Veřejné zdraví, epidemiologie nemůže činit nárok na objevování utility IV v ekologických studiích se jako první aplikace z „křivky shifters“ (proměnné s IV charakteristiky), lze vysledovat až do ekonometrie literatury v roce 1930 . PG Wright skutečně představil IV pro odhad elasticity nabídky a poptávky po lněném semeni, zdroji lněného oleje . Pro naše posouzení hodnoty ekologické sdružení, jsme se poukázat na analogii mezi některými ekologické proměnné a IV a předpokládat, že ekologické analýzy jsou užitečné a smysluplné, když ekologických proměnných může být interpretován jako IV, tj. proměnnou, která je v korelaci s, nebo nejlépe „, protože“ jednotlivé expozice, ale jejichž asociace s výsledkem zájem není sám zmaten, alespoň ne od neměřené proměnné (viz Obrázek 1). Kromě toho by instrumentální proměnná měla ovlivnit výsledek pouze prostřednictvím individuální expozice. To znamená, že by neměly existovat žádné příčinné cesty spojující IV a výsledek, které by obcházely expozici. Epidemiologickým příkladem, kde se instrumentální proměnné ukázaly jako užitečné, je „Mendelovská randomizace“ (MR). Například, krevní tlak jedinců s alkohol aldehyd dehydrogenázy mutace jsou ve srovnání s těmi bez této mutace, jako je „v průměru“ nositeli této mutace pít méně než non-nosiče . Všimněte si, že v tomto příkladu, použití PANU také odstraňuje potřebu pro měření individuální spotřeby alkoholu, něco, že kromě potenciálních matoucích o chování proměnných je plná metodologické problémy stejně . MR se však také plodně používá k hodnocení kauzálního účinku lipoproteinu s vysokou hustotou v krvi na kardiovaskulární onemocnění . Kromě toho, záměr-to-treat analýza randomizované kontrolované studii je také v podstatě založena na instrumentální proměnné, jako když dodržování je <100% náhodné přiřazení k léčbě, není totožná se skutečnou léčbu, ale není ovlivněna potenciálně matoucích faktorů, které ovlivňují jednotlivé dodržování léčby.

Pozoruhodné je, že záměr-to-treat analýza nezahrnuje odhad průměrného kauzální efekt mezi compliers a je proto předmětem „ředění“ bias tj. zaujatost vůči null v důsledku nesprávně expozice. Alokaci léčby je obvykle dobrá instrumentální proměnné, když pomocí oslepující neexistují žádné kauzální vztahy mezi randomizace rameno a výsledek, který se vyhnula skutečné léčby. V souvislosti s klinickými zkouškami bylo zjištěno, že monotónnost je základním požadavkem přiřazení léčby k dobrému IV. V souvislosti s ekologickými studiemi monotónnost v zásadě znamená, že zvýšení na ekologické úrovni nevede k poklesu na individuální úrovni. Předpokládejme například, že v oblastech silně znečištěných vzduchem zůstávají lidé doma tak často, že jsou méně vystaveni částicím než jednotlivci žijící v oblastech s menším znečištěním ovzduší, pak neexistuje monotónnost. Linearita není vyžadována, i když nelineární vztahy mohou být v analýze náročné . V terminologii kauzální analýzy randomizované kontrolované studie to znamená, že neexistují „vzdorníci“ . Tuto myšlenku lze jednoduše extrapolovat na jiné IV. V případě PANA a konzumace alkoholu například monotónnost, je reálný, protože je nepravděpodobné, že někdo bez aldehyd dehydrogenázy mutace by měla vyšší týdenní spotřeba alkoholu v hypotetické srovnávací situaci, ve které on/ona nesla mutaci. V rámci ekologické sdružení, IV myšlenka může být snadno přeložen do časové řady vyšetření, je-li v průběhu období, různé ekologické expozice, jako je znečištění ovzduší nebo zavedení zvláštních předpisů, počet obyvatel zůstává stejný. Monotónnost by však mohla být porušena, pokud by zdravotní varování o úrovních expozice prostředí změnilo chování jednotlivce.

atraktivní funkce pomocí ekologického IV je možné odpovědět na výzkumné otázky, které nemusí být možné pomocí alternativních observační výzkum, návrhy na individuální úrovni. Z tohoto důvodu jsou ekologické studie také populární ve studiích, kde je často obtížné získat individuální pozorování . Například zavedení zákonné povinnosti nosit cyklistické přilby bylo zkoumáno jako IV pro studii o dopadu nošení (cyklistických) přileb na riziko zranění. Na individuální úrovni je nošení přileb pravděpodobně zaměňováno s faktory, jako je „opatrnost“ a „riskování“. Zákonná povinnost nosit přilby však pravděpodobně neovlivní „pečlivost“ nebo jiné dopravní chování, ale je nezávislým důvodem pro nošení takových přileb. Ačkoli existenci vzdorovatelů (lidí, kteří přestali nosit přilby kvůli povinnosti nosit jednu) nelze zcela vyloučit, jsou pravděpodobně vzácní.

Robinson konkrétně použil ekologický přístup k prozkoumání účinnosti zavedení povinného zákona o cyklistické přilbě v Austrálii o snížení celkové morbidity a úmrtnosti na cyklisty. Robinson využity úrovni populace data pro zraněné cyklisty hospitalizací a uzavřeno souhrnné údaje z průzkumu na helmu nosit sazby pre-law, první rok na právnické a druhém ročníku tvrdit, že cyklus helmy neposkytují označeny bezpečnostní výhody pro cyklisty na úrovni populace. Navzdory velkému nárůstu (povinného) používání přilby v důsledku těchto zákonů o přilbě, podíl cyklistů a chodců přijatých do nemocnice pro zranění hlavy následoval podobný, klesající trend. Jako takový, Robinson připsat pozorované snížení cyklisty se zraněním hlavy k provádění dalších významných bezpečnosti silničního provozu iniciativ ve stejné době jako prosazování rychlostních limitů, řízení vozidla pod vlivem alkoholu zákony, léčbu nehody černé skvrny, atd. Je zajímavé, že největší efekt zavedení cyklu helmu zákon objevil odradit cyklistika jako pre – a post-zákon průzkumů ukázala snížení v počtu dětských cyklistů 15 a 2,2 krát větší než nárůst počtu dětí helmy; pozorování, které by se zdát, zrušit podmínku, že IV by měl mít vliv pouze na výsledek prostřednictvím expozice zájem. Jako další příklad má konzumace alkoholu mnoho, často nepříznivých účinků na zdraví. Nicméně, na individuální úrovni konzumace alkoholu je spojena s mnoha dalšími projevy chování, jako je kouření a sexuální riskování, z nichž všechny mohou působit jako let, kdy v příčinné souvislosti s zdravotní výsledek zájmu. Některé zásahy, které ovlivňují konzumaci alkoholu, jako „přirozený experiment“ 1920-1933 prohibice ve Spojených Státech Amerických (USA), může nabídnout možnosti, jak obejít to matoucí a může tak působit jako instrumentální proměnné. Aby to však bylo platné, je nezbytné, aby populace mohla být považována za (více či méně) konstantní, aby pojmy complier a defier dávaly smysl. Tato druhá podmínka by způsobila, že dlouhodobé časové řady (roky, desetiletí) jsou sporné.

v jiných ekologických kontextech nemusí být toto kritérium monotónnosti tak jednoduché; například když porovnáme regiony A A B s různými populacemi a různými úrovněmi ekologické expozice X. Přímé srovnání výsledku měření y mezi a a B nemusí být vhodné jako a a B může mít různé úrovně ostatních faktorů C, který kauzálně ovlivnit, y, a jsou tudíž zkreslující jevy nebo účinky modifikátory. Další omezení IVs je, že oni jen lze očekávat, že říct něco o kauzální účinek jednotlivých expozic xi y budeme-li předpokládat, že vztah mezi xi a y je monotónní. Jakákoli expozice, která má, řekněme, vztah ve tvaru písmene U s výsledkem, by tedy přednostně neměla být předmětem ekologické analýzy.

Odhad

existence ekologické IV je možné stanovit příčinnou souvislost asociace mezi expozicí a výsledek, i když jednotlivé expozice nejsou pozorovány, ale IV pro každého jednotlivce, je známo. Jedná se však pouze o kvalitativní závěr. Kromě toho může být také žádoucí odhadnout sílu vztahu mezi jednotlivými expozicemi a výsledkem. Při měření jednotlivých expozic je to jednoduché pomocí dvoustupňových nejmenších čtverců zbytkového vložení . V jiných situacích to může být náročné zejména v kontextu nelineárních vztahů.

znečištění Ovzduší časová řada

Jeden příklad, ve kterém ekologické proměnné by se zdát, že mají správné IV vlastnosti je v případě časově proměnné znečištění ovzduší, jako jsou částice s aerodynamickým průměrem <10 mikrometrů; PM10. Na mnoha místech se tyto koncentrace v průběhu času značně liší a často rychle (během hodin nebo dnů). I když měří průměrnou úroveň nemusí přesně odrážet jednotlivých expozic, zdá se pravděpodobné, že existuje úzká korelace, a proto ekologická sdružení mohou být použity pro studie asociace mezi znečištěním ovzduší a (řekněme), epizody exacerbací astmatu. Věrohodné zmatení, například teplota, jsou měřitelné a lze je tedy upravit. Taky, protože v různých časových obdobích jsou pozorováni převážně stejní jedinci, pojem defier je snadno interpretovatelný, viz. někdo, kdo má nižší individuální expozici v době vysoké úrovně životního prostředí. Takové studie se samozřejmě zdají méně vhodné pro výsledky, které jsou výsledkem chronických kumulativních expozic, např. kardiopulmonální-nebo úmrtnost související s rakovinou, jako ve studii American Cancer Society .

Geografické srovnání

obtížnější je ekologická srovnání mezi zeměpisnými oblastmi, například dvě oblasti se do značné míry odlišné úrovně znečištění ovzduší (např. venkovské zemědělské oblasti versus městské průmyslové zóny). Protože se obě populace liší, pojem „defier“ má pouze kontrafaktuální interpretaci, viz. jako někdo, kdyby náhodou pobýval v oblasti s vyšší úrovní znečištění, by-osobně, měl nižší expozici znečištění ovzduší (nebo naopak). Takoví (kontrafaktuální) jedinci jsou pravděpodobně vzácní, pokud jsou oblasti podobné v jiných (relevantních) aspektech. To však nemusí být vždy pravda. Například jedinci s astmatem se mohou rozhodnout, že nebudou žít v oblastech s vysokou úrovní znečištění ovzduší, a jsou tak vzdorujícími. Neexistuje žádný zlatý standard test k posouzení, zda geograficky definované expozice životního prostředí IV vlastnosti, ale musí to být posuzována na základě věcných znalostí. Průměrné individuální expozice mohou být někdy věrohodné jako IV, ale někdy ne.

Chudoby a zdraví

podobná situace může existovat v široce diskutovaný vztah mezi „bohatství“, „chudoba“, „sociální ekonomický status“, „postavení v zaměstnání“ a různé (zdravotní) výsledky. Na individuální úrovni může existovat silný vztah mezi nezaměstnaností, řekněme, a (špatným) zdravím a úmrtností, což naznačuje, že nezaměstnanost je příčinně spojena s nepříznivými zdravotními výsledky. Kromě výběrových předsudků však může být tento vztah zmaten mnoha proměnnými, což může způsobit spornou kauzální interpretaci. Nezaměstnaní mohou přijít o práci kvůli horšímu fyzickému a / nebo duševnímu zdraví nebo mohou být méně sociálně přizpůsobiví. Ekonomická krize nebo deprese s rychlým masivní nárůst nezaměstnanosti může působit jako IV, a pokud se (specifickými) úmrtnost nebo nemocnost nezvyšuje během takové prohlubně pak jedna otázka, kauzální interpretace sdružení na individualistický úrovni. Znovu, protože do značné míry stejné jednotlivců, to je (alespoň teoreticky) snadné posoudit, zda existují (významný počet) defiers, konkrétně lidé, kteří ekonomicky výhodná (nebo najít zaměstnání) v dobách deprese. Ačkoli tito jedinci mohou existovat, jsou pravděpodobně vzácní. Ekonomické deprese mohou také potenciálně ovlivnit zdraví prostřednictvím cest, které nezahrnují nezaměstnanost. Například během depresí se (stále) zaměstnaní mohou vyhnout chování, které by ohrozilo jejich zaměstnání. Ačkoli tyto alternativní kauzální dráhy by mohly potenciálně zneplatnit hodnotu depresí jako IV, jejich význam by se jevil jako malý. Podobně, přírodní katastrofy nebo jiné „přírodní experimenty“ mohou obdobně příležitostně poskytnout dobré instrumentální proměnné. Příkladem je široce přijímaná souvislost mezi tuberkulózou a chudobou ; zatímco téměř všechny průřezové studie ukazují, že toto sdružení rychlý nárůst chudoby v USA a Evropě v roce 1930 neměl vést ke zvýšení tuberkulózu úmrtnost .

Jako další příklad použití IV v intervenci, spíše než observační studie, domníváme se, že asociace mezi regionálními s ex pracovník zásahy a virus lidské imunodeficience (HIV) prevalence v Indii. To je pro ilustraci situací, kdy ekologické (geografické) úrovně proměnné mohou mít vhodné IV charakteristiky. Ve čtyřech státech s vysokou prevalencí HIV (Andhra Pradesh, Maharashtra, Karnataka, Tamil Nadu) v jižní Indii jsou intervence zaměřené na sexuální pracovníky (např. Efekty intervencí na okresní úrovni HIV prevalence a incidence jsou také měří na okresní úrovni okresní specifické prevalence HIV u mladých (<25 let) prenatální péče o účastníky. Myšlenka těchto intervencí je, že prevence přenosu (bezpečnější sexuální praktiky) mezi sexuálními pracovnicemi a jejich klienty by snížit celkovou přenosu HIV. Tyto intervence získaly silnou podporu Nadace Billa a Melindy Gatesových ve formě projektu „Avahan“. Existence odpůrců, tj. lidí s nižším rizikem infekce HIV při absenci zásahu, je nepravděpodobná, monotónnost se tedy jeví jako věrohodná. V zásadě by tedy intervence na okresní úrovni mohla být dobrým IV.