Thống kê Sinh học Cơ bản và Lâm sàng, Ấn bản thứ 5. Chương 2: Các Thiết kế Nghiên cứu trong Y học

Thống kê Sinh học Cơ bản và Lâm sàng, Ấn bản thứ 5 – Basic & Clinical Biostatistics, 5e
Tác giả: Susan White – Nhà xuất bản McGraw-Hill Medical – Biên dịch: Ths.Bs. Lê Đình Sáng

Chương 2: Các thiết kế Nghiên cứu trong Y học

Study Designs in Medical Research

CÁC KHÁI NIỆM CHÍNH

Chương này giới thiệu các loại hình nghiên cứu khác nhau thường được sử dụng trong nghiên cứu y học. Việc biết một nghiên cứu được thiết kế như thế nào là rất quan trọng để hiểu được những kết luận có thể rút ra từ nó. Do đó, chúng ta sẽ dành sự quan tâm đáng kể cho chủ đề thiết kế nghiên cứu.

Nếu bạn đã quen thuộc với y văn, bạn sẽ nhận ra nhiều thuật ngữ được sử dụng để mô tả các thiết kế nghiên cứu khác nhau. Nếu bạn mới bắt đầu đọc y văn, đừng nản lòng bởi tất cả các thuật ngữ mới; sẽ có nhiều cơ hội để xem lại và làm quen với chúng. Ngoài ra, bảng thuật ngữ ở cuối sách định nghĩa các thuật ngữ được sử dụng ở đây. Trong chương cuối của cuốn sách này, các thiết kế nghiên cứu được xem xét lại trong bối cảnh đọc các bài báo khoa học, và các gợi ý được đưa ra về cách tìm kiếm các sai lệch (bias) có thể xảy ra trong các nghiên cứu y học. Sai lệch có thể do cách chọn bệnh nhân, cách thu thập và phân tích dữ liệu, hoặc cách rút ra kết luận.

PHÂN LOẠI CÁC THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU

Có một vài sơ đồ khác nhau để phân loại các thiết kế nghiên cứu. Sơ đồ phù hợp nhất trong các ứng dụng lâm sàng chia các nghiên cứu thành những nghiên cứu trong đó các đối tượng chỉ đơn thuần được quan sát, đôi khi được gọi là nghiên cứu quan sát (observational studies), và những nghiên cứu trong đó một số can thiệp được thực hiện, thường được gọi là nghiên cứu thực nghiệm (experiments). Cách tiếp cận này đơn giản và phản ánh trình tự mà một cuộc điều tra đôi khi diễn ra. Với một chút thực hành, bạn sẽ có thể đọc các bài báo y học và phân loại các nghiên cứu theo dàn ý trong Bảng 2-1 một cách dễ dàng.

Bảng 2-1. Phân loại các thiết kế nghiên cứu

Mỗi thiết kế nghiên cứu trong Bảng 2-1 được minh họa trong chương này, sử dụng một số nghiên cứu là các vấn đề tình huống trong các chương sắp tới. Trong các nghiên cứu quan sát, một hoặc nhiều nhóm bệnh nhân được quan sát, và các đặc điểm về bệnh nhân được ghi lại để phân tích. Các nghiên cứu thực nghiệm bao gồm một sự can thiệp (intervention)—một thủ thuật do nhà điều tra kiểm soát, chẳng hạn như một loại thuốc, một quy trình, hoặc một phương pháp điều trị—và mối quan tâm nằm ở tác động của sự can thiệp đó đối với các đối tượng nghiên cứu. Tất nhiên, cả nghiên cứu quan sát và thực nghiệm đều có thể liên quan đến động vật hoặc vật thể, nhưng hầu hết các nghiên cứu trong y học đều liên quan đến con người.

NGHIÊN CỨU QUAN SÁT

Nghiên cứu quan sát có bốn loại chính: chuỗi ca bệnh (case-series), bệnh chứng (case-control), cắt ngang (cross-sectional) (bao gồm cả khảo sát), và đoàn hệ (cohort). Khi một số đặc điểm nhất định của một nhóm (hoặc chuỗi) bệnh nhân (hoặc ca bệnh) được mô tả trong một báo cáo đã công bố, kết quả được gọi là một nghiên cứu chuỗi ca bệnh; đó là thiết kế đơn giản nhất trong đó tác giả mô tả một số quan sát thú vị hoặc hấp dẫn đã xảy ra đối với một số ít bệnh nhân.

Các nghiên cứu chuỗi ca bệnh thường dẫn đến việc hình thành các giả thuyết mà sau đó được điều tra trong một nghiên cứu bệnh chứng, cắt ngang, hoặc đoàn hệ. Ba loại nghiên cứu này được xác định bởi khoảng thời gian mà nghiên cứu bao quát và bởi hướng đi hoặc trọng tâm của câu hỏi nghiên cứu. Các nghiên cứu đoàn hệ và bệnh chứng thường bao gồm một khoảng thời gian kéo dài được xác định bởi thời điểm nghiên cứu bắt đầu và thời điểm nó kết thúc; một quá trình nào đó xảy ra, và cần một khoảng thời gian nhất định để đánh giá nó. Vì lý do này, cả nghiên cứu đoàn hệ và bệnh chứng đôi khi cũng được gọi là nghiên cứu dọc (longitudinal studies). Sự khác biệt chính giữa chúng là hướng của cuộc điều tra hoặc trọng tâm của câu hỏi nghiên cứu: Nghiên cứu đoàn hệ có hướng tiến cứu (forward-looking), từ một yếu tố nguy cơ đến một kết quả, trong khi nghiên cứu bệnh chứng có hướng hồi cứu (backward-looking), từ một kết quả đến các yếu tố nguy cơ. Nghiên cứu cắt ngang phân tích dữ liệu được thu thập trên một nhóm đối tượng tại một thời điểm. Nếu bạn muốn có một cuộc thảo luận chi tiết hơn về các thiết kế nghiên cứu được sử dụng trong y học, một cuốn sách của Hulley và cộng sự (2013) hoàn toàn dành cho việc thiết kế nghiên cứu lâm sàng. Garb (1996) và Burns và Grove (2014) thảo luận về thiết kế nghiên cứu trong y học và điều dưỡng.

Nghiên cứu Chuỗi ca bệnh

Một báo cáo chuỗi ca bệnh là một bản mô tả đơn giản về các đặc điểm thú vị được quan sát thấy ở một nhóm bệnh nhân. Ví dụ, Glazer và cộng sự (2016) đã trình bày thông tin về một chuỗi 21 bệnh nhân bị ung thư biểu mô tế bào tuyến nang của tụy. Các tác giả muốn so sánh hai phương pháp điều trị, một sự kết hợp giữa phẫu thuật và hóa trị bổ trợ so với chỉ phẫu thuật, để xem phương pháp nào mang lại thời gian sống còn lâu hơn ở cả ung thư di căn và không di căn. Họ kết luận rằng một phương pháp tiếp cận đa ngành để điều trị bệnh có thể mang lại thời gian sống còn lâu hơn.

Các báo cáo chuỗi ca bệnh thường liên quan đến các bệnh nhân được khám trong một thời gian tương đối ngắn. Nói chung, các nghiên cứu chuỗi ca bệnh không bao gồm đối tượng đối chứng (control subjects), tức là những người không mắc bệnh hoặc tình trạng đang được mô tả. Một số nhà điều tra sẽ không đưa chuỗi ca bệnh vào danh sách các loại hình nghiên cứu vì chúng thường không phải là các nghiên cứu được lên kế hoạch và không liên quan đến bất kỳ giả thuyết nghiên cứu nào. Tuy nhiên, đôi khi, các nhà điều tra có bao gồm các đối tượng đối chứng. Chúng tôi đề cập đến các nghiên cứu chuỗi ca bệnh vì vai trò mô tả quan trọng của chúng như là tiền đề cho các nghiên cứu khác.

Nghiên cứu Bệnh chứng

Các nghiên cứu bệnh chứng bắt đầu với sự vắng mặt hoặc hiện diện của một kết quả và sau đó nhìn lại quá khứ để cố gắng phát hiện các nguyên nhân hoặc yếu tố nguy cơ có thể đã được đề xuất trong một báo cáo chuỗi ca bệnh. Các ca bệnh (cases) trong nghiên cứu bệnh chứng là những cá nhân được chọn dựa trên một bệnh hoặc kết quả nào đó; các đối chứng (controls) là những cá nhân không có bệnh hoặc kết quả đó. Lịch sử hoặc các sự kiện trong quá khứ của cả ca bệnh và đối chứng được phân tích nhằm xác định một đặc điểm hoặc yếu tố nguy cơ có trong tiền sử của ca bệnh nhưng không có trong tiền sử của đối chứng.

Hình 2-1 minh họa rằng các đối tượng trong nghiên cứu được chọn vào lúc bắt đầu nghiên cứu sau khi họ đã được biết là ca bệnh có bệnh hoặc kết quả (hình vuông) hoặc đối chứng không có bệnh hoặc kết quả (hình thoi). Tiền sử của các ca bệnh và đối chứng được kiểm tra trong một khoảng thời gian trước đó để phát hiện sự hiện diện (vùng tô bóng) hoặc vắng mặt (vùng không tô bóng) của các đặc điểm hoặc yếu tố nguy cơ tiền đề, hoặc, nếu bệnh là bệnh truyền nhiễm, liệu đối tượng có tiếp xúc với tác nhân truyền nhiễm giả định hay không. Trong các thiết kế bệnh chứng, bản chất của cuộc điều tra là ngược dòng thời gian, như được chỉ ra bởi các mũi tên chỉ ngược trong Hình 2-1 để minh họa bản chất hồi cứu của quá trình nghiên cứu. Chúng ta có thể mô tả các nghiên cứu bệnh chứng là các nghiên cứu hỏi “Điều gì đã xảy ra?”. Trên thực tế, chúng đôi khi được gọi là nghiên cứu hồi cứu (retrospective studies) vì hướng của cuộc điều tra. Các nghiên cứu bệnh chứng cũng là nghiên cứu dọc, vì cuộc điều tra bao gồm một khoảng thời gian.

Hình 2-1. Sơ đồ thiết kế nghiên cứu bệnh chứng. Các vùng tô bóng đại diện cho các đối tượng đã tiếp xúc (phơi nhiễm) với yếu tố tiền đề; các vùng không tô bóng tương ứng với các đối tượng không tiếp xúc. Hình vuông đại diện cho các đối tượng có kết quả quan tâm; hình thoi đại diện cho các đối tượng không có kết quả quan tâm. 

Cai và cộng sự (2014) đã so sánh các bệnh nhân bị nhiễm trùng tại vị trí phẫu thuật (SSI) sau phẫu thuật thay khớp toàn phần (ca bệnh) với các bệnh nhân không bị nhiễm trùng (đối chứng). Các nhà điều tra thấy rằng việc sử dụng băng Aquacel có liên quan đến tỷ lệ nhiễm trùng thấp hơn. Nghiên cứu đã tìm thấy một số biến số làm tăng nguy cơ SSI, bao gồm: tuổi, chỉ số khối cơ thể, tiền sử hút thuốc, bệnh tuyến giáp và/hoặc gan, và tiền sử điều trị bằng steroid.

Các nhà điều tra đôi khi sử dụng phương pháp bắt cặp (matching) để liên kết các đối chứng với các ca bệnh dựa trên các đặc điểm như tuổi và giới tính. Nếu một nhà điều tra cảm thấy rằng những đặc điểm đó quan trọng đến mức sự mất cân bằng giữa hai nhóm bệnh nhân sẽ ảnh hưởng đến bất kỳ kết luận nào, họ nên sử dụng phương pháp bắt cặp. Quá trình này đảm bảo rằng cả hai nhóm sẽ tương tự nhau về các đặc điểm quan trọng mà nếu không có thể làm sai lệch hoặc gây nhiễu các kết luận.

Việc quyết định một nghiên cứu đã công bố là nghiên cứu bệnh chứng hay báo cáo chuỗi ca bệnh không phải lúc nào cũng dễ dàng. Sự nhầm lẫn phát sinh vì cả hai loại nghiên cứu này thường được hình thành và viết sau khi sự việc đã xảy ra thay vì được lên kế hoạch trước. Cách dễ nhất để phân biệt chúng là hỏi xem mục đích của tác giả là mô tả một hiện tượng hay cố gắng giải thích nó bằng cách đánh giá các sự kiện trong quá khứ. Nếu mục đích chỉ đơn giản là mô tả, rất có thể nghiên cứu đó là một báo cáo chuỗi ca bệnh.

Nghiên cứu Cắt ngang

Loại nghiên cứu quan sát thứ ba có tất cả các tên sau: nghiên cứu cắt ngang (cross-sectional studies), khảo sát (surveys), nghiên cứu dịch tễ học (epidemiologic studies), và nghiên cứu tỷ lệ hiện mắc (prevalence studies). Chúng tôi sử dụng thuật ngữ “cắt ngang” vì nó mô tả dòng thời gian và không có ý nghĩa phụ như các thuật ngữ “khảo sát” và “tỷ lệ hiện mắc”. Các nghiên cứu cắt ngang phân tích dữ liệu được thu thập trên một nhóm đối tượng tại một thời điểm chứ không phải trong một khoảng thời gian. Các nghiên cứu cắt ngang được thiết kế để xác định “Điều gì đang xảy ra?” ngay bây giờ. Các đối tượng được chọn và thông tin được thu thập trong một khoảng thời gian ngắn (Hình 2-2; lưu ý dòng thời gian ngắn). Bởi vì chúng tập trung vào một thời điểm, chúng đôi khi cũng được gọi là nghiên cứu tỷ lệ hiện mắc. Các cuộc khảo sát và thăm dò ý kiến thường là các nghiên cứu cắt ngang, mặc dù các cuộc khảo sát có thể là một phần của nghiên cứu đoàn hệ hoặc bệnh chứng nếu dữ liệu khảo sát được thu thập từ một tập hợp con của các đối tượng. Các nghiên cứu cắt ngang có thể được thiết kế để giải quyết các câu hỏi nghiên cứu được đặt ra bởi một chuỗi ca bệnh, hoặc chúng có thể được thực hiện mà không cần một nghiên cứu mô tả trước đó.

Hình 2-2. Sơ đồ thiết kế nghiên cứu cắt ngang. Hình vuông đại diện cho các đối tượng có kết quả quan tâm; hình thoi đại diện cho các đối tượng không có kết quả quan tâm.