por setores censitários 2º Passo: Selecionar por meio de tabela de números aleatórios cerca de 05 setores censitários 3º Passo: Selecionar as casas que têm numeração ímpar 4º Passo: Selecionar, por sorteio, os gatos de cada residência (Amostragem por Conglomerados) (Amostragem aleatória) (Amostragem Sistemática) (Amostragem Aleatória) Amostragem aleatória simples Cada membro da população tem uma chance igual e independente de ser selecionado A população é enumerada, atribuindo-se um número a cada indivíduo Pode ser selecionada por sorteio, utilizando-se uma tabela de números aleatórios ou por meio de aplicativos estatísticos quando existe uma lista populacional informatizada Exemplo de tabela de números aleatórios Amostragem sistemática Obedece-se a um sistema para a seleção das unidades A população é enumerada, atribuindo-se um número a cada indivíduo. O total da população é divido pelo tamanho da amostra, para obtenção do intervalo sistemático. Escolhe-se um número aleatoriamente no primeiro intervalo. A seleção dos demais é feita através do sistema periódico (número inicial + intervalo; número inicial +2 intervalos; e assim por diante). Limitação: Cada membro da população tem uma chance igual de seleção, mas a escolha de um indivíduo não é mais independente do outro. Amostragem estratificada • A população é dividida em subgrupos homogêneos para determinadas características e é selecionada uma amostra em cada um deles, separadamente. •Estes subgrupos não se interceptam e totalizam a população. Cada uma das subdivisões populacionais é denominada de estrato. • Este tipo de amostragem é recomendado quando se deseja obter estimativas com certa precisão para cada uma das subdivisões. Exemplos de estratos: idade, sexo, nível socioeconômico, volume de produção, propriedade rural. Amostragem estratificada • Amostragem estratificada proporcional Utilizada,por exemplo, em propriedades rurais que não têm o mesmo número de animais Propriedade com 100 animais X Propriedade com 10 animais Amostragem estratificada • Amostragem estratificada proporcional 1º Passo: Dividir o tamanho da amostra pelo tamanho da população. Obtenção da Fração Amostral 2º Passo: Multiplicar a Fração Amostral pelo tamanho da população em cada propriedade Fazenda 1: 20 animais Fazenda 2: 100 animais Fazenda 3: 80 animais Tamanho da população: 200 animais Tamanho da amostra: 10 animais Fração amostral: 10/200 = 0,05 Fazenda 1: 20 X 0,05 = 1 Fazenda 2: 100 X 0,05 = 5 Fazenda 3: 80 X 0,05 = 4 Amostragem por conglomerados Grupamento natural de elementos da população, os quais são bastante heterogêneos em relação a característica a ser estudada, porém de comportamento similar entre os conglomerados. Não há interesse em comparar os conglomerados. Indicação de uso: Pelas dificuldades de custo e de obtenção de listas dos elementos da população, a aplicação da amostragem por conglomerados é muito freqüente nos inquéritos de base populacional. Exemplos de conglomerados: setores censitários, escolas, hospitais, clínicas veterinárias, municípios, estados, conselhos de classe, universidades. Amostragem por conglomerados 1º : Divisão por conglomerados que não se superponham 2º : Seleção de alguns conglomerados ao acaso Somente os conglomerados selecionados irão compor a amostra A combinação de vários métodos probabilísticos de amostragem para seleção de uma amostra representativa da população é chamada de desenho complexo de amostragem Métodos de amostragem Não probabilística: Amostra acidental Amostra intencional Amostra por cotas Amostragem Acidental • Trata-se de uma amostra formada por aqueles elementos que vão aparecendo, que são possíveis de se obter até completar o número de elementos da amostra. • Exemplos: – Animais em clínicas, matadouros. Amostragem Intencional • Indivíduos são selecionados de modo a ser próximos do valor médio da variável da população. • De acordo com determinado critério, é escolhido intencionalmente um grupo de elementos que irão compor a amostra. • Exemplos: Pesquisa de Encefalopatia Espongiforme Bovina – Bovinos importados, e todos aqueles com sintomatologia nervosa são estudados. Ou seja, com populações de risco. Amostragem por cotas • Neste tipo a população deve ser conhecida, pelo menos aproximadamente, de forma que a representatividade de cada grupo de dentro da população seja percebida na amostra. • As cotas buscam repetir as mesmas características da população, como, por exemplo escolaridade, bairro, rendimento. • É muito utilizada em pesquisas de opinião e pesquisa de mercado. Exercício 3: Um trabalho de campo foi realizado para avaliação de fatores de risco para intoxicação por plantas tóxicas em bovinos no estado do Mato Grosso do Sul. A amostragem foi realizada por meio de sorteio de animais procedentes deste estado. Pergunta-se: Qual foi o método de amostragem utilizado? Este método é adequado? Justifique. Exercício 3: Um trabalho de campo foi realizado para avaliação de fatores de risco para intoxicação por plantas tóxicas em bovinos no estado do Mato Grosso do Sul. A amostragem foi realizada por meio de sorteio de animais procedentes deste estado. Pergunta-se: Qual foi o método de amostragem utilizado? (amostragem aleatória simples) Este método é adequado? Justifique. Não. Método de difícil aplicação. Exercício 4: Um estudo foi realizado para investigação de Leishmaniose em cães acautelados do Instituto Jorge Vaitsman. A amostragem foi realizada por meio de tabelas números aleatórios. Pergunta-se: Qual foi o método de amostragem utilizado? Este método é adequado? Justifique. Exercício 4: Um estudo foi realizado para investigação de Leishmaniose em cães acautelados do Instituto Jorge Vaitsman. A amostragem foi realizada por meio de tabelas números aleatórios. Pergunta-se: Qual foi o método de amostragem utilizado? (amostragem aleatória simples) Este método é adequado? Justifique. Sim. Porque é possível ser obtida lista contendo identificação de todos os animais. Exercício 5: Buscando-se selecionar 10 fichas de uma população de 100 animais atendidos ao longo de um ano em um Hospital Veterinário, um número aleatório entre foi escolhido 0 e 9 e depois foi calculado o intervalo sistemático para a seleção das fichas. Pergunta-se: -Qual foi o método de amostragem utilizado? - Demonstre o cálculo. -Qual a desvantagem deste método frente ao do exercício anterior? Exercício 5: Buscando-se selecionar 10 fichas de uma população de 100 animais atendidos ao longo de um ano em um Hospital Veterinário, um número aleatório entre foi escolhido 0 e 9 e depois foi calculado o intervalo sistemático para a seleção das fichas. Pergunta-se: -Qual foi o método de amostragem utilizado? (amostragem sistemática) - Demonstre o cálculo. (próximo slide) -Qual a desvantagem deste método frente ao do exercício anterior? (há uma dependência entre as amostras selecionadas) Exercício 5: Resolução do exercício: Cálculo do intervalo sistemático: População/amostra: 100/10 = 10 Seleção de número aleatório: 3 1ª Ficha: 3 2ª Ficha: 3 +10 = 13 3ª Ficha: 3 + 10 + 10 = 23 4ª Ficha: 3 + 10 + 10 + 10 = 33 . . . 10ª Ficha (3) + 9X(10)= 93 Exercício 6: Para estudo sobre CAE em caprinos procedentes do Estado de Pernambuco, foram selecionadas 40 amostras aleatoriamente 03 propriedades rurais, sendo 01 de produção de subsistência (N=15), 01 de médio porte (N=42) e 01 de grande porte (N=90). Pergunta-se: -As propriedades rurais se interceptam? -Há homogeneidade dentro de cada propriedade? -Qual o método de amostragem utilizado? -Em que ocasiões este método é recomendado? - Quantos animais deverão ser amostrados em cada propriedade? Exercício 6: Para estudo sobre CAE em caprinos procedentes do Estado de Pernambuco, foram selecionadas 40 amostras aleatoriamente 03 propriedades rurais, sendo 01 de produção de subsistência (N=15), 01 de médio porte (N=42) e 01 de grande porte (N=90). Pergunta-se: -As propriedades rurais se interceptam? (Não) - Há homogeneidade dentro de cada propriedade? (Sim) -Qual o método de amostragem utilizado? (Amostragem estratificada) - Quantos animais deverão ser amostrados em cada propriedade? (próximo slide) Exercício 6: Fração Amostral: 40/147 = 0,27 Propriedade N=15: 15 X 0,27 = 4 animais Propriedade N=42: 42 X 0,27 = 11 animais Propriedade N=90: 90 X 0,27 = 25 animais DIMENSIONAMENTO AMOSTRAL Dimensionamento amostral O que é preciso saber para determinar o tamanho de uma amostra? Realizar detecção de um agente infeccioso/doença/condição metabólica Avaliar a frequência em que os eventos em saúde ocorrem (=quantificação) População conhecida X População desconhecida Variável qualitativa X Variável quantitativa Exercício 1: Deseja-se detectar ao menos um flebotomíneo infectado por Leishmania sp. na Serra da Tiririca. Pergunta-se: -A população de flebotomíneos é conhecida ou desconhecida na Serra da Tiririca? - O investigador deseja saber qual a frequência de insetos infectados? - Qual a fórmula indicada para cálculo de tamanho amostral? - O que é preciso saber previamente para realizar o cálculo amostral? Exercício 1: Deseja-se detectar ao menos um flebotomíneo infectado por Leishmania sp. na Serra da Tiririca. Pergunta-se: -A população de flebotomíneos é conhecida ou desconhecida na Serra da Tiririca? (Desconhecida) - O investigador deseja saber qual a frequência de insetos infectados?(Não, apenas detecção) - Qual a fórmula indicada para cálculo de tamanho amostral? (próximo slide) - O que é preciso saber previamente para realizar o cálculo amostral? (proporção estimada de casos) Amostragem para detecção de no mínimo um afetado n = log (1 – Lc) / log (1 – P) Onde: IC = Intervalo de Confiança P = Prevelência estimada (PE) n = Número de observações da amostra População Desconhecida n = log (1 – IC) / log (1 – P) Prevalência (%) Intervalo de confiança (%) 95 99 0,5 598 919 1 298 459 5 59 90 10 29 44 20 14 21 30 9 13 40 6 10 50 5 7 60 4 6 Tabela 1 - Detecção de pelo menos um animal afetado numa população, conforme a prevalência estimada, de acordo com o intervalo de confiança desejado n = log (1 – IC) / log (1 – P) Exercício 2: Deseja-se detectar ao menos um animal infectado por Anaplasma marginale em um rebanho de bovinos da Fazenda Escola da UFF. Pergunta-se: -A população de bovinos é conhecida ou desconhecida na Fazenda Escola da UFF? - O investigador deseja saber qual a frequência de bovinos infectados? - Qual a fórmula indicada para cálculo de tamanho amostral? - O que é preciso saber previamente para realizar o cálculo amostral? Exercício 2: Deseja-se detectar ao menos um animal infectado por Anaplasma marginale em um rebanho de bovinos da Fazenda Escola da UFF. Pergunta-se: -A população de bovinos é conhecida ou desconhecida na Fazenda Escola da UFF? (Conhecida) - O investigador deseja saber qual a frequência de bovinos infectados? (Não) - Qual a fórmula indicada para cálculo de tamanho amostral? (próximo slide) - O que é preciso saber previamente para realizar o cálculo amostral? (proporção estimada de casos, número de animais da população a ser estudada) Amostragem para detecção de no mínimo um afetado População Conhecida Onde: n = número de observações da amostra D = número de afetados (infectado, doente) – Prevalência Estimada em relação à população N = População sob risco n = [ 1 – (1 - IC)1/D ] x [ N – (D/ 2) ] + 1 População Prevalência 0,1% 1% 2% 5% 10% 20% Número de Amostras = n 10 10 10 10 10 10 8 50 50 50 48 35 22 12 100 100 96 78 45 25 13 500 500 225 129 56 28 14 1000 950 258 138 57 29 14 10000 2588 294 148 59 29 14 Infinita 2995 299 149 59 29 14 Tabela 3 – Exemplo Relação entre o tamanho da população, prevalência e amostra para se detectar, pelo menos um animal positivo OBS.: A tabela indica que quanto menor a prevalência, maior será a amostra IC = 95% n = [ 1 – (1 - IC)1/D ] x [ N – (D/ 2) ] + 1 Exercício 3: Deseja-se quantificar os cães com hipotireoidismo no município de Niterói, no período de 2014-2015. Pergunta-se: -O investigador deseja saber qual a frequência de cães doentes? - Como serão avaliadas as respostas? - Qual a fórmula indicada para cálculo de tamanho amostral? - O que é preciso saber previamente para realizar o cálculo amostral? Exercício 3: Deseja-se quantificar os cães com hipotireoidismo no município de Niterói, no período de 2014-2015. Pergunta-se: -O investigador deseja saber qual a frequência de cães doentes? (Sim) - Como serão avaliadas as respostas? (Utilizando-se variáveis qualitativas, doentes e não doentes) - Qual a fórmula indicada para cálculo de tamanho amostral? (próximo slide) - O que é preciso saber previamente para realizar o cálculo amostral? (proporção estimada de casos; erro tolerado; nível de significância) Prevalência 95 % Intervalo de Confiança Erro tolerado 10% (0,10) 5% (0,05) 1% (0,01) Número de Amostras = n 10% 35 138 3457 20% 61 246 6147 40% 92 369 9220 60% 92 369 9220 80% 61 246 6147 n = Z2.P.Q / E2 . . . n = (1,96)2.(0,10).(1 - 0,10) . . . n = 138 (0,05)2 Tabela 4 – Exemplo para o cálculo da prevalência de doença P = prevalência estimada de doentes Q= prevalência estimada de não doentes (=1-P) E= Erro tolerado Amostragem para estimar prevalência Variável Qualitativa • Vale ressaltar que a amostra máxima é atingida quando a prevalência atinge 50%. n = Z2.P.Q / E2 Prevalência Estimada (%) Erro Máximo Tolerado 0,05 0,10 0,15 Número de Amostras = n 10 139 35 16 20 246 62 28 30 323 81 36 40 369 93 41 50 384 96 43 60 369 93 41 70 323 81 36 IC = 95% Exercício 4: Deseja-se quantificar gatos com glicemia elevada no município de Niterói, no período de 2014-2015. Pergunta-se: -O investigador deseja saber qual a frequência de gatos doentes? - Como serão avaliadas as respostas? Qual a fórmula indicada para cálculo de tamanho amostral? - O que é preciso saber previamente para realizar o cálculo amostral? Exercício 4: Deseja-se quantificar gatos com glicemia elevada no município de Niterói, no período de 2014-2015. Pergunta-se: -O investigador deseja saber qual a frequência de gatos doentes? (Sim) - Como serão avaliadas as respostas? (Utilizando-se variáveis quantitativas, taxa de glicose em mg/dL) - Qual a fórmula indicada para cálculo de tamanho amostral? (próximo slide) - O que é preciso saber previamente para realizar o cálculo amostral? (desvio-padrão, erro tolerado e nível de significância) Variável Quantitativa • Quando a variável for quantitativa, a variação do fenômeno na população é estimada pela variância. n = Z2.S2 / E2 Onde: n = amostra Z = Valor tabulado da variável aleatória dentro da distribuição normal, de acordo com o “IC” desejado (95% a 99%) S = Desvio padrão E = Erro de estimativa da média E = n S Amostragem para estimativa de valores médios e de variação populacional N Gráfico 1 – Relação entre o número de amostras (n) e o tamanho da população (N). Amostragem para diagnóstico epidemiológico (populacional) • Quanto menor a prevalência, maior a amostra necessária; • Quanto maior for o Intervalo de Confiança (IC), maior a amostra; • Se a amostra for superior a 10 % da população, isto significa que a população é pequena; • Quando a população é grande, a amostra é sempre inferior a 10 % da mesma. Considerações Viés de seleção • O viés de seleção também é conhecido como viés da “amostragem”, da “amostra” ou da “população”; • Isto acontece se um ou mais subgrupos que compõem a população não estão devidamente representados na amostra selecionada para a pesquisa; • O viés apresenta significado de tendenciosidade em observar e refletir a realidade, a sua presença produz estimativas distorcidas. Situações que podem levar a suspeita de viés: Uso de dados de atendimento Amostra não- aleatória Baixas taxas de resposta ou perda de seguimento Inserção de novos indivíduos sem critério Falta de critério para seleção dos participantes Uso de generalizações Modalidades de viés de seleção: -Viés das operações de amostragem (amostra não representativa) - Viés de auto-seleção (viés do voluntariado) - Viés das perdas (Ex. não respostas; mudanças de endereço) - Viés de admissão (Ex. hospitais de referência) - Viés de afiliação (Ex. grupos) - Viés da prevalência (ou incidência) Conduta frente ao viés de seleção • O cuidadoso planejamento da investigação, acompanhado da sua esmerada execução, minimiza ou previne a ocorrência deste tipo de viés. Uma vez presente, constatado após a fase de coleta de dados, é, regra geral, difícil neutralizá-lo. Assim, a conduta mais apropriada é prevenir o seu aparecimento. E se o viés for observado após o término do estudo??
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