臨床科研實驗設計方法

1、 2009級研究生講座一、臨床科研選題與立題的原則與方法二、醫(yī)學文獻的檢索、評價、與應用三、臨床科研的設計原則四、臨床常用的設計方案與應用 *五、研究對象選擇的原則與方法 *六、研究對象樣本含量的估算方法 *七、臨床研究的基線資料 *八、臨床研究的常見誤差及其控制方法 *九、臨床研究中正確抉擇統(tǒng)計學方法 *l充分地掌握研究課題的最新、最佳信息l研究的問題要明確具體l研究的設計方案與方法要科學可行l(wèi)干預措施應有科學性和創(chuàng)新性l要考慮研究對象的來源和數(shù)量的要求l要預測研究的效果和效益l醫(yī)德l經(jīng)濟支持隨機隨機l隨機化的方法 （單純隨機、分層隨機、區(qū)組隨機、 系統(tǒng)隨機、多級抽樣）l隨機化分配的優(yōu)缺點：

2、 研究結果有良好的可比性 隨機分配加盲法分析，其結論更加客觀。 隨機分配可防止選擇性偏移和人為的主觀干預。 缺點是，研究對象僅限于符合納入標準的患者， 故其代表性較局限。對照對照l同期隨機對照l自身對照l歷史性對照非隨機同期對照l配對對照l無對照的前瞻性研究 ： 接受某種干預措施的一組患者， 觀察該病的療程與療效， 而不設對照組者， 這種試驗稱為無對照研究。 在下列兩種情況下不必強調(diào)設立對照組： （1）某一預后險惡的疾病， 觀察該病的病程和療效。 （2） 經(jīng)臨床應用，確已證明具有強大效力的藥物。 主要缺點： 無法區(qū)分霍桑效應。盲法盲法l盲法試驗l單盲 l雙盲l三盲l非盲法試驗 適用范圍l多因素

3、分析，不單是希望觀察藥物的療效， 同時也要評價影響藥物療效或發(fā)病的有關因素。l研究者希望更安全、更周到的作出決策（例如患者是否需要繼續(xù)治療，藥物是否需要增減），使醫(yī)療決策更靈活。 參照加拿大McMaster大學的分類方法， 對常用病因?qū)W、危險因素、疾病的預防與治療及預后等方面研究的設計方案，依照它們的論證強度以及研究者能否主動控制試驗因素為準，共分為四個等級。l一級設計方案一級設計方案 為前瞻性隨機研究設計方案，具有對照，研究者通過設計可主動控制試驗干預措施或可能影響研究結果的有關偏移因素，因而論證強度佳。 本級設計方案中，包括隨機對照試驗、半隨機對照試驗、交叉試驗 l二級設計方案二級設計方案

4、 屬于前瞻性，有對照組，但研究者不能主動控制干預措施，亦不能有效控制若干偏移因素對研究觀測結果的影響。 本級設計方案中，包括隊列研究設計以及前-后對照。l三級設計方案三級設計方案 多設有對照組， 不能主動控制干預措施，橫端面研究、病例對照研究等。l四級設計方案四級設計方案 為敘述性研究，臨床系列病歷分析，個案總結及專家評述等， 科學論證強度通常是弱的 主要臨床常用的設計方案主要臨床常用的設計方案l隨機對照試驗隨機對照試驗 交叉試驗交叉試驗 隊列研究隊列研究 病例病例-對照研究對照研究l隨機對照試驗（randomized control trail , RTC) 采用隨機分配的方法，將符合符合要

5、求要求的研究對象(eligible subject)分別分配到試驗組和對照組，然后接受相應的試驗措施，在一致的條件下或環(huán)境里，同步進行觀察研究和觀察試驗效應，并用客觀客觀的效應指標進行測量和效應評價。 隨機對照試驗現(xiàn)已被公認為臨床治療試驗的金標準。 由于RCT的成果越來越多，又因為大量的臨床RCT試驗不可能都是大樣本的研究結果，因此，即使設計嚴謹，也不可避免地受樣本數(shù)量和質(zhì)量的限制，因此，獲得的研究結論就有一定的局限和偏移。為了克服這種影響，英國著名的流行病學家及臨床醫(yī)學家 (Arch Cochran)首先倡導將全球的RCT研究成果廣泛收集，將不同地區(qū)對同種疾病應用同一治療方法的RCT進行整理

6、綜合并進行嚴格的系統(tǒng)評價（systematic review) 從而獲得真實可靠的結論，并推廣給臨床醫(yī)生采用。 lChalmer 等對于急性心肌梗死，應用抗凝療法的隨機對照與非隨機對照的32篇文獻作了系統(tǒng)分析與評價，其中18篇為歷史對照，含900例患者；8篇為非隨機臨床對照試驗含3000例患者；6 篇為隨機臨床對照試驗，有3800例患者。 18篇中的15篇歷史對照試驗和8篇中的5篇非隨機臨床對照試驗證明抗凝療法有很好的效果。綜合非隨機對照試驗的結果，可降低心機梗死的病死率50%，而綜合6篇隨機對照試驗的結果，可降低病死率為20%。顯然是由于研究的設計和觀察中的一系列偏倚，導致了脫離真實療效的夸

7、大結論。 l主要用于臨床治療性或預防性的措施，借以探討某一新藥和新的治療措施與傳統(tǒng)的治療或安慰劑比較。如欲在人群中，作心血管疾病的一級預防。l在特定的條件下隨機對照試驗也可用于病因?qū)W因果效應的研究。 應用的前提是：擬研究的可能致病因素，對人體尚無確切的危險性證據(jù)，但它又不能排除與疾病的發(fā)生有關。 例如：婦產(chǎn)科為預防早產(chǎn)嬰因缺氧帶來的大腦損害和對今后智力發(fā)育不全的影響，曾對早產(chǎn)嬰均實以高濃度的氧氣療法（導致晶體后纖維組織增生）。 l可排除研究對象分組時選擇性偏倚的干擾l增強試驗結果的可比性l試驗對象的特點l試驗的同步性，條件的一致性l試驗期間內(nèi)的一致性l研究結果于試驗結果結束時方可獲得l增強研究

8、結果的統(tǒng)計學分析效能。l 研究的目標人群 （非隨機抽樣） （ 隨機抽樣） 研究對象 不合格的研究對象 合格的研究對象 拒絕加入研究的合格的研究對象 自愿加入研究的合格的研究對象 隨機分配 試驗組 對照組 試驗效應時期 陽性結果 陰性結果 陽性結果 陰性結果 結 果 + - 合 計 試驗組 a b a+b 對照組 c d c+d 合 計 a+c b+d Nl研究目的與擬解決的主要研究問題應明確。 l試驗治療措施應有科學性、有效性和安全性，與對照療效比較，有提高療效的假設水平。l對象的來源、診斷標準和納入標準應該明確（注意納入標準和排除標準的適度）。l隨機化抽樣及隨機化分組的方法要具體。l試驗組與

9、對照組的基線情況要可比。l試驗干預的治療方法要設計清楚。l觀測指標與終點指標要一致。l試驗觀察期的確定要合理。l依從性。l 依試驗反應，研究的進程可調(diào)整。l病因、危險因素的病因、危險因素的RCT因果分析因果分析計算各自的發(fā)病率、病死率，兩相比較，用卡方檢驗作顯著性檢驗。計算相對危險度和歸因危險度和它們的95可信限。l治療性研究治療性研究RCT的統(tǒng)計分析方法的統(tǒng)計分析方法、計數(shù)資料、計量資料、療效的相關分析、療效的多因素分析、時間系列效應的觀察分析（趨勢分析）l優(yōu)點優(yōu)點可比性好防止選擇性偏倚好研究對象診斷確鑿研究對象中標化的試驗措施與指標l缺點缺點費時，人力和財力支付較大。研究結果的代表性及外在

10、的真實性有所局限。安慰劑不恰當?shù)氖褂脛t會違背醫(yī)德的原則。l交叉試驗交叉試驗 （cross-over design)是對兩組受試者使用兩種不同的處理措施，然后將處理措施相互交換，最后將結果進行對比分析的設計方法。l概述概述 在臨床治療性試驗中，常常都是選用兩種病例，使用兩種處理措施，然后在兩組病例之間進行療效比較。但是，在某種情況下，為了更確切地進行藥物療效的比較，又不增加樣本含量，可對同一患者分別使用兩種或兩種以上的藥物，讓患者作自身的比較。l應用范圍應用范圍 本設計方案適用于慢性病的治療效果的觀察。l隨機交叉試驗 D D 甲組：方案A ND 方案A ND N-Ne R D D 乙組：方案B

11、ND 方案B ND 隨機分組 治療期 洗脫期 配對卡方四格表 方 案 B 有效 無效 合 計 有效 a b a+b方案A 無效 c d c+d 合 計 a+c b+d Nl定性資料的分析 配對卡方 2= (| b- c| - 1)2 / (b-c) l定量資料分析 交叉試驗所得的數(shù)據(jù)很多時候是定量數(shù)據(jù)，如血壓改變，血糖變化等?？捎貌钪?t 檢驗，交叉試驗的方差分析和交叉試驗的秩和檢驗進行比較。l隊列研究隊列研究 (cohort study) 又稱定群研究，屬于二級設計方案，研究者對暴露因素不能控制，分組自然形成，并有同期對照，是群體研究中常用的方法。l應用范圍應用范圍 凡在群體中研究某種可能的

12、致病因素或某項措施對固定人群的影響，均可以使用隊列研究。本研究常用于病因研究、治療性研究、預防性研究或預后研究。l設計方案設計方案 D E ND N Ne (?) NE D ND 隊列研究結果分析表 結 果 有（+） 無 （-） 是 a b 接觸可能致病因素 否 c d 觀察結果的指向l因果關系因果關系 在前瞻性隊列研究中，應計算RR，當RR2 時，表明有一定的因果關系；當RR4 時，表明有肯定的因果關系，并應計算95%的可信區(qū)間。l暴露因素的數(shù)量化暴露因素的數(shù)量化 被觀察者在群體中暴露于可能致病因素的時間長短不同，為減少這種差異的影響，應將暴露因素作到數(shù)量化。在暴露時間較常的研究中，應使用人

13、年（subject-year)計算發(fā)生率或標化死亡率（SMR).如有可能，暴露強度也可分等級計算，并用Mentel-Haenszel方法作卡方檢驗進行兩組比較。lPoisson 分布回歸模式分布回歸模式 在一定人群中，某種發(fā)生率較低的疾病，其病例數(shù)或死亡數(shù)的分布，屬于Poisson分布，其統(tǒng)計處理可計算Poisson 分布概率與95%可信區(qū)間，也可建立回歸模型計算。優(yōu)點優(yōu)點l病因研究中可行性最好的經(jīng)典研究方法，能直接反映因果關系。此外，對預后探討也確有實際意義。l屬前瞻性研究，因此納入標準、處理措施與結果評定，均可作到標準化。l進行同期對照，兩組所受影響一致。l對結果有影響的因素，如暴露因素的

14、強度、年齡等，可通過分層隨訪或配對法分別納入兩組。缺點缺點l觀察時間長，費時、費人力、財力。l分組自然形成，很難保持兩組平衡。l對發(fā)病因素較多的疾病，難以保證所有可能致病因素都能明確分在暴露組與對照組。l對發(fā)病率低的疾病，為達到統(tǒng)計學意義，要擴大人群數(shù)量和延長觀察時間，有時甚至不可能進行。l概述概述 病例對照研究（case control study) 屬三級設計方案， 它是一種回顧性具有對照的調(diào)查研究方法， 是分析性研究中常用的一種設計方法。 為病因?qū)W研究、防治研究和預后研究提供重要信息，但它不能確切地論證病因?qū)W因果關系。l 特點特點 ： 回顧性。不能主動控制危險因素的暴露，因為暴露是否已成

15、為事 實，是從果到因的調(diào)查。l應用范圍應用范圍 對于疾病致病因素或危險因素的研究，常是從臨床醫(yī)師的經(jīng)驗中或回顧性敘述研究中獲得線索，并據(jù)此形成假設。 用于藥物有害作用的研究（如： 某研究曾發(fā)現(xiàn)口服避孕藥易導致血栓形成，雌激素易導致陰道癌，妊娠期使用慶大霉素導致新生兒耳聾。l 暴露l 病例組l 未暴露 l研究的對象l 暴露l 對照組l 未暴露 病例-對照研究的四格表 結 果 病例組 對照組 合 計 是 a b a+b暴 露 于 某因素史 否 c d c+d 合 計 a+c b+d N 觀察結果的指向l病例的選擇病例的選擇 如果研究某病的發(fā)病因素，對于該病均有統(tǒng)一的、公認的診斷標準。l對照組的選擇

16、對照組的選擇 對照組的選擇非常重要。常易因選擇方法不當造成結論夸大或否定的結論。從理論上講，設立對照組的目的是提供一個作比較用的暴露率，如病例組和對照組對某可疑危險因素的暴露率相同，表明該可疑危險因素與某病的發(fā)病無關。l病例與對照的來源病例與對照的來源 （詳細見流行病學教材）l病例的確診手段與對照確診手段的同一性病例的確診手段與對照確診手段的同一性 在一種疾病的診斷中不同診斷方法具有不同的敏感性和特異性；如果確定病例和對照的診斷方法或手段不同，則有可能在對照組中混入輕型病例，而影響所檢測的暴露率。l病例組與對照組應有統(tǒng)一的納入標準和排除標準病例組與對照組應有統(tǒng)一的納入標準和排除標準 如在研究肺

17、癌與吸煙的聯(lián)系時，兩組中都最好排除慢性支氣管炎的病人，因為后者與吸煙的關系密切。不配對資料的分析不配對資料的分析 將每一暴露因素都列出2*2表，計算它們的聯(lián)系強度（OR)。 病例組 對照組 合計暴露于 有 a b a+b 某因素史 無 c d c+d 合 計 a+c b+d N RR= ad / bc用卡方檢驗測定樣本具有的顯著性 2= (|ad-bc| -N/2)2 N/ (a+b)(c+d)(a+c)(b+d) 配對資料的分析配對資料的分析 r, t, s, u 均為對子數(shù) 對 照 + - 病 例 + r s - t u OR= s / t 用卡方檢驗測定樣本具有的顯著性 2= (| s-

18、t |-1)2 / (s+1) lMantel-Heanszel 法法 （分層分析法）l劑量反應梯度的顯著性檢驗劑量反應梯度的顯著性檢驗 研究暴露因素與疾病的聯(lián)系，除應用上述OR的計算來表示是否有統(tǒng)計學的聯(lián)系以及聯(lián)系的強度外， 還可以看有無劑量反應關 系（dose-response relationship), 即是否隨著暴露計量的增加，其OR值也逐漸增高，呈劑量反應的梯度關系，這也是病因研究中非 常重要的證據(jù)。劑量反應關系有否統(tǒng)計學意義可作趨勢檢驗。l多變量分析多變量分析 logistic 回歸已成為現(xiàn)代流行病學危險因素研究的首選方法。 在病因和發(fā)病因素的研究中，危險因素和疾病的關系是非常復

19、雜的，各種危險因素之間可以相互影響，它們對結果的影響大小也不同。 logistic 回歸能在復雜關系中平衡多種混雜因素的作用，進一步篩選出主要的危險因素，及其在決定病因和發(fā)病因素中的相對比重。 l樣本的來源l樣本的抽樣方法l診斷標準l納入與排除標準l樣本對總體代表性的影響因素 樣本含量 隨機原則 無應答和失訪（為能夠反映總體的特征，應答率80%， 失訪率5 & Nq5 二項分布的u檢驗 兩個率或構成比的比較 np5 & Nq5 二項分布的u檢驗 （完全隨機設計） n40 &T5 四格表的2 檢驗 n40 & 1T5 校正四格表的2 檢驗 n40 or T40 配對2檢驗 （配對設計） b+c5

20、 or 少于1/5 行*列表2檢驗 （完全隨機設計） 的格子11T5 或多于1/5 行*列表的確切概率 的格子1T5 （列聯(lián)表的確切概率法）l 等級資料的假設檢驗等級資料的假設檢驗 比 較 目 的 統(tǒng) 計 方 法 兩組比較 （完全隨機設計） 兩組比較的秩和檢驗 多組比較 （完全隨機設計） 多組比較的秩和檢驗 配對設計 符號秩和檢驗 配伍設計 配伍組設計的秩和檢驗 變量間的相關分析變量間的相關分析 比 較 目 的 應 用 條 件 統(tǒng) 計 方 法 兩變量間的依存關系 正態(tài)單變量資料 直線回歸 （I 型） 正態(tài)雙變量資料 直線回歸 （II 型） 兩變量間的相互關系 正態(tài)單變量資料 直線相關 兩變量都不服從正態(tài) 等級相關 無序分類變量（計數(shù)資料）的相關關系無序分類變量（計數(shù)資料）的相關關系l前瞻性研究前瞻性研究 相對危險度（RR) =暴露于危險因素組的總體患病率 未暴露于危險因素組的總體患病率 歸因危險度(AR) = (暴露于危險因素組的患病率-未暴露于危險因素組的患病率） 暴露于危險因素組的患病率l回顧性研究回顧性研究 比值比 （OR) =a d / b c 列聯(lián)表和行*列表的2檢驗 l有序分類變量有序分類變量（等級資料） 等級相關 l 統(tǒng)計結果與臨床意義統(tǒng)計結果與臨床意義 正確應用假設檢驗正確應用