Volume 42 Number 1
Study designs in wound care
John Stephenson
Keywords sampling, Experimental study design, non-experimental study design, variables, analysis
For referencing Stephenson J. Study designs in wound care. WCET® Journal 2022;42(1):12-15
DOI
https://doi.org/10.33235/wcet.42.1.12-15
Submitted February 2022
Accepted March 2022
Abstract
A common issue in all types of research, including studies involving wound care, is deciding on the most appropriate and effective study design in order to facilitate collation of optimal levels of evidence and therefore promote best research practice. The two main types of study design – experimental and non-experimental – are outlined here, and examples of their different methodologies are discussed in more detail, with particular reference to wound care research.
Introduction
Clinical research in wound care has a shorter history than other medical disciplines, and faces specific challenges. Patients will often present with multiple and complex wounds which may require highly visible interventions, treated by different staff members over extended periods of time. An issue facing many researchers in wound care is the appropriate design of a quantitative study to answer a particular research question of interest. Design-related decisions need to be taken at an early stage of the process; however, all too often, research design becomes an afterthought, taken after data has been collected, and possibly determined solely by the statistician given the job of analysing the data, without any clinical input at all. In this editorial, the main types of research design available to wound care researchers will be covered, alongside some of the key issues that need to be considered in the design of an effective wound care study.
Experimental study designs
Parallel trials
The first decision that may need to be made is whether to adopt an experimental or non-experimental design. An experimental design is one in which the researchers manipulate participants by assigning them to groups, either to one or more intervention groups or to a control treatment, usually standard care. The classic experimental study is the parallel randomised controlled trial (RCT) in which allocation to treatment groups is made on the basis of some randomisation method, and each participant receives one (and only one) of the treatments being compared. Outcomes are compared across groups using a statistical method based on considerations such as number of groups to be compared, distribution and type of data size of sample and so on.
This form of study design is known to provide high levels of evidence, but is relatively rare in wound care, possibly because of the complexity of typical treatments. Taheri et al.1 conducted a parallel RCT to assess the effect of olive cream on pain severity and healing of C-section wounds, finding pain severity and wound healing were both reduced by the use of olive cream compared to both a placebo group and a control group receiving standard care (p<0.05 in both cases).
The main outcomes in the Taheri study were assessed at one specific timepoint. A variant on this design is the follow-up parallel RCT, in which measurements are made on groups at baseline and at some post-implementation point, with change scores computed for all participants and compared across groups. This design is often adopted when a significant time component is envisaged and there is some reason to expect that time-related changes may occur in participants receiving standard care in the control group, as well as in participants receiving the intervention. This approach was adopted by Gould et al.2 who assessed the impact of a processed microvascular tissue (PMVT) allograft on wound closure and healing in an RCT of patients with chronic neuropathic diabetic foot ulcerations. Outcomes included changes in wound area from baseline to 12 weeks – the researchers found significantly greater reductions in the PVMT group than in a control group (p<0.001).
Crossover trials
Although the majority of RCTs, whether comparing post-treatment outcomes or changes from baseline, are parallel, in some circumstances a crossover design may be utilised. In these trials, all participants receive both treatments (in a random order) and analysis is made on the basis of within-participant comparisons. Khadra et al.3 used a crossover design to examine the effect of a water-friendly projector-based hybrid virtual reality (VR) dome environment combined with standard pharmacological treatment on pain in young children undergoing burn wound care in hydrotherapy. In this trial, all children received both treatments (hybrid VR and standard care) in a random order. The researchers found that hybrid VR significantly reduced procedural pain levels (p=0.026) and significantly increased patients’ comfort levels (p=0.002). Crossover trials, however, are generally only suitable for treatments which temporarily alleviate symptoms, and in which the response time is not prolonged. They also require a washout period between the administration of each treatment to allow any residual effects of the first treatment to dissipate before the second treatment is applied. These and other constraints mean that crossover trials make up only a small proportion of all RCTs in wound care and other clinical fields.
Cluster trials
Some researchers in wound care collect data from multiple clinics or hospitals. In many cases, it is not practical to assign different treatments to different patients within the same institution, for example, due to staffing constraints or if a risk of contamination of treatments (i.e. when interaction between trial participants causes some participants to receive features of a treatment to which they were not assigned) is perceived. In such cases a cluster randomised design is appropriate, in which all participants in a single institution are randomised to receive the same treatment. Carville et al.4 conducted a cluster RCT to evaluate the effectiveness of a twice-daily moisturising regimen as compared to ‘usual’ skin care for reducing skin tear incidence in which 980 participants were drawn from 14 facilities but where randomisation occurred at the facility level, rather than the individual level. This study found a reduction in incidence of about 50% under the moisturising regime.
One common problem with cluster randomisation is recruitment bias, the tendency of patients recruited at one cluster to be different from patients recruited at another cluster. Carville et al.4 mitigated this effect in their study by creating seven pairs of institutions from the 14 included in the study, matched on size and type of care provided. One institution in each pair was allocated to the control treatment, and one to the new regimen.
Non-experimental study designs
Quasi-experimental studies
Although RCTs are recognised as providing very high levels of evidence, their appearance in the field of wound care is relatively rare. Other common research designs in wound care are the quasi-experimental study and the observational study. Ousey et al.5 conducted a quasi-experimental study to compare quality of life (QoL) experienced by patients undergoing negative-pressure wound therapy (NPWT) as part of their wound care treatment compared to patients receiving standard wound care, finding no significant effect of therapy on QoL (p=0.317). In this study, patients were assigned to groups depending on whether or not they were already receiving NPWT, rather than by random allocation as would be the case in an RCT. Quasi-experiments are generally cheaper and less time-consuming to conduct than RCTs, and casting a study as a quasi-experiment may allow a better test of effectiveness (rather than efficacy) than would be obtained from a corresponding RCT. Hence, quasi-experiments can show good external validity. However, the non-randomised design of the quasi-experiment can lead to an overstatement of any effect sizes that may be determined, and the design lacks the level of internal validity that may be obtained from an RCT.
Cohort studies
Probably more common than RCTs in wound care are observational studies in which researchers simply observe participants in self-selecting groups without attempting to assign them to treatments. Observational studies are generally considered to provide lower levels of evidence than experimental or quasi-experimental studies due to possible confounding bias; however, a well-constructed observational study may provide high levels of research evidence. The cohort study is probably the most familiar type of observational study. This can take the form of a grouped analysis where the effects of, for example, gender, or the presence of a particular co-morbidity on some outcome can be assessed; it is not possible to randomise patients to take male or female gender, or to have or not have a certain co-morbidity. Guest et al.6 assessed 6-month clinical outcomes, including wound healing, in a cohort study comparing patients with venous leg ulcers treated with either a two-layer cohesive compression bandage (TLCCB) or two-layer or four-layer compression systems, finding higher rates of healing in the TLCCB group (p=0.006). However, many cohort studies in wound care are not primarily concerned with comparisons across groups and may simply report, for example, prevalence values in a single group. In a cohort study of atypical pressure ulcers (APUs), Jaul7 calculated APU prevalence in patients with pre-existing pressure injuries, finding 21% prevalence over approximately a 3-year period.
Case-control studies
Another common observational study design is the case-control study. This is a retrospective design in which exposure factors are compared in cases (those with the condition of interest) and controls. The case-control study design is a good choice when the condition of interest is rare, or where the researcher has limited time to collect data, as generally extant patient data records are used as the data source. This can help to control for the unwanted effects that may be introduced by imbalances in the characteristics of cases and controls. Lewin et al.8 used a case-control design to identify risk factors associated with the development of skin tears in 453 patients analysing two controls for each case and identifying several risk factors. Such a design involves careful consideration for case eligibility to avoid skewing the case-control relationship if, as is often the situation, there are more records of potential cases available than can be usefully included. As for certain other types of study design, many case-control studies use a matching process in which each case is matched to one or more controls on the basis of key demographics, typically age and sex, and possibly other health-related factors.
Single sample studies
One of the simplest, and possibly the most common study design in wound care, is the single sample study in which changes in patient outcomes between two timepoints are analysed – normally baseline and some follow-up measure taken post-intervention. This can be considered to be a specific type of cohort study, but is more commonly referred to as a ‘pre-post’ or ‘paired’ study design although, despite its name, it involves only a single group of patients – the word ‘paired’ arises from the fact that each participant typically provides a pair of values for analysis. In a pre-post study, participants act as their own controls. This makes this design an attractive option to researchers who may experience difficulties in recruiting enough patients for an RCT or grouped cohort study, where a minimum of two distinct groups of participants are needed for analysis. Another advantage of the pre-post design is that having participants act as their own controls usually reduces between-group differences, as the baseline and post-intervention groups are physically the same people, generally leading to higher statistical power. Using the pre-post variant of the paired design, Gethin et al.9 analysed changes in surface pH and size of 20 non-healing ulcers following application of Manuka honey dressing after 2 weeks, finding that use of the honey dressings was associated with a statistically significant decrease in wound pH (p<0.001) and reduction in wound size from baseline (p=0.012).
The pre-post design can also, in principle, be extended to include multiple assessment points such as follow-up measures taken some time after active treatment is ended to assess long-term effects. In such studies, sometimes referred to as longitudinal studies, it may be necessary to specify the time at which the primary comparison of interest is to be made – for example, the change from baseline to the end of active treatment – with other comparisons considered to be secondary measures. Any longitudinal study is subject to attrition, and excessive loss can potentially compromise both internal and external validity. Careful thought needs to be given to the treatment of missing data arising from longitudinal studies, with the problem likely to become increasingly profound with each subsequent timepoint.
Simple pre-post designs are popular with wound care researchers, but the design is not without its problems. In certain contexts, some pre-post changes in addition to the introduction of the intervention may be expected, particularly in studies with long follow-up periods. Participants may change their habits while under treatment – they may take up exercise, start or stop smoking, develop a co-morbidity, or experience a bereavement or some other event that may have some bearing on their response to the intervention. This lack of internal validity can be problematic; it is not generally possible to know how much (if any) of the recorded pre-post changes’ outcome can be ascribed to the treatment given, rather to these, often unknown, factors. Another issue is the effect of regression to the mean. This is a statistical phenomenon that can make natural variation in repeated data look like real change. As people who sign up for clinical studies are rarely typical of the population they purport to represent – they are usually sicker – any improvement observed between pre-treatment and post-treatment observations could have happened anyway without treatment.
The reason that these issues can be a problem in the pre-post design arises from the lack of a control group in this design. In an RCT, while the effects may still exist, there is not normally a reason to expect them to be manifest in one study group any more than in the other group, if the randomisation process has done its job properly; hence, the factors should cancel out.
General design issues
Random allocation
Any kind of randomised study requires an appropriate random allocation method. Simple randomisation (for example, by a coin toss or computer-generated random numbering) maximises allocation concealment (the undesired effect whereby the allocation of some participants is known in advance) but may lead by chance to large imbalances in group sizes, lowering study power. A common alternative is block randomisation as was used in the study by Taheri et al.1. This method is normally accomplished via the opaque sealed envelope mechanism, and involves allocating participants to groups in small ‘blocks’ with equal numbers allocated to each group in every block. This facilitates recruitment to groups at approximately equal rates, and is good option if there is a concern that recruitment may have to be halted early. Block randomisation can be combined with cluster randomisation – as was the case in the study of Carville et al.4 – or with some other method such as stratified randomisation in which randomisation schemes are conducted concurrently in subgroups defined by some key characteristic if it is thought necessary to ensure that groups are well balanced by that characteristic.
Blinding
If participants and/or assessors in a clinical trial are aware of treatment allocation, assessment bias may be introduced. This is particularly associated with subjective patient-reported responses such as pain or quality of life. Hence, where possible, researchers should consider masking treatment received from participants. However, wound care researchers have a particular problem with blinding. Most wound care studies are open label – the nature of the field is such that it is not usually possible to blind participants to the treatment they receive, for example, by performing a sham procedure. But even if masking of treatment from patients or assessors cannot be accomplished, researchers may consider conducting single-blinded studies in which group allocations are masked from the data analyst.
Units of analysis
In most medical studies, whether experimental or observational, researchers usually collect data, and are interested in the outcome at the level of the individual patient. However, some context in wound care allows for different units of observation. Barakat-Johnson et al.10 assessed the efficacy of a heel offloading boot in reducing heel pressure injuries in intensive care patients, in which the unit of analysis was the heel rather than the patient. While this approach, which could equally well be applied other anatomical sites such as the shin, arm etc., leads to a doubling of the sample size without further patient recruitment, care is needed in the analysis to account for the likely commonalities that will arise from the analysis of multiple anatomical sites within the same patient.
Variables
The primary endpoint, or outcome, of a study should be the one with the potential to most accurately demonstrate any benefit of a new treatment. Additional outcomes, designated as secondary outcomes, may also be defined. Typical endpoints in wound care studies are complete wound closure, percentage reduction in wound size, time to wound healing, wound leakage, reduction in sloughy tissue, pain, quality of life and cost-effectiveness of treatment. The key prognostic variable in most studies is usually treatment status; additional controlling variables such as age, sex, co-morbidities, medications, and length, type and duration of pre-existing wounds may also be recorded. Recording of such variables is critical for non-experimental studies in particular; in a well-conducted RCT, the randomisation process is usually effective in eliminating group imbalances at baseline, leaving the treatment status as the only systematic difference across groups. For a quantitative design, all variables should be measured on numerical scale, or comprise ordered or unordered categories; appropriate statistical methods can be utilised to analyse all combinations of variable types.
Sampling
The majority of wound care studies, in common with other clinical studies, use convenience (non-random) samples as random sampling methods are rarely practical. However, care should be taken to ensure that the sample characteristics represent the parent population in terms of key prognostic indicators, possibly with the use of quotas. The choice of a sample size, based on whatever units of analysis are appropriate, is critical for all study designs, particularly those that involve direct patient participation, and will generally involve a formal sample size calculation to be conducted. Such calculations require estimates of effect which are not always easy to determine, particularly in the trial of novel treatments, and a pilot study may be needed to provide the required estimates. It is not ethical to recruit patients to a study that is unlikely to be able to answer its own research question because the study sample is too small. As for all clinical studies, wound care studies require appropriate ethical approvals to be met.
Summary
Effective research in wound care requires careful selection of an appropriate design. Rigorous design options such as the RCT require additional consideration of issues such as random allocation and blinding; simpler designs, such as the single sample pre-post design, can also be effectively utilised to provide good levels of evidence. All designs require consideration of the unit of analysis, variables to be measured, sampling issues and ethics.
Diseños de estudios en el cuidado de heridas
John Stephenson
DOI: https://doi.org/10.33235/wcet.42.1.12-15
Resumen
Un problema común en todos los tipos de investigación, incluidos los estudios sobre el cuidado de heridas, es decidir el diseño de estudio más apropiado y eficaz para facilitar la recopilación de niveles óptimos de evidencia y, por tanto, promover las mejores prácticas de investigación. A continuación se describen los dos tipos principales de diseño de estudios -experimentales y no experimentales- y se comentan con más detalle ejemplos de sus diferentes metodologías, con especial referencia a la investigación sobre el cuidado de heridas.
Introducción
La investigación clínica en el cuidado de heridas tiene una historia más corta que otras disciplinas médicas, y se enfrenta a retos específicos. Los pacientes suelen presentar heridas múltiples y complejas que pueden requerir intervenciones muy visibles, tratadas por diferentes miembros del personal durante largos periodos de tiempo. Una cuestión a la que se enfrentan muchos investigadores en el ámbito del cuidado de heridas es el diseño adecuado de un estudio cuantitativo para responder a una determinada pregunta de investigación de interés. Las decisiones relacionadas con el diseño deben tomarse en una fase temprana del proceso; sin embargo, con demasiada frecuencia, el diseño de la investigación se convierte en una idea tardía, que se toma después de haber recogido los datos, y que posiblemente sea determinada únicamente por el estadístico encargado de analizarlos, sin ninguna aportación clínica. En este editorial, se tratarán los principales tipos de diseño de investigación disponibles para los investigadores del cuidado de heridas, junto con algunas de las cuestiones clave que deben tenerse en cuenta en el diseño de un estudio eficaz sobre el cuidado de heridas.
Diseños de estudios experimentales
Ensayos paralelos
La primera decisión que debe tomarse es la de adoptar un diseño experimental o no experimental. Un diseño experimental es aquel en el que los investigadores manipulan a los participantes asignándolos a grupos, ya sea a uno o más grupos de intervención o a un tratamiento de control, normalmente la atención estándar. El estudio experimental clásico es el ensayo controlado aleatorio paralelo (ECA), en el que la asignación a los grupos de tratamiento se realiza sobre la base de algún método de aleatorización, y cada participante recibe uno (y sólo uno) de los tratamientos que se comparan. Los resultados se comparan entre los grupos utilizando un método estadístico basado en consideraciones como el número de grupos a comparar, la distribución y el tipo de datos, el tamaño de la muestra, etc.
Se sabe que esta forma de diseño de estudio proporciona altos niveles de evidencia, pero es relativamente rara en el cuidado de heridas, posiblemente debido a la complejidad de los tratamientos típicos. Taheri et al.1 realizaron un ECA paralelo para evaluar el efecto de la crema de aceitunas en la intensidad del dolor y la curación de heridas de cesárea, y descubrieron que tanto la intensidad del dolor como la curación de heridas se redujeron con el uso de la crema de aceitunas en comparación con un grupo de placebo y un grupo de control que recibió atención estándar (p<0,05 en ambos casos).
Los principales resultados del estudio Taheri se evaluaron en un punto de tiempo específico. Una variante de este diseño es el ECA paralelo de seguimiento, en el que se realizan mediciones en los grupos al inicio y en algún momento posterior a la aplicación, y se calculan las puntuaciones de cambio de todos los participantes y se comparan entre los grupos. Este diseño se adopta a menudo cuando se prevé un componente de tiempo significativo y hay alguna razón para esperar que los cambios relacionados con el tiempo puedan ocurrir en los participantes que reciben la atención estándar en el grupo de control, así como en los participantes que reciben la intervención. Este enfoque fue adoptado por Gould et al.2, que evaluaron el impacto de un aloinjerto de tejido microvascular procesado (PMVT) en el cierre y la curación de heridas en un ECA de pacientes con úlceras neuropáticas crónicas del pie diabético. Los resultados incluyeron cambios en el área de la herida desde el inicio hasta las 12 semanas - los investigadores encontraron reducciones significativamente mayores en el grupo de NPWT que en el grupo de control (p<0,001).
Ensayos cruzados
Aunque la mayoría de los ECA, tanto si se comparan los resultados posteriores al tratamiento como los cambios respecto a la línea de base, son paralelos, en algunas circunstancias puede utilizarse un diseño cruzado. En estos ensayos, todos los participantes reciben ambos tratamientos (en un orden aleatorio) y el análisis se realiza sobre la base de comparaciones dentro de los participantes. Khadra et al.3 utilizaron un diseño cruzado para examinar el efecto de un entorno híbrido de cúpula de realidad virtual (RV) basado en un proyector acuático, combinado con un tratamiento farmacológico estándar, sobre el dolor en niños pequeños que recibían cuidados de heridas por quemaduras en hidroterapia. En este ensayo, todos los niños recibieron ambos tratamientos (RV híbrida y atención estándar) en un orden aleatorio. Los investigadores descubrieron que la RV híbrida redujo significativamente los niveles de dolor del procedimiento (p=0,026) y aumentó significativamente los niveles de comodidad de los pacientes (p=0,002). Sin embargo, los ensayos cruzados sólo suelen ser adecuados para tratamientos que alivian temporalmente los síntomas y en los que el tiempo de respuesta no se prolonga. También requieren un período de lavado entre la administración de cada tratamiento para permitir que cualquier efecto residual del primer tratamiento se disipe antes de aplicar el segundo. Estas y otras limitaciones hacen que los ensayos cruzados constituyan sólo una pequeña proporción de todos los ECA en el cuidado de heridas y otros campos clínicos.
Ensayos en grupo
Algunos investigadores sobre el cuidado de las heridas recogen datos de múltiples clínicas u hospitales. En muchos casos, no es práctico asignar diferentes tratamientos a distintos pacientes dentro de la misma institución, por ejemplo, debido a limitaciones de personal o si se percibe un riesgo de contaminación de los tratamientos (por ejemplo, cuando la interacción entre los participantes del ensayo hace que algunos participantes reciban características de un tratamiento al que no fueron asignados). En estos casos, es adecuado un diseño aleatorio por grupos, en el que todos los participantes de una misma institución son asignados al azar para recibir el mismo tratamiento. Carville et al.4 llevaron a cabo un ECA por grupos para evaluar la eficacia de un régimen de hidratación dos veces al día en comparación con el cuidado de la piel "habitual" para reducir la incidencia de desgarros en la piel, en el que se extrajeron 980 participantes de 14 centros, pero en el que la aleatorización se produjo a nivel de centro, en lugar de a nivel individual. Este estudio descubrió una reducción de la incidencia de alrededor del 50% con el régimen de hidratación.
Un problema común con la aleatorización por grupos es el sesgo de reclutamiento, la tendencia de los pacientes reclutados en un grupo a ser diferentes de los pacientes reclutados en otro grupo. Carville et al.4 atenuaron este efecto en su estudio creando siete pares de instituciones de las 14 incluidas en el estudio, emparejadas en cuanto a tamaño y tipo de atención prestada. Una institución de cada par fue asignada al tratamiento de control y otra al nuevo régimen.
Diseños de estudios no experimentales
Estudios cuasi-experimentales
Aunque se reconoce que los ECA proporcionan niveles de evidencia muy altos, su aparición en el campo del cuidado de heridas es relativamente rara. Otros diseños de investigación habituales en el cuidado de heridas son el estudio cuasi-experimental y el estudio observacional. Ousey et al.5 realizaron un estudio cuasi-experimental para comparar la calidad de vida (QoL) experimentada por los pacientes sometidos a terapia de heridas de presión negativa (NPWT) como parte de su tratamiento de heridas, en comparación con los pacientes que recibían un cuidado de heridas estándar, encontrando que no había un efecto significativo de la terapia sobre la QoL (p=0,317). En este estudio, los pacientes fueron asignados a los grupos en función de si ya estaban recibiendo la NPWT o no, en lugar de ser asignados aleatoriamente como sería el caso en un ECA. La realización de cuasi-experimentos suele ser más barata y menos lenta que la de los ECA, y el hecho de plantear un estudio como cuasi-experimento puede permitir una mejor prueba de la efectividad (más que de la eficacia) que la que se obtendría de un ECA correspondiente. Por lo tanto, los cuasi-experimentos pueden mostrar una buena validez externa. Sin embargo, el diseño no aleatorio del cuasi-experimento puede llevar a una exageración de los tamaños de los efectos que puedan determinarse, y el diseño carece del nivel de validez interna que puede obtenerse de un ECA.
Estudios de cohortes
Probablemente más comunes que los ECA en el cuidado de heridas son los estudios observacionales en los que los investigadores simplemente observan a los participantes en grupos auto-seleccionados sin intentar asignarlos a los tratamientos. Por lo general, se considera que los estudios observacionales proporcionan niveles de evidencia más bajos que los estudios experimentales o cuasi-experimentales, debido al posible sesgo de confusión; sin embargo, un estudio observacional bien construido puede proporcionar altos niveles de evidencia de investigación. El estudio de cohortes es probablemente el tipo de estudio observacional más conocido. Esto puede adoptar la forma de un análisis agrupado en el que puedan evaluarse los efectos de, por ejemplo, el sexo, o la presencia de una determinada comorbilidad en algún resultado; no es posible aleatorizar a los pacientes para que adopten el sexo masculino o femenino, o para que tengan o no una determinada comorbilidad. Guest et al.6 evaluaron los resultados clínicos a los 6 meses, incluida la curación de heridas, en un estudio de cohortes en el que se comparó a los pacientes con úlceras venosas de la pierna tratados con un vendaje de compresión cohesiva de dos capas (TLCCB) o con sistemas de compresión de dos o cuatro capas, encontrando mayores tasas de curación en el grupo TLCCB (p=0,006). Sin embargo, muchos estudios de cohortes en el cuidado de heridas no se preocupan principalmente por las comparaciones entre grupos y pueden simplemente informar, por ejemplo, de los valores de prevalencia en un solo grupo. En un estudio de cohortes sobre las úlceras por presión atípicas (APUs), Jaul7 calculó la prevalencia de las APUs en pacientes con lesiones por presión preexistentes, encontrando una prevalencia del 21% en un periodo de aproximadamente 3 años.
Estudios de casos y controles
Otro diseño de estudio observacional común es el estudio de casos y controles. Se trata de un diseño retrospectivo en el que se comparan los factores de exposición en los casos (los que padecen la enfermedad de interés) y los controles. El diseño de estudio de casos y controles es una buena opción cuando la afección de interés es poco frecuente, o cuando el investigador tiene poco tiempo para recopilar datos, ya que generalmente se utilizan los registros de datos de pacientes existentes como fuente de datos. Esto puede ayudar a controlar los efectos no deseados que pueden introducir los desequilibrios en las características de los casos y los controles. Lewin et al.8 utilizaron un diseño de casos y controles para identificar los factores de riesgo asociados al desarrollo de desgarros cutáneos en 453 pacientes, analizando dos controles por cada caso e identificando varios factores de riesgo. Este diseño implica una cuidadosa consideración de la elegibilidad de los casos para evitar sesgar la relación caso-control si, como suele ocurrir, hay más registros de casos potenciales disponibles de los que pueden incluirse de forma útil. En cuanto a otros tipos de diseño de estudios, muchos estudios de casos y controles utilizan un proceso de emparejamiento en el que cada caso se empareja con uno o más controles en función de datos demográficos clave, normalmente la edad y el sexo, y posiblemente otros factores relacionados con la salud.
Estudios de muestra única
Uno de los diseños de estudio más sencillos, y posiblemente el más común en el cuidado de heridas, es el estudio de muestra única en el que se analizan los cambios en los resultados de los pacientes entre dos puntos de tiempo - normalmente la línea de base y alguna medida de seguimiento tomada después de la intervención. Puede considerarse un tipo específico de estudio de cohortes, pero se denomina más comúnmente un diseño de estudio "pre-post" o "emparejado" aunque, a pesar de su nombre, sólo implica a un único grupo de pacientes; la
palabra "emparejado" surge del hecho de que cada participante suele proporcionar un par de valores para el análisis. En un estudio pre-post, los participantes actúan como sus propios controles. Esto hace que este diseño sea una opción atractiva para los investigadores que pueden tener dificultades para reclutar un número suficiente de pacientes para un ECA o un estudio de cohortes agrupadas, en el que se necesita un mínimo de dos grupos distintos de participantes para el análisis. Otra ventaja del diseño pre-post es que el hecho de que los participantes actúen como sus propios controles suele reducir las diferencias entre grupos, ya que los grupos de referencia y post-intervención son físicamente las mismas personas, lo que generalmente conduce a una mayor potencia estadística. Utilizando la variante pre-post del diseño emparejado, Gethin et al.9 analizaron los cambios en el pH de la superficie y el tamaño de 20 úlceras que no cicatrizaban tras la aplicación de un apósito de miel de Manuka después de 2 semanas, encontrando que el uso de los apósitos de miel se asociaba con una disminución estadísticamente significativa del pH de la herida (p<0,001) y la reducción del tamaño de la herida desde el inicio (p=0,012).
El diseño pre-post también puede, en principio, ampliarse para incluir múltiples puntos de evaluación, como las medidas de seguimiento tomadas algún tiempo después de terminar el tratamiento activo para evaluar los efectos a largo plazo. En este tipo de estudios, a veces denominados longitudinales, puede ser necesario especificar el momento en el que se va a realizar la comparación primaria de interés -por ejemplo, el cambio desde la línea de base hasta el final del tratamiento activo-, considerándose las demás comparaciones como medidas secundarias. Cualquier estudio longitudinal está sujeto a la deserción, y una pérdida excesiva puede comprometer potencialmente la validez interna y externa. Es necesario reflexionar cuidadosamente sobre el tratamiento de los datos que faltan en los estudios longitudinales, ya que es probable que el problema sea cada vez más profundo con cada punto de tiempo posterior.
Los diseños simples pre-post son populares entre los investigadores del cuidado de heridas, pero el diseño no está exento de problemas. En determinados contextos, cabe esperar que se produzcan algunos cambios pre-post, además de la introducción de la intervención, sobre todo en los estudios con períodos de seguimiento largos. Los participantes pueden cambiar sus hábitos mientras están en tratamiento: pueden empezar a hacer ejercicio, empezar o dejar de fumar, desarrollar una comorbilidad o experimentar un duelo o algún otro acontecimiento que pueda tener alguna relación con su respuesta a la intervención. Esta falta de validez interna puede ser problemática; por lo general, no es posible saber qué parte (si es que hay alguna) del resultado de los cambios registrados antes y después puede atribuirse al tratamiento administrado, sino a estos factores, a menudo desconocidos. Otra cuestión es el efecto de la regresión a la media. Se trata de un fenómeno estadístico que puede hacer que la variación natural de los datos repetidos parezca un cambio real. Como las personas que se inscriben en los estudios clínicos rara vez son típicas de la población a la que pretenden representar -suelen estar más enfermas-, cualquier mejora observada entre las observaciones previas y posteriores al tratamiento podría haber ocurrido de todos modos sin el tratamiento.
La razón por la que estas cuestiones pueden ser un problema en el diseño pre-post surge de la falta de un grupo de control en este diseño. En un ECA, aunque los efectos pueden seguir existiendo, normalmente no hay razón para esperar que se manifiesten en un grupo de estudio más que en el otro, si el proceso de aleatorización ha hecho su trabajo correctamente; por lo tanto, los factores deberían anularse.
Cuestiones generales de diseño
Asignación aleatoria
Cualquier tipo de estudio aleatorio requiere un método de asignación aleatoria adecuado. La aleatorización simple (por ejemplo, mediante el lanzamiento de una moneda o la numeración aleatoria generada por ordenador) maximiza la ocultación de la asignación (el efecto no deseado por el que se conoce de antemano la asignación de algunos participantes), pero puede conducir por azar a grandes desequilibrios en el tamaño de los grupos, lo que reduce la potencia del estudio. Una alternativa común es la aleatorización por bloque, como se utilizó en el estudio de Taheri et al.1. Este método se lleva a cabo normalmente mediante el mecanismo de los sobres cerrados opacos, y consiste en asignar a los participantes a grupos en pequeños "bloques" con un número igual de personas asignadas a cada grupo en cada bloque. Esto facilita el reclutamiento de los grupos a un ritmo aproximadamente igual, y es una buena opción si se teme que el reclutamiento tenga que detenerse antes. La aleatorización por bloques puede combinarse con la aleatorización por grupos -como en el caso del estudio de Carville et al. 4- o con algún otro método, como la aleatorización estratificada, en la que los esquemas de aleatorización se llevan a cabo simultáneamente en subgrupos definidos por alguna característica clave, si se considera necesario garantizar que los grupos estén bien equilibrados por esa característica.
Cegamiento
Si los participantes y/o evaluadores de un ensayo clínico conocen la asignación del tratamiento, puede introducirse un sesgo de evaluación. Esto se asocia especialmente a las respuestas subjetivas comunicadas por los pacientes, como el dolor o la calidad de vida. Por ello, siempre que sea posible, los investigadores deben considerar la posibilidad de enmascarar el tratamiento recibido por los participantes. Sin embargo, los investigadores del cuidado de heridas tienen un problema particular con el cegamiento. La mayoría de los estudios sobre el cuidado de las heridas son de etiqueta abierta: la naturaleza del campo es tal que no suele ser posible cegar a los participantes respecto al tratamiento que reciben, por ejemplo, realizando un procedimiento simulado. Pero incluso si no es posible enmascarar el tratamiento de los pacientes o de los evaluadores, los investigadores pueden considerar la posibilidad de realizar estudios a ciegas en los que las asignaciones de los grupos estén enmascaradas para el analista de datos.
Unidades de análisis
En la mayoría de los estudios médicos, ya sean experimentales u observacionales, los investigadores suelen recopilar datos y se interesan por el resultado a nivel del paciente individual. Sin embargo, algunos contextos en el cuidado de heridas permiten diferentes unidades de observación. Barakat-Johnson et al.10 evaluaron la eficacia de una bota de descarga del talón para reducir las lesiones por presión en el talón en pacientes de cuidados intensivos, en la que la unidad de análisis fue el talón y no el paciente. Aunque este enfoque, que podría aplicarse igualmente a otras localizaciones anatómicas como la espinilla, el brazo, etc., permite duplicar el tamaño de la muestra sin necesidad de reclutar más pacientes, es necesario tener cuidado en el análisis para tener en cuenta las probables coincidencias que surgirán del análisis de múltiples localizaciones anatómicas dentro del mismo paciente.
Variables
El criterio de valoración primario, o resultado, de un estudio debe ser el que tenga el potencial de demostrar con mayor precisión cualquier beneficio de un nuevo tratamiento. También pueden definirse resultados adicionales, designados como resultados secundarios. Los criterios de valoración típicos en los estudios sobre el cuidado de heridas son el cierre completo de la herida, la reducción porcentual del tamaño de la herida, el tiempo de curación de heridas, las fugas de la herida, la reducción del tejido desprendido, el dolor, la calidad de vida y la rentabilidad del tratamiento. La variable pronóstica clave en la mayoría de los estudios suele ser el estado del tratamiento; también se pueden registrar variables de control adicionales como la edad, el sexo, las comorbilidades, medicamentos y la longitud, el tipo y la duración de las heridas preexistentes. El registro de estas variables es fundamental para los estudios no experimentales en particular; en un ECA bien realizado, el proceso de aleatorización suele ser eficaz para eliminar los desequilibrios de los grupos en la línea de base, dejando el estado de tratamiento como la única diferencia sistemática entre los grupos. En el caso de un diseño cuantitativo, todas las variables deben medirse en una escala numérica o comprender categorías ordenadas o desordenadas; pueden utilizarse métodos estadísticos adecuados para analizar todas las combinaciones de tipos de variables.
Muestreo
La mayoría de los estudios sobre el cuidado de heridas, al igual que otros estudios clínicos, utilizan muestras de conveniencia (no aleatorias), ya que los métodos de muestreo aleatorio rara vez son prácticos. Sin embargo, hay que tener cuidado para garantizar que las características de la muestra representen a la población de origen en términos de indicadores pronósticos clave, posiblemente con el uso de cuotas. La elección del tamaño de la muestra, basada en las unidades de análisis que sean apropiadas, es fundamental para todos los diseños de estudios, especialmente los que implican la participación directa de los pacientes, y generalmente implicará la realización de un cálculo formal del tamaño de la muestra. Estos cálculos requieren estimaciones del efecto que no siempre son fáciles de determinar, especialmente en el ensayo de tratamientos novedosos, y puede ser necesario un estudio piloto para proporcionar las estimaciones necesarias. No es ético reclutar pacientes para un estudio que probablemente no pueda responder a su propia pregunta de investigación porque la muestra del estudio es demasiado pequeña. Al igual que todos los estudios clínicos, los estudios sobre el cuidado de las heridas requieren que se cumplan las aprobaciones éticas apropiadas.
Resumen
La investigación efectiva en el cuidado de heridas requiere una cuidadosa selección de un diseño apropiado. Las opciones de diseño riguroso, como el ECA, requieren una consideración adicional de cuestiones como la asignación aleatoria y el cegamiento; los diseños más sencillos, como el diseño pre-post de una sola muestra, también pueden utilizarse eficazmente para proporcionar buenos niveles de evidencia. Todos los diseños requieren la consideración de la unidad de análisis, las variables que se van a medir, las cuestiones de muestreo y la ética.
Author(s)
John Stephenson
PHD, FRSS(GradStat), CMath(MIMA)
Senior Lecturer in Biomedical Statistics
University of Huddersfield, United Kingdom
Email J.Stephenson@hud.ac.uk
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