Kansanterveysepidemiologia ei voi väittää löytävänsä IV: n hyödyllisyyttä ekologisissa tutkimuksissa, koska ”käyränvaihtajien” (muuttujien, joilla on IV: n ominaisuudet) varhaisimmat sovellukset voidaan jäljittää 1930-luvun ekonometriseen kirjallisuuteen . Itse asiassa PG Wright esitteli IV: n pellavaöljyn, pellavaöljyn lähteen, tarjonnan ja kysynnän joustavuuden arvioimiseksi . Arvioidessamme uudelleen ekologisten assosiaatioiden arvoa kiinnitämme huomiota joidenkin ekologisten muuttujien ja IV: n väliseen analogiaan ja arvioimme, että ekologiset analyysit ovat hyödyllisiä ja merkityksellisiä, kun ekologiset muuttujat voidaan tulkita IV: ksi eli muuttujaksi, joka korreloi yksilöllisen altistumisen kanssa tai mieluiten ”aiheuttaa”, mutta jonka yhteyttä kiinnostuksen lopputulokseen ei sekoiteta ainakaan mittaamattomilla muuttujilla (Kuva 1). Lisäksi instrumentaalisen muuttujan pitäisi vaikuttaa tulokseen vain yksittäisen altistuksen kautta. Toisin sanoen ei pitäisi olla syy-seurausreittejä, jotka yhdistävät IV: n ja lopputuloksen ja jotka ohittavat altistumisen. Epidemiologinen esimerkki, jossa instrumentaaliset muuttujat ovat osoittautuneet hyödyllisiksi, on ”Mendelin satunnaistaminen” (MR) . Esimerkiksi alkoholialdehydidehydrogenaasin puutosmutaatioista kärsivien henkilöiden verenpainetta verrataan niihin, joilla ei ole tällaisia mutaatioita, sillä ”keskimäärin” tämän mutaation kantajat juovat vähemmän kuin ei-kantajat . Huomaa, että tässä esimerkissä MR: n käyttö poistaa myös tarpeen mitata yksilöllistä alkoholinkulutusta, mikä käytösmuuttujien mahdollisen sekoittamisen lisäksi on joka tapauksessa täynnä metodologisia ongelmia . MR: tä on kuitenkin käytetty myös tuloksellisesti veren suuritiheyksisen lipoproteiinin syy-seurausvaikutuksen arvioimiseen sydän-ja verisuonitauteihin . Satunnaistetun kontrolloidun tutkimuksen intention-to-treat-analyysi perustuu myös oleellisesti instrumentaalisiin muuttujiin, sillä kun compliance on <100% satunnaisluokitus hoitoon ei ole sama kuin saatu todellinen hoito, mutta siihen eivät vaikuta mahdollisesti sekoittavat tekijät, jotka vaikuttavat yksilöllisen hoidon mukaisuuteen.

huomionarvoista on, että intention-to-treat-analyysissä ei arvioida keskimääräistä syy-seurausvaikutusta kirjoittajien keskuudessa, minkä vuoksi siihen kohdistuu ”diluutioharha” eli virheluokituksesta johtuva harha Nollaa kohtaan. Hoidon kohdentaminen on tyypillisesti hyvä instrumentaalinen muuttuja silloin, kun sokkouttamisen avulla satunnaistamishaaran ja varsinaisen hoidon ohittavan lopputuloksen välillä ei ole syy-yhteyttä. Kliinisten tutkimusten yhteydessä on todettu, että monotonisuus on olennainen edellytys hoidon osoittamiselle, jotta laskimotukos olisi hyvä. Käytännössä monotonisuus tarkoittaa ekologisten tutkimusten yhteydessä sitä, että ekologisella tasolla kasvu ei johda yksilötasolla laskuun. Oletetaan esimerkiksi, että voimakkaasti saastuneilla alueilla ihmiset pysyttelevät sisätiloissa niin usein, että he ovat vähemmän alttiina hiukkasille kuin ihmiset, jotka asuvat alueilla, joilla on vähemmän ilmansaasteita, silloin ei ole monotonisuutta. Lineaarisuutta ei tarvita, joskin epälineaariset suhteet voivat olla analyysissä haastavia . Satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksen syy-seurausanalyysiterminologiassa tämä tarkoittaa ,että” defiereitä ” ei ole. Tämä ajatus voidaan yksinkertaisesti ekstrapoloida muihin IVs. MR: n ja esimerkiksi alkoholinkäytön osalta monotonisuus on uskottavaa, sillä on epätodennäköistä, että kenelläkään ilman aldehydidehydrogenaasin puutosmutaatiota olisi ollut suurempi viikoittainen alkoholinkulutus kontrafaktuaalisessa tilanteessa, jossa hän kantoi mutaatiota. Ekologisten assosiaatioiden yhteydessä IV-ajatus voidaan helposti kääntää aikasarjatutkimuksiin, kun vaihtelevan ekologisen altistuksen, kuten ilmansaasteiden tai erityislainsäädännön käyttöönoton aikana populaatio pysyy samana. Monotonisuutta voitaisiin kuitenkin rikkoa, jos terveysvaroitus ympäristön altistumistasoista muuttaisi yksilön käyttäytymistä.

ekologisen IV: n käytön houkutteleva piirre on mahdollisuus vastata tutkimuskysymyksiin, jotka eivät välttämättä ole mahdollisia vaihtoehtoisilla havainnollisilla tutkimusmalleilla yksilötasolla. Tästä syystä ekologiset tutkimukset ovat suosittuja myös tutkimuksissa, joissa yksittäisiä havaintoja on usein vaikea saada . Esimerkiksi pyöräilykypärän käyttövelvollisuuden käyttöönottoa on tutkittu IV-tutkimuksena (polkupyöräkypärän) käytön vaikutuksesta loukkaantumisriskiin. Yksilötasolla kypärän käyttö sekoittunee esimerkiksi ”huolellisuuteen” ja ”riskinottoon”. Lakisääteinen kypärän käyttövelvollisuus ei kuitenkaan todennäköisesti vaikuta ”huolellisuuteen” tai muuhun liikennekäyttäytymiseen, vaan on itsenäinen syy käyttää kypärää. Vaikka defierien (sellaisten ihmisten, jotka lakkasivat käyttämästä kypärää sellaisen käyttövelvollisuuden vuoksi) olemassaoloa ei voida täysin sulkea pois, ne ovat todennäköisesti harvinaisia.

Robinson tutki erityisesti ekologisen lähestymistavan avulla , miten tehokkaasti Australiassa olisi otettu käyttöön pakollinen pyöräilykypärälaki pyöräilijöiden yleisen loukkaantumissairastavuuden ja-kuolleisuuden vähentämiseksi. Robinson käytti väestötason tietoja loukkaantuneiden pyöräilijöiden sairaalahoidosta ja yhdisteli yhteenlaskettuja kyselytietoja kypärän käyttöasteista ennen lakia, ensimmäisen lain ja toisen lain vuotta väittääkseen, että pyöräilykypärät eivät tarjoa merkittäviä turvallisuusetuja pyöräilijöille väestötasolla. Vaikka (pakollinen) kypärän käyttö lisääntyi huomattavasti näiden kypärälakien seurauksena, päävammojen vuoksi sairaalahoitoon joutuneiden pyöräilijöiden ja jalankulkijoiden osuudet noudattivat samaa, laskevaa suuntausta. Näin ollen Robinson katsoi päävammojen aiheuttaman pyöräilijöiden vähenemisen johtuvan muiden merkittävien liikenneturvallisuuteen liittyvien aloitteiden, kuten nopeusrajoitusten noudattamisen, rattijuopumuslakien, onnettomuuksien mustien pisteiden käsittelyn, toteuttamisesta samanaikaisesti. On mielenkiintoista, että pyöräilykypärälain käyttöönoton suurin vaikutus näytti vähentävän pyöräilyä, sillä ennen lakia ja sen jälkeen tehdyt tutkimukset osoittivat pyöräilijöiden määrän vähentyneen 15 – ja 2,2-kertaisesti verrattuna kypärää käyttävien lasten määrän kasvuun.tämä havainto näyttäisi kumoavan ehdon, jonka mukaan IV: n pitäisi vaikuttaa tulokseen vain korkojen kautta. Toisena esimerkkinä mainittakoon, että alkoholinkäytöllä on monia, usein haitallisia vaikutuksia terveyteen. Yksilötasolla alkoholinkäyttö liittyy kuitenkin moniin muihin käyttäytymismalleihin, kuten tupakointiin ja seksuaaliseen riskinottoon, jotka kaikki voivat toimia hämmentäjinä, kun ne ovat syy-yhteydessä kiinnostavaan terveystulokseen. Jotkin alkoholinkäyttöön vaikuttavat interventiot, kuten vuosien 1920-1933 kieltolain ”luonnollinen kokeilu” Yhdysvalloissa (USA), voivat tarjota mahdollisuuksia ohittaa tämä hämmentävä ja siten toimia instrumentaalisina muuttujina. Jotta tämä olisi pätevä, on kuitenkin välttämätöntä, että populaatiota voitaisiin pitää (enemmän tai vähemmän) vakiona, jotta komplier-ja defier-käsitteet olisivat järkeviä. Tämä jälkimmäinen ehto tekisi pitkän aikavälin aikasarjat (Vuodet, vuosikymmenet) kyseenalaisiksi.

muissa ekologisissa yhteyksissä tätä monotonisuuskriteeriä ei välttämättä ole niin helppo soveltaa; esimerkiksi kun verrataan alueita A ja B, joilla on erilaiset populaatiot ja erilaiset ekologiset altistustasot X. Tulosmittarin y suora vertailu A: n ja B: n välillä ei välttämättä ole tarkoituksenmukaista, koska A: lla ja B: llä voi olla eri tasoja muista tekijöistä C, jotka kausaalisesti vaikuttavat y: hen, ja ne ovat siksi confoundereita tai efektin muuntelijoita. Toinen IVS: n rajoitus on se, että niiden voidaan odottaa sanovan jotain yksittäisten altistusten xi syy-seurausvaikutuksesta y: hen vain, jos oletamme, että xi: n ja y: n välinen suhde on monotoninen. Näin ollen mitään altistumista, jolla on vaikkapa U: n muotoinen suhde lopputulokseen, ei pitäisi mielellään analysoida ekologisesti.

estimointi

ekologisen IV: n olemassaolo mahdollistaa altistumisen ja lopputuloksen välisen yhteyden syy-seuraussuhteen osoittamisen silloinkin, kun yksittäisiä altistuksia ei havaita mutta kunkin yksilön IV on tiedossa. Tämä on kuitenkin vain laadullinen johtopäätös. Lisäksi voi olla suotavaa arvioida yksittäisten altistusten ja tulosten välisen suhteen vahvuutta. Kun myös yksittäisiä altistuksia mitataan, tämä on suoraviivaista käyttämällä joko kaksivaiheista pienintä neliötä, jossa jäännös lisätään . Muissa tilanteissa tämä voi olla haastavaa erityisesti epälineaaristen suhteiden yhteydessä.

ilmansaasteiden aikasarja

yksi esimerkki, jossa ekologisella muuttujalla näyttäisi olevan asianmukaiset IV-ominaisuudet, on aika-vaihtelevissa ilmansaasteissa, kuten hiukkasissa, joiden aerodynaaminen läpimitta on <10 mikrometriä; PM10. Monissa paikoissa tällaiset pitoisuudet vaihtelevat huomattavasti ja usein nopeasti (tuntien tai päivien kuluessa) ajan kuluessa. Vaikka mitatut keskimääräiset pitoisuudet eivät ehkä heijasta tarkasti yksittäisiä altistuksia, vaikuttaa uskottavalta, että on olemassa läheisiä korrelaatioita ja että sen vuoksi ekologisia assosiaatioita voidaan käyttää ilmansaasteiden ja esimerkiksi astman pahenemisvaiheiden välisen yhteyden tutkimiseen. Uskottavat sekoittajat, esimerkiksi lämpötila, ovat mitattavissa ja siksi niitä voidaan säätää. Koska myös pitkälti samoja yksilöitä havaitaan eri aikakausina, defierin käsite on helppo tulkita, viz. henkilö, jolla on pienempi altistus korkean ympäristön aikana. Tällaiset tutkimukset eivät tietenkään näytä soveltuvan yhtä hyvin tuloksiin, jotka ovat seurausta kroonisesta kumulatiivisesta altistuksesta, esimerkiksi sydän – tai syöpäkuolleisuudesta, kuten American Cancer Societyn tutkimuksessa .

Maantieteelliset vertailut

vaikeampaa on ekologinen vertailu maantieteellisten alueiden välillä, esimerkiksi kahden alueen välillä, joilla ilmansaasteiden taso vaihtelee suuresti (esim.maaseutumainen maatalousalue ja kaupunkiteollisuusvyöhyke). Koska nämä kaksi populaatiota ovat erilaisia, käsitteellä ”defier” on vain kontrafaktuaalinen tulkinta, viz. kuten joku, jos hän olisi sattunut asunut alueella korkeampi saastepitoisuudet olisi-henkilökohtaisesti, on pienempi altistuminen ilmansaasteille (tai päinvastoin). Tällaiset (kontrafaktuaaliset) yksilöt ovat todennäköisesti harvinaisia, jos alueet ovat samankaltaisia muilta (relevanteilta) osin. Näin ei kuitenkaan välttämättä aina ole. Esimerkiksi astmaa sairastavat ihmiset saattavat haluta olla asumatta alueilla, joilla ilmansaasteet ovat korkeita, ja siksi he ovat uhmakkaita. Ei ole olemassa kultastandarditestiä sen arvioimiseksi, onko maantieteellisesti määritellyillä ympäristöaltistuksilla IV ominaisuuksia, mutta tämä on arvioitava aineellisten tietojen perusteella. Keskimääräinen yksittäinen altistus voi joskus olla uskottava IVs, mutta joskus ei.

Köyhyys ja terveys

samantapainen tilanne voi vallita ”varallisuuden”, ”köyhyyden”, ”sosiaalitaloudellisen aseman”, ”työllisyystilanteen” ja erilaisten (terveys) tulosten välisessä paljon puhutussa suhteessa. Yksilötasolla esimerkiksi työttömyyden ja (huonon) terveyden ja kuolleisuuden välillä voi olla vahva yhteys, mikä viittaa siihen, että työttömyydellä on syy-yhteys terveyshaittoihin. Valintavääristymien lisäksi tätä suhdetta voivat kuitenkin sekoittaa monet muuttujat, joiden vuoksi Kausaalinen tulkinta voi olla kyseenalainen. Työttömät ovat saattaneet menettää työpaikkansa heikomman fyysisen ja/tai psyykkisen terveyden vuoksi tai heidän sopeutumiskykynsä on heikentynyt. Talouskriisi tai lama nopeine massiivisine työttömyyden kasvuineen voi toimia IV: nä, ja jos (erityinen) kuolleisuus tai sairastavuus ei kasva tällaisten lamakausien aikana, voidaan kyseenalaistaa assosiaatioiden syy-seuraustulkintoja yksilötasolla. Koska kyse on suurelta osin samoista henkilöistä, on (ainakin käsitteellisesti) helppo arvioida, onko olemassa (merkittävä määrä) uhmaajia, erityisesti ihmisiä, jotka hyötyvät taloudellisesti (tai työllistyvät) masennuksen aikana. Vaikka tällaisia yksilöitä saattaa olla, ne ovat todennäköisesti harvinaisia. Talouslamat voivat vaikuttaa terveyteen myös sellaisten väylien kautta, joihin ei liity työttömyyttä. Lamakausina (yhä) työssä oleva saattaa esimerkiksi välttää käyttäytymistä, joka vaarantaisi hänen työllistymisensä. Vaikka nämä vaihtoehtoiset kausaaliset reitit voisivat mahdollisesti mitätöidä depressioiden arvon IV: nä, niiden merkitys vaikuttaisi vähäiseltä. Vastaavasti luonnonkatastrofit tai muut ”luonnonkokeet” voivat vastaavasti toisinaan tarjota hyviä instrumentaalisia muuttujia. Hyvä esimerkki on tuberkuloosin ja köyhyyden välinen yleisesti hyväksytty yhteys ; vaikka lähes kaikki poikkileikkaustutkimukset osoittavat tämän yhteyden, köyhyyden nopea lisääntyminen Yhdysvalloissa ja Euroopassa 1930-luvulla ei lisännyt tuberkuloosikuolleisuutta .

toisena esimerkkinä IV: n käytöstä interventiotutkimuksissa havaitsevien tutkimusten sijaan tarkastelemme alueellisten työntekijöiden interventioiden ja HIV: n esiintyvyyden välistä yhteyttä Intiassa. Tällä havainnollistetaan tilanteita, joissa muuttujan ekologisilla (maantieteellisillä) tasoilla voi olla IV: lle sopivia ominaisuuksia. Etelä-Intian neljässä korkean HIV-levinneisyyden osavaltiossa (Andhra Pradesh, Maharashtra, Karnataka, Tamil Nadu) toteutetaan piirikuntatasolla toimenpiteitä, jotka kohdistuvat seksityöntekijöihin (esim.kondomin käyttö, sukupuolitautien hoito). Toimenpiteiden vaikutuksia HI-viruksen levinneisyyteen ja esiintyvyyteen mitataan piiritasolla myös piirikohtaisella HIV: n esiintyvyydellä nuorilla (<25 vuotta) ennen syntymää hoitoon osallistuneilla. Näiden toimien ajatuksena on, että tartunnan estäminen (turvallisemmilla seksitavoilla) seksityöntekijöiden ja heidän asiakkaidensa välillä vähentäisi HIV: n yleistä leviämistä. Nämä toimet saivat vahvaa tukea Bill ja Melinda Gatesin säätiöltä ”Avahan” – hankkeen muodossa . Defierien eli ihmisten, joilla on pienempi HIV-tartuntariski ilman väliintuloa, olemassaolo on epätodennäköistä, joten monotonisuus vaikuttaa uskottavalta. Periaatteessa piiritason interventio voisi siis olla hyvä IV.