Research Methodology for Nutrition and Health
HNH-25806
Lecture 1
Methodologische aspecten van experimenteel voedingswetenschappelijk onderzoek
Onderzoeksvraag
▪ PICO
▪ Population
• Target population: iedereen naar wie je de resultaten wil generaliseren
• Source population: iedereen die je benadert voor onderzoek
• Study population: iedereen uit de source population die deelneemt aan het onderzoek
• Population for analysis: iedereen uit de study population waarvan complete data beschikbaar is voor de
analyse
• Afbakening study population met in-/exclusie criteria
- Validiteit bredere criteria: hogere externe validiteit
striktere criteria: hoge interne validiteit
- Praktische haalbaarheid; effect criteria op wervingsresultaat
- Ethische overwegingen; exclusie van bepaalde groepen mag alleen op basis van goede motivatie
▪ Intervention
• Vorm
• Dosis
• Tijd
- Compliance
- Kosten
- Ethisch
- Effectduur
▪ Comparison
• Vorm
• Tijd
- Net zo lang als interventie!
▪ Outcome
• Validiteit
- Externe validiteit: is de marker vertaalbaar naar klinische uitkomstmaat?
- Interne validiteit: hoe dicht nadert de uitkomstmaat de gouden standaard?
• Praktische haalbaarheid
- Kosten
- Uitvoerbaarheid
- Belasting proefpersonen; risico op drop-out
→ Wat is het effect van …. (intervention) vergeleken met …… (comparison) op ……… (outcome) in ………..
(population).
Experimenteel voedingsonderzoek met mensen/humaan materiaal
▪ In vivo onderzoek: randomized controlled trials
▪ Ex-vivo onderzoek: cellen direct uit weefsel van organisme gehaald en onder gecontroleerde
omstandigheden gekweekt
• Goede reflectie menselijke situatie
• Beperkte levensduur
▪ In vitro onderzoek: cellijnen, immortalized cells
• Makkelijk beschikbaar
• Robuuster dan ex-vivo; langere levensduur
• Homogene cellen; minder effect van confounders
1 - 56
, • Minder goede reflectie menselijke situatie
Experimenteel voedingsonderzoek met dieren/dierlijk materiaal
▪ Voordelen t.o.v. onderzoek in mensen
• Meer mogelijkheden onderzoek onderliggend moleculair mechanisme
• Mogelijkheid bestuderen weefsels onbeschikbaar in gezonde, levende mensen
• Minder last van confounders
• Diermodellen bootsen ziektestatus bij mensen na
▪ Nadeel
• Vertaalslag naar mens
▪ Mogelijkheden
• Humanized diermodel
- Muizengen vervangen door functionerende humane genen, cellen, weefsels of organen
- Voor menselijke ziektes die muizen normaal niet krijgen
- Gebruikt voor kanker, infectieziekten, HIV/AIDS
• Transgeen organisme
- Draagt gen afkomstig van ander organisme
- Voor kanker, obesitas, Parkinson
• Knock-out muizen
- Bepalad gen of groep genen uit genoom verwijderd, vervangen door merkergen
- Indicatie functie van verwijderde genen
• Knock-in muizen
- Inbrengen van gen op specifieke locus
• Knock-down muizen
- Gen expressie omlaag brengen op mRNA transcript
Randomisatie
▪ Proefpersonen op basis van toeval toegewezen aan groepen experimenteel onderzoek
▪ Beoogd resultaat: homogene groepen
▪ Voorkomen selectiebias
▪ Simpele randomisatie
• Per persoon kop/munt
• Nadeel: ongelijke groepgroottes
2 - 56
,▪ Block randomisatie
• Vermijden kans ongelijke verdeling aantal deelnemers over studiearmen
• Block krijgt grootte (meervoud van aantal studiearmen) waarin beide studiearmen evenredig verdeeld
zijn
• Nadeel: ongelijke verdeling prognotische factoren over studiearmen + als blokken niet volledig worden
gebruikt, kan er alsnog een ongelijke verdeling tussen studiearmen ontstaan
▪ Gestratificeerde randomisatie
• Eerst opdelen in strata met overeenkomstige karakteristieken → random verdeling over studiearmen
• Nadeel: interventie en prognotische factoren niet gelijk verdeeld over studiearmen
▪ Gestratificeerde blockrandomisatie
• Eerst opdelen in strata
• Blockrandomisatie per stratum
▪ Minimisatie randomisatie
• Handmatig proefpersonen verdelen over groepen met het doel ze zo homogeen mogelijk te houden
• Berekenen onbalansen als persoon aan bepaalde groep wordt toegevoegd → proefpersoon naar groep met
minste onbalans
Precisie: variatie rondom effectmaat
1 Voorbeelden aanpassingen m.b.t. precisie van het onderzoek in
onderzoek naar bloeddruk.
Interne validiteit: heb je gemeten wat je wil meten?
▪ Valide meetinstrument vergroot validiteit
▪ Blindering
• Voorkomt informatiebias
• Belangrijk als uitkomstmaat subjectief is
• Voorkomt ongelijke behandeling deelnemers
• Gelijk maken smaak, geur, vorm van interventie en placebo
▪ Randomisatie
• Voorkomt selectiebias
▪ Drop-out laag houden
▪ Compliance hoog houden
Validiteit algemeen
▪ Per protocol analyse: data van deelnemers die volledig onderzoek hebben afgerond én compliant waren,
wordt geïncludeerd in data-analyse
▪ Intention-to-treat analyse: data van deelnemers, incl. vroege stoppers en niet-complianten, wordt
geïncludeerd in data-analyse
Externe validiteit: kan ik resultaat vertalen naar grote populatie?
▪ Laag bij: homogene studie populatie én indien groot verschil tussen source & target population
3 - 56
, Book
Chapter 3: Study design: Intervention studies
Pilot studies: study implemented on a small scale in order to test whether all the study processes operate as
anticipated before undertaking a full-scale trial.
→ published data provides insights that can be used by other researchers
Randomized controlled trials
▪ Parallel intervention study
▪ Cross-over intervention study
Quasi experimental studies
▪ A before-and-after study without a control group; not certain that any differences that have occurred are
directly attributable to the intervention
▪ A before-and-after study with a non-equivalent groups design; groups not created through randomisation →
groups not equal in characteristics; might influence outcome
Population-based fortification studies: practice of deliberately increasing the content of an essential
micronutrient (vitamins and minerals, incl. trace elements) in food, irrespective of whether the nutrients were
originally in the food before processing or not, so as to improve the nutritional quality of the food supply and to
provide a public health benefit with minimal risk to health. (WHO)
Planning an intervention study
▪ Hypothesis: null hypothesis: there is no difference between tested intervention and control group.
→ clearly define outcome measure which must be related to primary hypothesis
▪ Duration: long enough to allow changes in primary outcome measure, but short enough to conserve
resources, avoid participant fatigue and non-compliance/withdrawal
▪ Methodological aspects: standardise all outcome measure assessments and reduce measurement error
→ if possible, blind the researcher assessing the study outcomes
▪ Statistical considerations
• Randomisation: random allocations of participants to interventions
- Prevents biases and confounders; increases internal validity
- Restricted/block randomisation: for equal numbers in the groups
- Stratify participants by possible
influencing factors (gender, age,
ethnicity) and then use blocked
randomisation in each stratum
- Minimisation: minimises imbalance
between participants in intervention
groups
• Blinding
- Double blind: neither participant nor
assessor knows which intervention the
participant receives
- Single blind: one of them don’t know
- Unblinding usually happens after
freezing the database; all data entry for
the study is completed
- In food research: effectiveness of
blinding should be assessed at the end of
the study; questionnaire asking
participants which product
2 Example of flow chart about sample size.
(test/control) they thought they were
consuming
4 - 56
HNH-25806
Lecture 1
Methodologische aspecten van experimenteel voedingswetenschappelijk onderzoek
Onderzoeksvraag
▪ PICO
▪ Population
• Target population: iedereen naar wie je de resultaten wil generaliseren
• Source population: iedereen die je benadert voor onderzoek
• Study population: iedereen uit de source population die deelneemt aan het onderzoek
• Population for analysis: iedereen uit de study population waarvan complete data beschikbaar is voor de
analyse
• Afbakening study population met in-/exclusie criteria
- Validiteit bredere criteria: hogere externe validiteit
striktere criteria: hoge interne validiteit
- Praktische haalbaarheid; effect criteria op wervingsresultaat
- Ethische overwegingen; exclusie van bepaalde groepen mag alleen op basis van goede motivatie
▪ Intervention
• Vorm
• Dosis
• Tijd
- Compliance
- Kosten
- Ethisch
- Effectduur
▪ Comparison
• Vorm
• Tijd
- Net zo lang als interventie!
▪ Outcome
• Validiteit
- Externe validiteit: is de marker vertaalbaar naar klinische uitkomstmaat?
- Interne validiteit: hoe dicht nadert de uitkomstmaat de gouden standaard?
• Praktische haalbaarheid
- Kosten
- Uitvoerbaarheid
- Belasting proefpersonen; risico op drop-out
→ Wat is het effect van …. (intervention) vergeleken met …… (comparison) op ……… (outcome) in ………..
(population).
Experimenteel voedingsonderzoek met mensen/humaan materiaal
▪ In vivo onderzoek: randomized controlled trials
▪ Ex-vivo onderzoek: cellen direct uit weefsel van organisme gehaald en onder gecontroleerde
omstandigheden gekweekt
• Goede reflectie menselijke situatie
• Beperkte levensduur
▪ In vitro onderzoek: cellijnen, immortalized cells
• Makkelijk beschikbaar
• Robuuster dan ex-vivo; langere levensduur
• Homogene cellen; minder effect van confounders
1 - 56
, • Minder goede reflectie menselijke situatie
Experimenteel voedingsonderzoek met dieren/dierlijk materiaal
▪ Voordelen t.o.v. onderzoek in mensen
• Meer mogelijkheden onderzoek onderliggend moleculair mechanisme
• Mogelijkheid bestuderen weefsels onbeschikbaar in gezonde, levende mensen
• Minder last van confounders
• Diermodellen bootsen ziektestatus bij mensen na
▪ Nadeel
• Vertaalslag naar mens
▪ Mogelijkheden
• Humanized diermodel
- Muizengen vervangen door functionerende humane genen, cellen, weefsels of organen
- Voor menselijke ziektes die muizen normaal niet krijgen
- Gebruikt voor kanker, infectieziekten, HIV/AIDS
• Transgeen organisme
- Draagt gen afkomstig van ander organisme
- Voor kanker, obesitas, Parkinson
• Knock-out muizen
- Bepalad gen of groep genen uit genoom verwijderd, vervangen door merkergen
- Indicatie functie van verwijderde genen
• Knock-in muizen
- Inbrengen van gen op specifieke locus
• Knock-down muizen
- Gen expressie omlaag brengen op mRNA transcript
Randomisatie
▪ Proefpersonen op basis van toeval toegewezen aan groepen experimenteel onderzoek
▪ Beoogd resultaat: homogene groepen
▪ Voorkomen selectiebias
▪ Simpele randomisatie
• Per persoon kop/munt
• Nadeel: ongelijke groepgroottes
2 - 56
,▪ Block randomisatie
• Vermijden kans ongelijke verdeling aantal deelnemers over studiearmen
• Block krijgt grootte (meervoud van aantal studiearmen) waarin beide studiearmen evenredig verdeeld
zijn
• Nadeel: ongelijke verdeling prognotische factoren over studiearmen + als blokken niet volledig worden
gebruikt, kan er alsnog een ongelijke verdeling tussen studiearmen ontstaan
▪ Gestratificeerde randomisatie
• Eerst opdelen in strata met overeenkomstige karakteristieken → random verdeling over studiearmen
• Nadeel: interventie en prognotische factoren niet gelijk verdeeld over studiearmen
▪ Gestratificeerde blockrandomisatie
• Eerst opdelen in strata
• Blockrandomisatie per stratum
▪ Minimisatie randomisatie
• Handmatig proefpersonen verdelen over groepen met het doel ze zo homogeen mogelijk te houden
• Berekenen onbalansen als persoon aan bepaalde groep wordt toegevoegd → proefpersoon naar groep met
minste onbalans
Precisie: variatie rondom effectmaat
1 Voorbeelden aanpassingen m.b.t. precisie van het onderzoek in
onderzoek naar bloeddruk.
Interne validiteit: heb je gemeten wat je wil meten?
▪ Valide meetinstrument vergroot validiteit
▪ Blindering
• Voorkomt informatiebias
• Belangrijk als uitkomstmaat subjectief is
• Voorkomt ongelijke behandeling deelnemers
• Gelijk maken smaak, geur, vorm van interventie en placebo
▪ Randomisatie
• Voorkomt selectiebias
▪ Drop-out laag houden
▪ Compliance hoog houden
Validiteit algemeen
▪ Per protocol analyse: data van deelnemers die volledig onderzoek hebben afgerond én compliant waren,
wordt geïncludeerd in data-analyse
▪ Intention-to-treat analyse: data van deelnemers, incl. vroege stoppers en niet-complianten, wordt
geïncludeerd in data-analyse
Externe validiteit: kan ik resultaat vertalen naar grote populatie?
▪ Laag bij: homogene studie populatie én indien groot verschil tussen source & target population
3 - 56
, Book
Chapter 3: Study design: Intervention studies
Pilot studies: study implemented on a small scale in order to test whether all the study processes operate as
anticipated before undertaking a full-scale trial.
→ published data provides insights that can be used by other researchers
Randomized controlled trials
▪ Parallel intervention study
▪ Cross-over intervention study
Quasi experimental studies
▪ A before-and-after study without a control group; not certain that any differences that have occurred are
directly attributable to the intervention
▪ A before-and-after study with a non-equivalent groups design; groups not created through randomisation →
groups not equal in characteristics; might influence outcome
Population-based fortification studies: practice of deliberately increasing the content of an essential
micronutrient (vitamins and minerals, incl. trace elements) in food, irrespective of whether the nutrients were
originally in the food before processing or not, so as to improve the nutritional quality of the food supply and to
provide a public health benefit with minimal risk to health. (WHO)
Planning an intervention study
▪ Hypothesis: null hypothesis: there is no difference between tested intervention and control group.
→ clearly define outcome measure which must be related to primary hypothesis
▪ Duration: long enough to allow changes in primary outcome measure, but short enough to conserve
resources, avoid participant fatigue and non-compliance/withdrawal
▪ Methodological aspects: standardise all outcome measure assessments and reduce measurement error
→ if possible, blind the researcher assessing the study outcomes
▪ Statistical considerations
• Randomisation: random allocations of participants to interventions
- Prevents biases and confounders; increases internal validity
- Restricted/block randomisation: for equal numbers in the groups
- Stratify participants by possible
influencing factors (gender, age,
ethnicity) and then use blocked
randomisation in each stratum
- Minimisation: minimises imbalance
between participants in intervention
groups
• Blinding
- Double blind: neither participant nor
assessor knows which intervention the
participant receives
- Single blind: one of them don’t know
- Unblinding usually happens after
freezing the database; all data entry for
the study is completed
- In food research: effectiveness of
blinding should be assessed at the end of
the study; questionnaire asking
participants which product
2 Example of flow chart about sample size.
(test/control) they thought they were
consuming
4 - 56
