Bài 11: Các loại thiết kế nghiên cứu khoa học trong y học

Nguyen Xuan Ngoc 20/06/2021

Mục tiêu bài học

1. Mô tả được những thiết kế thường được sử dụng trong nghiên cứu khoa học y học và hạn chế của mỗi loại nghiên cứu

2. Trình bày được từng loại nghiên cứu có ảnh hưởng gì đến tính giá trị và tính tin cậy của kết quả nghiên cứu

3. Xác định được loại nghiên cứu thích hợp cho đề cương nghiên cứu của chính học viên

Phụ thuộc vào chúng ta đã biết gì về vấn đề nghiên cứu, có những câu hỏi khác nhau cần được đặt ra và tương ứng với các thiết kế nghiên cứu khác nhau. Việc chọn lựa thiết kế nghiên cứu phụ thuộc vào

- Vấn đề thuộc loại gì?

- Kiến thức đã biết được về vấn đề

- Nguồn lực có được dành cho nghiên cứu

Thí dụ trong những vấn đề về quản lí y tế (thí dụ như việc quá tải của bệnh viện) chỉ cần mô tả rõ ràng vấn đề và xác định các yếu cố góp phần cũng đủ cung cấp những thông tin để hành động.

Ðối với một số vấn đề quản lí y tế và nhiều loại nghiên cứu khác, có thể chúng ta cần muốn biết mối liên hệ giữa các biến số (thí dụ như ít ăn rau và ung thư đại tràng). Trong trường hợp này chúng ta cần có nghiên cứu phân tích hay nghiên cứu thực nghiệm.

Một số loại nghiên cứu khoa học

Có nhiều cách phân loại nghiên cứu trong đó người ta thường chia làm 2 loại:

- Các nghiên cứu không can thiệp: trong đó nhà nghiên cứu chỉ mô tả và phân tích tình hình nhưng không can thiệp

- Các nghiên cứu có can thiệp: nhà nghiên cứu tác động lên tình hình và đo lường kết quả của việc tác động (thí dụ như tiến hành chương trình giáo dục sức khoẻ và xem nó có tác động gì lên tỉ lệ tiêm chủng).

1. Nghiên cứu không can thiệp

Nghiên cứu không can thiệp bao gồm nghiên cứu thăm dò, nghiên cứu mô tả và nghiên cứu phân tích

a. Nghiên cứu thăm dò

Nghiên cứu thăm dò là nghiên cứu trên quy mô nhỏ trong thời gian ngắn khi chúng ta chưa rõ về vấn đề hay tình hình cần phải nghiên cứu

Thí dụ: Uỷ ban quốc gia phòng chống AIDS muốn xây dựng dịch vụ tham vấn cho bệnh nhân AIDS và người nhiễm HIV nhưng không biết những nhu cầu của bệnh nhân cần được hỗ trợ. Ðể thăm dò những nhu cầu này, một số cuộc phỏng vấn sâu đã được tiến hành với nhiều nhóm bệnh nhân và với các nhân viên y tế đã làm trong lãnh vực này.

Trong nghiên cứu thăm dò người ta thường mô tả và so sánh. Thí dụ nhà nghiên cứu có thể mô tả nhu cầu của từng nhóm bệnh nhân và so sánh nhu cầu về tham vấn của bệnh nhân nam và bệnh nhân nữ. Nghiên cứu thăm dò sẽ có giá trị tốt hơn nếu nhà nghiên cứu cố gằng tiếp cận vấn đề từ nhiều hướng khác nhau.

b. Nghiên cứu mô tả

Nghiên cứu mô tả bao gồm việc thu thập và trình bày có hệ thống các số liệu nhằm cung cấp một bức tranh về một tình huống cụ thể.

Nghiên cứu mô tả có thể được tiến hành trên một quy mô lớn hoặc quy mô nhỏ. Ở quy mô nhỏ nghiên cứu mô tả bao gồm việc mô tả sâu các đặc tính của một số bệnh nhân hay các trạm y tế hoặc các dự án. Loại hình nghiên cứu này được gọi là nghiên cứu trường hợp (case study) hay báo cáo ca bệnh (case report, case series). Ở quy mô lớn hơn và các cuộc điều tra cắt ngang nhằm xác định sự phân bố của các biến số nhất định ở một thời điểm. Các đặc tính này có thể là các đặc tính thực thể, kinh tế xã hội hay hành vi của cộng đồng.

Ðôi khi nhà nghiên cứu thường kết hợp sự mô tả dân số nghiên cứu với sự so sánh các nhóm trong dân số. Mặc dù nghiên cứu này cũng sử dụng phương pháp so sánh tương tự như nghiên cứu phân tích, khi chỉ so sánh các nhóm dân số khác nhau, bản chất của nghiên cứu này vẫn là nghiên cứu mô tả.

Khác với các nghiên cứu phân tích nhằm tìm mối liên hệ giữa một yếu tố phơi nhiễm và tình trạng bệnh tật, các nghiên cứu mô tả, Nghiên cứu mô tả nhằm báo động, tìm hiểu một số đặc điểm hay ước lượng quy mô của một vấn đề sức khoẻ hay tìm hiểu kiến thức, thái độ, hành vi của người dân về vấn đề đó để đề xuất các giải pháp can thiệp.

Những nghiên cứu mô tả bao gồm: nghiên cứu ca bệnh, nghiên cứu loạt ca bệnh trong nghiên cứu lâm sàng và nghiên cứu trường hợp trong nghiên cứu sức khoẻ công cộng. Các nghiên cứu kiến thức, thái độ, hành vi hay các điều tra cắt ngang cũng là các nghiên cứu mô tả quan trọng. Các nghiên cứu mô tả tương đối phổ biến trong y văn và sau đây là một số thí dụ

Một báo cáo loạt ca bệnh (case series) dựa trên việc mô tả bệnh sử và bệnh cảnh lâm sàng của 4 người đàn ông được nhập viện tại trung tâmY khoa của Ðại học California ở Los Angeles (UCLA) vì bệnh viêm phổi do Pneumocystic carinii. Ðây là một vấn đề sức khoẻ cần phải báo động vì loại viêm phổi này trước đây chỉ xuất hiện ở những người bị rối loạn hệ thống miễn dịch. Những nhà nghiên cứu tiến hành một nghiên cứu để xem đây là một vấn đề sức khoẻ mới hay chỉ là các trường hợp tương tự với những ca bệnh viêm phổi Pneumocystic carinii được phát hiện từ trước? Vấn đề sức khoẻ này có những đặc điểm gì ?

Một nghiên cứu trường hợp được tiến hành dựa trên việc mô tả đặc điểm của một trạm y tế có hoạt động tương đối tốt nhằm rút ra các bài học về quản lí cho các trạm y tế 7. Ðây là một nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn trong tình hình có nhiều trạm y tế còn hoạt động kém.

Ở Anh quốc nhóm chăm sóc ban đầu (primary care groups) được đưa vào hoạt động từ năm 1999 và có một ngân quỹ thống nhất để chi trả cho các hoạt động y tế của bệnh nhân bao gồm cả chi phí nhập viện. Tuy nhiên người ta vẫn chưa rõ các thông tin nền (baseline) về sức khoẻ, kinh tế xã hội và tỉ lệ nhập viện của 66 nhóm chăm sóc ban đầu nay ở thành phố Luân đôn. Vì vậy một nghiên cứu cắt ngang mô tả được tiến hành và cho thấy sự khác biệt đáng kể về kinh tế xã hội, y tế và thực hành của các nhóm và các thông tin này được sử dụng cho việc lập kế hoạch và đánh giá dịch vụ y tế 8.

Như vậy các nghiên cứu mô tả có một giá trị thực tiễn hết sức to lớn và hoàn toàn không kém nghiên cứu phân tích về giá trị khoa học. Tuy nhiên một số nhà nghiên cứu vì không nắm rõ mục tiêu nghiên cứu của mình nên thay vì thực hiện một nghiên cứu mô tả tốt họ tiến hành một nghiên cứu phân tích kém.

Thí dụ trong một nghiên cứu cắt ngang nhằm tìm hiểu mô hình bệnh tật của một cộng đồng (đây là một nghiên cứu rất có giá trị để thiết kế chương trình can thiệp y tế cho cộng đồng đó) nhà nghiên cứu không tập trung vào việc mô tả các vấn đề sức khoẻ mà lại (thí dụ như) cố gắng tìm mối liên hệ giữa ung thư và hút thuốc lá và như vậy làm loãng giá trị của đề tài nghiên cứu bằng một phân tích kém chất lượng và bị sai lệch.

c. Nghiên cứu so sánh hay nghiên cứu phân tích

Dịch tễ học phân tích (hoặc tìm nguyên nhân) có nội dung tìm nguyên nhân gây ra vấn đề sức khỏe trong dân chúng.

Phương pháp áp dụng là phân tích các yếu tố ảnh hưởng làm gia tăng tỷ lệ bệnh trong một dân số. Nguyên lí của phương pháp này là so sánh tỉ lệ mắc bệnh của hai nhóm dân số: một dân số có tiếp xúc với yếu tố nguy cơ và một dân số không tiếp xúc với yếu tố nguy cơ. Nếu tỉ lệ mắc bệnh này khác biệt giữa hai nhóm (nghĩa là nguy cơ tương đối khác 1) thì ta kết luận có thể có mối liên hệ giữa yếu tố tiếp xúc và bệnh tật. Mặc dầu rất nhiều lãnh vực khoa học sinh học tham gia vào khảo sát nguyên nhân bệnh tật con người nhưng vai trò của dịch tễ học là độc đáo và không thể thay thế. Hơn nữa phương pháp dịch tễ học thường đi đầu tìm ra các nguyên nhân. Các ngành khoa học khác sẽ đi theo để tìm thêm chứng cứ ủng hộ.

Thí dụ John Snow đã tìm ra cơ chế lây bệnh của dịch tả trước khi các nhà vi sinh học tìm ra phẩy khuẩn tả – Doll và Hill tìm thấy vai trò của thuốc lá gây bệnh ung thư phổi trước khi các nhà khoa học tìm thấy hóa chất sinh ung trong khói thuốc lá.

Ðể có số liệu cụ thể, dịch tễ học phân tích có thể dùng các phương pháp điều tra thu thập sau đây:

Khảo sát nguyên nhân trong cohort

Nghiên cứu đoàn hệ Cohort

Nghiên cứu đoàn hệ là nghiên cứu nhằm tìm ra sự liên hệ giữa một yếu tố phơi nhiễm và một tình trạng sức khoẻ (thí dụ như một bệnh tật) bằng cách quan sát và so sánh nguy cơ mắc bệnh giữa hai nhóm quần thể có tình trạng phơi nhiễm khác nhau.

Một thí dụ kinh điển của nghiên cứu đoàn hệ là nghiên cứu các bác sĩ Anh quốc (The British Doctor's study) được bắt đầu tiến hành vào năm 1951 trong đó 34.440 nam bác sĩ được hỏi về tình trạng hút thuốc lá (có hay không) và được theo dõi về tử vong do ung thư phổi trong vòng 20 năm 3. Kết quả cho thấy nguy cơ tử vong hàng năm do ung thư phổi ở người không hút thuốc lá là 10/100.000 trong khi nguy cơ tử vong hàng năm do ung thư phổi ở người hút thuốc lá là 140/100.000. Như vậy hút thuốc lá làm tăng nguy cơ ung thư phổi lên 14 lần (nguy cơ tương đối là 14) và như vậy hút thuốc lá được gọi là yếu tố nguy cơ (hay nguyên nhân) của ung thư phổi.

Tiền đề của nghiên cứu đoàn hệ là phải theo dõi đầy đủ một hiện tượng sức khoẻ của quần thể trong thời gian khá dài (không có mất theo dõi - loss from follow-up). Ðây là khuyết điểm chính của nghiên cứu đoàn hệ và các thiết kế nghiên cứu khác (bệnh chứng và cắt ngang) được đề xuất để khắc phục. Nếu được theo dõi đầy đủ, nghiên cứu đoàn hệ có ưu điểm là trực quan và ít gây ra sai lệch do chọn lựa và sẽ có tính thuyết phục cao.

Khảo sát nguyên nhân bệnh chứng:

Nghiên cứu bệnh chứng

Giả sử chúng ta không có điều kiện theo dõi 34.440 bác sĩ trong thời gian 20 năm nhưng chúng ta có điều kiện (a) biết chắc chắn một người có phải là một nam bác sĩ hay không (b) ghi nhận được thông tin của tất cả các trường hợp ung thư phổi xảy ra trên các nam bác sĩ và (c) chọn một mẫu đại diện cho quần thể nam bác sĩ về phương diện hút thuốc lá. Khi đó bằng phép tính số học đơn giản có thể chứng minh:

Và như vậy chúng ta có thể ước lượng được nguy cơ tương đối mà không cần phải quan sát trong thời gian dài.

Nhằm tìm hiểu sự liên quan giữa sử dụng Oestrogen tổng hợp (OCE) và ung thư mội mạc tử cung, một nghiên cứu bệnh chứng được tiến hành trong đó có 183 người bị ung thư nội mạc tử cung (nhóm bệnh) và 183 người không bị ung thư nội mạc tử cung (nhóm chứng) được hỏi tiền căn sử dụng OCE4 . Kết quả cho thấy trong nhóm bệnh có 55 người có tiền căn sử dụng OCE (số chênh sử dụng OCE trong nhóm này là 55/128=0,43) và trong nhóm chứng có 19 người có tiền căn sử dụng OCE (số chênh sử dụng OCE trong nhóm chứng là 19/164=0,12). Tỉ số của hai số chênh này là 0,43/0,12= 3,6. Con số này (3,6) cũng chính là số chênh mắc ung thư mội mạc tử cung của nhóm sử dụng OCE so với nhóm không sử dụng OCE hay là mức tăng nguy cơ ung thư nội mạc tử cung nếu sử dụng OCE.

Nghiên cứu bệnh chứng tốt đòi hỏi phải thoả mãn 3 điều kiện đã nêu ở trên trong đó có điều kiện là phải có thông tin về tất cả các trường hợp bệnh vì vậy nghiên cứu này thích hợp cho các bệnh nghiêm trọng và tất cả các trường hợp bệnh đều phải nhập viện.

Bệnh ung thư là một thí dụ kinh điển của loại bệnh thích hợp cho nghiên cứu bệnh chứng. Nếu nghiên cứu bệnh chứng không thoả mãn được 3 điều kiện trên sẽ bị sai lệch (biased). Hơn thế nữa, khi tiến hành nghiên cứu bệnh chứng, nhà nghiên cứu phải chuẩn bị rất chu đáo về mặt kĩ thuật vì không dễ dàng thuyết phục được cộng đồng khoa học đều đồng ý rằng nhóm chứng là thực sự đại diện cho quần thể không mắc bệnh. Tuy nhiên nghiên cứu bệnh chứng có ưu điểm là tiến hành nhanh, ít tốn kém đặc biệt trong nghiên cứu các bệnh hiếm và có thời gian tiềm tàng kéo dài.

2. Nghiên cứu cắt ngang

Trở về thí dụ nghiên cứu sự liên hệ giữa hút thuốc là và ung thư phổi, chúng ta có thể không cần thời gian theo dõi trong suốt thời gian từ 1951 đến 1971 mà chỉ cần tiến hành một cuộc điều tra ở thời điểm 1971, ghi nhận thông tin về hút thuốc và ung thư phổi và có được kết luận tương tự như nghiên cứu đoàn hệ nếu chúng ta giả định được rằng (a) Tất cả các trường hợp ung thư phổi chẩn đoán trong giai đoạn 1951 đến 1971 đều còn sống cho đến năm 1971 (b) Việc mắc ung thư phổi không làm thay đổi thói quen hút thuốc lá của bác sĩ mắc bệnh (nghĩa là nếu họ hút thuốc lá rồi bị ung thư phổi thì họ vẫn tiếp tục hút thuốc lá và nếu họ không hút thuốc lá thì sau khi ung thư phổi vẫn tiếp tục không hút thuốc lá). Như vậy, nghiên cứu cắt ngang thường ít được sử dụng cho các bệnh nghiêm trọng như ung thư, bệnh nhiễm trùng, tai nạn. Những bệnh thích hợp cho nghiên cứu cắt ngang bao gồm rối loạn có tính chất định lượng và ít gây tử vong (béo phì, suy dinh dưỡng, bất dung nạp đường huyết, tăng huyết áp thể nhẹ hay trung bình).

Một nghiên cứu cắt ngang được tiến hành ở Bavaria, cộng hoà liên bang Ðức nhằm đánh giá tác động của bú sữa mẹ (trong thời kì nhũ nhi) lên nguy cơ béo phì (vào cuối tuổi nhà trẻ) bằng cách sử dụng các số liệu chiều cao, cân nặng và bộ câu hỏi về dinh dưỡng của 9357 trẻ từ 5-6 tuổi được khám sức khoẻ trước khi nhập học 5. Ở trẻ không được bú mẹ, tỉ lệ béo phì là 4,5% trong khi đó ở trẻ được bú mẹ tỉ lệ béo phì là 2,8%. Tác giả kết luận rằng bú sữa mẹ làm giảm nguy cơ béo phì ở cuối tuổi nhà trẻ. Mặc dù đây là nghiên cứu cắt ngang nhưng có tính giá trị tốt do thoả mãn được hai giả định của nghiên cứu cắt ngang (a) đứa trẻ bị béo phì không bị tăng nguy cơ tử vong và (b) việc trẻ bị béo phì không ảnh hưởng gì đến việc bú sữa mẹ ở giai đoạn nhũ nhi.

Tóm lại nghiên cứu cắt ngang có ưu điểm là đơn giản và ít tốn kém. Tuy nhiên nó chỉ có thể áp dụng được cho các bệnh tật có tính chất định lượng, phổ biến, ít gây tử vong và các yếu tố nguy cơ ít biến động.

3. Nghiên cứu can thiệp

Trong nghiên cứu can thiệp nhà nghiên cứu tác động lên tình hình và đo lường kết quả của việc tác động. Thông thường có hai nhóm được so sánh,nhóm được can thiệp (thí dụ như được điều trị với một loại thuốc) và nhóm không được can thiệp (nhóm sử dụng giả dược).

Nghiên cứu can thiệp được chia thành nghiên cứu thực nghiệm và nghiên cứu bán thực nghiệm

Trong nghiên cứu thực nghiệm, các cá nhân được chia ngẫu nhiên thành (ít nhất) hai nhóm. Một nhóm được nhận can thiệp (nhóm thử nghiệm) và một nhóm không được nhận can thiệp (nhóm chứng). Kết cuộc của can thiệp được tính từ việc so sánh kết quả ở hai nhóm.

Nghiên cứu thực nghiệm có 3 đặc tính:

- Thao tác

- Có nhóm chứng

- Chia nhóm ngẫu nhiên: sức mạnh của nghiên cứu thực nghiệm chính là việc chia nhóm ngẫu nhiên giúp loại bỏ yếu tố gây nhiễu.

Nghiên cứu bán thực nghiệm là nghiên cứu có sự thao tác của nhà nghiên cứu nhưng thiếu một trong hai đặc tính còn lại của nghiên cứu thực nghiệm (thí dụ như không có nhóm chứng hay không được chia nhóm ngẫu nhiên.

Nghiên cứu thực nghiệm có thể được chia làm 3 loại:

- Thử nghiệm lâm sàng: là nghiên cứu trên đối tượng bệnh nhân. Loại nghiên cứu bao gồm việc thử nghiệm một điều trị mới hay một biện pháp dự phòng các di chứng trên bệnh nhân nhằm đánh giá hiệu quả của việc điều trị hay dự phòng kể trên.

- Thử nghiệm thực địa là việc can thiệp trên người chưa có bệnh. Loại nghiên cứu này chủ yếu đánh giá các biện pháp dự phòng.Để nghiên cứu có tính xác hợp người ta thường chỉ sử dụng thử nghiệm thực địa để đánh giá các giải pháp can thiệp dự phòng cho các bệnh bệnh phổ biến hay trầm trọng. Các thử nghiệm vaccine là một loại thử nghiệm thực địa phổ biến nhất.

- Can thiệp cộng đồng tương tự như thử nghiệm thực địa nhưng có đặc điểm là biện pháp can thiệp được áp dụng cho cả cộng đồng chứ không phải có một cá nhân đơn lẻ. Can thiệp cộng đồng áp dụng khi biện pháp can thiệp này chỉ có thể áp dụng cho quy mô cộng đồng thí dụ như việc đánh giá hiệu quả của việc cải tạo vệ sinh môi trường trong việc phòng chống sốt rét.

Nghiên cứu can thiệp chính thống có 3 đặc điểm quan trọng: có việc can thiệp chủ động và đặc hiệu cho nghiên cứu, có nhóm đối chứng và sử dụng việc phân nhóm ngẫu nhiên để đưa các đối tượng vào nhóm can thiệp và hay nhóm đối chứng đối chứng.

Nghiên cứu can thiệp không có đủ 3 đặc tính trên được gọi là nghiên cứu bán can thiệp (quasi experiment). Việc sai lệch thông tin trong nghiên cứu can thiệp có thể được giảm thiểu nếu với phương pháp mù đơn (có nghĩa là làm sao cho đối tượng không biết loại điều trị của cá nhân mình) hoặc mù đôi (cả đối tượng điều trị và nhà nghiên cứu đều không biết loại điều trị được thực hiện trên từng cá nhân). Tuy nhiên tính chất mù của nghiên cứu can thiệp không phải là yêu cầu tuyệt đối.

Do nghiên cứu thực nghiệm có chia làm 2 nhóm can thiệp và nhóm chứng bằng phương pháp chia nhóm ngẫu nhiên, sẽ phân bố đều yếu tố gây nhiễu trong 2 nhóm và hạn chế vai trò của yếu tố gây nhiễu, đặc biệt khí cỡ mẫu đủ lớn. Đó là lí do tại sao những bằng chứng từ nghiên cứu thực nghiệm được đánh giá cao.