Clinical Epidemiology

• CLINICAL EPIDEMIOLOGY

• Clinical epidemiology is the application of epidemiological principles and methods to the practice of clinical medicine.

• Clinical epidemiology is concerned with:

• • definitions of normality and abnormality•• • accuracy of diagnostic tests•• • natural history and prognosis•• • effectiveness of treatment and prevention.••

DEFINITIONS OF NORMALITYAND ABNORMALITY

• Normal as common

• Abnormal as associated with disease

• Abnormal as treatable

Diagnosis vs testing

• Diagnosis– assemble a list of diseases to consider

– choose appropriate tests (and the order in which to do them)

– interpret the results

Diagnosis vs testing

• Is a subject (individual, group, region, country)– … diseased (abnormal, affected) 

– … not diseased (normal, unaffected)?

• The testing process is imperfect– clarity of case definition (what is positive, what is negative)

– quality of measurement tools

Diagnosis vs testing

• Applications of testing in epidemiology– establish level of disease in a population (prevalence estimation)

– risk‐factor studies– monitoring, screening and surveillance

• tuberculosis• BSE surveillance [European Union]• breast cancer• cervical cancer• prostate cancer

Diagnosis vs testing

– Testing

– assumes that a particular disease is being considered and that a particular test has been chosen

– more limited than the process of making a diagnosis, and only a partial depiction of the complexity of clinical reality

– … clinical examination is far more powerful than laboratory evaluation in establishing diagnosis, prognosis, and therapeutic plan for most patients in most places … (Sackett)

Diagnosis vs testing

• The ideal diagnostic test – always gives the right answer  

– quick, 

– safe, 

– simple, 

– painless, 

– reliable, 

– inexpensive

• What is a test?• any device that reduces uncertainty about the state of  disease

• any process to detect a sign, substance, tissue change or response

• must be better than random• includes routine examination questions posed during history taking, clinical signs, laboratory findings(hematology, serology, biochemistry,histopathology), post mortem findings

DIAGNOSTIC TESTS

• Of major concern is the accuracy of a test ... Its:

• • sensitivity

• • specificity

• • positive predictive value

• • negative predictive value.

DIAGNOSTIC TESTS

• Diagnostic tests should produce

• as few false positive and false negative readings as possible. A test with few false positives has a high specificity, and a test with few false negatives has a high sensitivity 

Test evaluation

• Accuracy– the accuracy of a test relates to its ability to give a true measure of the substance being measured

– to be accurate, a test need not always be close to the true value, but if repeat tests are run, the average of the results should be close to the true value

– an accurate test will not over‐ or under‐estimate the true value

– results from tests can be 'corrected' if the degree of inaccuracy can be measured and the test results adjusted accordingly

• e.g. the shrunken tape measure

Test evaluation

• Precision– the precision of a test relates to how consistent the results of the test are

– if a test always gives the same value for a sample (regardless of whether or not it is the correct value), it is said to be precise

Test evaluation

• How do we measure accuracy?– run the test on samples with a known quantity of substance present

– these can be field samples for which the quantity of substance present has been determined by another, accepted reference procedure

– alternatively, the accuracy of a test can be determined by testing samples to which a known quantity of a substance has been added (‘spiking’)

Test evaluation

• The terms accuracy and precision refer to how the test performs at producing a numeric estimate

• Need to consider how these numeric estimates can be used to determine whether or not disease is present

Accuracy and precision

Accurate and imprecise

Accuracy and precision

Accurate and precise

Accuracy and precision

Inaccurate and precise

Accuracy and precision

Inaccurate and imprecise

Test evaluation

• Some terms:

– sensitivity: the proportion of subjects with disease that test positive

– specificity: the proportion of subjects without disease that test negative

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Test evaluation

• Sensitivity– the proportion of subjects with disease that test positive

• Specificity– the proportion of subjects without disease that test negative

Test evaluation

• Diagnostic tests are seldom 100% accurate • New tests should be validated by comparison against an established gold standard 

• Gold standards usually imperfect• Rothman and Greenland (1998):

– … the costs of the illness in tested individuals and the cost of the test and errors from test misclassification should be less than the cost of illness had the test not been conducted …

Test evaluation

• Sensitivity and specificity are inversely related– where test results are measured on a continuous scale Se and Sp can be varied by changing the cut‐off value

– if the primary objective is to find diseased individuals, a test with a high Se is required (i.e. we don’t mind getting a few false positives)

– if the objective is to make sure that every test positive is 'truly' diseased, a test with high Sp is required (i.e. we don’t mind getting a few false negatives)

NATURAL HISTORY AND PROGNOSIS

• HISTORY –

• Stages of disease:

• • pathological onset

• • presymptomatic stage

• • clinical stage

NATURAL HISTORY AND PROGNOSIS

• PROGNOSIS –

• Prediction of the future course of the disease following its onset:

• case finding

• survival

EFFECTIVENESS OF TREATMENT

• EFFICACY:

• An intervention is efficacious if it does more good than harm in patients who use it.

• EFFECTIVE:

• An intervention is effective if it does more good than harm in those patients to whom it is offered.

PREVENTION IN CLINICAL PRACTICE

• PRIMARY: child immunization

• SECONDARY: screening for cancer

• TERTIARY: rehabilitation after stroke