Public health epidemiology kan geen aanspraak maken op het ontdekken van het nut van IV in ecologische studies aangezien de vroegste toepassingen van “curve shifters” (variabelen met IV kenmerken) kunnen worden getraceerd tot de econometrie literatuur in de jaren 1930 . PG Wright introduceerde IV ‘ s voor het schatten van de elasticiteiten van vraag en aanbod voor lijnzaad, de bron van lijnolie . Voor onze herevaluatie van de waarde van ecologische associaties wijzen we op de analogie tussen sommige ecologische variabelen en IV en stellen we dat ecologische analyses nuttig en zinvol zijn wanneer ecologische variabelen kunnen worden geïnterpreteerd als een IV dat wil zeggen een variabele die gecorreleerd is met, of bij voorkeur een “oorzaak” van de individuele blootstelling, maar waarvan de associatie met de uitkomst van belang niet zelf wordt verstoord, althans niet door niet-gemeten variabelen (figuur 1). Bovendien mag de instrumentele variabele alleen invloed hebben op het resultaat via de individuele blootstelling. Dat wil zeggen, er zouden geen causale wegen moeten zijn die IV en resultaat verbinden die de blootstelling omzeilen. Een epidemiologisch voorbeeld waar Instrumentele variabelen nuttig blijken te zijn is dat van “Mendelian randomisation” (MR) . Bijvoorbeeld, worden de bloeddruk van individuen met de deficiëntieveranderingen van het alcoholaldehyde dehydrogenase vergeleken met die zonder dergelijke veranderingen, aangezien “gemiddeld” dragers van deze mutatie minder drinken dan niet-dragers . Merk op dat in dit voorbeeld het gebruik van MR ook de noodzaak om individuele alcoholconsumptie te meten overbodig maakt, iets dat naast mogelijke verwarring door gedragsvariabelen toch met methodologische problemen gepaard gaat . Echter, MR is ook vruchtbaar gebruikt om een causaal effect van high-density lipoproteïne in bloed op hart-en vaatziekten te evalueren . Bovendien is de intention-to-treat-analyse van een gerandomiseerde gecontroleerde studie in wezen ook gebaseerd op instrumentele variabelen, omdat wanneer compliance <100% willekeurige toewijzing aan de behandeling niet identiek is aan de werkelijke behandeling die werd ontvangen, maar niet wordt beïnvloed door de potentieel verstorende factoren die van invloed zijn op individuele therapietrouw.

opmerkelijk is dat de intention-to-treat-analyse Het gemiddelde causale effect onder compliers niet inschat en daarom onderhevig is aan “verdunning” – bias, d.w.z. een bias naar de nul als gevolg van verkeerd geclassificeerde blootstelling. De toewijzing van de behandeling is typisch een goede Instrumentele variabele wanneer er door het gebruik van verblindende er geen causale verbanden tussen de randomisatiearm en het resultaat zijn dat de werkelijke behandeling omzeilt. In de context van klinische studies is vastgesteld dat eentoniciteit een essentiële vereiste is om een goede IV te krijgen. In de context van ecologische studies betekent monotoniciteit dat een toename op ecologisch niveau niet leidt tot een afname op individueel niveau. Stel bijvoorbeeld dat mensen in sterk met de lucht verontreinigde gebieden zo vaak binnenshuis blijven dat ze minder aan deeltjes worden blootgesteld dan mensen die in gebieden met minder luchtvervuiling wonen, dan is er geen monotoniciteit. Lineariteit is niet vereist, hoewel niet-lineaire relaties in de analyse uitdagend kunnen zijn . In gerandomiseerde gecontroleerde studie causale analyse terminologie, betekent dit dat er geen” defiers”. Dit idee kan eenvoudig worden geëxtrapoleerd naar andere IV ‘ s. In het geval van MR en alcoholconsumptie bijvoorbeeld, is monotoniciteit aannemelijk, aangezien het onwaarschijnlijk is dat iemand zonder de mutatie van aldehydedehydrogenase deficiëntie een hogere wekelijkse alcoholconsumptie zou hebben gehad in de contrafeitelijke situatie waarin hij/zij de mutatie droeg. In de context van ecologische associaties kan het IV-idee gemakkelijk worden vertaald in tijdreeksen wanneer gedurende de periode van uiteenlopende ecologische blootstelling, zoals luchtverontreiniging of de invoering van specifieke wetgeving, de bevolking gelijk blijft. Eentoniciteit kan echter worden geschonden als een gezondheidswaarschuwing over de niveaus van blootstelling aan het milieu het gedrag van een individu zou veranderen.

een aantrekkelijk kenmerk van het gebruik van een ecologische IV is het potentieel om onderzoeksvragen te beantwoorden die mogelijk niet mogelijk zijn met behulp van alternatieve observationele onderzoeksontwerpen op individueel niveau. Om deze reden zijn ecologische studies ook populair in studies waar individuele waarnemingen vaak moeilijk te verkrijgen zijn . Zo is de invoering van een wettelijke verplichting om Fietshelmen te dragen onderzocht als IV voor een onderzoek naar de impact van het dragen van (fiets) helmen op het risico van letsel. Op individueel niveau wordt het dragen van helmen waarschijnlijk verward met factoren als “zorgvuldigheid” en “het nemen van risico ‘s”. Het is echter onwaarschijnlijk dat een wettelijke verplichting om helmen te dragen van invloed is op “zorgvuldigheid” of ander verkeersgedrag, maar is een onafhankelijke reden om dergelijke helmen te dragen. Hoewel het bestaan van defiers (mensen die gestopt zijn met het dragen van een helm vanwege de verplichting om een helm te dragen) niet volledig kan worden uitgesloten, zijn ze waarschijnlijk zeldzaam.

Robinson gebruikte in het bijzonder een ecologische benadering om de effectiviteit te onderzoeken van de invoering van een verplichte fietshelmwet in Australië om de algehele morbiditeit en mortaliteit van letsels door fietsers te verminderen. Robinson gebruikte bevolkingsgegevens voor ziekenhuisopnames van gewonde fietsers en overeenkomstige geaggregeerde onderzoeksgegevens over het draagvermogen van helmen in de pre-law, het eerste jaar van de wet en het tweede jaar van de wet om te betogen dat Fietshelmen geen duidelijke veiligheidsvoordelen bieden voor fietsers op het populatieniveau. Ondanks de grote toename van het (verplichte) helmgebruik als gevolg van deze helmwetten, volgde het percentage fietsers en voetgangers dat in het ziekenhuis werd opgenomen voor hoofdletsel een vergelijkbare, dalende trend. Als zodanig schreef Robinson de waargenomen daling van het aantal fietsers met hoofdletsel toe aan de uitvoering van andere belangrijke verkeersveiligheidsinitiatieven op hetzelfde moment, zoals de handhaving van snelheidslimieten, wetgeving inzake rijden onder invloed, behandeling van zwarte plekken bij ongevallen, enz. Interessant is dat het grootste effect van de invoering van de fietshelmwet het fietsen leek te ontmoedigen, aangezien uit de pre – en post-law enquêtes bleek dat het aantal kinderfietsers 15 en 2,2 keer zo sterk is gedaald als het aantal kinderen dat een helm draagt; een observatie die de voorwaarde lijkt te ontkrachten dat een IV alleen de uitkomst zou moeten beïnvloeden via de blootstelling van belang. Een ander voorbeeld: alcoholgebruik heeft vele, vaak negatieve, effecten op de gezondheid. Echter, op een individueel niveau alcoholconsumptie wordt geassocieerd met vele andere gedragingen, zoals roken en het nemen van seksuele risico ‘ s, die allemaal kunnen fungeren als verstorende wanneer Causaal gerelateerd aan een gezondheidsresultaat van belang. Sommige interventies die invloed hebben op alcoholconsumptie, zoals het “natuurlijke experiment” van het verbod van 1920-1933 in de Verenigde Staten Van Amerika (VS), kunnen mogelijkheden bieden om deze verstorende te omzeilen en kunnen dus fungeren als instrumentele variabelen. Om dit te laten gelden is het echter van essentieel belang dat de bevolking als (min of meer) constant kan worden beschouwd, zodat de begrippen complier en defier zinvol zijn. Deze laatste voorwaarde zou lange termijn tijdreeksen (jaren, decennia) twijfelachtig maken.

In andere ecologische contexten is dit criterium van monotoniciteit misschien niet zo eenvoudig toe te passen; bijvoorbeeld wanneer we regio ‘ s A en B vergelijken met verschillende populaties en verschillende ecologische blootstellingsniveaus X. Directe vergelijking van een uitkomstmaat y tussen A en B is mogelijk niet geschikt omdat A en B verschillende niveaus van andere factoren C kunnen hebben die y Causaal beïnvloeden, en daarom confounders of effectmodifiers zijn. Een andere beperking van IV ‘ s is dat ze alleen iets kunnen zeggen over het causale effect van individuele blootstellingen xi op y als we aannemen dat de relatie tussen xi en y monotoon is. Elke blootstelling die bijvoorbeeld een U-vormige relatie met de uitkomst heeft, zou dus bij voorkeur niet het onderwerp van ecologische analyse moeten zijn.

schatting

het bestaan van een ecologisch IV maakt het mogelijk om de causaliteit van het verband tussen blootstelling en resultaat vast te stellen, zelfs wanneer individuele blootstellingen niet worden waargenomen, maar de IV voor elk individu bekend is. Dit is echter slechts een kwalitatieve conclusie. Daarnaast kan het ook wenselijk zijn om de sterkte van de relatie tussen individuele blootstellingen en het resultaat te schatten. Wanneer ook individuele blootstellingen worden gemeten, is dit eenvoudig door gebruik te maken van twee-traps kleinste kwadraten van residuele insertie . In andere situaties kan dit een uitdaging zijn, vooral in de context van niet-lineaire relaties.

tijdreeksen inzake luchtverontreiniging

een voorbeeld waarin een ecologische variabele de juiste IV-kenmerken lijkt te hebben, is in het geval van tijdafhankelijke luchtverontreiniging, zoals deeltjes met een aërodynamische diameter van <10 micrometer; PM10. Op veel plaatsen variëren dergelijke concentraties aanzienlijk, en vaak snel (binnen uren of dagen), in de tijd. Hoewel gemeten gemiddelde niveaus mogelijk niet nauwkeurig individuele blootstellingen weerspiegelen, lijkt het aannemelijk dat er nauwe correlaties bestaan en dat daarom de ecologische verbanden kunnen worden gebruikt om het verband tussen luchtverontreiniging en (laten we zeggen) episodes van astma-exacerbatie te bestuderen. Plausibele confounders, bijvoorbeeld temperatuur, zijn meetbaar en kunnen daarom worden aangepast. Ook, omdat grotendeels dezelfde individuen worden waargenomen gedurende verschillende tijdsperioden,is het concept van defier gemakkelijk te interpreteren, te weten. iemand met een lagere individuele blootstelling in tijden van hoge milieuniveaus. Natuurlijk, dergelijke studies lijken minder geschikt voor resultaten die het resultaat zijn van chronische cumulatieve blootstellingen b .v. cardiopulmonale – of kanker-gerelateerde mortaliteit, zoals in de American Cancer Society studie.

geografische vergelijkingen

moeilijker is de ecologische vergelijking tussen geografische gebieden, bijvoorbeeld twee gebieden met sterk verschillende luchtverontreinigingsniveaus (bv. plattelands landbouwgebied versus een stedelijk industriegebied). Aangezien de twee populaties verschillend zijn, heeft het begrip “defier” alleen een contrafeitelijke interpretatie, namelijk. als iemand, als hij toevallig had gewoond in het gebied met de hogere verontreinigingsniveaus zou – persoonlijk, hebben lagere blootstelling aan luchtvervuiling (of vice versa). Dergelijke (contrafeitelijke) individuen zijn waarschijnlijk zeldzaam als de gebieden vergelijkbaar zijn in andere (relevante) aspecten. Dit is echter niet altijd het geval. De individuen met astma, bijvoorbeeld, kunnen ervoor kiezen om niet in gebieden met hoge luchtverontreinigingsniveaus te leven en zijn dus defiers. Er bestaat geen gouden standaardtest om te beoordelen of geografisch gedefinieerde milieublootstellingen IV-eigenschappen hebben, maar dit moet worden beoordeeld op basis van inhoudelijke kennis. Gemiddelde individuele blootstellingen kunnen soms plausibel zijn als IV ‘ s, maar soms niet.

armoede en gezondheid

een soortgelijke situatie kan bestaan in de veelbesproken relatie tussen “rijkdom”, “armoede”, “sociaal-economische status”, “arbeidsstatus” en diverse (gezondheids) resultaten. Op individueel niveau kan er een sterk verband bestaan tussen werkloosheid, bijvoorbeeld, en (slechte) gezondheid en mortaliteit, wat erop wijst dat werkloosheid Causaal gerelateerd is aan negatieve gezondheidsresultaten. Echter, naast selectie vooroordelen, deze relatie kan worden verward door vele variabelen, die een causale interpretatie twijfelachtig kan maken. De werklozen kunnen hun baan hebben verloren als gevolg van een slechtere lichamelijke en/of geestelijke gezondheid of kunnen minder sociaal aanpasbaar zijn. Een economische crisis of depressie met een snelle massale toename van de werkloosheid kan als een IV fungeren, en als (specifieke) mortaliteit of morbiditeit niet toeneemt tijdens dergelijke depressies, dan kan men causale interpretaties van associaties op individualistisch niveau in vraag stellen. Nogmaals, aangezien het grotendeels dezelfde individuen betreft, is het (althans conceptueel) gemakkelijk om te beoordelen of er (aanzienlijke aantallen) defiers zijn, met name mensen die economisch voordeel hebben (of werk vinden) in tijden van depressie. Hoewel dergelijke individuen kunnen bestaan, ze zijn waarschijnlijk zeldzaam. Economische depressies kunnen ook gevolgen hebben voor de gezondheid door middel van trajecten zonder werkloosheid. Bijvoorbeeld, tijdens depressies kunnen de (nog) tewerkgestelde gedragingen vermijden die hun tewerkstelling in gevaar zouden brengen. Hoewel deze alternatieve causale routes mogelijk de waarde van depressies als een IV ongeldig zouden kunnen maken, zou hun belang gering lijken. Op dezelfde manier kunnen natuurrampen of andere “natuurlijke experimenten” soms ook goede Instrumentele variabelen opleveren. Een voorbeeld hiervan is het algemeen aanvaarde verband tussen tuberculose en armoede. ; hoewel bijna alle transversale studies deze associatie aantonen, leidde de snelle toename van de armoede in de VS en Europa in de jaren dertig niet tot een toename van de tuberculose-sterfte .

als een ander voorbeeld van het gebruik van IV in interventie, in plaats van observationele studies, beschouwen we de associatie tussen regionale s ex worker interventies en human immunodeficiency virus (HIV) prevalentie in India. Dit is om situaties te illustreren waarin ecologische (geografische) niveaus van een variabele geschikte IV-kenmerken kunnen hebben. In de vier staten met een hoge HIV-prevalentie (Andhra Pradesh, Maharashtra, Karnataka, Tamil Nadu) van Zuid-India worden op districtsniveau interventies uitgevoerd die gericht zijn op prostituees (bijvoorbeeld condoomgebruik, behandeling met seksueel overdraagbare aandoeningen). De effecten van de interventies op de HIV-prevalentie en incidentie op districtsniveau worden ook gemeten op districtsniveau aan de hand van de districtspecifieke HIV-prevalentie bij jongeren (<25 jaar). Het idee achter deze interventies is dat preventie van overdracht (door veiliger seks praktijken) tussen prostituees en hun cliënten de totale HIV-overdracht zou verminderen. Deze interventies kregen sterke steun van de Bill and Melinda Gates Foundation in de vorm van het “Avahan” – project . Het bestaan van defiers, dat wil zeggen mensen met een lager risico op HIV-infectie bij afwezigheid van een interventie, is onwaarschijnlijk, dus eentoniciteit lijkt aannemelijk. In principe zou interventie op districtsniveau dus een goede IV kunnen zijn.