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Review
. 2020 Apr 8;20(3):e7869.
doi: 10.5867/medwave.2020.02.7869.

General concepts in biostatistics and clinical epidemiology: Experimental studies with randomized clinical trial design

[Article in Spanish, English]
Affiliations
Review

General concepts in biostatistics and clinical epidemiology: Experimental studies with randomized clinical trial design

[Article in Spanish, English]
Sebastián Estrada et al. Medwave. .

Abstract

In experimental studies, researchers apply an intervention to a group of study participants and analyze the effects over a future or prospective timeline. The prospective nature of these types of studies allows for the determination of causal relationships, but the interventions they are based on require rigorous bioethical evaluation, approval from an ethics committee, and registration of the study protocol prior to implementation. Experimental research includes clinical and preclinical testing of a novel intervention or therapy at different phases of development. The main objective of clinical trials is to evaluate an interventions efficacy and safety. Conventional clinical trials are blinded, randomized, and controlled, meaning that participants are randomly assigned to either the study intervention group or a comparator (a control group exposed to a placebo intervention or another non-placebo or active interventionor not exposed to any intervention) to reduce selection and confounding biases, and researchers are also unaware of the type of intervention being applied. Intention-to-treat analysis (inclusion of all originally randomized subjects) should be done to avoid the effects of attrition (dropout) and crossover (variance in the exposure or treatment over time). A quasi-experimental design and external controls may also be used. Metrics used to measure the magnitude of effects include relative risk, absolute and relative risk reductions, and numbers needed to treat and harm. Confounding factors are controlled by randomization. Other types of bias to consider are selection, performance, detection, and reporting. This review is the fifth of a methodological series on general concepts in biostatistics and clinical epidemiology developed by the Chair of Scientific Research Methodology at the School of Medicine, University of Valparaíso, Chile. It describes general theoretical concepts related to randomized clinical trials and other experimental studies in humans, including fundamental elements, historical development, bioethical issues, structure, design, association measures, biases, and reporting guidelines. Factors that should be considered in the execution and evaluation of a clinical trial are also covered.

En los estudios experimentales, el investigador aplica una intervención sobre los participantes, por lo que su eje temporal es prospectivo. Estas características permiten probar relaciones causales, pero implican una rigurosa evaluación bioética y una inscripción previa del protocolo de estudio. Entre las investigaciones experimentales se encuentran los estudios preclínicos y diversos ensayos con objetivos distintos según la fase de desarrollo en que se encuentre. Entre ellos se incluyen los ensayos clínicos, cuyo objetivo principal es evaluar la eficacia y la seguridad de alguna intervención o terapia. El diseño convencional de ensayo clínico es aleatorizado controlado enmascarado, donde se asigna aleatoriamente a los participantes a una intervención y a sus comparadores (otra intervención, placebo o nada); lo que permite controlar el sesgo de selección y el de confusión. Asimismo, los participantes y los investigadores no conocen la intervención que fue asignada. El análisis de sus resultados debe considerar a todos los sujetos originalmente aleatorizados, lo que se conoce como análisis por intención de tratar. Otros tipos de estudios experimentales incluyen los estudios cuasiexperimentales y los estudios experimentales con controles externos. Las medidas de magnitud del efecto utilizadas son el riesgo relativo, las reducciones absolutas y relativas de riesgo y los números necesarios a tratar y dañar. Si bien los factores de confusión son controlados por el proceso de aleatorización, otros sesgos que hay que considerar son los de selección, desarrollo, detección, desgaste y reporte. En este artículo, se abordan los conceptos teóricos generales sobre los estudios experimentales en seres humanos, fundamentalmente sobre los ensayos clínicos aleatorizados, considerando sus elementos fundamentales, desarrollo histórico, aspectos bioéticos, construcción, variantes en el diseño, medidas de asociación, sesgos y pautas de reporte. Finalmente, se sintetizan algunas consideraciones que siempre hay que tener en mente durante la ejecución y la evaluación de un ensayo clínico. Esta revisión es la quinta entrega de una serie metodológica sobre conceptos generales en bioestadística y epidemiologia clínica desarrollada por la Cátedra de Metodología de la Investigación Científica de la Escuela de Medicina de la Universidad de Valparaíso, Chile.

Keywords: bias; biostatistics; epidemiology; relative risk; therapeutics; clinical trial.

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