醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué) 十二實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課件

1、 第十二章實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì)科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)研究 施加干預(yù)措施調(diào)查研究 不施加干預(yù)措施第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)研究的特點(diǎn)和類型 一、實(shí)驗(yàn)研究的特點(diǎn)處理因素（也稱“干預(yù)因素”），可以人為設(shè)置；受試對象可以隨機(jī)分配到各組；研究過程中除了處理因素不同外，其他干擾因素能夠控制齊同；研究結(jié)果若各組間有差別，并且該差別經(jīng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)后排除抽樣誤差的可能性，則可以認(rèn)為這個(gè)差別是由于不同的處理所致，因果聯(lián)系較為直接。 二、實(shí)驗(yàn)研究的類型1.實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)對象為動(dòng)物（動(dòng)物實(shí) 驗(yàn)） 植物 生物材料2.臨床試驗(yàn) ：實(shí)驗(yàn)對象大多為患者3.社區(qū)干預(yù)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)對象為社區(qū)人群 處理因素 （study factor or treatment）

2、受試對象（study subjects） 實(shí)驗(yàn)效應(yīng) （experimental effect） 第二節(jié) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素 一、處理因素 由研究目的確定的欲施加或欲觀察的、能引起受試對象直接或間接效應(yīng)的（生物的、化學(xué)的、物理的）因素。 注意： （1）處理因素標(biāo)準(zhǔn)化 （2）分清處理與非處理因素 非處理因素：與處理因素相對應(yīng)并同時(shí)存在，能使受試對象產(chǎn)生混雜效應(yīng)，也稱混雜因素。如研究不同藥物對某疾病的療效，病情是混雜因素。 （一）動(dòng)物的選擇與臨床試驗(yàn)相比，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：1.可以更嚴(yán)格地控制實(shí)驗(yàn)條件；2.可以對實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行有害或可能有害的因素研究；3.可以直接獲取反映實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的樣本資料。

3、如可把內(nèi)臟如肝臟取出測定。4.多數(shù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物傳代比人類快得多，為遺傳、免疫、腫瘤研究提供極大便利；5.實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在飼養(yǎng)、管理上一般都比較經(jīng)濟(jì)。（二）人的選擇1.病人的選擇：統(tǒng)一診斷標(biāo)準(zhǔn)。住院、門診病人優(yōu)缺點(diǎn)：住院病人所處環(huán)境較安靜，條件容易控制，試驗(yàn)容易維持恒定，便于醫(yī)生作觀察、檢查和記錄；資料完整且易達(dá)到一定的精確度。門診病人受客觀環(huán)境和主觀心理狀態(tài)不斷變化的影響，對醫(yī)囑的依從性（compliance）得不到保障、病歷記錄粗糙而難以達(dá)到所要求的精確度。但門診病人并非處在特殊環(huán)境下，所進(jìn)行的試驗(yàn)而獲得的結(jié)果經(jīng)得起日常生活的考驗(yàn)，不至于出現(xiàn)某種治療方案在醫(yī)院里效果好，出院后效果差的情況，所以門診病人

4、的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用面較廣。另外用門診病人作為受試對象，經(jīng)濟(jì)上較為合算，他們不需要特殊的照顧與護(hù)理，且病例數(shù)量遠(yuǎn)多于住院病人。根據(jù)實(shí)際情況，初步試驗(yàn)可在門診病人中進(jìn)行，較為細(xì)微和深入的試驗(yàn)應(yīng)該在住院病人中進(jìn)行。三、實(shí)驗(yàn)效應(yīng)（experimental effect）實(shí)驗(yàn)效應(yīng)：處理因素作用于受試對象的反應(yīng)和 結(jié)局，由觀察指標(biāo)體現(xiàn)。要求指標(biāo)：1. 客觀性2. 精確性： 準(zhǔn)確度（觀察值與真值的接近程度，主要 由系統(tǒng)誤差引起）； 精密度（觀察值與其均值的接近程度，主要 由隨機(jī)誤差引起） 第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則基本原則隨機(jī)原則對照原則均衡原則重復(fù)原則一、對照原則 對照組除了實(shí)驗(yàn)因素不同以外，實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)驗(yàn)

5、條件和輔助措施，都應(yīng)相同常見的對照安慰劑(placebo): 一種外形與實(shí)驗(yàn)藥物一樣，內(nèi)容為無治療效果的糖丸，外形指的是形狀、顏色、味覺都應(yīng)相同。 表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)的例數(shù)（樣本含量）和實(shí)驗(yàn)重復(fù)的次數(shù)。（二）重復(fù)原則（四）均衡原則各組除處理因素外，其它條件一致（三）隨機(jī)原則隨機(jī)化的定義是抽取時(shí)要使每一觀察單位都有同等的機(jī)會被抽取。隨機(jī)化的方法有抽簽和隨機(jī)數(shù)字表。第四節(jié) 研究資料的質(zhì)量 一、誤差（error） 統(tǒng)計(jì)上將實(shí)驗(yàn)和調(diào)查觀測到的原始數(shù)據(jù)計(jì)算得到的某指標(biāo)的值與真值之差別，即樣本統(tǒng)計(jì)量與總體參數(shù)之差別稱為“誤差”。 1. 過失誤差（blunder error）：不允許發(fā)生的 錯(cuò)誤. 2.系統(tǒng)誤差（s

6、ystem error）：有偏向性差值的誤差。如所用測量儀器不準(zhǔn)，造成測定值偏大或者偏小。 流行病學(xué)中系統(tǒng)誤差亦稱“偏倚”（bias），包括選擇偏倚、測量偏倚和混雜偏倚。 3. 隨機(jī)誤差（random error）：也稱“偶然誤差”或“統(tǒng)計(jì)誤差”。同一儀器對同一對象重復(fù)測量多次，每次測量結(jié)果不會完全相同，這是由偶然因素造成的隨機(jī)測量誤差；又如“抽樣誤差”。二、準(zhǔn)確度和精密度（accuracy and precision） 準(zhǔn)確度和精密度是用來評價(jià)某種測定方法（包括儀器、試劑和操作步驟）測得結(jié)果可信賴程度的兩項(xiàng)指標(biāo)。 “準(zhǔn)確”是指測定值與真值的接近程度，也稱研究（測定）結(jié)果的真實(shí)性、有效度（va

7、lidity），不真實(shí)的東西是無效的。 “精密度”是指用同一儀器（或方法）對同一標(biāo)本進(jìn)行多次測定的平均值，與各個(gè)別測定值接近的程度。 其差值屬于隨機(jī)誤差，用標(biāo)準(zhǔn)差或變異系數(shù)來表示其大小，說明某方法的測定重現(xiàn)性、可信性。所以精密度反映了可信度（reliability）。 設(shè)計(jì)方案 ：將受試對象隨機(jī)分配到實(shí)驗(yàn)組和對照組。 一、 完全隨機(jī)化設(shè)計(jì) (randomized control trial)研究因素為一個(gè)，又稱為單因素設(shè)計(jì)。 方 法 ：抽簽、隨機(jī)數(shù)字表（或隨機(jī) 排列表） 例12-4 設(shè)有同種系同性別小白鼠14只，試用隨機(jī)數(shù)字表將它們分成兩組。 方法：先將小白鼠隨機(jī)編號為1， 2，14，然后在附

8、表16隨機(jī)數(shù)字表內(nèi)任一列及任一行作為起點(diǎn)向任何方向（上、下、左、右，甚至對角線斜方向）連續(xù)抄錄14個(gè)二位數(shù)，事先規(guī)定奇數(shù)歸入甲組，偶數(shù)歸入乙組（反之亦可）。 設(shè)計(jì)方案：將實(shí)驗(yàn)對象按一定條件配成對子，再隨機(jī)分配每對中的兩個(gè)對象到實(shí)驗(yàn)組和對照組接受不同處理。 二、配對設(shè)計(jì) (paired design)優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)處理間的均衡性，提高檢驗(yàn)效能。臨床常用自身（同源）配對和異體配對。例12-6 有8對受試者，試將每一對隨機(jī)分配 在甲乙兩種處理組中。方法：第1對兩個(gè)編號1.1，1.2；第2對編號2.1，2.2，余仿此。在隨機(jī)排列表中任一行依此抄錄“07”八個(gè)隨機(jī)數(shù)字，事先規(guī)定奇數(shù)時(shí)按甲乙順序，偶數(shù)時(shí)取乙甲

9、順序 設(shè)計(jì)方案: 將條件相近的實(shí)驗(yàn)對象配成組，再按隨機(jī)的方法將每個(gè)配伍組中的個(gè)體分配到各個(gè)對比組中去，給予不同處理。優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)處理間的均衡性，提高檢驗(yàn)效能。 三、隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)例12-7 12名受試者，按性別、年齡和病情等特征分為三個(gè)區(qū)組（每組4名），并編號成14號為第區(qū)組，58號為第區(qū)組，余類推。擬在每一區(qū)組內(nèi)分別給予A、B、C、D四種處理。操作：先從隨機(jī)排列表中任意指定三行，如第68行，每行內(nèi)依次取“14”四個(gè)隨機(jī)數(shù)字列在區(qū)組內(nèi)受試者編號之下，事先規(guī)定隨機(jī)數(shù)字1、2、3、4分別代表A、B、C、D四種處理。 （隨機(jī)進(jìn)行行間或列間交換） 第六節(jié) 臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì) 一、一般概念 臨床試驗(yàn)是以人體（病人

10、和正常人）作為研究對象的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，經(jīng)過嚴(yán)密的研究設(shè)計(jì)將某種新藥（或新療法）在少數(shù)人中間試用，與當(dāng)今通用的藥物（或療法）進(jìn)行比較，以得出其對人體的作用（療效優(yōu)劣）、不良反應(yīng)及藥物在人體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄一系列動(dòng)力過程，達(dá)到改進(jìn)、提高疾病的診斷、治療和預(yù)防效果。 與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相比：臨床試驗(yàn)是以人為研究對象，必須考慮受試對象的安全及倫理道德問題，做到公正、透明（使受試者及其親屬和監(jiān)護(hù)人知情）、尊重人格，遵守國內(nèi)外有關(guān)科學(xué)機(jī)構(gòu)、行政組織對臨床試驗(yàn)所頒布的一系列文件、宣言和法規(guī)，力求使受試者最大限度受益和最小限度受損。臨床試驗(yàn)無法做到象動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)菢訃?yán)格控制條件均衡，受試者組與對照組較難達(dá)到均衡

11、、齊同，同質(zhì)性較差，醫(yī)生無法完全地支配或指揮病人的一切活動(dòng)和行為，如病人對醫(yī)囑執(zhí)行的依從性也會出現(xiàn)差別等等。人除了與動(dòng)物一樣具有一切生物和生理特征外，更有人的心理活動(dòng)和人類社會的社會影響，主觀偏見（包括病人和醫(yī)生兩方面）及精神狀態(tài)等等影響，使試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏性。 臨床試驗(yàn)的檢驗(yàn)種類一、差異性檢驗(yàn)二、優(yōu)效性檢驗(yàn)三、等效性檢驗(yàn)四、非劣效性檢驗(yàn)臨床試驗(yàn)還和臨床治療有很大的區(qū)別： 臨床治療是根據(jù)每一位患者的具體情況對癥施治，無需統(tǒng)一的方案，目的只是將患者治愈，不必追求樣本例數(shù)的多少。而臨床試驗(yàn)?zāi)康氖翘剿髂撤N新藥或新療法是否安全、有效。必須有一個(gè)共同遵循的試驗(yàn)方案，對所有參與試驗(yàn)的對象均按同一方案進(jìn)行處理

12、，不得因人而異、自行其事。需要追蹤的后續(xù)性效果（屬前瞻性調(diào)查）必須達(dá)到較大的樣本例數(shù)，一次試驗(yàn)達(dá)不到還需長期積累（原因是大多數(shù)后續(xù)效果為藥物副作用，發(fā)生率極低，只有樣本量足夠大時(shí)才能監(jiān)測到）。 關(guān)于臨床試驗(yàn)的分期、方案設(shè)計(jì)、對象選擇和多家研究單位的抽樣方式等具體問題，讀者可參閱藥政管理的有關(guān)文件：中華人民共和國藥品管理法、新藥審批辦法、藥品臨床試驗(yàn)管理規(guī)范和藥品臨床試驗(yàn)的管理規(guī)定等等?，F(xiàn)代新藥的研發(fā)過程 1、離體試驗(yàn) 對藥物化合物的測試一開始都是在試管和離體培養(yǎng)的細(xì)胞中進(jìn)行的。在離體實(shí)驗(yàn)中，藥物直截了當(dāng)?shù)刈饔迷诎悬c(diǎn)上，容易產(chǎn)生明顯的效果，但是卻不一定也會對人體有效。 2、動(dòng)物試驗(yàn) 常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)

13、物有小鼠、大鼠、兔子、貓、狗、猴子等。在做動(dòng)物試驗(yàn)時(shí)，需要用到兩種或多種動(dòng)物，因?yàn)椴煌N類的動(dòng)物對藥物的反應(yīng)可能會不同。在動(dòng)物身上測試藥物化合物的效果，有什么樣的毒副作用，多少用藥量是安全的。要知道身體會對藥物做出什么樣的反應(yīng),例如，有多少量的藥物會被吸收到血液中，它在體內(nèi)如何代謝、分解，它的代謝產(chǎn)物是否有毒，藥物及其代謝產(chǎn)物被排出體外的速度有多快等等。 3、 臨床試驗(yàn) 臨床試驗(yàn)分為 、期。新藥在批準(zhǔn)上市前，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行 、期臨床試驗(yàn)。經(jīng)批準(zhǔn)后，有些情況下可僅進(jìn)行 期和 期臨床試驗(yàn)或者僅進(jìn)行 期臨床試驗(yàn)。 期臨床試驗(yàn)：初步的臨床藥理學(xué)及人體安全性評價(jià)試驗(yàn)。試驗(yàn)對象通常為20100人，健康志愿者或患

14、者都可以。觀察人體對于新藥的耐受程度和藥代動(dòng)力學(xué)，為制定給藥方案提供依據(jù)。時(shí)間持續(xù)數(shù)月，大約70%藥物能成功地通過這一階段的試驗(yàn)。 期臨床試驗(yàn)：治療作用初步評價(jià)階段。試驗(yàn)對象是病人，通常為100300人。其目的是初步評價(jià)藥物對目標(biāo)適應(yīng)癥患者的治療作用和安全性，也為期臨床試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)和給藥劑量方案的確定提供依據(jù)。此階段的研究設(shè)計(jì)可以根據(jù)具體的研究目的，采用多種形式，包括隨機(jī)盲法對照臨床試驗(yàn)。時(shí)間持續(xù)幾個(gè)月到兩年。大約只有33%的新藥能成功通過這一階段的試驗(yàn)進(jìn)入III期臨床試驗(yàn)。期臨床試驗(yàn)：治療作用驗(yàn)證階段。試驗(yàn)對象是病人，通常為10003000人。其目的是進(jìn)一步驗(yàn)證藥物對目標(biāo)適應(yīng)癥患者的治療作用

15、和安全性，評價(jià)利益與風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系，最終為藥物注冊申請的審查提供充分的依據(jù)。試驗(yàn)一般應(yīng)為具有足夠樣本量的隨機(jī)盲法對照試驗(yàn)。時(shí)間持續(xù)一到四年。約2530%的新藥可通過這一階段的試驗(yàn)。 約有70% x 33% x 27.5%= 6.35%的新藥通過 、期臨床試驗(yàn)。4、 上市申請?jiān)谕瓿善谂R床試驗(yàn)之后，申辦人通過試驗(yàn)收集了足夠信息，可向藥監(jiān)部門提出上市申請。藥監(jiān)部門在收到申請人的市場許可申請后，會對其試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行醫(yī)學(xué)、生藥學(xué)以及微生物（針對抗炎藥）方面進(jìn)行檢查核實(shí)。這個(gè)過程所消耗的時(shí)間根據(jù)不同藥品差異較大，對大多數(shù)藥品或生物制品來說一般需要幾個(gè)月到幾年的時(shí)間。藥監(jiān)部門一般會挑選一些來自權(quán)威臨床實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)的專業(yè)

16、人員對試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及具體操作進(jìn)行檢查。有時(shí)藥監(jiān)部門對申請人也會進(jìn)行檢查。5、 上市后觀察新藥被批準(zhǔn)上市之后，通常仍然需要進(jìn)一步觀察藥物在大范圍長時(shí)間臨床應(yīng)用時(shí)的療效和安全性，并與其他已有藥物進(jìn)行比較，稱為期臨床。由于在進(jìn)行、期臨床試驗(yàn)時(shí)，兒童、孕婦和老人常被排除在外，因此在新藥上市后，特別需要觀察藥物對這些群體和某些特定的病人群體的安全性、療效和劑量范圍，以獲得更全面的資料。一些罕見的不良反應(yīng)（發(fā)生率小于1/10000）及一些由于藥物相互作用而引起的不良反應(yīng)往往難以在、期臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。因此，真正的藥品安全監(jiān)測是從新藥上市后才開始的。如果發(fā)現(xiàn)長期使用后會產(chǎn)生未曾料到的嚴(yán)重副作用，該藥物有可能被立

17、即從市場上召回。 二、盲法和安慰劑 臨床試驗(yàn)中產(chǎn)生偏倚是一個(gè)既重要又普遍的問題，這是由有意識和無意識種種原因造成的，在施加處理因素、測量反應(yīng)指標(biāo)、分析、評估研究結(jié)果等任何階段都會發(fā)生的。解決辦法大多數(shù)靠隨機(jī)化措施。但是當(dāng)所測的反應(yīng)指標(biāo)是由受試者主觀感覺（如患者的癥狀改善與否）和研究者主觀判斷（如醫(yī)生認(rèn)為“新療法總比舊療法優(yōu)越”這樣一個(gè)先入為主的印象后），隨機(jī)化措施就無能為力了。解決這一類問題，只能使受試者不知道自己接受的是何種處理（具體用的是哪種藥），而觀察、測量者是知道的，稱謂“單盲”。這與前面講過的“透明度”是兩回事，透明度指的是讓受試者明白這次臨床試驗(yàn)的目的、意義，可能會出現(xiàn)哪些預(yù)期結(jié)果

18、應(yīng)讓其知情。有時(shí)候還要使直接進(jìn)行觀察、測量的工作人員也不知道受試者接受的是什么處理。這就是被稱為 “雙盲”（double blind）。安慰劑（placebo）是一種虛擬藥物，其劑型、大小、重量、氣味和口味等特征與試驗(yàn)藥物盡可能保持一致，但不含試驗(yàn)藥物的成分。它是臨床試驗(yàn)中眾多對照方法中的一種，類似于“空白”對照，但是空白對照不給受試者任何處理，本質(zhì)上屬于“非盲”的，往往影響到試驗(yàn)結(jié)果的正確評價(jià)。用安慰劑（屬盲法）對照就能克服受試者、研究者和參與評價(jià)療效及安全性的工作人員因心理因素造成的偏倚，最大限度地減少受試者和研究者的主觀期望效應(yīng)，避免對照組病人產(chǎn)生與受試組病人不同的心理作用和精神異常。同

19、時(shí)，通過直接比較試驗(yàn)藥物組和安慰劑組，起到消除疾病自然進(jìn)程（自愈趨勢等）的影響，證實(shí)試驗(yàn)藥物究竟有無療效（包括副作用）的功用。盲法是使用安慰劑的基礎(chǔ)，但是與空白對照一樣，安慰劑對照也須注意倫理道德，決不能延誤患者治療的時(shí)機(jī)。 三診斷試驗(yàn)的評價(jià) （一）概述 臨床試驗(yàn)的受試對象必須有明確可靠的診斷，不能有可疑病例，更不允許混入誤診病例。這就需要最佳的診斷標(biāo)準(zhǔn)，這里的“最佳”是講某個(gè)診斷指標(biāo)既靈敏又特異。診斷的正確與否不僅影響臨床試驗(yàn)結(jié)果，更關(guān)系到日常臨床治療中患者的康復(fù)和預(yù)后。（二）診斷試驗(yàn)的研究設(shè)計(jì) 1.確定金標(biāo)準(zhǔn)（gold standard）：臨床試驗(yàn)的金標(biāo)準(zhǔn)是指當(dāng)前醫(yī)學(xué)界所公認(rèn)的診斷某病最為

20、正確可靠的方法。如病理學(xué)診斷，外科手術(shù)的發(fā)現(xiàn)、特殊影像學(xué)診斷或長期臨床隨訪以后獲得的肯定診斷等等。金標(biāo)準(zhǔn)選擇不當(dāng)會造成分類（有病、無病）錯(cuò)誤，從而影響診斷試驗(yàn)的正確評價(jià)。 2.確定研究對象：病例組為經(jīng)過金標(biāo)準(zhǔn)確診的為某病的病人，其中包含典型與不典型，早、中、晚各期；輕、中、重各型；并發(fā)癥有無的各種各樣病人。對照組是經(jīng)過金標(biāo)準(zhǔn)證實(shí)無該病的其他疾病的病人，如能做到這樣，則診斷試驗(yàn)還兼有鑒別診斷的意義。 3.采用盲法：對試驗(yàn)的操作人員應(yīng)采用盲法來判斷試驗(yàn)結(jié)果（陽性或陰性），即操作人員根本不知道受試者是“有病”還是“無病”，最后將試驗(yàn)資料整理成四格表形式（見表12-1）： （三）診斷試驗(yàn)的評價(jià)指標(biāo)1.

21、靈敏度（sensitivity）：實(shí)際有病且被試驗(yàn)判為陽性的概率： 靈敏度之標(biāo)準(zhǔn)誤：2.特異度（specificity）：實(shí)際無病且被試驗(yàn)判為陰性的概率：特異度之標(biāo)準(zhǔn)誤：3.誤診率：實(shí)際無病但被試驗(yàn)判為有病（陽性）的概率（ ）： 誤診率 4.漏診率：實(shí)際有病但被試驗(yàn)判為無?。幮裕┑母怕剩?）： 漏診率（ ）= 靈敏度增加漏診率就減少；特異度增加誤診率就減少，靈敏度高的試驗(yàn)其特異度就低，反之亦然，二者很難兼顧，只有權(quán)衡。5.陽性預(yù)測值（positive predict value PV）：試驗(yàn)診斷為陽性，實(shí)際確是患者的概率。 6.陰性預(yù)測值（negative predict value PV-）： 試驗(yàn)診斷為陰性，實(shí)際確是無病者的概率。7.正確率（或符合率）：反映正確診斷有病與無病的能力，表示試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況符合的程度。 正確率8.尤登指數(shù)（Youden index,YI）：反映診斷試驗(yàn)真實(shí)性的綜合指標(biāo)。YI的取值在11之間，當(dāng)YI0時(shí)，該診斷試驗(yàn)無任何應(yīng)用價(jià)值。YI的標(biāo)準(zhǔn)誤為： 兩個(gè)尤登指數(shù)比較可用近似z檢驗(yàn)：9.陽