DB第12章實驗設(shè)計課件

第十二章實驗設(shè)計科學(xué)研究實驗研究

施加干預(yù)措施調(diào)查研究

不施加干預(yù)措施實驗研究的特點；實驗設(shè)計的基本要素及處理因素的注意事項；受試對象的基本條件及動物實驗的優(yōu)點；實驗效應(yīng)及指標(biāo)要求；準(zhǔn)確度VS精密度、靈敏度VS特異度；實驗設(shè)計的基本原則；誤差及其分類；常用的3種實驗設(shè)計方法；臨床試驗中安慰劑、單盲及雙盲；診斷試驗中金標(biāo)準(zhǔn)、靈敏度和特異度計算、ROC曲線第一節(jié)實驗研究的特點和類型一、實驗研究的特點①處理因素（也稱“干預(yù)因素”），可以人為設(shè)置；②受試對象可以隨機(jī)分配到各組；③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；④研究結(jié)果若各組間有差別，并且該差別經(jīng)統(tǒng)計檢驗后排除抽樣誤差的可能性，則可以認(rèn)為這個差別是由于不同的處理所致，因果聯(lián)系較為直接。

處理因素

受試對象

實驗效應(yīng)第二節(jié)實驗設(shè)計的基本要素

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（與處理因素相對應(yīng)并同時存在，能使受試對象產(chǎn)生混雜效應(yīng)，也稱混雜因素）

二、受試對象受試對象（研究對象）：處理因素作用的客體，由研究目的確定的研究總體（人、動物、植物、生物材料）（代表性）動物實驗:動物;臨床實驗:患者、健康人;現(xiàn)場實驗:社區(qū)人群基本條件：⑴對處理敏感⑵反應(yīng)穩(wěn)定（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：住院病人所處環(huán)境較安靜，條件容易控制，試驗容易維持恒定，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:依從性（compliance）;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)行的試驗而獲得的結(jié)果經(jīng)得起日常生活的考驗;經(jīng)濟(jì)上較為合算，且病例數(shù)量。根據(jù)實際情況，初步試驗可在門診病人中進(jìn)行，較為細(xì)微和深入的試驗應(yīng)該在住院病人中進(jìn)行。

2.正常人做受試對象：

（1）事先向受試者講清試驗方法和目的，做到知情選擇（informconsent），不允許隱瞞和保密；（2）應(yīng)該保證做到受試對象的健康不受損害，試驗是絕對安全的。

3.志愿受試者：耐受性會比普通人更好。會使試驗方法(新藥或新療法）的“副作用”靈敏度下降，相對應(yīng)的是使“效果”靈敏度升高。（聽證者）三、實驗效應(yīng)（experimentaleffect）實驗效應(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）3.靈敏度和特異度：

靈敏度反應(yīng)其鑒別真陽性的能力在社區(qū)觀察防治缺鐵性貧血的效果，臨床癥狀、體征、比色法測血紅蛋白不靈敏，因只有缺鐵明顯時才會有血紅蛋白變化、貧血癥狀與體征；選血清鐵蛋白較靈敏。特異度反應(yīng)其鑒別真陰性的能力在高血壓病的研究中，用血壓作指標(biāo)特異度高；而用頭昏、失眠作為指標(biāo)特異性差。第三節(jié)實驗設(shè)計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驗因素不同以外，實驗過程中的實驗條件和輔助措施，都應(yīng)相同。（對照是為了比較）常見的對照安慰劑(placebo):一種外形與實驗藥物一樣，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)為實驗的例數(shù)（樣本含量）和實驗重復(fù)的次數(shù)。（重復(fù)是為了克服抽樣誤差）（二）重復(fù)原則（四）均衡原則各組除處理因素外，其它條件（即因素）一致（三）隨機(jī)原則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。（隨機(jī)是由于非處理因素或非研究因素難以控制）第四節(jié)研究資料的質(zhì)量一、誤差（error）

統(tǒng)計上將實驗和調(diào)查觀測到的原始數(shù)據(jù),經(jīng)計算得到的某指標(biāo)的值與真值之差別，即樣本統(tǒng)計量與總體參數(shù)之差別稱為“誤差”。

1.過失誤差（blundererror）：不允許發(fā)生的錯誤.

2.系統(tǒng)誤差（systemerror）：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（randomerror）：也稱“偶然誤差”或“統(tǒng)計誤差”。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”。

“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）。

完全隨機(jī)化設(shè)計

配對設(shè)計

配伍組設(shè)計拉丁方設(shè)計第五節(jié)常用的實驗設(shè)計方法例12-4設(shè)有同種系同性別小白鼠14只，試將它們隨機(jī)分成兩組。方法：1)先將小白鼠隨機(jī)編號為1，2，……，14;2)然后在附表18隨機(jī)數(shù)字表內(nèi)任一列及任一行作為起點,向任何方向（上、下、左、右，甚至對角線斜方向）連續(xù)抄錄14個二位數(shù);并且事先規(guī)定奇數(shù)歸入甲組，偶數(shù)歸入乙組（反之亦可）。3）如從第15行第1列開始：

設(shè)計方案：將實驗對象按一定條件配成對子，再將每對中的兩個對象隨機(jī)分配到實驗組和對照組接受不同處理。二、配對設(shè)計

(paireddesign)優(yōu)點：增強(qiáng)處理間的均衡性，提高檢驗效能。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：1）對每隊中2個受試者進(jìn)行編號：第1對兩個編號1.1，1.2；第2對編號2.1，2.2，余仿此。2）在附表17隨機(jī)排列表中任一行依次抄錄“0～7”八個隨機(jī)數(shù)字，并且事先規(guī)定奇數(shù)時按甲乙順序，偶數(shù)時取乙甲順序.3）如選擇第24行，得到隨機(jī)排列數(shù)字：設(shè)計方案:將條件相近的實驗對象配成組，再按隨機(jī)的方法將每個配伍組中的個體分配到各個對比組中去，給予不同處理。優(yōu)點：增強(qiáng)處理間的均衡性，提高檢驗效能。

三、隨機(jī)區(qū)組設(shè)計

例12-712名受試者，按性別、年齡和病情等特征分為三個區(qū)組（每組4名），并編號成1～4號為第Ⅰ區(qū)組，5～8號為第Ⅱ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。1）先從隨機(jī)排列表中任意指定三行，如第6～8行;2)每行內(nèi)依次取“1～4”四個隨機(jī)數(shù)字，如第6行2、1、4和3，第7行3、2、4和1，第8行3、2、1和4；3）將隨機(jī)排列數(shù)字列在區(qū)組內(nèi)受試者編號之下，并且事先規(guī)定數(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)臨床試驗設(shè)計一、一般概念

臨床試驗是以人體（病人和正常人）作為研究對象的醫(yī)學(xué)實驗研究，經(jīng)過嚴(yán)密的研究設(shè)計將某種新藥（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力過程，達(dá)到改進(jìn)、提高疾病的診斷、治療和預(yù)防效果。

⑴臨床試驗是以人為研究對象，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。⑵臨床試驗無法做到象動物實驗?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、齊同，即使同一組內(nèi)也不一定能達(dá)到很好的同質(zhì)性，醫(yī)生無法完全地支配或指揮病人的一切活動和行為，如病人對醫(yī)囑執(zhí)行的依從性也會出現(xiàn)差別等等。⑶人除了與動物一樣具有一切生物和生理特征外，更有人的心理活動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，使試驗結(jié)果出現(xiàn)偏性。臨床試驗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?zāi)康氖翘剿髂撤N新藥或新療法是否安全、有效。必須有一個共同遵循的試驗方案，對所有參與試驗的對象均按同一方案進(jìn)行處理，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才能監(jiān)測到）。

關(guān)于臨床試驗的分期、方案設(shè)計、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》、《藥品臨床試驗管理規(guī)范》和《藥品臨床試驗的管理規(guī)定》等等。二、盲法和安慰劑臨床試驗中產(chǎn)生偏倚是一個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。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”。有時候還要使直接進(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”。安慰劑類似于“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”）。用安慰劑（屬盲法）對照就能克服受試者、研究者和參與評價療效及安全性的工作人員因心理因素造成的偏倚。同時，通過直接比較試驗藥物組和安慰劑組，起到消除疾病自然進(jìn)程（自愈趨勢等）的影響，證實試驗藥物究竟有無療效（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機(jī)。

三．診斷試驗（方法）的評價

（一）概述臨床試驗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。需要最佳的診斷標(biāo)準(zhǔn)，這里的“最佳”是講某個診斷指標(biāo)既靈敏又特異。（二）診斷試驗的研究設(shè)計

1.確定金標(biāo)準(zhǔn)（goldstandard）：臨床試驗的金標(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)等。金標(biāo)準(zhǔn)選擇不當(dāng)會造成分類（有病、無病）錯誤，從而影響診斷試驗的評價。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。對照組是經(jīng)過金標(biāo)準(zhǔn)證實無該病。

3.采用盲法：對試驗的操作人員操作人員根本不知道受試者是“有病”還是“無病”，最后將試驗資料整理成四格表形式（見表12-1）：

（三）診斷試驗的評價指標(biāo)1.靈敏度（sensitivity）：實際有病且被試驗判為陽性的概率：靈敏度之標(biāo)準(zhǔn)誤：2.特異度（specificity）：實際無病且被試驗判為陰性的概率：特異度之標(biāo)準(zhǔn)誤：3.誤診率：實際無病但被試驗判為有病（陽性）的概率（）：誤診率4.漏診率：實際有病但被試驗判為無?。幮裕┑母怕剩ǎ郝┰\率（）=靈敏度高的試驗其特異度就低，反之亦然，二者很難兼顧，只有權(quán)衡。5.陽性預(yù)測值（positivepredictvaluePV＋）：試驗診斷為陽性，實際確是患者的概率。6.陰性預(yù)測值（negativepredictvaluePV-）：

試驗診斷為陰性，實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，表示試驗結(jié)果與實際情況符合的程度。

正確率8.尤登指數(shù)（Youdenindex,YI）：反映診斷試驗真實性的綜合指標(biāo)。YI的取值在－1～1之間，當(dāng)YI≤0時，該診斷試驗無任何應(yīng)用價值。YI的標(biāo)準(zhǔn)誤為：兩個尤登指數(shù)比較可用近似z檢驗：9.陽性似然比（positivelikelihoodratio，LR+）：為靈敏度與誤診率之比。10.陰性似然比（negativelikelihoodratio，LR-）

上述兩指標(biāo)（LR+與LR-）是評價診斷試驗真實性的重要指標(biāo)，它們反映了靈敏度和特異度兩個方面的