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Bei der Diskussion nicht nur von COVID-19-Impfstoffen wird regelmäßig mit der Wirksamkeit der Impfstoffe, der so genannten Impfstoff-Effektivität (englisch vaccine efficacy VE) argumentiert und genauso regelmäßig weiß kaum jemand (meist nicht mal die/derjenige, die/der argumentiert...), was genau damit gemeint ist... was also ist die VE? Was sagt sie aus, und - noch wichtiger - was sagt sie nicht aus?

Ein Gedankenexperiment

Nehmen wir eine Gruppe von 2000 Menschen an, z.B. die Teilnehmer eine wissenschaftlichen Studie.

1000 von ihnen bleiben ungeimpft und von diesen erkranken in dem Beobachtungszeitraum 50 an der ansteckenden Erkrankung, um die es bei der Studie geht . Aus diesen Angaben lässt sich das Risiko errechnen, sich als Ungeimpfter in diesem Zeitraum mit dieser Erkrankung anzustecken. Dieses so genannte absolute Risiko beträgt hier 5%. Soweit, so einfach.

Eine Schutzimpfung soll dieses Risiko verringern. Auch klar.

Also werden 1000 von ihnen geimpft und von diesen erkranken in dem Beobachtungszeitraum 5 an der ansteckenden Erkrankung, um die es bei der Studie geht. Aus diesen Angaben lässt sich das Risiko errechnen, sich als Geimpfter in diesem Zeitraum mit dieser Erkrankung anzustecken. Dieses absolute Risiko beträgt hier 0,5%. Eigentlich auch ganz einfach... .

Das Ansteckungsrisiko der Geimpften beträgt nur 10% des Risikos der Ungeimpften (0,5% gegenüber 5%) - das ist das relative Risiko (RR - relative risk) Geimpfter in Relation zum Risiko Ungeimpfter.

Das Ansteckungsrisiko der Geimpften wurde also im Verhältnis zum Risiko der Ungeimpften um 90% verringert (0,5% gegenüber 5%) - das ist die RRR für relative risk reduction, die bei Impfstoff-Studien als so genannte Impfstoffwirksamkeit, Impfstoff-Effektivität oder englisch vaccine efficacy VE bezeichnet wird

Die Vier-Felder-Tafel

Um solche langen Erklärungen zu vermeiden, benutzen Epidemiologen gerne die so genannte Vier-Felder-Tafel:

4FT VE

Das absolute Risiko Ungeimpfter zu erkranken (ARU) ist c : (c+d)

  • in unserem Beispiel 50 : 1000 = 0,05 = 5%

Das absolute Risiko Geimpfter zu erkranken (ARI) ist a : (a+b)

  • in unserem Beispiel 5 : 1000 = 0,005 = 0,5%

Das relative Risiko Geimpfter zu erkranken im Verhältnis zum Risiko Ungeimpfter zu erkranken (RR) ist ARI : ARU

  • in unserem Beispiel 0,005 : 0,05 = 0,1 = 10%

Die Reduktion des relativen Risikos (RRR = Impfstoff-Effektivität/VE) ist 1 - RR.

  • in unserem Beispiel 1 - 0,1 = 0,9 = 90% (eine eindrucksvolle Zahl...)

  • anders formuliert: das Risiko eines Geimpften zu erkranken ist im Vergleich zum Risiko eines Ungeimpften zu erkranken um 90% verringert.

 

Entscheidend ist hier zu verstehen, dass die Impfstoff-Effektivität VE die relative Verringerung des Risikos ist, also eine reine Verhältnis-Zahl, die völlig unabhängig ist vom tatsächlichen Risiko, sich überhaupt anzustecken und zu erkranken.

Sie sagt für sich genommen nichts (!) über den Einfluss der Impfung auf das absolute Erkrankungsrisiko aus.

 

Um diese - viel entscheidendere - Größe zu berechnen braucht es die Differenz der jeweiligen absoluten Risiken:

Die absolute Risikoreduktion (ARR absolute risk reduction) ist ARU - ARI

  • in unserem Beispiel also 0,05 - 0,005 = 0,045 = 4,5% (eine weit weniger eindrucksvolle Zahl...)

  • anders formuliert: das absolute Risiko zu erkranken wird durch die Impfung in unserem Beispiel um 4,5% (genauer: Prozentpunkte!) verringert

 

Es wird zwanglos deutlich, warum Impfstoff-Effektivitäten praktisch immer als RRR und nie als ARR angegeben werden - klingt einfach viel eindrucksvoller...

Piero Olliaro, der Autor der unten zitierten Studie: “One of the main reasons why absolute risk reduction is not shown is because of the numbers. If you say, ‘It’s 95% effective’—wow! But if your absolute risk reduction is like 0.8% or whatever it was, so what?” (Wired 06.05.2021)

Eine sehr anschauliche Anwendung der ARR jedoch ist ihre Umrechnung in die Anzahl derer, die behandelt (in unserem Beispiel: geimpft) werden müssten, um eine einzige Erkrankung zu verhindern - dies ist die so genannte NNT (number needed to treat) bzw. NNV (number needed to vaccinate). Sie errechnet sich als 1 : ARR

  • in unserem Beispiel also 1 : 0,045 = 22,2 - es müssten also mehr als 20 Menschen geimpft werden, um eine Erkrankung zu verhindern.

 

Wichtig ist bei einer Erkrankung wie COVID-19 im Auge zu behalten, dass das absolute Risiko einer (schweren) Erkrankung stark von bestimmten Risikofaktoren abhängt und daher wissenschaftlich korrekt letztendlich nur für diese verschiedenen Bevölkerungsgruppen angegeben werden kann - damit schwankt aber auch die ARR und auch die NNV substantiell abhängig davon, ob z.B. gesunde Kinder oder vorerkrankte Hochbetagte untersucht werden. Insofern stellen die unten zitierten Zahlen eine letztlich nicht zulässige Vereinfachung dar... .

 

Das Beispiel der COVID-19-Impfstoffe

Eine im April 2021 im Lancet erschienene Studie stellt aus den bis zu diesem Zeitpunkt veröffentlichten Studien diese Kennzahlen für die bis dahin zugelassenen Impfstoffe zusammen (Olliaro 2021)

BioNTech/Pfizer

VE/RRR: 95%

ARR: 0,84%

NNV: 117

Moderna

VE/RRR: 94%

ARR: 1,2%

NNV: 76

AstraZeneca

VE/RRR: 67%

ARR: 1,2%

NNV: 78

J&J

VE/RRR: 67%

ARR: 1,2%

NNV: 84

Sputnik V

VE/RRR: 90%

ARR: 0,93%

NNV: 80

 

Real-world-data liegen derzeit vor allem für BioNTech und dessen Anwendung in Israel vor - die hier größte Studie von Dagan (Dagan 2021) zeigt, wie sehr diese Daten von denen der Zulassungsstudien (s.o.) abweichen können und wie unterschiedlich diese Daten beeinflusst werden: während die Impfstoffeffektivität mit 94% unter den Bedingungen der wirklichen Welt die gleiche war wie in de Zulassungsstudien, ergab sich eine ARR von 0,46% und damit eine NNV von 217 - "in Wirklichkeit" müssen also fast doppelt so viele Menschen geimpft werden, um einen Krankheitsfall zu verhindern, wie unter den Bedingungen der Phase III-Studie... .

Wie kann das sein? Nun, wie oben hergeleitet ist die VE/RRR völlig unabhängig vom tatsächlichen, absoluten Risiko, sich als Teil einer bestimmten Bevölkerung in einem bestimmten Zeitraum mit einer bestimmten Erkrankung anzustecken. Dieses absolute Risiko wird nur von der ARR bzw. der NNV abgebildet und war in der israelischen Gesamtbevölkerung offensichtlich substantiell geringer, als in der Studienpopulation...

Literatur

Dagan N. 2021. NEJM. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2101765

Olliaro P. 2021. Lancet Microbe. https://doi.org/10.1016/S2666-5247(21)00069