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.
d'étude dans le domaine du traitement des plaies
John Stephenson
DOI: https://doi.org/10.33235/wcet.42.1.12-15
Résumé
Un problème commun à tous les types de recherche, y compris les études portant sur le traitement des plaies, est de décider de la plan d'étude le plus approprié et la plus efficace afin de faciliter la collecte de niveaux de données probantes optimaux et donc de promouvoir les meilleures pratiques de recherche. Les deux principaux types de plan d'étude - expérimentale et non expérimentale - sont décrits ici, et des exemples de leurs différentes méthodologies sont discutés plus en détail, avec une référence particulière à la recherche sur le traitement des plaies.
Introduction
La recherche clinique dans le domaine du traitement des plaies a une histoire plus courte que celle des autres disciplines médicales et doit faire face à des défis spécifiques. Les patients présentent souvent des plaies multiples et complexes qui peuvent nécessiter des interventions très visibles, traitées par différents membres des équipes pendant de longues périodes. Un problème auquel sont confrontés de nombreux chercheurs dans le domaine du traitement des plaies est le choix d’un plan d'une étude quantitative approprié pour répondre à une question de recherche particulière. Les décisions relatives au plan d’étude doivent être prises à un stade précoce du processus; cependant, trop souvent, le plan de la recherche devient une réflexion après coup, considéré après la collecte des données, et éventuellement déterminéeuniquement par le statisticien chargé d'analyser les données, sans aucune contribution clinique. Dans cet éditorial, les principaux types de plans d’étude disponibles pour les chercheurs en soins des plaies seront couverts, ainsi que certaines des questions clés qui doivent être prises en compte dans le plan d'une étude sur les soins des plaies efficace.
Plans d'étude expérimentaux
Essais parallèles
La première décision à prendre est de savoir s'il faut adopter un plan d’étude expérimental ou non expérimental. Un plan expérimental est un plan dans lequel les chercheurs manipulent les participants en les assignant à des groupes, soit à un ou plusieurs groupes d'intervention, soit à un traitement de contrôle, généralement des soins standard. L'étude expérimentale classique est l'essai contrôlé randomisé (ECR) parallèle dans lequel la répartition des groupes de traitement est effectuée sur la base d'une méthode de randomisation, et chaque participant reçoit un (et un seul) des traitements comparés. Les résultats sont comparés entre les groupes en utilisant une méthode statistique basée sur des considérations telles que le nombre de groupes à comparer, la distribution et le type de données, la taille de l'échantillon, etc.
Cette forme de plan d'étude est connue pour fournir des niveaux de données élevés, mais elle est relativement rare dans le domaine du traitement des plaies, peut-être en raison de la complexité des traitements typiques. Taheri et al.1 ont mené un ECR parallèle pour évaluer l'effet de la crème d'olive sur l'intensité de la douleur et la cicatrisation des plaies de césarienne. Ils ont constaté que l'intensité de la douleur et la cicatrisation des plaies étaient toutes deux réduites par l'utilisation de la crème d'olive par rapport à un groupe placebo et à un groupe témoin recevant des soins standard (p<0,05 dans les deux cas).
Les principaux résultats de l'étude Taheri ont été évalués à un moment précis. Une variante de ce type d’étude est l'ECR parallèle de suivi, dans lequel des mesures sont effectuées sur les groupes au départ et à un certain point après la mise en œuvre, avec des scores de changement calculés pour tous les participants et comparés entre les groupes. Cette type d’étude est souvent adopté lorsqu'une composante temporelle importante est envisagée et qu'il y a des raisons de s'attendre à ce que des changements liés au temps se produisent chez les participants recevant des soins standard dans le groupe témoin, ainsi que chez les participants recevant l'intervention. Cette approche a été adoptée par Gould et al.2 qui ont évalué l'impact d'une allogreffe de tissu microvasculaire traité (TMVT) sur la fermeture et la cicatrisation des plaies dans un ECR de patients souffrant d'ulcérations neuropathiques chroniques du pied diabétique. Les résultats comprenaient les changements de la surface de la plaie entre le début de l'étude et 12
semaines - les chercheurs ont constaté des réductions significativement plus importantes dans le groupe TVMT que dans le groupe témoin (p<0,001).
Essais croisés
Bien que la majorité des ECR, qu'ils comparent les résultats après traitement ou les changements par rapport à la situation de départ, soient parallèles, dans certaines circonstances, un plan croisé peut être utilisé. Dans ces essais, tous les participants reçoivent les deux traitements (dans un ordre aléatoire) et l'analyse se fait sur la base de comparaisons intra-participants. Khadra et al.3 ont utilisé un plan croisé pour examiner l'effet d'un environnement hybride de réalité virtuelle (RV) basé sur un projecteur adapté à l'eau, combiné à un traitement pharmacologique standard de la douleur chez de jeunes enfants recevant des soins de brûlures en hydrothérapie. Dans cet essai, tous les enfants ont reçu les deux traitements (RV hybride et soins standard) dans un ordre aléatoire. Les chercheurs ont constaté que la RV hybride réduisait de manière significative les niveaux de douleur liés à la procédure (p=0,026) et augmentait de manière significative les niveaux de confort des patients (p=0,002). Cependant, les essais croisés ne conviennent généralement qu'aux traitements qui soulagent temporairement les symptômes et pour lesquels le temps de réponse n'est pas prolongé. Ils exigent également un temps de rinçage entre l'administration de chaque traitement pour permettre aux effets résiduels du premier traitement de se dissiper avant l'application du second traitement. Ces contraintes, ainsi que d'autres, font que les essais croisés ne représentent qu'une faible proportion de tous les ECR dans le domaine du traitement des plaies et d'autres domaines cliniques.
Essais en grappe
Certains chercheurs dans le domaine du traitement des plaies collectent des données auprès de plusieurs cliniques ou hôpitaux. Dans de nombreux cas, il n'est pas pratique d'attribuer des traitements différents à des patients différents au sein d'une même institution, par exemple en raison de contraintes de personnel ou si un risque de contamination des traitements (c'est-à-dire lorsque l'interaction entre les participants à l'essai fait que certains participants reçoivent des caractéristiques d'un traitement auquel ils n'ont pas été affectés) est perçu. Dans ce cas, il convient d'utiliser un plan de randomisation en grappe, dans lequel tous les participants d'une même institution sont randomisés pour recevoir le même traitement. Carville et al.4 ont mené un ECR en grappe pour évaluer l'efficacité d'un régime d'hydratation biquotidien par rapport aux soins de la peau " habituels " pour réduire l'incidence des déchirures cutanées. 980 participants ont été sélectionnés dans 14 établissements, mais la randomisation a eu lieu au niveau de l'établissement plutôt qu'au niveau individuel. Cette étude a révélé une réduction de l'incidence d'environ 50 % sous le régime de l'hydratation.
Un problème courant de la randomisation en grappe est le biais de recrutement, c'est-à-dire la tendance des patients recrutés dans une grappe à être différents des patients recrutés dans une autre grappe. Carville et al.4 ont atténué cet effet dans leur étude en créant sept paires d'institutions parmi les 14 incluses dans l'étude, appariées selon la taille et le type de soins fournis. Une institution de chaque paire a été affectée au traitement de contrôle, et une autre au nouveau protocole.
Plans d'étude non expérimentaux
Études quasi-expérimentales
Bien que les ECR soient reconnus comme fournissant des niveaux de données très élevés, ils apparaissent relativement rarement dans le domaine du traitement des plaies. D'autres types de recherche courants dans le domaine du traitement des plaies sont l'étude quasi-expérimentale et l'étude observationnelle. Ousey et al.5 ont mené une étude quasi-expérimentale afin de comparer la qualité de vie (QV) des patients soumis à une thérapie par pression négative (TPN) dans le cadre du traitement de leur plaie par rapport aux patients recevant des soins de plaie standard, et n'ont constaté aucun effet significatif de la thérapie sur la QV (p=0,317). Dans cette étude, les patients ont été répartis dans les groupes selon qu'ils recevaient déjà ou non une TPN, plutôt que par répartition aléatoire comme ce serait le cas dans un ECR. Les essais quasi-expérimentaux sont généralement moins coûteuses et moins longues à réaliser que les ECR, et le fait de considérer une étude comme un essai quasi-expérimental peut permettre de mieux tester l'efficacité (plutôt que l'efficience) que ne le ferait un ECR correspondant. Les essais quasi-expérimentaux peuvent donc présenter une bonne validité externe. Cependant, la plan non randomisé de l’essai quasi-expérimental peut conduire à une surestimation de la taille de chacun des effets qui peut être déterminé, et ce type d’étude n'a pas le niveau de validité interne qui peut être obtenu d'un ECR.
Études de cohorte
Les études observationnelles sont probablement plus courantes que les ECR dans le domaine du traitement des plaies. Les chercheurs observent tout simplement les participants dans des groupes auto-sélectionnés sans tenter de les assigner à un traitement. Les études observationnelles sont généralement considérées comme fournissant des niveaux de données inférieurs à ceux des études expérimentales ou quasi-expérimentales en raison de la possibilité d'un biais de confusion. Cependant, une étude observationnelle bien construite peut fournir des niveaux élevés de données de recherche. L'étude de cohorte est probablement le type d'étude observationnelle le plus courant. Cela peut prendre la forme d'une analyse groupée permettant d'évaluer les effets, par exemple, du sexe ou de la présence d'une comorbidité particulière sur certains résultats. Il n'est pas possible de randomiser les patients pour qu'ils soient de sexe masculin ou féminin, ou pour qu'ils présentent ou non telle comorbidité. Guest et al.6 ont évalué les résultats cliniques à 6 mois, y compris la cicatrisation de la plaie, dans une étude de cohorte comparant des patients souffrant d'ulcères de jambe veineux traités soit avec un bandage de compression cohésif à deux couches (TLCCB) soit avec des systèmes de compression à deux ou quatre couches, et ont constaté des taux de cicatrisation plus élevés dans le groupe TLCCB (p=0,006). Cependant, de nombreuses études de cohorte dans le domaine du traitement des plaies ne sont pas principalement concernées par les comparaisons entre groupes et peuvent simplement rapporter, par exemple, les valeurs de prévalence dans un seul groupe. Dans une étude de cohorte sur les ulcères de pression atypiques (UPA), Jaul7 a calculé la prévalence des UPA chez les patients présentant des lésions de pression préexistantes et a constaté une prévalence de 21 % sur une période d'environ 3 ans.
Études cas-témoins
L'étude cas-témoin est un autre type d'étude observationnelle courant. Il s'agit d'un plan rétrospectif dans lequel les facteurs d'exposition sont comparés chez les cas (ceux qui souffrent de la maladie en question) et les témoins. Le plan d’étude cas-témoins est un bon choix lorsque la maladie en question est rare, ou lorsque le chercheur dispose d’un temps limité pour collecter des données, car les dossiers existants des patients sont généralement utilisés comme source de données. Cela peut aider à contrôler les effets indésirables qui peuvent être introduits par des déséquilibres dans les caractéristiques des cas et des contrôles. Lewin et al.8 ont utilisé un plan d’étude cas témoin pour identifier les facteurs de risque associés au développement de déchirures cutanées chez 453 patients, en analysant deux témoins pour chaque cas et en identifiant plusieurs facteurs de risque. Ce type d’étude implique un examen attentif de l'éligibilité des cas afin d'éviter de fausser la relation cas-témoin si, comme c'est souvent le cas, il y a plus d'enregistrements de cas potentiels disponibles qu'il n'est utile d'en inclure. Comme pour certains autres types de plans d'étude, de nombreuses études cas-témoins utilisent un processus d'appariement dans lequel chaque cas est apparié à un ou plusieurs témoins sur la base de données démographiques clés, généralement l'âge et le sexe, et éventuellement d'autres facteurs liés à la santé.
Études à échantillon unique
L'un des modèles d'étude les plus simples, et probablement le plus courant dans le domaine du traitement des plaies, est l'étude à échantillon unique dans laquelle les changements dans les résultats du patient entre deux points de temps sont
analysés - normalement le point de départ et une mesure de suivi prise post-intervention. On peut considérer qu'il s'agit d'un type spécifique d'étude de cohorte, mais on parle plus couramment de plan d'étude " pré-post " ou " appariée ", bien que, malgré son nom, l’étude ne concerne qu'un seul groupe de patients - le mot " appariée " vient du fait que chaque participant fournit généralement une paire de valeurs pour l'analyse. Dans une étude pré-post, les participants agissent comme leurs propres témoins. Cela fait de ce modèle une option intéressante pour les chercheurs qui peuvent rencontrer des difficultés à recruter suffisamment de patients pour un ECR ou une étude de cohorte groupée, qui nécessite un minimum de deux groupes distincts de participants pour l'analyse. Un autre avantage du plan pré-post est que le fait que les participants agissent comme leurs propres témoins réduit généralement les différences entre les groupes, puisque les groupes de départ et post-intervention sont physiquement les mêmes personnes, ce qui conduit généralement à une puissance statistique plus élevée. En utilisant la variante pré-post de l’étude appariée, Gethin et al.9 ont analysé les changements du pH de surface et de la taille de 20 ulcères non cicatrisants suivant l'application d'un pansement au miel de manuka après 2 semaines, et ont constaté que l'utilisation des pansements au miel était associée à une diminution statistiquement significative du pH de la plaie (p<0,001) et à une réduction de la taille de la plaie par rapport au début (p=0,012).
L’étude pré-post peut aussi, en principe, être étendue pour inclure des points d'évaluation multiples tels que des mesures de suivi prises quelque temps après la fin du traitement actif pour évaluer les effets à long terme. Dans ce type d'études, parfois appelées études longitudinales, il peut être nécessaire de préciser le moment auquel la comparaison primaire d'intérêt doit être effectuée - par exemple, le changement entre le début et la fin du traitement actif - les autres comparaisons étant considérées comme des mesures secondaires. Toute étude longitudinale est sujette à l'attrition, et une perte excessive peut potentiellement compromettre aussi bien la validité interne qu’externe. Le traitement des données manquantes dans les études longitudinales doit faire l'objet d'une réflexion approfondie, le problème étant susceptible de s'aggraver à chaque point de temps ultérieur.
Les plans d’étude pré-post simples sont populaires auprès des chercheurs en soins des plaies, mais cette ce type d’étude n'est pas sans poser de problèmes. Dans certains contextes, on peut s'attendre à ce que certains changements pré-post s’additionnent à l'introduction de l'intervention, en particulier dans les études avec de longues périodes de suivi. Les participants peuvent changer leurs habitudes pendant le traitement - ils peuvent faire de l'exercice, commencer ou arrêter de fumer, développer une comorbidité ou vivre un deuil ou un autre événement qui peut avoir une incidence sur leur réponse à l'intervention. Ce manque de validité interne peut être problématique ; il n'est généralement pas possible de savoir dans quelle mesure (si tant est qu'il y en ait) le résultat des changements pré-post enregistrés peut être attribué au traitement administré, plutôt qu'à ces facteurs, souvent inconnus. Un autre problème est l'effet de régression vers la moyenne. Il s'agit d'un phénomène statistique qui peut faire passer la variation naturelle de données répétées pour un changement réel. Comme les personnes qui s'inscrivent à des études cliniques sont rarement représentatives de la population qu'elles sont censées représenter - elles sont généralement plus malades - toute amélioration observée entre les observations avant et après le traitement aurait pu se produire de toute façon sans traitement.
La raison pour laquelle ces questions peuvent poser problème dans le modèle pré-post vient de l'absence de groupe de contrôle dans ce modèle. Dans un ECR, bien que les effets puissent néanmoins exister, il n'y a normalement aucune raison de s'attendre à ce qu'ils se manifestent dans un groupe d'étude plus que dans l'autre, si le processus de randomisation a bien fonctionné, les facteurs devraient donc s'annuler.
Questions générales de plan d’étude
Allocation aléatoire
Tout type d'étude randomisée nécessite une méthode de répartition aléatoire appropriée. La randomisation simple (par exemple, par tirage au sort ou par numérotation aléatoire générée par ordinateur) maximise la dissimulation de l'allocation (l'effet indésirable selon lequel l'allocation de certains participants est connue à l'avance), mais peut conduire par hasard à de grands déséquilibres dans la taille des groupes, ce qui réduit la puissance de l'étude. Une alternative courante est la randomisation en bloc, comme celle utilisée dans l'étude de Taheri et al.1. Cette méthode est normalement réalisée par le biais du mécanisme des enveloppes opaques et scellées, et consiste à répartir les participants dans des groupes en petits "blocs", avec des nombres égaux alloués pour chaque groupe dans chaque bloc. Cela facilite le recrutement de groupes à des taux approximativement égaux et constitue une bonne option si l'on craint que le recrutement doive être interrompu prématurément. La randomisation en bloc peut être combinée à la randomisation en grappe - comme c'était le cas dans l'étude de Carville et al.4 - ou à une autre méthode telle que la randomisation stratifiée dans laquelle les schémas de randomisation sont menés simultanément dans des sous-groupes définis par une caractéristique clé s'il est jugé nécessaire de s'assurer que les groupes sont bien équilibrés par cette caractéristique.
En aveugle
Si la répartition des traitements est connue des participants et/ou des évaluateurs d'un essai clinique, un biais d'évaluation peut être introduit. Ceci est particulièrement associé aux réponses subjectives rapportées par les patients, comme la douleur ou la qualité de vie. Par conséquent, lorsque cela est possible, les chercheurs doivent envisager de masquer le traitement reçu par les participants. Cependant, les chercheurs en soins des plaies ont un problème particulier avec l'aveugle. La plupart des études sur le traitement des plaies sont ouvertes - la nature du domaine est telle qu'il n'est généralement pas possible d'aveugler les participants quant au traitement qu'ils reçoivent, par exemple en effectuant une procédure fictive. Mais même s'il est impossible de masquer le traitement aux patients ou aux évaluateurs, les chercheurs peuvent envisager de mener des études en simple aveugle dans lesquelles la répartition des groupes est masquée à l'analyste des données.
Unités d'analyse
Dans la plupart des études médicales, qu'elles soient expérimentales ou observationnelles, les chercheurs collectent généralement des données et s'intéressent aux résultats au niveau individuel du patient. Cependant, certains contextes dans le traitement des plaies permettent d'utiliser différentes unités d'observation. Barakat-Johnson et al.10 ont évalué l'efficacité d'une botte de décharge du talon pour réduire les lésions dues à la pression du talon chez les patients en soins intensifs, l'unité d'analyse étant le talon plutôt que le patient. Bien que cette approche, qui pourrait tout aussi bien être appliquée à d'autres sites anatomiques tels que le tibia, le bras, etc., permette de doubler la taille de l'échantillon sans avoir à recruter de nouveaux patients, l'analyse doit tenir compte des points communs probables qui découleront de l'analyse de plusieurs sites anatomiques chez un même patient.
Variables
Le critère d'évaluation primaire, ou résultat, d'une étude doit être celui qui est susceptible de démontrer le plus précisément les avantages d'un nouveau traitement. Des résultats supplémentaires, désignés comme résultats secondaires, peuvent également être définis. Les critères d'évaluation typiques des études sur le traitement des plaies sont la fermeture complète de la plaie, le pourcentage de réduction de la taille de la plaie, le temps de cicatrisation, l'écoulement de la plaie, la réduction du tissu spongieux, la douleur, la qualité de vie et le rapport coût-efficacité du traitement. La variable pronostique clé dans la plupart des études est généralement le statut du
traitement ; des variables de contrôle supplémentaires telles que l'âge, le sexe, les comorbidités, les médicaments ainsi que la longueur, le type et la durée des plaies préexistantes peuvent également être enregistrées. L'enregistrement de ces variables est essentiel, en particulier pour les études non
expérimentales ; dans un ECR bien mené, le processus de randomisation est généralement efficace pour éliminer les déséquilibres entre les groupes au départ, isolant le statut du traitement comme la seule différence systématique entre les groupes. Pour un plan d’étude quantitatif, toutes les variables doivent être mesurées sur une échelle numérique, ou comprendre des catégories ordonnées ou non ; des méthodes statistiques appropriées peuvent être utilisées pour analyser toutes les combinaisons de types de variables.
Échantillonnage
La majorité des études sur le traitement des plaies, à l'instar d'autres études cliniques, utilisent des échantillons de commodité (non aléatoires) car les méthodes d'échantillonnage aléatoire sont rarement pratiques. Cependant, il faut veiller à ce que les caractéristiques de l'échantillon soient représentatives de la population mère en termes d'indicateurs pronostiques clés, éventuellement en utilisant des quotas. Le choix d'une taille d'échantillon, basée sur les unités d'analyse appropriées, est essentiel pour tous les plans d'étude, en particulier ceux qui impliquent une participation directe des patients, et implique généralement la réalisation d'un calcul formel de la taille de l'échantillon. Ces calculs nécessitent des estimations de l'effet qui ne sont pas toujours faciles à déterminer, en particulier dans l'essai de nouveaux traitements, et une étude pilote peut être nécessaire pour fournir les estimations requises. Il n'est pas éthique de recruter des patients pour une étude qui a peu de chances de pouvoir répondre à sa propre question de recherche parce que l'échantillon de l'étude est trop petit. Comme pour toutes les études cliniques, les études sur le traitement des plaies doivent être soumises à des autorisations éthiques appropriées.
Synthèse
Une recherche efficace dans le domaine du traitement des plaies nécessite une sélection minutieuse d'un modèle approprié. Les options de plan rigoureux, telles que l'ECR, nécessitent un examen plus approfondi de questions telles que l'allocation aléatoire et l'aveugle ; des plans plus simples, telles que le plan pré-post à échantillon unique, peuvent également être utilisées efficacement pour fournir de bons niveaux de données. Tous les plans d’étude nécessitent de prendre en considération l'unité d'analyse, les variables à mesurer, les questions d'échantillonnage et l'éthique.
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
References
- Taheri M, Amiri-Farahani L, Haghani S, Shokrpour M, Shojaii A. The effect of olive cream on pain and healing of Caesarean section wounds: a randomised controlled clinical trial. Journal of Wound Care 2022;31(3). doi:10.12968/jowc.2022.31.3.244
- Gould LJ, Orgill DP, Armstrong DG, Galiano RD, Glat PM, Zelen CM, DiDomenico LA, Carter MJ, Li WW. Improved healing of chronic diabetic foot wounds in a prospective randomised controlled multi-centre clinical trial with a microvascular tissue allograft. International Wound Journal 2021;1–15.
- Khadra C, Ballard A, Paquin D, Cotes-Turpin C, Hoffman HG, Perreault I, Fortin JF, Theroux J, Le May S. Effects of a projector-based hybrid virtual reality on pain in young children with burn injuries during hydrotherapy sessions: a within-subject randomized crossover trial. Burns 2020;46(7):1571–1584.
- Carville K, Leslie G, Osseiran-Moisson R, Newall N, Lewin G. The effectiveness of a twice-daily skin-moisturising regimen for reducing the incidence of skin tears. International Wound Journal 2014; ISSN 1742-4801.
- Ousey KJ, Milne J, Cook L, Stephenson J, Gillibrand, W. A pilot study exploring quality of life experienced by patients undergoing negative-pressure wound therapy as part of their wound care treatment compared to patients receiving standard wound care. International Wound Journal 2014;11(4):357–365.
- Guest JF, Fuller GW, Vowden P. Clinical outcomes and cost-effectiveness of three different compression systems in newly-diagnosed venous leg ulcers in the UK. Journal of Wound Care 2017;26(5).
- Jaul E. Cohort study of atypical pressure ulcers development. International Wound Journal 201;1742–4801. doi:10.1111/iwj.12033
- Lewin GF, Newall N, Alan JJ, Carville KJ, Santamaria NM, Roberts PA. Identification of risk factors associated with the development of skin tears in hospitalised older persons: a case–control study. International Wound Journal 2015;13(6):146–1251. doi:10.1111/iwj.12490
- Gethin GT, Cowman S, Conroy RM. The impact of Manuka honey dressings on the surface pH of chronic wounds. International Wound Journal 2008;5(2):185–194.
- Barakat-Johnson M, Lai M, Stephenson J, Buhr H, Campbell J, Dolton A, Jones S, Leong T, Reddy N, Coyer F. Efficacy of a heel offloading boot in reducing heel pressure injuries in intensive care patients: a single-blinded randomised controlled trial in Australia. Intensive and Critical Care Nursing 2022; doi.org/10.1016/j.iccn.2022.103205