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Procesador Estadístico para Medios Diagnósticos PEMeDi 1.0

Resumen: Los procesos de evaluación de medios diagnósticos y análisis de decisión clínica resultan claves en la investigación clínica, por tanto se hace necesario optimizarlos mediante la aplicación de sistemas informáticos. El objetivo fundamental de este trabajo es diseñar y desarrollar un sistema informático novedoso, específico y potente denominado Procesador Estadístico para Medios Diagnósticos PEMeDi 1.0 que constituya una herramienta útil al agrupar los métodos más importantes para el tratamiento estadístico de los datos procedentes de estudios sobre medios diagnósticos.

Publicación enviada por Dra. Nelsa María Sagaró del Campo, Dra. Rosa Jiménez Paneque y otros autores


 

ÍNDICE

Resumen
Introducción
Desarrollo
Conclusiones
Referencias Bibliográficas

 

RESUMEN

Los procesos de evaluación de medios diagnósticos y análisis de decisión clínica resultan claves en la investigación clínica, por tanto se hace necesario optimizarlos mediante la aplicación de sistemas informáticos. El objetivo fundamental de este trabajo es diseñar y desarrollar un sistema informático novedoso, específico y potente denominado Procesador Estadístico para Medios Diagnósticos PEMeDi 1.0 que constituya una herramienta útil al agrupar los métodos más importantes para el tratamiento estadístico de los datos procedentes de estudios sobre medios diagnósticos. El producto ofrece un interfaz de Windows común y amigable con una estructura modular que permite acceder en cada momento a una función específica, además, soluciona algunos errores frecuentes de observar en otros software. Dentro de las posibilidades que brinda están la estimación de los indicadores de eficacia en un estudio de evaluación de medios diagnósticos, ya sea con prueba estándar perfecta o imperfecta, tomando los datos de un estudio o de la literatura, en pruebas simples o combinadas, la estimación de medidas de selección de un test, la comparación de test en cuanto a su eficacia, la selección de una estrategia diagnóstica óptima en cuanto a realizar o no un test, tratar o no a un posible enfermo y realizar o no uno de varios test con el correspondiente análisis de sensibilidad. También permite la identificación de los test según su función, los posibles sesgos a cometer en estos estudios y determinar la calidad de un artículo científico sobre un estudio de evaluación.

 

INTRODUCCIÓN

La incertidumbre de la práctica clínica proviene de la necesidad de tomar decisiones en un contexto de conocimientos limitados. En efecto, por la naturaleza de la enfermedad y del cuerpo de conocimiento médico actual, la mayoría de las enfermedades reconocidas están representadas en forma conceptual, pero no operativa, lo cual  hace que sus perfiles estén mal delimitados y que a menudo resulte difícil diferenciarlas entre sí y de una situación normal.

Lamentablemente, los adelantos tecnológicos para el diagnóstico han propiciado una tendencia al uso indiscriminado de estas técnicas y medios. Ante una hipótesis diagnóstica y un conjunto (a veces numeroso) de pruebas que ayudan a corroborarla, el médico no siempre se propone hacer un uso racional de estas pruebas.  Un análisis más detallado de este uso y abuso se realiza en el capítulo próximo.

Dada la necesidad de herramientas cuantitativas que permitieran dirigir con racionalidad las indicaciones de procedimientos diagnósticos se desarrollaron índices o medidas de la eficacia de estos procedimientos que sirvieran de pauta orientadora para su selección en un determinado momento, no obstante, se precisa de sistemas automatizados que sistematicen, integren y faciliten el proceso de evaluación de medios diagnósticos así como la toma de las mejores decisiones en la clínica, esta última basada en un balance entre beneficios, riesgos y costos.

Se nos presenta, por tanto un problema científico dado por la necesidad de optimizar los procesos de evaluación y análisis de decisión clínica mediante la aplicación de un sistema informático, puesto que los que existen en la actualidad resultan insuficientes, estos procesos a optimizar constituyen nuestro objeto de estudio dentro del campo de acción de la investigación clínica.

La finalidad u objetivo del trabajo es diseñar y desarrollar un sistema informático novedoso, específico y potente que constituya una herramienta útil para el procesamiento estadístico de los datos procedentes de los estudios con medios diagnósticos, ideal para la evaluación de su eficacia en cualquier situación dada, así como para la búsqueda de la estrategia diagnóstica óptima, que recoja los métodos más importantes para su tratamiento.

Se espera, con la puesta en marcha del procesador, apoyar la docencia en investigaciones clínicas, por lo cual ddesde el punto de vista didáctico se propone, como objetivo educativo,  desarrollar la disposición a demostrar la credibilidad y validez en la evaluación de medios diagnósticos y la toma de decisiones a partir de la aplicación del sistema propuesto, así como la independencia en la actividad investigativa y como objetivo instructivo, solucionar de manera creadora, con la ayuda del sistema, problemas clínicos relacionados con la evaluación de medios diagnósticos y el análisis de decisión clínica.

Por otro lado pretendemos, con la aplicación del sistema, facilitar los procesos de investigación y de toma de decisiones en la clínica.

Para cumplimentar los propósitos del sistema PEMeDi 1.0 se partió de una exhaustiva revisión bibliográfica que permitiera profundizar y sintetizar los conocimientos de la temática y se llevaron a cabo las primeras fases del ciclo de vida de un sistema informático desde su estudio preliminar, análisis, diseño, hasta concluir su desarrollo, decidiendo postergar para el futuro inmediato, por escaso tiempo, las fases restantes.

 

DESARROLLO

Hace pocos años, no existían a nuestro alcance textos que abordaran directamen­te los aspectos relacionados con la evaluación de la eficacia de los medios diagnósticos y la toma de decisiones médicas en presencia de incertidumbre. Sin embargo, una gran cantidad de consideraciones aisladas sobre ello podían hallarse en artículos de revistas, lo cual dificultaba la revisión y la posterior aplicación de estos conceptos a la práctica médica.

En 1994, la Dra. C. Rosa Jiménez Paneque1, publicó la monografía “Principios básicos de la evaluación de los procedimientos diagnósticos con aplicación en medicina clínica”, importante material que, con fines didácticos, reunió los distintos criterios estadísticos y metodológicos que existían sobre el tema, de gran utilidad en el contexto docente e investigativo; y guía para el personal médico, acerca del uso y selección adecuada de las pruebas diagnósticas.

En 1996, abordó, en otra monografía2, el análisis de decisión clínica, como enfoque sistémico para tomar decisiones bajo condiciones de incertidumbre. Esta última, partía de la búsqueda de vías que introduzcan elementos cuantitativos y objetivos en el desarrollo del razonamiento médico, que constituyen esfuerzos válidos e impostergables para contribuir a la larga, a la elevación de la calidad y a la disminución de los costos de la atención médica.

Estas monografías, constituyen, en la actualidad, la bibliografía básica del módulo de Investigaciones Clínicas de la especialidad de Bioestadística, desempeñándose también como literatura auxiliar en maestrías, diplomados y cursos de pregrado y postgrado que abordan la temática.

Para completar el propósito de las mismas, se concibió la idea de un sistema computarizado que viabilizara los procesos matemáticos que complejizan la labor manual de la evaluación de medios diagnósticos y el análisis de decisión clínica que en estas se exponen, por lo que en 1999 se creó, como parte de la tesis para optar por el título de Especialista de Primer Grado en Bioestadística de la autora de esta investigación, el Sistema para la Evaluación de Medios Diagnósticos, EVA3-4, pues, a pesar de que con el acceso casi universal a las computadoras personales se ha extendido la producción y uso de una amplia variedad de programas y sistemas estadísticos, al explorar los que estaban disponi­bles en nuestro medio, se verificó la ausencia de módulos para la evaluación de medios diagnósticos y aún más para la selección de la estrategia diagnóstica óptima, lo cual justificaba dicho propósito.

El sistema desarrollado en esta ocasión se nombra “Procesador Estadístico para Medios Diagnósticos, PEMeDi 1.0” . El mismo constituye una continuación del trabajo anterior, pero no una segunda versión, sino un sistema nuevo e independiente, para el cual se han revisado los métodos más recientes con que perfeccionar la parte correspondiente a la evaluación de medios diagnósticos, así como se  adicionan los módulos necesarios para el análisis de decisión y otras cuestiones relacionadas con la manipulación estadística de los medios diagnósticos. A finales del año 2005, se pretende unificar ambas monografías en un libro que debe complementarse con la próxima versión de este sistema.

En base a las necesidades de procesamiento estadístico de los datos procedentes de estudios con medios diagnósticos se identificaron cuatro módulos básicos cuya estructura se muestra en la figura 1 De estos se analizaron las funciones que deberían cumplir y las fuentes que avalarían su implementación

A continuación, se especifican las funciones atribuidas a cada uno de los módulos y submódulos ideados para satisfacer las necesidades previstas. Se aclara que los autores que se mencionan en este acápite son citados en las monografías de Jiménez1-2.

Módulo 1: Evaluación de medios diagnósticos

Este módulo permite realizar las evaluaciones de medios diagnósticos de cinco formas diferentes, en dependencia de si se va a realizar el estudio, si la prueba estándar es imperfecta, si se cuentan con indicadores de otros estudios, si se emplea más de un test, ya sea en serie o en paralelo, etc. A su vez estas cinco formas presentan variantes cuyas funciones se exponen a continuación.

Módulo 1: Evaluación de medios diagnósticos

 

1.1.  Estimación de los indicadores de eficacia en un estudio de evaluación de medios diagnósticos

1.1.1.         Medio dicotómico

1.1.1.1.    1er. Diseño dando la prevalencia el usuario para el cálculo de los  valores predictivos por el teorema de Bayes.

1.1.1.2.    2do. Diseño sin dar la prevalencia el usuario con el cálculo de los valores predictivos por la tabla 2x2.

1.1.2.         Medio de “tres zonas”

1.1.2.1.    Procedimiento propuesto por Simel

1.1.2.2.    Procedimiento propuesto por Jamart

1.1.3.         Medio Ordinal

1.1.3.1.    Método no paramétrico

1.1.3.2.    Método paramétrico

1.1.4.         Medio Cuantitativo

1.1.4.1.    Método no paramétrico

1.1.4.2.    Método paramétrico

1.2.  Estimación de indicadores de eficacia a partir de indicadores conocidos

1.2.1.         Con una prevalencia, sensibilidad y especificidad

1.2.2.         Con más de una prevalencia, sensibilidad y especificidad

1.3.  Estimación de indicadores de eficacia con prueba estándar imperfecta

1.3.1.         Con sensibilidad (S) y especificidad (E) conocidas

1.3.2.         Con sensibilidad y especificidad desconocidas

1.4.  Estimación de indicadores de eficacia en pruebas combinadas

1.4.1.         Test Dependientes

1.4.1.1. En Serie (Todos positivos) con prevalencia

               (P), S y E conocidas

1.4.1.2.   En Serie (Todos positivos) con P , S y E desconocidas

1.4.1.3.   En paralelo con P, S y E conocidas

1.4.1.4.   En paralelo con P, S y E desconocidas

1.4.2.     Test Independientes

                        1.4.2.1.  En Serie o paralelo con P, S y E conocidas

                        1.4.2.2.  En Serie o paralelo con P, S y E desconocidas

                        1.4.2.3.    En paralelo con P, S y E
                                                 conocidas

                        1.4.2.4. En paralelo con P, S y E desconocidas

1.5.        Estimación de las medidas de selección de un test  

Módulo 2. Comparación de la eficacia de medios diagnósticos

 

2.1. Comparación entre medios Dicotómicos

       2.1.1. Dependientes

       2.1.2. Independientes

 2.2  Comparación entre medios más que dicotómicos

              2.2.1. Dependientes

              2.2.2. Independientes

 

 

 

Módulo 3. Decisión

   

 3.1. Realizar o no un test diagnóstico

 3.2. Tratar o no a un posible enfermo

              3.2.1. No existe test diagnóstico

              3.2.1. Existe un test diagnóstico

  3.2.1. Existen dos test diagnóstico

  3.2.1. Existen tres test diagnóstico

 3.3. Realizar o no uno de varios test diagnósticos

 

 

 

Módulo 4. Identificación

 

 4.1. Identificación del test apropiado según su función

 4.1.1. Utilizarlo en despistaje masivo (screening)

4.1.2. Utilizarlo como prueba de exclusión

 4.1.3. Utilizarlo como prueba de confirmación

  4.1.4. Utilizarlos de manera combinada en serie o en

                        paralelo

4.2. Identificación de posibles sesgos en un estudio de evaluación de medios diagnósticos

4.3. Determinación de la calidad de un artículo sobre evaluación de medios diagnósticos

 

Figura .1. Estructura de los cuatro módulos básicos identificados para cumplir los objetivos del sistema PEMeDi

1.1. Estimación de los indicadores de eficacia en un estudio de evaluación de medios diagnósticos según el tipo de medio (por cantidad de respuestas)

1.1.1. Medio dicotómico

*             Estimar cada uno de los siguientes indicadores y sus límites de confianza:

*       Sensibilidad

*       Especificidad

*       Tasa de Falsos Positivos

*       Tasa de Falsos Negativos

*       Valor Predictivo Positivo

*       Valor Predictivo Negativo

*       Razón de Verosimilitud Positiva

*       Razón de Verosimilitud Negativa

*       Índice de Validez

*       Índice de Youden

*       Prevalencia real y prevalencia aparente del estudio (en el caso del 2do. Diseño)

*              Estimar otros indicadores sin límites de confianza:

*       Probabilidad Corregida de detectar enfermedad

*       Prueba de habilidad

*       Índice de Kappa

*       Coeficiente Phi

*       Odds Ratio Pre-test

*       Odds Ratio Post-test Positivo

*       Odds Ratio Post-test Negativo

*       Costo monetario promedio por cada caso identificado (opcional, o sea, solo si se introduce el valor del costo monetario)

*       Riesgo promedio por cada test realizado (opcional, o sea, solo si se introduce el valor del riesgo)

1.1.2. Medio de “tres zonas”

*             Estimar los Índices propuestos por Simel, citado en Jiménez1:

*       Sensibilidad Condicionada  

*       Especificidad Condicionada

*       Producto de la Prueba Positivo

*       Producto de la Prueba Negativo

*       Producto de la Prueba Total

*       Razón de Verosimilitud Positiva Condicionada

*       Razón de Verosimilitud Indeterminada Condicionada

*       Razón de Verosimilitud Negativa Condicionada

*       Estimar los Índices propuestos por Jamart, citado en Jiménez1:

*       Sensibilidad corregida por el Azar

*       Especificidad corregida por el Azar

*       Realizar la prueba de hipótesis propuesta por Jamart

*       Estimar el índice de Kappa

   1.1.3. Medio Ordinal y  1.1.4. Medio Cuantitativo

*       Empleando el método no paramétrico:

*            Dibujar Curva ROC

*            Estimar el área bajo la curva

*             Estimar el error estándar del área propuesto por Hanley y McNeil

*             Estimar el error estándar del área propuesto por DeLong

*             Estimar el Intervalo de confianza Hanley y McNeil

*            Estimar el Intervalo de confianza propuesto por DeLong

*            Estimar el  área parcial:

*           Para una sensibilidad mayor que un valor dado

*           Para una sensibilidad menor que un valor dado

*           Para un rango de sensibilidad dado

*           Para una especificidad mayor que un valor dado

*           Para una especificidad menor que un valor dado

*           Para un rango de especificidad dado

*       Obtener de cada punto de corte  y del punto de corte óptimo en particular:

*           Valor del test a evaluar en dicho punto ( para el caso cuantitativo)

*           Sensibilidad y sus límites de confianza

*           Especificidad y sus límites de confianza

*           Razones de verosimilitud positiva y negativa

*           Distancia del Punto de corte óptimo al extremo 0,1

*           Detectabilidad

*           Índice de Yule

*           Logaritmo de la razón de productos cruzados

*           Medida de teoría de la selección

*            Empleando el método paramétrico:

*           Dibujar Curva ROC

*           Estimar indicadores del tipo:

*           Área bajo la curva

*           Error estándar del área

*           Punto de corte óptimo

*             Dibujar la  Curva de Lorenz (Sólo para el caso ordinal)

*             Estimar los índices de Pietra y de Gini (Sólo para el caso ordinal)

1.2. Estimación de los indicadores de eficacia cuando la prueba estándar es imperfecta, tanto si se conocen o no indicadores de esta prueba (la metodología de la estimación varía)

*             Estimar los indicadores de eficacia:

*       Sensibilidad

*       Especificidad

*       Tasa de Falsos Positivos

*       Tasa de Falsos Negativos

*       Valor Predictivo Positivo

*       Valor Predictivo Negativo

*       Razón de Verosimilitud Positiva

*       Razón de Verosimilitud Negativa

*       Índice de Validez

*       Índice de Youden

*       Probabilidad Corregida de detectar enfermedad

*       Prueba de habilidad

*       Índice de Kappa

*       Coeficiente Phi

*       Odds Ratio Pre-test

*       Odds Ratio Post-test Positivo

*       Odds Ratio Post-test Negativo

*       Prevalencia

1.3. Estimación de los indicadores de eficacia a partir de indicadores conocidos de la literatura por otros estudios 

*       Estimar los promedios de:

*           Prevalencia

*           Sensibilidad

*           Especificidad

*       Estimar otros indicadores a partir de la sensibilidad, la especificidad y la prevalencia:

*           Índice de Validez

*           Índice de Youden

*           Probabilidad Corregida de detectar enfermedad

*           Prueba de habilidad

*           Índice de Kappa

*           Coeficiente Phi

*           Odds Ratio Pre-test

*           Odds Ratio Post-test Positivo

*           Odds Ratio Post-test Negativo

1.4- Estimación de indicadores de eficacia en pruebas combinadas

*       Estimar indicadores de eficacia en dos, tres, cuatro o cinco pruebas combinadas en serie o en paralelo, según sean estas dependientes o independientes y según sean o no conocidos los indicadores básicos para la evaluación.

 1.5- Estimación de las medidas de selección de un test

*       Estimar las medidas de selección de un test propuestas por Glasziou y HIlden (1986), citados en Jiménez2, en base a información y costo.

Módulo 2. Comparación de la eficacia de medios diagnósticos

Este módulo permite comparar la eficacia de dos, tres o cuatro medios diagnósticos empleando diferentes dócimas de hipótesis según:

*       Su tipo de respuesta:

*           Dicotómica (permite la introducción de los datos para crear las tablas de 2X2 desde el teclado o a partir de una base de datos)

*           Más que dicotómica (permite la introducción de los datos para crear las tablas de 2X2 a partir de una base de datos)

*       Su dependencia:

*           Dependientes

*           Independientes

Módulo 3. Decisión

Este módulo permite escoger la estrategia óptima en cada una de las tres alternativas siguientes:

3.1. Alternativa 1: Realizar o no un test diagnóstico

*       Estimar el valor de las utilidades esperadas de:

*           Realizar el test

*           No realizar el test 

*       Estimar el valor de los costos esperados de:

*             Realizar el test

*             No realizar el test

*       Estimar el valor de las razones utilidad/costo esperadas de:

*           Realizar el test

*           No realizar el test

*       Estimar las medidas de de evaluación de riesgo de la decisión para utilidades, costos y razones utilidad/costo:

*           Varianza

*           Desviación estándar

*           Coeficiente de variación

*           Relación señal/ruido