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Estudios Ecológicos en Investigación Epidemiológica


1.   Caracterización de los estudios ecológicos

Los estudios ecológicos constituyen uno de los diseños de estudios epidemiológicos más sencillos y  de empleo frecuente en la descripción de la situación de salud o en la investigación de nuevas exposiciones a factores de riesgo en poblaciones humanas. Sin embargo, por lo limitado de sus mediciones, pueden ser más susceptibles de sesgos que los estudios que se basan en observaciones individuales.

Los estudios ecológicos son aquellos en los cuales la unidad de análisis corresponde a poblaciones o comunidades geográficamente bien delimitadas. En ellos es posible analizar la frecuencia de la enfermedad o problema de salud en una perspectiva colectivo- espacial muy bien definida.

Podría decirse entonces que los estudios ecológicos en epidemiología se distinguen de otros diseños en su unidad de análisis,  estudio u observación, pues se caracterizan por estudiar grupos o colectivos de individuos,  en lugar de individuos por separado.

Frecuentemente se les denomina estudios exploratorios o generadores de hipótesis, dejando a los diseños experimentales y algunos diseños observacionales la característica de ser estudios etiológicos o probadores de hipótesis.

Se les llama también diseños incompletos debido a que, por emplear promedios grupales, frecuentemente se desconoce la distribución conjunta de las características en estudio a nivel de cada individuo. Comúnmente las unidades de estudio u observación son diferentes áreas geográficas o diferentes periodos de tiempo en una misma área, a partir de las cuales se comparan las tasas de enfermedad y algunas otras características del grupo.

Es frecuente que ante las primeras sospechas de efectos negativos a la salud por algún producto o condición ambiental se exploren estas asociaciones en el ámbito grupal. Por ejemplo la exposición de los bebés a Ftalatos y Bisferol A.

Este tipo de investigación epidemiológica constituye un paso intermedio entre los estudios descriptivos y los analíticos observacionales.

Probablemente la principal motivación para los estudios ecológicos es la fácil disponibilidad de los datos; comúnmente se emplean datos registrados rutinariamente con propósitos administrativos o legales. Las instituciones gubernamentales tienen disponibles estadísticas de mortalidad y morbilidad, al igual que datos de los servicios de salud, mediciones ambientales, venta y consumo de productos de los cuales se sospecha algún efecto.

Podría decirse entonces que se necesita de información “resumida” para el desarrollo de estudios ecológicos que dé cuenta de las variables estudiadas en la perspectiva colectivo-espacial señalada. Se trata de valores promedio o resumidos. P. ej.:

1.) Mediciones agregadas, que son las que resumen las características individuales de los miembros de un colectivo. Estas pueden expresarse como un valor medio o una proporción. Por ejemplo, la tasa de mortalidad de una enfermedad, o el nivel medio de consumo de un nutriente o la situación nutricional de la población.

2.) Mediciones ambientales que representen características físicas del ambiente en el cual se sitúan los miembros del colectivo estudiado. Puede incluir variables climatológicas, atmosféricas y de contaminación del medio ambiente que representen, por ejemplo, diferentes niveles de exposición a tóxicos ambientales o a contaminación atmosférica.

3.) Mediciones globales, que se pueden derivar de la puesta en marcha de planes o políticas y que no son posibles de medir en cada persona en particular. Un ejemplo puede ser las diferentes estructuras de sistemas de salud en los países y regiones, como son los informes de la OMS.

Estos estudios son en general de bajo costo y entregan información en breve tiempo. En general, podrían ser catalogados como estudios observacionales y generalmente descriptivos, ya que con alta frecuencia son utilizados para generar hipótesis de trabajo. También pueden contener un componente analítico cuando el investigador quiere contrastar sus hallazgos con hallazgos teóricos esperados o comparables con información de una estructura colectivo – espacial diferente.

Los estudios ecológicos han sido empleados por sociólogos y por epidemiólogos en diversas áreas, que van desde las enfermedades cardiovasculares hasta los efectos de la contaminación ambiental. Se han realizado estudios ecológicos para investigar la disminución en el consumo de sal en la dieta y la reducción en la tensión arterial.

2.   Tipos de estudios ecológicos

Frecuentemente, se clasifica a los estudios ecológicos como exploratorios, de grupos múltiples, de series de tiempo y mixtos.

2.1.     Estudios exploratorios

Consisten simplemente en la observación de diferencias geográficas en las tasas de morbilidad o mortalidad de una enfermedad para un  conjunto de unidades de análisis.

El objetivo esencial es detectar alguna distribución especial que pudiera sugerir la asociación con un factor ambiental

Se comparan las tasas de morbilidad o mortalidad  entre varias regiones  delimitadas durante un mismo periodo, o se compara la frecuencia de una enfermedad a través del tiempo en una misma región. En ninguno de los dos casos se hace una comparación formal con otras variables de los grupos, y el único propósito es buscar patrones espaciales o temporales que podrían sugerir hipótesis sobre las causas.

Podría decirse que en los estudios exploratorios ecológicos se busca estudiar la existencia de asociaciones entre variables, sostenidas a priori por un fundamento teórico. Se comparan indicadores de daño en diferentes periodos de tiempo en una misma región geográfica o bien indicadores de daño de variadas regiones en un mismo periodo.

Mora Alvarado y Chamizo García publicaron en 2007 un estudio  exploratorio ecológico sobre las concentraciones de sales de calcio en el agua para consumo humano y la litiasis renal. Los resultados indicaron una asociación ecológica entre ambas variables; es decir, a mayor consumo de aguas duras mayor fue el riesgo de padecer cálculos renales en la población. Por el contrario, en las áreas geográficas en donde predominaron las aguas blandas el riesgo fue inferior al promedio nacional. Los resultados obtenidos abrieron nuevas interrogantes (hipótesis) sobre la relación entre dureza del agua de consumo e incidencia de litiasis (http://www.scielo.sa.cr/scielo.phppid=S140914292007000200004&script=sci_abstract)

2.2.     Estudios de grupos múltiples (0 de comparación de varios grupos)

 Se evalúa la relación de exposición en diferentes niveles y grupos de personas. Requieren un mayor nivel de desagregación de la información y, generalmente, tienen un componente analítico de comparación entre varios grupos, en los que se evalúan la asociación entre los niveles de exposición promedio y la frecuencia de la enfermedad. Las fuentes de datos suelen ser las estadísticas de morbilidad y mortalidad rutinarias.

César Gutiérrez y Edith Alarcón publicaron en 2008 un estudio para determinar la relación entre el nivel de pobreza y el estadio al momento del diagnóstico de cáncer ginecológico en Lima, Perú. Realizaron un estudio ecológico de grupos múltiples en el Instituto Nacional de Enfermedades Neoplásicas y participaron mujeres que buscaron atención por cáncer de cuello uterino y mama. A partir del registro estadístico del instituto, se determinó la proporción de pacientes que buscaron atención y que llegaron en estadios avanzados (III y IV), provenientes de Lima y Callao. Para la determinación del nivel de pobreza del distrito de procedencia de las pacientes, se empleó el mapa de pobreza clasificando a los distritos de Lima y Callao según el índice de carencias. Los resultados mostraron una correlación directa fuerte entre el nivel de pobreza y casos avanzados de cáncer ginecológico, en pacientes atendidas en el instituto, en el periodo 2000-2004. Este podría ser un indicador de inequidad en el acceso a servicios de salud en la población de Lima y Callao para ese período (http://www.scielo.org.pe/pdf/afm/v69n4/a04v69n4.pdf)

2.3.     Estudios de series de tiempo

 (estudios de tendencias temporales o estudios de series temporales)

Este diseño permite estudiar la relación entre los cambios en el tiempo de la exposición promedio de un grupo determinado y los cambios en la tasa de ocurrencia de la enfermedad.

Los cambios que puedan ocurrir en forma abrupta o gradual en la frecuencia de la enfermedad, causados por una exposición accidental o por la introducción de medidas de control, pueden ser estadísticamente analizados mediante la comparación de las pendientes en la curva de tendencia temporal de la enfermedad, antes y después de la exposición o de la medida de control

Se comparan las variaciones temporales de los niveles de exposición  a variables ambientales – p. ej.: concentraciones promedio de contaminantes-;  físicas;  socioeconómicas –p.ej.: uso o consumo de productos o servicios- o conductuales)  u otras con los cambios en la tasa de ocurrencia de una enfermedad o problema en estudio, en la población de un área geográfica determinada.

Moreno Montoya y Sánchez Pedraza  realizaron un estudio con el propósito de caracterizar las tendencias temporales del número de muertes por causas violentas, en la ciudad de Bogotá entre 1997 y 2006 y analizar su posible asociación con los ciclos económicos de la ciudad.
Se trató de un estudio ecológico de series de tiempo, a partir de las cifras absolutas de muertes violentas registradas en el período. Se utilizaron modelos de series de tiempo trimestrales para caracterizar el comportamiento de las muertes violentas. Como variables explicativas del ciclo económico de la ciudad, se utilizaron las series trimestrales del índice de precios al consumidor, la tasa de desempleo y el número total de personas ocupadas; se evaluó su asociación con las series de muertes mediante modelos de función de transferencia. Los autores concluyeron que los homicidios constituían la mayor parte de las muertes por causas violentas y revelaron la existencia de patrones temporales en este tipo de muertes (dos últimos trimestres de cada año) Se encontraron asociaciones significativas entre las muertes por causas violentas y algunas variables económicas que describen el ciclo de la actividad en la ciudad. Se confirmó que diferentes circunstancias socioeconómicas que afectan a una sociedad pueden influir en el nivel de violencia

 (http://www.scielosp.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1020-49892009000700004)

El caso de los estudios de los efectos de la contaminación del aire sobre la mortalidad puede ilustrar la aplicación de los diseños ecológicos. Uno de los primeros reportes que llamaron la atención sobre estos posibles efectos se produjo en Londres, en 1952. Las condiciones meteorológicas provocaron una inversión térmica y una acumulación de contaminantes, principalmente de material particulado, que se asoció con un rápido aumento en el número de muertes en la ciudad. Este patrón no dejó duda de que el incremento en la mortalidad se relacionó con la contaminación del aire en ausencia de epidemias por causas infecciosas. Por fortuna, las acciones de control de la calidad del aire han evitado que estos eventos de contaminación severa se presenten en épocas recientes. Sin embargo, durante la última década se han publicado un gran número de trabajos de estudios de series de tiempo en diversas ciudades que evalúan el efecto de la contaminación del aire a niveles mucho más bajos presentes en áreas urbanas de casi todo el mundo.

2.4.     Estudios mixtos

 En esta categoría se incluyen los estudios de series de tiempo combinadas con la evaluación de grupos múltiples. Otra variante son los estudios que evalúan la exposición en el ámbito grupal y, en contraste, los datos de los efectos o enfermedad.

Alvis Guzmán y Alvis Estrada publicaron, durante 2009, un estudio con el  propósito de valorar los costos económicos de la pérdida de capital humano producto de las muertes evitables en Cartagena durante el período 2000–2005 a partir de la estimación de los años perdidos de vida potencial totales y la fracción de años perdidos de vida potencial productiva.  Se trató de un estudio ecológico mixto con serie de tiempo (2000–2005)  Los resultados mostraron que una de cada tres muertes evitables, ocurridas en Cartagena, se hubiese evitado gracias a un diagnóstico y un tratamiento médico precoz. Las muertes violentas son el tipo de muerte evitable que mayores costos generan según el modelo utilizado en el estudio. Concluyeron que la reducción de las defunciones evitables por diagnóstico y tratamiento médico precoz provocaría una significativa disminución de la mortalidad evitable (http://www.scielosp.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0124-00642009000600013)

3.   Falacia ecológica
Una de las limitaciones de estos estudios es la limitación que tienen para evaluar la relación exposición – daño al nivel individual. La razón de esta limitante obedece al hecho de que el estudio trabaja con información agregada (resumida), no individual. Por tanto, es capaz de responder a la pregunta: ¿Un mayor nivel de contaminación ambiental modifica el riesgo de muerte por enfermedad respiratoria aguda en Argentina? Sin embargo, encontrada una respuesta afirmativa a tal planteamiento, no permite señalar específicamente qué personas están sometidas a este riesgo ni menos garantizar que las personas expuestas presentarán el daño.

Desde el punto de vista temporal, los estudios ecológicos son transversales, lo que produce la consiguiente dificultad en aseverar categóricamente el orden temporal en que ocurren las variables estudiadas.

Otro problema importante que se presenta en los estudios ecológicos es la determinación de la secuencia temporal entre la exposición y la enfermedad. La mayor parte de los estudios ecológicos son transversales, es decir, tanto la enfermedad como la exposición son medidas al mismo tiempo. Por ejemplo, si se desea evaluar la influencia del tabaco en una comunidad o la influencia de las medidas de prevención, se debe esperar un tiempo adecuado para observar sus efectos; es decir, tomar en cuenta el periodo de latencia entre la exposición y el efecto. Frecuentemente se asume que la exposición actual refleja la exposición en el pasado. El mismo problema ocurre en los estudios con base en individuos; sin embargo, en los estudios ecológicos se presenta la migración como problema adicional, es decir, la población afectada podría haber emigrado antes de la medición de la enfermedad, o algunos otros podrían haber inmigrado a la población estudiada, ocasionando un sesgo de selección.

El sesgo de agregación podría definirse como la ocurrencia de un error que no aparece como un hecho provocado por el azar, sino que  ocurre en forma sistemática, ya que  una asociación observada entre variables en un nivel agregado (de información resumida) no necesariamente representa la asociación que existe en el ámbito individual (John Last). Gran parte de la ocurrencia de la falacia ecológica se debe a la imposibilidad de controlar eventuales variables de confusión en el análisis, puesto que el estudio no considera la medición de covariables. P. ej.: en un estudio ecológico sobre los efectos del  hábito alcohólico en el desempeño laboral, algunas variables de confusión (capacitación laboral y estrés) podrían producir un sesgo de agregación al no ser considerada su medición.

4.   Ventajas y aplicaciones de los estudios ecológicos
Son de utilidad por:

4.1. Su sencillez,

4.2. Su bajo costo

4.3. Fácil obtención de información agregada o resumida

4.5. Pueden establecerse efectos con distintos niveles de exposición

4.6. Rapidez en establecer asociaciones

4.7. Pueden constituirse en una estrategia de preferencia para determinar la efectividad de ciertas medidas de prevención aplicadas en una población, en donde la respuesta individual no constituye el punto principal de estudio, sino que interesa más bien el impacto a nivel colectivo, por ejemplo, la reducción de la tasa de incidencia o de mortalidad. Es especialmente válido cuando la estrategia que se aplica a la población no es la manipulación directa de un factor de riesgo, sino más bien corresponde a la aplicación colectiva de medidas generales: una campaña educativa masiva; una ley o impuesto para limitar el consumo de una sustancia; el control vehicular para disminuir la contaminación atmosférica, entre otros.

Los estudios ecológicos se prestan para el seguimiento de problemas de salud que son objetos de vigilancia epidemiológica y para los que se cuente con información sobre exposición o riesgo. Por cierto, son de gran utilidad para la evaluación de intervenciones que tienen elevada cobertura poblacional, como ser estrategias de promoción de la salud, intervenciones específicas de control ambiental, etc.

En los estudios ecológicos dos variables son relacionadas estudiando su asociación.

6.   Conceptos clave sobre los estudios ecológicos

6.1.  Estos estudios no utilizan la información del individuo de una forma aislada sino que utilizan datos agregados (resumidos) de toda la población. Los estudios ecológicos consideran como unidad de observación y análisis colectivos humanos.

6.2. Las fuentes de información de estos estudios consideran datos rutinarios en salud, indicadores o medidas de resumen o información agregada para las variables en estudios.

6,3, Describen la enfermedad en la población en relación con variables de interés como puede ser la edad, la utilización de servicios, el consumo de alimentos, de bebidas alcohólicas, de tabaco, entre otras.

6.4. Estos estudios son el primer paso en muchas ocasiones en la investigación de una posible relación entre una enfermedad y una exposición determinada.

6.5. Su gran ventaja reside en que se realizan muy rápidamente, prácticamente sin costo y con información que suele estar disponible. Así por ejemplo los datos demográficos y el consumo de diferentes productos se pueden correlacionar con la utilización de servicios sanitarios, con registros de mortalidad y registros de cáncer.

6.6. La principal limitación de estos estudios es que no pueden determinar si existe una asociación entre una exposición y una enfermedad a nivel individual.

6.6. La falacia ecológica consiste precisamente en obtener conclusiones inadecuadas a nivel individual basadas en datos poblacionales. Por su estructura, este diseño no puede extender sus hallazgos al caso individual.

6.7. Otra gran limitación de los estudios ecológicos es la incapacidad para controlar variables de confusión. La asociación o correlación que encontremos entre dos variables puede ser debida a una tercera variable que, a su vez, esté asociada con la enfermedad y la exposición objeto de estudio.

6.8. Ellos siguen la misma estructura de otros diseños de investigación en cuanto a explorar relaciones de asociación y proponer o testear hipótesis de trabajo.

Referencias

http://escuela.med.puc.cl/recursos/recepidem/invEpi3.htm

 http://www.scielosp.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0036-36342000000600010

http://www.fisterra.com/mbe/investiga/6tipos_estudios/6tipos_estudios2.pdf

http://www.scielosp.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0124-00642009000600013

http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacd/eco/025900/025900-06.pdf

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