Fall-Kontroll-Studie in der medizinischen Forschung: Nutzen und Grenzen

Eine Fall-Kontroll-Studie ist eine Art von medizinischer Forschungsuntersuchung, die oft verwendet wird, um die Ursache einer Krankheit zu bestimmen, insbesondere bei der Untersuchung eines Krankheitsausbruchs oder einer seltenen Erkrankung.

Wenn Wissenschaftler des öffentlichen Gesundheitswesens einen schnellen und einfachen Weg suchen, um Hinweise auf die Ursache eines neuen Krankheitsausbruchs zu finden, können sie zwei Gruppen von Menschen miteinander vergleichen: Fälle, der Begriff für Menschen, die die Krankheit bereits haben, und Kontrollen, oder Menschen, die nicht von der Krankheit betroffen sind.

Andere Begriffe, die zur Beschreibung von Fall-Kontroll-Studien verwendet werden, sind epidemiologische, retrospektive und Beobachtungsstudien.

Was ist eine Fall-Kontroll-Studie?

Eine Fall-Kontroll-Studie ist eine Möglichkeit, eine medizinische Untersuchung durchzuführen, um zu bestätigen oder anzuzeigen, was wahrscheinlich eine Erkrankung verursacht hat.

Sie sind in der Regel retrospektiv, d. h. die Forscher betrachten Daten aus der Vergangenheit, um zu prüfen, ob ein bestimmtes Ergebnis mit einem vermuteten Risikofaktor in Verbindung gebracht werden kann und weitere Ausbrüche verhindert werden können.

Prospektive Fall-Kontroll-Studien sind weniger häufig. Bei diesen Studien wird eine bestimmte Gruppe von Personen eingeschrieben und ihr Gesundheitszustand überwacht. Als Fälle werden die Personen bezeichnet, die im Laufe der Studie die untersuchte Krankheit oder den untersuchten Zustand entwickeln. Diejenigen, die nicht von der Krankheit betroffen sind, bilden die Kontrollgruppe.

Um nach bestimmten Ursachen zu suchen, müssen die Wissenschaftler eine Hypothese über mögliche Ursachen des Ausbruchs oder der Krankheit aufstellen. Diese werden als Risikofaktoren bezeichnet.

Sie vergleichen, wie oft die Menschen in der Fallgruppe der vermuteten Ursache ausgesetzt waren, mit der Häufigkeit, mit der die Mitglieder der Kontrollgruppe ausgesetzt waren. Wenn mehr Teilnehmer in der Fallgruppe dem Risikofaktor ausgesetzt waren, deutet dies darauf hin, dass er eine wahrscheinliche Ursache für die Krankheit ist.

Die Forscher könnten auch wahrscheinliche Risikofaktoren aufdecken, die in ihrer Hypothese nicht erwähnt werden, indem sie die medizinische und persönliche Geschichte der Personen in jeder Gruppe untersuchen. Es könnte sich ein Muster herauskristallisieren, das die Erkrankung mit bestimmten Faktoren in Verbindung bringt.

Wenn ein bestimmter Risikofaktor für eine Krankheit oder einen Zustand bereits identifiziert wurde, wie z. B. Alter, Geschlecht, Rauchen oder der Verzehr von rotem Fleisch, können die Forscher die Studie mit statistischen Methoden anpassen, um diesen Risikofaktor zu berücksichtigen, was ihnen hilft, andere mögliche Risikofaktoren leichter zu identifizieren.

Die Fall-Kontroll-Forschung ist ein wichtiges Instrument für Epidemiologen oder Forscher, die sich mit den Faktoren befassen, die Gesundheit und Krankheit von Populationen beeinflussen.

Es könnte nur ein Risikofaktor für ein bestimmtes Ergebnis untersucht werden. Ein gutes Beispiel hierfür ist der Vergleich der Anzahl von Menschen mit Lungenkrebs, die eine Vorgeschichte als Raucher haben, mit der Anzahl, die nicht rauchen. Dies wird den Zusammenhang zwischen Lungenkrebs und Rauchen aufzeigen.

Warum ist es nützlich?

Es gibt mehrere Gründe für die Verwendung von Fall-Kontroll-Studien.

Relativ schnell und einfach

Fall-Kontroll-Studien basieren in der Regel auf Daten aus der Vergangenheit, so dass alle notwendigen Informationen leicht verfügbar sind und sie daher schnell durchgeführt werden können. Wissenschaftler können vorhandene Daten analysieren, um bereits eingetretene Gesundheitsereignisse und bereits beobachtete Risikofaktoren zu untersuchen.

Bei einer retrospektiven Fall-Kontroll-Studie müssen die Wissenschaftler nicht abwarten, was in einer Studie über einen Zeitraum von Tagen, Wochen oder Jahren passiert.

Die Tatsache, dass die Daten bereits für die Zusammenstellung und Analyse zur Verfügung stehen, bedeutet, dass eine Fall-Kontroll-Studie nützlich ist, wenn schnelle Ergebnisse erwünscht sind, etwa wenn Hinweise auf die Ursache eines plötzlichen Krankheitsausbruchs gesucht werden.

Eine prospektive Fall-Kontroll-Studie kann auch in diesem Szenario hilfreich sein, da die Forscher Daten über vermutete Risikofaktoren sammeln können, während sie nach neuen Fällen Ausschau halten.

Der zeitliche Vorteil von Fall-Kontroll-Studien bedeutet auch, dass sie praktischer sind als andere wissenschaftliche Studiendesigns, wenn die Exposition gegenüber einer vermuteten Ursache lange vor dem Ausbruch einer Krankheit erfolgt.

Wollte man beispielsweise die Hypothese testen, dass eine im Erwachsenenalter auftretende Krankheit mit Faktoren zusammenhängt, die in jungen Jahren auftreten, würde die Durchführung einer prospektiven Studie Jahrzehnte dauern. Eine Fall-Kontroll-Studie ist eine weitaus praktikablere Option.

Benötigt keine große Anzahl von Personen

Zahlreiche Risikofaktoren können in Fall-Kontroll-Studien ausgewertet werden, da sie keine großen Teilnehmerzahlen benötigen, um statistisch aussagekräftig zu sein. Es können mehr Ressourcen für die Analyse von weniger Personen eingesetzt werden.

Überwindet ethische Herausforderungen

Da es sich bei Fall-Kontroll-Studien um Beobachtungsstudien handelt, die sich in der Regel auf Personen beziehen, bei denen eine Erkrankung bereits aufgetreten ist, stellen sie nicht die ethischen Probleme dar, die bei einigen interventionellen Studien auftreten.

Zum Beispiel wäre es unethisch, einer Gruppe von Kindern einen potenziell lebensrettenden Impfstoff vorzuenthalten, um zu sehen, wer die damit verbundene Krankheit entwickelt. Die Analyse einer Gruppe von Kindern mit eingeschränktem Zugang zu diesem Impfstoff kann jedoch dabei helfen, festzustellen, wer das größte Risiko hat, die Krankheit zu entwickeln, und kann dazu beitragen, zukünftige Impfmaßnahmen zu steuern.

Beschränkungen

Während eine Fall-Kontroll-Studie helfen kann, eine Hypothese über den Zusammenhang zwischen einem Risikofaktor und einem Ergebnis zu testen, ist sie nicht so aussagekräftig wie andere Arten von Studien, um eine kausale Beziehung zu bestätigen.

Fall-Kontroll-Studien werden oft verwendet, um frühe Hinweise zu liefern und weitere Forschung mit strengeren wissenschaftlichen Methoden zu informieren.

Das Hauptproblem bei Fall-Kontroll-Studien ist, dass sie nicht so zuverlässig sind wie geplante Studien, die Daten in Echtzeit erfassen, da sie Daten aus der Vergangenheit betrachten.

Die wichtigsten Einschränkungen von Fall-Kontroll-Studien sind:

‚Recall bias‘

Wenn Menschen Fragen zu ihrer früheren Exposition gegenüber bestimmten Risikofaktoren beantworten, kann ihre Erinnerungsfähigkeit unzuverlässig sein. Im Vergleich zu Personen, die nicht von einer Erkrankung betroffen sind, können sich Personen mit einem bestimmten Krankheitsverlauf eher an einen bestimmten Risikofaktor erinnern, auch wenn dieser nicht vorhanden war, weil sie versucht sind, ihre eigenen subjektiven Verbindungen herzustellen, um ihren Zustand zu erklären.

Diese Verzerrung kann reduziert werden, wenn die Daten über die Risikofaktoren – zum Beispiel die Exposition gegenüber bestimmten Medikamenten – zum damaligen Zeitpunkt in zuverlässigen Aufzeichnungen erfasst worden wären. Dies ist aber z.B. bei Lebensstilfaktoren nicht möglich, da diese in der Regel per Fragebogen erhoben werden.

Ein Beispiel für einen Recall Bias ist der Unterschied zwischen einer Befragung von Studienteilnehmern, sich an das Wetter zum Zeitpunkt des Auftretens eines bestimmten Symptoms zu erinnern, und einer Analyse von wissenschaftlich gemessenen Wettermustern um den Zeitpunkt einer formalen Diagnose.

Eine andere Möglichkeit, Fall-Kontroll-Studien zuverlässiger und weniger subjektiv zu machen, ist die Messung der Exposition gegenüber einem Risikofaktor im Körper. Diese sind als Biomarker bekannt. Zum Beispiel können Forscher die Ergebnisse von Blut- oder Urintests auf Anzeichen für eine bestimmte Droge untersuchen, anstatt die Teilnehmer nach dem Drogenkonsum zu fragen.

Ursache und Wirkung

Ein gefundener Zusammenhang zwischen einer Krankheit und einem möglichen Risiko bedeutet nicht zwangsläufig, dass der eine Faktor den anderen direkt verursacht hat.

Tatsächlich kann eine retrospektive Studie nie endgültig beweisen, dass ein Zusammenhang eine eindeutige Ursache darstellt, da es sich nicht um ein Experiment handelt. Es gibt jedoch Fragen, mit denen die Wahrscheinlichkeit eines kausalen Zusammenhangs getestet werden kann, wie z. B. das Ausmaß des Zusammenhangs oder ob es eine „Dosisreaktion“ auf eine zunehmende Exposition gegenüber dem Risikofaktor gibt.

Eine Möglichkeit, die Grenzen von Ursache und Wirkung zu veranschaulichen, ist die Betrachtung von Assoziationen, die zwischen einem kulturellen Faktor und einem bestimmten gesundheitlichen Effekt gefunden wurden. Der kulturelle Faktor selbst, wie z. B. eine bestimmte Art von Bewegung, ist möglicherweise nicht die Ursache für das Ergebnis, wenn dieselbe kulturelle Fallgruppe einen anderen plausiblen gemeinsamen Faktor teilt, wie z. B. eine bestimmte Nahrungsvorliebe.

Einige Risikofaktoren sind mit anderen verknüpft. Forscher müssen Überschneidungen zwischen Risikofaktoren berücksichtigen, wie z. B. einen sitzenden Lebensstil zu führen, depressiv zu sein und in Armut zu leben.

Wenn Forscher, die eine retrospektive Fall-Kontroll-Studie durchführen, einen Zusammenhang zwischen Depressionen und Gewichtszunahme im Laufe der Zeit feststellen, können sie beispielsweise nicht mit Sicherheit sagen, dass Depressionen ein Risikofaktor für Gewichtszunahme sind, ohne eine Kontrollgruppe mit Menschen hinzuzuziehen, die einen sitzenden Lebensstil pflegen.

Stichprobenverzerrung

Die für die Studie ausgewählten Fälle und Kontrollen repräsentieren möglicherweise nicht wirklich die untersuchte Krankheit.

Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Fälle in einem Lehrkrankenhaus untersucht werden, einer hochspezialisierten Umgebung im Vergleich zu den meisten Umgebungen, in denen die Krankheit auftreten kann. Auch die Kontrollen sind möglicherweise nicht typisch für die Bevölkerung. Personen, die ihre Daten freiwillig für die Studie zur Verfügung stellen, haben möglicherweise eine besonders hohe Gesundheitsmotivation.

Andere Einschränkungen

Es gibt noch andere Einschränkungen bei Fall-Kontroll-Studien. Sie sind zwar gut geeignet, um seltene Erkrankungen zu untersuchen, da sie keine großen Teilnehmergruppen benötigen, aber sie sind weniger nützlich, um seltene Risikofaktoren zu untersuchen, die in Kohortenstudien deutlicher zu erkennen sind.

Schließlich können Fall-Kontroll-Studien keine verschiedenen Stufen oder Typen der untersuchten Krankheit bestätigen. Sie können nur ein Ergebnis betrachten, weil ein Fall dadurch definiert ist, ob er die Krankheit hatte oder nicht.