Es gibt zwei grundsätzliche Arten von Kohortenstudien, die darauf basieren, wann und wie die Probanden in die Studie aufgenommen werden:

Prospektive Kohortenstudien:

In prospektiven Kohortenstudien konzipieren die Forscher die Studie, rekrutieren die Probanden und erheben die Grunddaten der Exposition aller Probanden, bevor einer der Probanden einen der interessierenden Endpunkte entwickelt hat. Die Probanden werden dann in die Zukunft verfolgt, um die Entwicklung der interessierenden Ergebnisse zu erfassen. Die Nachbeobachtung kann durch Fragebögen per Post, durch Telefoninterviews, über das Internet oder persönlich mit Interviews, körperlichen Untersuchungen und Labor- oder Bildgebungstests durchgeführt werden. Auch Kombinationen dieser Methoden können verwendet werden.

Typischerweise haben die Forscher einen primären Fokus, zum Beispiel, um mehr über Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Krebs zu erfahren, aber die Daten, die von der Kohorte im Laufe der Zeit gesammelt werden, können verwendet werden, um viele Fragen zu beantworten und viele mögliche Determinanten zu testen, sogar Faktoren, die sie nicht in Betracht gezogen hatten, als die Studie ursprünglich konzipiert wurde.

Die Framingham Heart Study, die Nurses Health Study und die Black Women’s Health Study sind gute Beispiele für große, produktive prospektive Kohortenstudien. In jeder dieser Studien wollten die Untersucher Risikofaktoren für häufige chronische Krankheiten untersuchen. Die Forscher identifizierten eine Kohorte (Gruppe) von möglichen Probanden, die über einen längeren Zeitraum beobachtet werden konnten. Die in Frage kommenden Personen mussten bestimmte Kriterien (Einschlusskriterien) erfüllen, um als Probanden in die Studie aufgenommen zu werden. Die Untersucher bestimmen dann die anfänglichen oder „Baseline“-Merkmale, Verhaltensweisen und andere „Expositionen“ aller Probanden zu Beginn der Studie. Die Informationen werden von allen Probanden auf die gleiche Art und Weise gesammelt, wobei für alle Probanden exakt die gleichen Fragen und Datenerhebungsmethoden verwendet werden. Die Fragen und Datenerhebungsverfahren werden sehr sorgfältig entworfen, um genaue Informationen über Expositionen zu erhalten, bevor sich bei einem der Probanden eine Krankheit entwickelt.

Für weitere Informationen:

Link zur Framingham Heart Study

Link zur The Nurses Health Study

Link zur The Black Women’s Health Study

Natürlich kann die Datenanalyse erst stattfinden, wenn genügend „Ereignisse“ oder „Ergebnisse“ eingetreten sind, es muss also Zeit vergehen, und die Analysen werden Ereignisse betrachten, die in der Zeit vom Beginn der Studie bis zum Zeitpunkt der Analyse oder dem Ende der Studie eingetreten sind. Es versteht sich von selbst, dass die Analyse immer retrospektiv durchgeführt wird, weil eine Zeitspanne verstrichen sein muss, bevor man die Inzidenz vergleichen kann. Das Besondere an prospektiven Kohortenstudien ist, dass sie prospektiv angelegt wurden, und dass die Probanden eingeschlossen wurden und die Basisdaten gesammelt wurden, bevor einer von ihnen einen der interessierenden Endpunkte entwickelte. Die Bestimmung des Baseline-Expositionsstatus vor dem Auftreten von Krankheitsereignissen gibt prospektiven Studien einen wichtigen Vorteil bei der Verringerung bestimmter Arten von Verzerrungen, die in retrospektiven Kohortenstudien und Fall-Kontroll-Studien auftreten können, wenn auch auf Kosten der Effizienz.

Nach der Erhebung der Baseline-Informationen werden die Probanden in einer prospektiven Kohortenstudie dann „longitudinal“, d.h. über einen Zeitraum von meist mehreren Jahren, verfolgt. Dies ermöglicht es den Forschern zu wissen, wann die Nachbeobachtung begann, ob und wann die Probanden erkrankten, ob und wann sie zur Nachbeobachtung verloren gingen und ob sich ihr Expositionsstatus während der Nachbeobachtungszeit veränderte. Indem die Forscher individuelle Daten zu diesen Details für jeden Probanden haben, können sie die Inzidenzraten für jede der Expositionsgruppen berechnen und vergleichen.

Die Abbildung unten zeigt eine hypothetische Gruppe von 12 Probanden, die über mehrere Jahre verfolgt wurden. Sie wurden zu verschiedenen Zeiten in die Studie aufgenommen, und einige von ihnen sind in der Nachverfolgung verloren gegangen, d.h. sie haben aufgehört, auf Briefe, E-Mails und Telefonanrufe zu antworten, so dass wir nicht wissen, was mit ihnen passiert ist; diese sind durch die horizontale Nachverfolgungslinie dargestellt, die anhält.

Drei Probanden entwickelten das interessierende Ergebnis zu den ungefähren Daten, die durch die „X „s angezeigt werden. Die Inzidenzrate wurde berechnet, indem die krankheitsfreie Beobachtungszeit für jeden Probanden berechnet, die krankheitsfreien Beobachtungszeiten für die gesamte Gruppe addiert und dann durch die Anzahl der Ereignisse geteilt wurde, wie in der Berechnung unterhalb der Zeitleiste gezeigt.

Da die Forscher bei der Erhebung der Ausgangsdaten nach vielen Expositionen fragten, können sie die Daten schließlich verwenden, um viele Assoziationen zwischen verschiedenen Expositionen und Krankheitsausgängen zu untersuchen. Zum Beispiel könnte man Raucher und Nichtraucher zu Beginn der Studie identifizieren und ihre spätere Inzidenz von Herzerkrankungen vergleichen. Oder man könnte Probanden anhand ihres Body-Mass-Index (BMI) gruppieren und ihr Risiko für Herzerkrankungen oder Krebs vergleichen.

Die Daten in der folgenden Tabelle fassen einige der Ergebnisse einer Studie aus der Nurses‘ Health Study zusammen, in der der Zusammenhang zwischen Body-Mass-Index (BMI) und Herzerkrankungen untersucht wurde. (Link zum Artikel)

Body Mass Index	# Nichttödliche Herzinfarkte	Personen-Jahre der Beobachtung	MI-Rate pro 100,000 Personen-Jahre	Rate Verhältnis
<21	41	177,356	23.1	1.0
21-23	57	194,243	29.3	1.3
23-25	56	155,717	36.0	1.6
25-29	67	148,541	45.1	2.0
>29	85	99,573	85.4	3,7

Es gab über 118.000 Krankenschwestern in der Studie, und sie teilten die Kohorte in0 fünf Expositionsgruppen basierend auf dem BMI ein. In diesem Fall verwendeten sie die Inzidenzrate von Myokardinfarkten (MI, d.h. Herzinfarkten) bei den schlanksten Frauen (BMI < 21) als Referenz, gegen die sie die Inzidenzraten von MI in den anderen vier Gruppen verglichen. So lag die Inzidenzrate von MI in der Referenzgruppe (mit BMI < 21) bei 23,1 pro 100.000 Personenjahren krankheitsfreier Beobachtungszeit. Die Inzidenzrate in der schwersten Gruppe (BMI > 29) betrug 85,4 MIs pro 100.000 Personenjahre.

Das Arbeitsblatt Epi-Tools.XLS für Kohortenstudien kann entweder kumulative Inzidenzen (oberer Abschnitt des Arbeitsblatts) oder Inzidenzraten wie diese (unterer Abschnitt des Arbeitsblatts) vergleichen. Wenn man zum Beispiel die schwerste Gruppe (BMI > 29) mit den Frauen mit BMI < 21 (die Referenzgruppe) vergleichen würde, würde die Epi-Tools-Analyse so aussehen

Manson et al. nutzten ebenfalls die Nurses‘ Health Study (NHS), um den Effekt von Bewegung auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu untersuchen. Die NHS nahm 1976 121.700 weibliche Krankenschwestern auf, begann aber erst 1986 mit der Erhebung von Daten zur körperlichen Aktivität. Da die ursprünglichen Basisdaten keine Angaben zur körperlichen Betätigung enthielten, wurden für die Bewegungsstudie nur die Frauen herangezogen, die bis 1986 noch keine kardiovaskulären Probleme entwickelt hatten. Die Bewegungsstudie beschränkte sich also auf die 72.448 Probandinnen, die 1986 frei von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs waren. Im Wesentlichen stellten die Informationen über Bewegung und Aktivität, die sie 1986 zu sammeln begannen, eine neue Basislinie für diese Untergruppe der ursprünglichen Kohorte dar.

Link zum Artikel von Manson et al.

Retrospektive Kohortenstudien

Retrospektive Studien gruppieren die Probanden ebenfalls auf der Basis ihres Expositionsstatus und vergleichen ihre Erkrankungshäufigkeit. In diesem Fall werden jedoch sowohl der Expositionsstatus als auch das Ergebnis retrospektiv ermittelt.

Im Wesentlichen springen die Forscher in der Zeit zurück, um eine nützliche Kohorte zu identifizieren, die anfangs frei von Krankheit und „gefährdet“ war. Sie verwenden dann alle verfügbaren Aufzeichnungen, um den Expositionsstatus jedes Probanden zu Beginn des Beobachtungszeitraums zu bestimmen, und sie stellen dann fest, was später mit den Probanden in den zwei (oder mehr) Expositionsgruppen geschah. Retrospektive Kohortenstudien sind ebenfalls „längsschnittlich“, da sie die gesundheitlichen Ergebnisse über eine Zeitspanne hinweg untersuchen. Der Unterschied besteht darin, dass bei retrospektiven Kohortenstudien alle Krankheitsfälle bereits aufgetreten sind, bevor die Untersucher die Studie initiieren. Im Gegensatz dazu werden bei prospektiven Kohortenstudien die Expositionsinformationen zu Beginn der Studie gesammelt, bevor die Probanden eines der interessierenden Ergebnisse entwickelt haben, und die „Risikoperiode“ beginnt nach der Erhebung der Expositionsdaten und erstreckt sich bis in die Zukunft.

Retrospektive Kohortenstudien sind besonders nützlich für ungewöhnliche Expositionen oder berufliche Expositionen. Wenn ein Forscher zum Beispiel feststellen wollte, ob die Exposition gegenüber Chemikalien, die in der Reifenherstellung verwendet werden, mit einem erhöhten Sterberisiko verbunden ist, könnte man eine Reifenfabrik finden, die seit mehreren Jahrzehnten in Betrieb ist. Man könnte die Gesundheitsakten der Angestellten verwenden, um diejenigen zu identifizieren, die bei ihrer Arbeit den fraglichen Chemikalien ausgesetzt waren (z. B. Arbeiter, die tatsächlich Reifen herstellten), und die nicht exponierten Kollegen (z. B. Büroangestellte oder Verkaufspersonal in derselben Firma oder, noch besser, Arbeiter, die ebenfalls an der Herstellung beteiligt waren, aber bei ihrer Arbeit nicht mit den Chemikalien in Berührung kamen). Man könnte dann feststellen, was mit allen Probanden passiert ist, und die Häufigkeit des Todes bei den exponierten und nicht-exponierten Arbeitern vergleichen.

Retrospektive Kohortenstudien wie diese sind sehr effizient, weil sie viel weniger Zeit in Anspruch nehmen und viel weniger kosten als prospektive Kohortenstudien, aber dieser Vorteil schafft auch mögliche Probleme. Manchmal ist der Expositionsstatus nicht klar, wenn es notwendig ist, in die Vergangenheit zu gehen und zu verwenden, was auch immer an Daten zur Verfügung stand, weil die verwendeten Daten nicht für die Verwendung in einer Studie konzipiert waren. Selbst wenn klar wäre, wer aufgrund der Mitarbeiteraufzeichnungen den Chemikalien in der Reifenherstellung ausgesetzt war, wäre es wichtig, auch andere Unterschiede zu berücksichtigen (oder zu bereinigen), die die Sterblichkeit beeinflusst haben könnten (Confounding-Faktoren). Zum Beispiel könnte es in einer Studie, die die Sterblichkeitsraten zwischen Arbeitern, die den bei der Reifenherstellung verwendeten Lösungsmitteln ausgesetzt waren, und einer nicht exponierten Vergleichsgruppe vergleicht, wichtig sein, für Störfaktoren wie Rauchen und Alkoholkonsum zu korrigieren. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass eine retrospektive Kohortenstudie über genaue Informationen zu diesen anderen Risikofaktoren verfügt.

Als ein Ausbruch von Giardia (siehe diesen Link zur CDC-Seite über Giardia) in Milton, MA auftrat, bat das Milton Health Department die Epidemiologen des MA Department of Public Health um Unterstützung. (Kathleen MacVarish vom BUSPH Practice Office war die Gesundheitsbeauftragte in Milton, die die Untersuchung leitete.) Das Ersuchen um Unterstützung wurde einige Zeit nach Beginn des Ausbruchs gestellt, und der Ausbruch war bereits abgeklungen, als das DPH mit seiner Untersuchung begann. Der Ausbruch konzentrierte sich eindeutig auf die Mitglieder des Wollaston Golf Clubs in Milton, MA , der zwei Swimmingpools hatte, einen für Erwachsene und ein Planschbecken für Säuglinge und Kleinkinder. In Anbetracht dessen, was sie über die üblichen Mechanismen wussten, durch die Giardien übertragen werden, dachten die Forscher, dass die Kontamination des Kinderpools durch ein Kind, das Giardien in seinem Stuhl ausscheidet, die wahrscheinlichste Quelle war. (HINWEIS) Die Studie wurde durchgeführt, indem man die meisten Personen der Kohorte dazu brachte, einen Fragebogen auszufüllen, in dem eine der Schlüsselfragen lautete: „Haben Sie einige Zeit im Kinderbecken verbracht?“ Dieser Ausbruch fand eindeutig in einer genau definierten Kohorte statt (Mitglieder des Clubs), und die Forscher konnten bestimmen, wie viele Personen in jeder der Expositionsgruppen (d.h. mit oder ohne Exposition gegenüber dem Kinderbecken) Giardien entwickelten. Darüber hinaus wussten sie auch, wie viele der Befragten im Kinderbecken exponiert waren und wie viele nicht. Mit anderen Worten, sie kannten die Nenner für die Expositionsgruppen, so dass sie die kumulative Inzidenz, die Risikodifferenz und das Risikoverhältnis berechnen konnten. Sie fanden heraus, dass Personen, die Zeit im Kinderbecken verbracht hatten, 9,0 mehr Fälle pro 100 Personen hatten als diejenigen, die keine Zeit im Kinderbecken verbracht hatten. Das Risikoverhältnis betrug 3,27. Da die Untersuchung begann, nachdem die Fälle bereits aufgetreten waren, ist die Studie des DPH über Giardien in Milton ein Beispiel für eine retrospektive Kohortenstudie.

Eine ambidirektionale Kohortenstudie

Eine Kohortenstudie kann auch ambidirektional sein, was bedeutet, dass es sowohl retrospektive als auch prospektive Phasen der Studie gibt. Ambidirektionale Studien sind viel seltener als rein prospektive oder retrospektive Studien, aber sie sind konzeptionell konsistent und teilen Elemente der Vor- und Nachteile beider Studientypen. Die Air Force Health Study (AFHS) – auch bekannt als Ranch Hand Study – wurde 1979 von der U.S. Air Force initiiert, um die möglichen gesundheitlichen Auswirkungen der Exposition von Militärangehörigen gegenüber Agent Orange und anderen chemischen Entlaubungsmitteln zu untersuchen, die während des Vietnamkriegs versprüht wurden. Die Studie wurde vergleichend durchgeführt:

• 1.098 Piloten, die in Vietnam dem Dioxin ausgesetzt waren (Operation Ranch Hand)
• 1,549 Männer, die während der gleichen Zeit Frachtmissionen in Südostasien flogen

Dies ist eine „ambidirektionale“ Studie, weil sie sowohl eine retrospektive Komponente als auch eine prospektive Komponente hatte. Einige der Probleme, von denen vermutet wurde, dass sie durch Agent Orange verursacht wurden, wären kurz nach der Exposition aufgetreten (z.B. Hautausschläge). Diese wurden untersucht, indem man die Kohorte retrospektiv betrachtete, um zu sehen, ob die exponierten Piloten mehr Probleme hatten als die Kontrollen. Andere Probleme (z.B. Unfruchtbarkeit & Krebs) könnten erst einige Zeit nach der Exposition auftreten. Deshalb wurde die Kohorte prospektiv verfolgt, um zu sehen, ob diese Probleme häufiger auftraten. Die Berichte, die aus der Studie hervorgingen, legten einen Zusammenhang zwischen der Agent Orange Exposition und neun verschiedenen Krankheiten nahe: Chlorakne, Morbus Hodgkin, Multiples Myelom, Non-Hodgkin-Lymphom, Porphyria cutanea tarda, Krebserkrankungen der Atemwege (Lunge, Bronchien, Kehlkopf und Luftröhre), Weichteilsarkome, akute und subakute periphere Neuropathie und Prostatakrebs.

Geschlossene (feste) versus offene Kohorten

Eine geschlossene Kohorte ist eine Kohorte mit fester Mitgliedschaft. Sobald die Kohorte durch die Aufnahme von Probanden definiert ist und die Nachbeobachtung beginnt, kann niemand mehr hinzugefügt werden. Die Anzahl der Probanden kann durch Tod oder Verlust der Nachbeobachtung sinken, aber es werden keine weiteren Probanden hinzugefügt. Folglich werden geschlossene Kohorten mit der Zeit immer kleiner. Bürger Japans, die der Strahlung ausgesetzt waren, als während des Zweiten Weltkriegs Atombomben auf Hiroshima und Nagasaki abgeworfen wurden, würden als Mitglieder einer festen oder geschlossenen Kohorte gelten, die durch ein Ereignis definiert wurde. Ashengrau und Seage würden die Bombenopfer als „feste Kohorte“ klassifizieren und unterscheiden zwischen einer festen Kohorte und einer geschlossenen Kohorte. Sie definieren eine geschlossene Kohorte als ähnlich zu einer festen Kohorte, außer dass eine geschlossene Kohorte eine ist, die keine Verluste hat, die man nachverfolgen kann, zum Beispiel eine Kohorte von Personen, die an einem Mittagessen teilgenommen haben, das zu einem Ausbruch von Salmonellose führte.

Im Gegensatz dazu ist eine offene Kohorte dynamisch, was bedeutet, dass Mitglieder im Laufe der Zeit austreten oder hinzugefügt werden können. Rothman gibt das Beispiel eines staatlichen Krebsregisters. Probanden werden kontinuierlich hinzugefügt, wenn bei ihnen Krebs diagnostiziert wird, es kommen also ständig neue Probanden hinzu. Probanden können die Kohorte auch verlassen, indem sie in einen anderen Staat ziehen oder sterben. Ein weiteres Beispiel für eine offene oder dynamische Kohorte wären die Studenten der Boston University.

Diese Beschreibungen sollten vertraut klingen, da sie im Wesentlichen parallel zu den Beschreibungen von festen und dynamischen Populationen aus dem Modul „Measures of Disease Frequency“ verlaufen. Die große Mehrheit der Kohortenstudien wird in geschlossenen (oder fixen) Kohorten durchgeführt, da es schwieriger ist, die Teilnahmeberechtigung festzustellen und die Personen in einer offenen Kohorte zu verfolgen, da sie jederzeit ein- und austreten können. Dieses Problem wird umso größer, je größer die Kohorte wird und/oder je länger die Studie andauert. Beachten Sie, dass die retrospektive Kohortenstudie zu Giardia in Milton eine offene Kohorte war (Mitglieder des Golfclubs), aber die Population war relativ klein und der Zeitraum sehr kurz.

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