Development and comparison of statistical methodology in network meta-analysis of diagnostic test accuracy studies applied to cardiovascular diseases

Abstract

Nowadays, meta-analysis (MA) has evolved into a popular, influential research design with a substantial impact on the formulation of medical practice and health policy.Many systematic reviews (SRs) and MAs of diagnostic test accuracy studies (DTA) are published every year providing direct comparisons between the different tests of interest. Network meta-analysis (NMA) expands the scope of a conventional pairwise MA by analyzing simultaneously both direct and indirect comparisons across trial as well as indirect comparisons. The problem lies in the fact that the NMA methods for comparing interventions cannot be applied to DTA studies due to the double outcome of these studies (sensitivity & specificity), the different design of the primary studies and the application of the diagnostic tests on the same participants which violates the principle of independence. In this doctoral thesis, an overview of systematic reviews (OoSRs) was first conducted in DTA studies related to cardiovascular diseases (CVDs) for the period 2010-2020. The purpose of this study was to describe them and assess the quality of their abstracts according to PRISMA-DTA for abstracts reporting guidelines. Specifically, 72 SRs were found, half of which were published in general medical journals and the other half in special journals. In addition, most of the reviews were in the field of acute myocardial infarction and coronary artery disease with imaging tests being the most frequently encountered diagnostic tests. Moreover, most journals were found to adopt the PRISMA statement and have structured abstracts, while overall completeness reporting was significantly higher in abstracts of studies published in general journals compared to specialized journals. Furthermore, this thesis presents a scoping review of methodological articles that have been published and deal with the models and methods that have been developed for DTA-NMA by applying and comparing them using data of 32 application papers on different medical fields. In detail, 11 models based on Bayesian statistics and two hierarchical meta-regression approaches were found which do not take into account the correlation between tests applied to the same participants. Comparison of all methods showed that sensitivity estimates are comparable between meta-regression approaches and DTA-NMA models while specificity estimates are higher in meta-regression. In addition, in this PhD thesis, an OoSRs was performed on studies related to the diagnosis of pulmonary embolism using imaging tests in order to apply and compare as many of the above DTA-NMA methods as were feasible according to the nature of the data. Finally, 13 SRs and 33 DTA studies were found which included four imaging tests. The results of the NMA showed that different methods can potentially lead to different estimates of diagnostic accuracy. The choice of method for synthesizing DTA studies via NMA depends on the type of diagnostic tests (categorical or continuous), the design of the primary studies, and the researchers' familiarity with Bayesian statistics.

Στις μέρες μας, η μετα-ανάλυση (ΜΑ) έχει εξελιχθεί σ’ ένα δημοφιλή τρόπο σχεδιασμού έρευνας με σημαντικές επιπτώσεις στη διαμόρφωση της Τεκμηριωμένης Ιατρικής. Κάθε χρόνο δημοσιεύεται ένας μεγάλος αριθμός συστηματικών ανασκοπήσεων (ΣΑ) και ΜΑ μελετών διαγνωστικής ακρίβειας (ΔΑ) με στόχο την άμεση σύγκριση των εκάστοτε διαγνωστικών δοκιμασιών. Η μετα-ανάλυση δικτύου (ΜΑΔ) διευρύνει το πεδίο εφαρμογής μιας συμβατικής ΜΑ αναλύοντας ταυτόχρονα άμεσες καθώς και έμμεσες συγκρίσεις. Το πρόβλημα έγκειται στο γεγονός ότι οι μέθοδοι της ΜΑΔ που χρησιμοποιούνται στην περίπτωση μελετών που συγκρίνουν θεραπευτικές παρεμβάσεις δεν μπορούν να εφαρμοστούν και σε μελέτες ΔΑ λόγω της διπλής έκβασης των μελετών αυτών (ευαισθησία & ειδικότητα), του διαφορετικού σχεδιασμού των πρωταρχικών μελετών και την εφαρμογή των διαγνωστικών δοκιμασιών στους ίδιους ασθενείς παραβιάζοντας την αρχή της ανεξαρτησίας. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αρχικά έγινε μία ανασκόπηση συστηματικών ανασκοπήσεων (ΑΣΑ) σε μελέτες ΔΑ που αφορούσαν σε καρδιαγγειακά νοσήματα (ΚΑΝ) για τη χρονική περίοδο 2010-2020. Σκοπός ήταν η περιγραφή αυτών και η αξιολόγηση της ποιότητας των περιλήψεων τους (abstracts) σύμφωνα με τις δημοσιευμένες κατευθυντήριες οδηγίες (PRISMA-DTA for abstracts checklist). Συγκεκριμένα, βρέθηκαν 72 ΣΑ από τις οποίες οι μισές ήταν δημοσιευμένες σε περιοδικά γενικού ενδιαφέροντος και οι άλλες μισές σε περιοδικά ειδικού ενδιαφέροντος. Επιπλέον, οι περισσότερες αφορούσαν στον τομέα του οξέος εμφράγματος του μυοκαρδίου και στην στεφανιαία νόσο με τις απεικονιστικές δοκιμασίες να είναι οι πιο συχνά εμφανιζόμενες διαγνωστικές δοκιμασίες. Επιπροσθέτως, η πλειοψηφία των περιοδικών βρέθηκε ότι ακολουθούσαν τις κατευθυντήριες οδηγίες και είχαν δομημένες περιλήψεις ενώ παράλληλα αποδείχθηκε ότι συνολικά οι περιλήψεις των μελετών που ήταν δημοσιευμένες σε περιοδικά γενικού ενδιαφέροντος ήταν πληρέστερες από τις περιλήψεις των μελετών περιοδικών ειδικού ενδιαφέροντος. Ακόμα, αυτή η διατριβή παρουσιάζει μία ανασκόπηση των μεθοδολογικών άρθρων που έχουν δημοσιευθεί και ασχολούνται με τα μοντέλα και τις μεθόδους που έχουν ως τώρα αναπτυχθεί σε ΜΑΔ μελετών ΔΑ εφαρμόζοντας και συγκρίνοντας τα μεταξύ τους σε 32 άρθρα που βρέθηκαν ότι έχουν διαθέσιμα δεδομένα για ΜΑΔ σε μελέτες ΔΑ πάνω σε διαφορετικά ιατρικά πεδία. Αναλυτικά, βρέθηκαν 11 μοντέλα βασισμένα στην Μπεϋζιανή στατιστική και δύο προσεγγίσεις ιεραρχικής μετα-παλινδρόμησης οι οποίες δεν λαμβάνουν υπόψιν τη συσχέτιση μεταξύ των δοκιμασιών που έχουν εφαρμοστεί στα ίδια άτομα. Η σύγκριση όλων των μεθόδων έδειξε ότι οι η μετα-παλινδρόμηση δίνει παρόμοιες εκτιμήσεις για την ευαισθησία ενώ υπερεκτιμά την ειδικότητα σε σχέση με τα μοντέλα. Επιπροσθέτως, σε αυτή τη διδακτορική διατριβή έγινε μία ΑΣΑ σε μελέτες που αφορούσαν στη διάγνωση της πνευμονικής εμβολής με τη χρήση απεικονιστικών δοκιμασιών με σκοπό να εφαρμοστούν και να συγκριθούν όσες από παραπάνω μεθόδους ήταν εφικτές σύμφωνα με τη φύση των δεδομένων. Τελικά βρέθηκαν 13 ΣΑ και 33 μελέτες ΔΑ οι οποίες συμπεριλάμβαναν τέσσερις απεικονιστικές μεθόδους. Τα αποτελέσματα της ΜΑΔ έδειξαν ότι οι διαφορετικές μέθοδοι μπορούν να δώσουν διαφορετικά αποτελέσματα ως προς τη διαγνωστική ακρίβεια των δοκιμασιών που συγκρίνονται. Η επιλογή της μεθόδου σύνθεσης των μελετών ΔΑ μέσω της ΜΑΔ δικτύου εξαρτάται από το είδος των διαγνωστικών δοκιμασιών (κατηγορικές ή συνεχείς), τον σχεδιασμό των πρωταρχικών μελετών και την εξοικείωση των ερευνητών με Mπεϋζιανή στατιστική.