第9章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、第九章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)的分類和特點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)研究特點(diǎn)： 研究者根據(jù)研究目的主動(dòng)加以干預(yù)措施，控制非試驗(yàn)因素的干擾，并觀察總結(jié)其結(jié)果，回答研究假設(shè)所提出的問題。 根據(jù)研究對(duì)象不同，實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)分為： 1. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(experimentdesign)：以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和實(shí)驗(yàn)樣品為對(duì)象； 2. 臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)(clinial trial)：以人為對(duì)象。第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則 一、隨機(jī)化原則 ：就是要使總體中的每一個(gè)觀察單位都有同等的機(jī)會(huì)被選入到樣本中來。 二、對(duì)照的原則：設(shè)立對(duì)照是為比較研究假設(shè)是否正確及控制實(shí)驗(yàn)過程中非實(shí)驗(yàn)因素的影響。 二、對(duì)照的原常見的對(duì)照方式有：(一)空白對(duì)照 ：對(duì)照

2、組不施加任何處理措施。 (二)安慰劑(placebo)對(duì)照：對(duì)照組采用一種外形與實(shí)驗(yàn)藥物一樣，內(nèi)容為毫無治療作用的制劑稱安慰劑 。(三)實(shí)驗(yàn)對(duì)照：實(shí)驗(yàn)組加入有效成分，而對(duì)照組則無。 (四)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照： 用公認(rèn)的有效藥物、現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)方法或常規(guī)方法作對(duì)照。 (五)自身對(duì)照： 對(duì)照和實(shí)驗(yàn)措施都在同一實(shí)驗(yàn)對(duì)象上實(shí)施。 三、重復(fù)的原則 ：臨床試驗(yàn)若例數(shù)太少，則難以反映出試驗(yàn)因素的真實(shí)效應(yīng)，所以必須有足夠的實(shí)驗(yàn)例數(shù)，即樣本含量。 第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和步驟一、建立研究假設(shè) 分清研究的主要問題和輔助問題 現(xiàn)以研究某藥治療慢性胃炎的療效舉例說明。 主要問題： 某藥治療慢性胃炎是否有效(治愈率是否高于對(duì)照組

3、)?輔助問題： 1中青年組和老年組的慢性胃炎治愈率是否相同? 2該藥有無副作用(肝、，腎功能損害的情況) 3受試對(duì)象的依從性如何(見本節(jié)依從性的定義)?二、明確研究范圍 基本要素：處理因素、實(shí)驗(yàn)效應(yīng)和受試對(duì)象。 納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)：研究者可以通過規(guī)定適宜進(jìn)入實(shí)驗(yàn)的患者(或?qū)ο?的標(biāo)準(zhǔn) 。確定納入標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)注意的問題： 1在某些試驗(yàn)中應(yīng)注意納入那些對(duì)處理因素的效應(yīng)反應(yīng)靈敏的患者作為，研究對(duì)象，避免無反應(yīng)對(duì)象的干擾。 2某些處理措施對(duì)一些特殊的人群將會(huì)產(chǎn)生有害的作用，也應(yīng)排除于實(shí)驗(yàn)之外。 3納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)用條文明確規(guī)定成為書面形式。 三、確立處理因素 處理因素是根據(jù)研究目的而施加的特定實(shí)驗(yàn)措

4、施。在確定處理因素時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：(一)分清處理因素和非處理因素； (二)處理因素應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化 。四、明確觀察指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)效應(yīng)主要指處理因素作用于實(shí)驗(yàn)對(duì)象的效應(yīng)。(一)選用客觀性較強(qiáng)的指標(biāo) (二)選用靈敏度較高的指標(biāo)(三)選用精確性較強(qiáng)的指標(biāo) 五、控制誤差和偏倚影響試驗(yàn)研究結(jié)果的因素：真正由于實(shí)驗(yàn)中采用的處理因素作用的影響；受到偏倚(或稱偏性)的干擾；受到各種誤差的干擾。 (一)誤差(error) 誤差泛指實(shí)測值與真值之差。 1隨機(jī)誤差 是一類不恒定的、隨機(jī)變化的誤差，亦稱偶然誤差。隨機(jī)誤差是不可避免的，在大量重復(fù)進(jìn)行的測量中，隨機(jī)誤差的出現(xiàn)或大或小、或正或負(fù)，有一定規(guī)律性。 2非隨機(jī)誤差(1

5、)非系統(tǒng)誤差： 在實(shí)驗(yàn)過程中由于偶然的失誤造成的誤差，亦稱為過失誤差。 (2)系統(tǒng)誤差 ：一致性的增大或減小，可控制，可避免。 (二)偏倚(bias) 所謂偏倚是指在試驗(yàn)中由于某些非實(shí)驗(yàn)因素的干擾所形成的系統(tǒng)誤差，歪曲了處理因素的真實(shí)效應(yīng)。它是一種系統(tǒng)誤差。 1選擇性偏倚(selection bias) ：由于納入觀察對(duì)象的方法不正確而產(chǎn)生的偏倚。防止選擇性偏倚的措施： (1)正確擬定觀察對(duì)象的納入和排除標(biāo)準(zhǔn) (2)采用分層抽樣的方法 (3)正確設(shè)立對(duì)照 (4)貫徹隨機(jī)此原則 2測量性偏倚(measurement bias) 在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行觀察或測量而造成的偏倚。在實(shí)驗(yàn)研究中，常見

6、的因素有： (1)沾染： 對(duì)照組的實(shí)驗(yàn)對(duì)象接受實(shí)驗(yàn)組的處理措施 。 (2)干擾： 實(shí)驗(yàn)組從實(shí)驗(yàn)外接受了對(duì)實(shí)驗(yàn)因素有效的藥物或措施 。 (3)依從和非依從： 受試者對(duì)于干預(yù)措施及實(shí)驗(yàn)過程的執(zhí)行程度稱為依從性。 (4)失訪： 受試者在實(shí)驗(yàn)過程中由于各種原因退出實(shí)驗(yàn)稱為失訪。 (5)檢查和診斷結(jié)果的不一致 同一醫(yī)師兩次重復(fù)檢查同一觀察對(duì)象的結(jié)果不一致；兩位醫(yī)師重復(fù)檢查同一患者的結(jié)果也可能不一致。研究者有必要對(duì)這些檢查結(jié)果的一致性進(jìn)行分析評(píng)價(jià) 。 (6)觀察記錄的失誤 在實(shí)驗(yàn)觀察中往往出現(xiàn)一些記錄的失誤，如記錄不完整、記錄失真等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)明確規(guī)定記錄的方式、時(shí)間及記錄的人員，并規(guī)定經(jīng)常定期檢查記錄的制

7、度。 (7)心理因素的干擾 醫(yī)務(wù)人員和病人若知道所接受的處理措施的實(shí)質(zhì)內(nèi)容(實(shí)驗(yàn)藥物或安慰劑)，容易造成心理因素對(duì)研究結(jié)果的影響，某些癥狀如疼痛、咳嗽、反酸的加重或減輕等極易受患者主觀因素的影響。 為防止偏倚，可以采取以下措施： (1)盲法 雙盲法(double blind method) 研究課題的主持人采取措施使參與的研究者和研究對(duì)象(人)都不知道實(shí)驗(yàn)過程中誰接受實(shí)驗(yàn)措施或?qū)φ沾胧?一般使用安慰劑或標(biāo)準(zhǔn)藥物)。單盲法 ：是只有患者不知道其處理措施的內(nèi)容。三盲法(triple blind method)：科研主持人為了更好的避免偏倚，實(shí)驗(yàn)前將藥物送至藥廠生產(chǎn)，要求外表一樣、味覺無明顯差別，并

8、由廠方編號(hào)，如抗癌一號(hào)、二號(hào)，在總結(jié)時(shí)再公布各自的內(nèi)容。 (2)簽訂實(shí)驗(yàn)合同 研究者和實(shí)驗(yàn)對(duì)象應(yīng)簽訂合同。受試對(duì)象應(yīng)確保自始至終參與研究，并同意在實(shí)驗(yàn)中按規(guī)定接受處理措施乙 。(3)檢查實(shí)驗(yàn)對(duì)象的依從情況 研究者可以采取以下措施，統(tǒng)計(jì)實(shí)際服用藥片占應(yīng)服藥片之比以了解依從性的情況 。(4)注意醫(yī)德 在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，應(yīng)盡可能向患者說明參與實(shí)驗(yàn)的利弊，藥物可能發(fā)生的副作用以及解決辦法，爭取絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的合作 。(5)定期檢查研究記錄 保證其完整準(zhǔn)確，一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和遺漏應(yīng)及時(shí)糾正和補(bǔ)充，以免在總結(jié)時(shí)造成不可彌補(bǔ)的損失。 (6)對(duì)每一種實(shí)驗(yàn)方法、診斷標(biāo)準(zhǔn)、重復(fù)判斷的一致性應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前做出估計(jì) n對(duì)可能出

9、現(xiàn)不一致的檢查方法，在正式實(shí)驗(yàn)前，最好作一小型的預(yù)備實(shí)驗(yàn)以估計(jì)判斷的一致性，若發(fā)現(xiàn)不一致率很高，則應(yīng)設(shè)法改進(jìn)或?qū)⑴c研究的人員進(jìn)行培訓(xùn)以統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。 3混雜性偏倚 在總結(jié)分析階段，由于某些非實(shí)驗(yàn)因素與實(shí)驗(yàn)因素同時(shí)并存的作用影響到觀察的結(jié)果，造成混雜因素的偏倚，簡稱混雜偏倚或混雜。 n例如，許多研究表明血清甘油三酯含量和冠心病危險(xiǎn)性有關(guān)：即甘油三酯含量越高，患冠心病的危險(xiǎn)性越大，有的醫(yī)生據(jù)此篩選危險(xiǎn)人群，若甘油三酯是冠心病的獨(dú)立原因，降低甘油三酯將有助于預(yù)防冠心病。 n研究表明冠心病還與其他因素有關(guān)，特別是血清中高含量的低密度脂蛋白膽固醇和低含量的高密度脂蛋白膽固醇，它們與冠心病的發(fā)生有密切的關(guān)系

10、。 n經(jīng)過統(tǒng)計(jì)方法平衡了這些其他因素的作用后，甘油三酯和冠心病之間的聯(lián)系就不存在了。因此認(rèn)為甘油三酯為冠心病的病因是欠妥的，它是由于其他影響因素的混雜所造成。 在研究過程中各種偏倚往往是同時(shí)在起作用，表現(xiàn)為混雜因素的干擾，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)采用多種措施進(jìn)行綜合處理。 n為了揭示脫落(失訪)病例的多少等因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，通常應(yīng)采用意向性分析和有效病例兩種分析： n意向性(intention to treat)分析 簡寫為ITT分析：該分析針對(duì)除了確因不符合納入標(biāo)準(zhǔn)以外的所有隨機(jī)分配的試驗(yàn)對(duì)象，應(yīng)將試驗(yàn)過程中所有脫落(失訪)的試驗(yàn)對(duì)象都應(yīng)納入分析。 n符合方案集(per pr

11、otocol)分析 簡寫為PP分析：亦稱“有效病例”或“可評(píng)價(jià)病例”分析，也就是以往常規(guī)的除去脫落(失訪)病例的分析。 n通過上述兩種分析結(jié)果的對(duì)比，可以看出脫落(失訪)病例對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，從而得出一個(gè)合理的結(jié)論，可見ITT分析更能反映試驗(yàn)過程中質(zhì)量控制的好壞，應(yīng)當(dāng)提倡。 第四節(jié) 常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法 一、隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn) 首先將按納入標(biāo)準(zhǔn)確定的受試對(duì)象隨機(jī)分配到實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，通過統(tǒng)計(jì)分析回答研究假設(shè)提出的問題。 優(yōu)點(diǎn)：n1由于采用隨機(jī)分配原則，有效地避免了某些非實(shí)驗(yàn)因素的影響.n 2由于貫徹了隨機(jī)化原則，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組間除實(shí)驗(yàn)因素不同外，其他條件基本相同，增強(qiáng)了各比較組間的可比性。n 3.通過

12、設(shè)立對(duì)照組，更好地控制非實(shí)驗(yàn)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)因素的影響，有利于反映所比較總體間存在的真實(shí)差異。n 4滿足了統(tǒng)計(jì)學(xué)假設(shè)檢驗(yàn)中關(guān)于“所處理的資料必須貫徹隨機(jī)化原則”的要求。 n (1)隨機(jī)雙盲對(duì)照試驗(yàn) n (2)隨機(jī)雙盲雙模擬試驗(yàn) n例91 將10例實(shí)驗(yàn)對(duì)象隨機(jī)地分配到甲(實(shí)驗(yàn)組)、乙(對(duì)照組)兩組，先將實(shí)驗(yàn)對(duì)象編號(hào)，然后任意指定附表10，隨機(jī)排列表的第4行，舍掉1019的雙位數(shù)字后排列如下： n對(duì)象編號(hào) 1 2 3 4 n隨機(jī)數(shù)字 6 1 5 4 n所屬組另 甲 乙 乙 甲 n 5 6 7 8 9 10 n 0 7 8 3 9 2 n 甲 乙 甲 乙 乙 甲 n偶數(shù)者分人甲組，奇數(shù)者進(jìn)入乙組。結(jié)果將1

13、，4，5，7，10號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)象分人甲組，2，6，8，9號(hào)實(shí)驗(yàn)對(duì)象分人乙組。 二、配對(duì)設(shè)計(jì) 將實(shí)驗(yàn)對(duì)象按一定條件配成對(duì)子，如將年齡、體重一致的動(dòng)物配成對(duì)子，再隨機(jī)分配每對(duì)中的兩個(gè)對(duì)象接受不同的處理方式，稱為配對(duì)設(shè)計(jì)(paired design)。 三、配伍組設(shè)計(jì) 配伍組設(shè)計(jì)亦稱隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，實(shí)際是配對(duì)的擴(kuò)大。具體做法是將條件相近的實(shí)驗(yàn)對(duì)象配成一組，稱為配伍組合。然后將每個(gè)配伍組中的實(shí)驗(yàn)對(duì)象按隨機(jī)的方法分到各個(gè)對(duì)比組中去，給予不同處理。 n例94 將20個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象分成5個(gè)配伍組，即14號(hào)為第一配伍組，58號(hào)為第二配伍組，余類推，接受甲、乙、丙、丁4種處理方式。 n查附表10，任意指定5行，如第9至第

14、13行。每行只隨機(jī)取數(shù)14，其余數(shù)舍去。依次將隨機(jī)數(shù)記錄于各配伍組的編號(hào)下，其隨機(jī)數(shù)即為該受試者應(yīng)分人的處理組。 n受試者編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 n隨機(jī)數(shù)字 3 2 1 4 4 3 2 1 n分配組別 丙 乙 甲 丁 丁 丙 乙 甲 n9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 n3 1 2 4 3 1 2 4 3 2 1 4 丙 甲 乙 丁 丙 甲 乙 丁 丙 乙 甲 丁n 從上表可知，第一配伍組中第1號(hào)受試者被分人丙組，第2號(hào)分人乙組，第3號(hào)分人甲組，第4號(hào)分人7組，余類推。甲組：1 8 10 14 19 乙組：2 7 11 15 18丙組：1 6 9 13 17 丁組：4 5