匹配病例对照研究的分析Analysis of matched case control stud

1、匹配病例对照研究的分析匹配病例对照研究的分析 Analysis of matched case control studies 伊万伊万 胡廷胡廷- - 世界卫生组织世界卫生组织 Dr Yvan Hutin WHO 包办婚姻包办婚姻 Arranged marriage 可从本讲座中获得的能力可从本讲座中获得的能力 Competency to be gained from this lecture 匹配病例对照研究的设计和分析匹配病例对照研究的设计和分析 Design and analyze a matched case control study 关键内容关键内容 Key elements 匹

2、配的概念匹配的概念 The concept of matching 匹配的分析匹配的分析 The matched analysis 匹配的优缺点匹配的优缺点 Pro and cons of matching 控制混杂因素控制混杂因素 Controlling a confounding factor 分层分层 Stratification 限制限制 Restriction 匹配匹配 Matching 随机随机 Randomization 多因素分析多因素分析 Multivariate analysis 匹配定义 Matching: Definition 产生病例和对照之间的联系产生病例和对照之间

3、的联系 Creation of a link between cases and controls 这种联系是这种联系是 This link is: 基于共同的特点基于共同的特点 Based upon common characteristics 在研究设计时产生在研究设计时产生 Created when the study is designed 分析时也应保持联系分析时也应保持联系 Kept through the analysis 非匹配的对照组非匹配的对照组 Unmatched control group 病例病例 Cases 对照对照 Controls 病例病例 Bag of cas

4、es 对照对照 Bag of controls 匹配的对照组匹配的对照组 Matched control group 病例病例 Cases 对照对照 Controls 病例与对照的对子不能分开病例与对照的对子不能分开 Sets of cases and controls that cannot be dissociated 匹配概念：匹配概念：Matching: concept 可能存在混杂可能存在混杂 Confounding is anticipated 调整将是必须的调整将是必须的 Adjustment will be necessary 对设想的层做好准备对设想的层做好准备 Prepar

5、ation of the strata a priori 病例和对照入选病例和对照入选 Recruitment of cases and controls 按层按层 By strata 保证层内有足够的样本量保证层内有足够的样本量 To insure sufficient strata size 为什么要匹配？为什么要匹配？ Why matching? 如果病例和对照在匹配因素方面相同如果病例和对照在匹配因素方面相同 If cases and controls are similar for the matching variables, 那么病例对照间的不同就是其他因素造成的而那么病例对照间

6、的不同就是其他因素造成的而 不是匹配因素（混杂因素）不是匹配因素（混杂因素）Then, differences must be otherwise explained. 结果. Consequences. 问题问题 The problem: 混杂混杂 Confounding 解决的同时可能伴有其他问题解决的同时可能伴有其他问题 Is solved with another problem: 引入了更多地混杂引入了更多地混杂 Introduction of more confounding, 分层分析可以消除这些问题分层分析可以消除这些问题 so that stratified analysis

7、 can eliminate it. 匹配标准 Matching criteria 潜在的混杂因素潜在的混杂因素 Potential confounding factors 与暴露存在关联与暴露存在关联 Associated with exposure 与结局存在关联与结局存在关联 Associated with the outcome 标准标准 Criteria 独特独特 Unique 多种多种 Multiple 必要必要 Always justified 匹配策略的类型匹配策略的类型 Types of matching strategies 频数匹配频数匹配 Frequency match

8、ing 层较大层较大 Large strata 集合匹配集合匹配 Set matching 层较小层较小 Small strata 有时候非常小（有时候非常小（1 1：1 1配对匹配配对匹配） Sometimes very small (1/1: pairs) Chipat river Example of frequency matching: Attack rate of acute hepatitis (E) by residence, Baripada, Orissa, India, 2004 0 - 0.9 / 1000 1 - 9.9 / 1000 10 -19.9 / 1000

9、20+ / 1000 Attack rate Underground water supply Pump from river bed 频数匹配 - Frequency matching example Residence is a possible confounding factor Associated with disease Probably associated with exposure Frequency-matching by area Each area, numbers of controls= Number of cases Analysis stratified by

10、 area Distribution of cholera cases by households, Parpatia Village, Orissa, India 2003 Household with no cases Household with 1 case (Triangle: Index) Household with 2 cases Household with 3 cases Tube well Protected well Unprotected well Dry riverbed 集合匹配 - Set matching example Residence is a poss

11、ible confounding factor Associated with disease Probably associated with exposure Set-matching by neighbourhood For each case, two controls in adjacent houses Analysis matched by set 匹配：不正确的想法匹配：不正确的想法 Matching: False pre-conceived ideas 所有病例对照研究都需要匹配所有病例对照研究都需要匹配 Matching is necessary for all case-

12、control studies 必须对年龄和性别进行匹配必须对年龄和性别进行匹配 Matching needs to be done on age and sex 匹配是对病例和对照数量上的调整匹配是对病例和对照数量上的调整 Matching is a way to adjust the number of controls on the number of cases 匹配：真实的描述 Matching: True statements 匹配可能会给你带来麻烦匹配可能会给你带来麻烦 Matching can put you in trouble 匹配能够使你很快找到对照匹配能够使你很快找到对

13、照 Matching can be useful to quickly recruit controls 关联指标的计算关联指标的计算 Calculation of measures of association 相对危险相对危险 Relative risk 比值比比值比 Odds ratio 当疾病罕见时，可用比值比来估计相对危险当疾病罕见时，可用比值比来估计相对危险 Approximation of relative risk if disease is rare 非匹配时的计算公式：非匹配时的计算公式： OR = ad/bc Formula = ad/bc if unmatched 匹配

14、时的计算公式较复杂匹配时的计算公式较复杂 More complex if matched 患病率比患病率比 Prevalence ratio 病例病例 Case 对照对照 Control合计合计 Total 暴露暴露 ExposedabN/A 非暴露 Non-exposedcdN/A 合计 Totala+cb+dN/A 病例中暴露比值病例中暴露比值 Odds of exposure among cases= a/c 病例对照研究中病例对照研究中OROR的计算的计算 Calculation of the odds ratio in a case control study 对照中暴露比值对照中暴

15、露比值 Odds of exposure among controls = b/d 比值比比值比 Odds ratio: ad/bc 匹配策略与对应的分析 Matching strategies and corresponding analysis 策略 Strategies 频数匹配频数匹配 Frequency matching 层较大层较大 Large strata 集合匹配集合匹配 Set matching 层较小层较小 Small strata 有时候非常小（有时候非常小（1 1：1 1配对匹配）配对匹配） Sometimes very small (1/1: pairs) 分析分析

16、Analysis 混杂因素的分层分析混杂因素的分层分析 Stratified analysis as for confounding factors 如果是如果是1 1：1 1配对匹配，则每一层的样本量是配对匹配，则每一层的样本量是 2 2 If pair matching, then strata size is 2 OR M-H= ai.di) / Ti bi.ci) / Ti Mantel-Haenszel 调整在分层分析中的应用调整在分层分析中的应用 Mantel-Haenszel adjusted odds ratio applying to stratified analysis

17、一致的对子一致的对子 Concordant pairs 病例与对照有相同的暴露病例与对照有相同的暴露 Cases and controls have the same exposure ad 和和 bc对计算没有贡献对计算没有贡献 No ad and bc: no input to the calculation CasesControlsTotal Exposed112 Nonexposed000 合计 Total112 CasesControlsTotal Exposed000 Nonexposed 112 Total112 配对病例对照研究的分析配对病例对照研究的分析（1：1） Matc

18、hed analysis by set (Pairs of 1 case / 1 control) 无作用 No effect无作用 No effect CasesControlsTotal Exposed101 Non exposed011 Total112 CasesControlsTotal Exposed011 Non exposed 101 Total112 配对病例对照研究的分析（1：1） Matched analysis by set (Pairs of 1 case / 1 control) 不一致的对子不一致的对子 Discordant pairs 病例与对照有相同的暴露病例

19、与对照有相同的暴露 Cases and controls have different exposures ad ad 和和 bcbc对计算有贡献对计算有贡献 ads and bcs: input to the calculation 正相关 Positive association负相关 Negative association OR M-H= 病例暴露（对照不暴露）不一致的对子数病例暴露（对照不暴露）不一致的对子数 Discordant sets case exposed 对照暴露（病例不暴露）不一致的对子数对照暴露（病例不暴露）不一致的对子数 Discordant sets contro

20、l exposed 在这种情况下就是配对的在这种情况下就是配对的OROR becomes the matched odds ratio 使用纸夹将相关对子夹起来，帮助分析使用纸夹将相关对子夹起来，帮助分析 and the analysis can be done with paper clips! 一致对子的调查表：一致对子的调查表： 垃圾！垃圾！ Concordant questionnaire: trash 不一致对子的调查表不一致对子的调查表 放在天平的两端放在天平的两端 Discordant questionnaires : on the scale “病例暴露病例暴露”（而对照不暴露

21、）的不一致对子放在而对照不暴露）的不一致对子放在 正相关一边正相关一边 The exposed case pairs weigh for a positive association “对照暴露对照暴露”（而病例不暴露）的不一致对子放在而病例不暴露）的不一致对子放在 负相关一边负相关一边 The exposed control pairs weigh for a negative association 1:M (M1) 病例对照研究的分析 Analysis of matched case control studies with 1 control per case 根据病例和对照暴露状态挑

22、选集合 Sort out the sets according to the exposure status of the cases and controls 对集合内的每一类型对子进行计数 Count reconstituted case- control pairs for each type of set 将集合内不一致“对子数”乘以（符合该集合）的对 子总数 Multiply the number of discordant pairs in each type of set by the number of sets 然后用f/g这个公式来计算OR Calculate odds r

23、atio using the f/g formula 例如例如1 1个病例个病例/2/2个对照个对照 Example for 1 case / 2 controls 暴露病例的集合暴露病例的集合 Sets with case exposed: +/+, +/+-, +/- 未暴露病例的集合未暴露病例的集合 Sets with case unexposed: -/+, -/+-, -/- CasesControlsTotal 暴露暴露ExposedabL1 非暴露非暴露UnexposedcdL0 合计合计TotalC1C0T Odds ratio: ad/bc 传统的四格表传统的四格表 The

24、old 2 x 2 table. Controls ExposedUnexposedTotal Exposedefa Unexposed ghc TotalbdP (T/2) Odds ratio: f/g Cases 变成对子就很难认识了！ . is difficult to recognize! Chi2 McN= (f - g) 2 (f+g) The Mac Nemar chi-square 匹配病例对照研究的分析：从概念到数据管理匹配病例对照研究的分析：从概念到数据管理 Analysis of matched case control studies: From concepts t

25、o database management 在研究设计里就将病例和对照联系在一起在研究设计里就将病例和对照联系在一起 Link between sets of cases and controls in the study design 在分析中使用这些联系在分析中使用这些联系 Use of this link in the data analysis 频数匹配的分层分析频数匹配的分层分析 Stratification (Frequency matching) 集合匹配的匹配分析集合匹配的匹配分析 Matched analysis (Set matching) 配对匹配的匹配分析配对匹配的匹配

26、分析Paired analysis (Case control pairs) 在数据库中要有识别这种联系的变量在数据库中要有识别这种联系的变量 Need to materialize this link in the dataset to prepare the data analysis 匹配变量 The matched set variable 是一个另加的变量是一个另加的变量 Extra variable 每个病例每个病例- -对照的识别号对照的识别号 Identifier for each case-control 在频数匹配中是在频数匹配中是“层层” ” Stratum (Frequ

27、ency matching) 在集合匹配中是在集合匹配中是“集合集合” ” Set (Case control sets) 在配对匹配是在配对匹配是“对子对子” ” Pair (Case control pairs) 在每一在每一“层层/ /集合集合/ /对子对子”内中，所有病例和对照内中，所有病例和对照 的这个变量值都是相同的的这个变量值都是相同的 All cases and controls belonging to the same stratum/ set/ pair share the same value for the matched set variable 在不同的在不同的“

28、层层/ /集合集合/ /对子对子”，这个变量值不同，这个变量值不同 Each stratum/ set/ pair have a unique value 2 2个集合的个集合的1:31:3集合匹配数据库变量结构集合匹配数据库变量结构 Database structure for 2 sets of one case and three controls IDSetStatusAge Sex SES 1111213 2121313 3121113 4121013 5214222 6224422 7224022 8224122 4 4个对子的配对匹配数据库变量结构个对子的配对匹配数据库变量结构

29、Database structure for 4 pairs of one case and one control IDPairStatusAge Sex SES 1111213 2121313 3212227 4222227 5314222 6324422 7415421 8425521 匹配：优点匹配：优点 Matching: Advantages 易于沟通易于沟通 Is easy to communicate 对很强地混杂有用处对很强地混杂有用处 Is useful for strong confounding factors 能增加小型研究的效率能增加小型研究的效率 Can incr

30、ease the power of small studies 能较容易地选择对照能较容易地选择对照 Can ease control recruitment 如果只有一个研究因素，则有用处如果只有一个研究因素，则有用处 Is useful if only one factor is studied 匹配后，仍可以识别效应修饰因子匹配后，仍可以识别效应修饰因子 Allows looking for effect modification with matching criteria 匹配：不方便的方面 Matching: Inconvenience 必须使作者清楚必须使作者清楚 Must be

31、 understood by the author 在不存在混杂情况下导致不利在不存在混杂情况下导致不利 Is deleterious in the absence of confounding 可降低研究效率可降低研究效率 Can decrease power 造成对照选择的复杂造成对照选择的复杂 Can complicate control recruitment 存在多个危险因素时，作用有限存在多个危险因素时，作用有限 Is limiting if more than one factor 不再能对匹配因素进行关联性分析不再能对匹配因素进行关联性分析 Does not allow exa

32、mining the association with the matching criteria 匹配变量与暴露有关，但与疾病无关时 （匹配过度） Matching with a variable associated with exposure, but not with illness (Overmatching) 减少了变异度减少了变异度 Reduces variability 增加了一致地对子增加了一致地对子 Increases the number of concordant pairs 造成有害的结果造成有害的结果 Has deleterious consequences: 如果

33、匹配分析：降低了研究效率如果匹配分析：降低了研究效率 If matched analysis: reduction of power 如果不匹配分析：如果不匹配分析：OROR将偏向将偏向1 1 If match broken: Odds ratio biased towards one 隐藏地匹配（隐藏地匹配（“秘密匹配秘密匹配”） Hidden matching (“Crypto-matching”) 一些对照的选择策略造成事实上的匹配一些对照的选择策略造成事实上的匹配 Some control recruitment strategies consist de facto in match

34、ing 邻居对照 Neighbourhood controls 朋友对照 Friends controls 必须发现这样的匹配，并在分析中加以考虑必须发现这样的匹配，并在分析中加以考虑 Matching must be identified and taken into account in the analysis 匹配的操作性原因 Matching for operational reasons 暴发调查的情况下暴发调查的情况下 Outbreak investigation setting 朋友和邻居对照是常见的选择朋友和邻居对照是常见的选择 Friends or neighbours c

35、ontrols are a common choice 优点：优点：Advantages: 更快地找到对照更快地找到对照 Allows identifying controls fast 可以大体上控制混杂可以大体上控制混杂 Will take care of gross confounding factors 可导致一些过度匹配，但使调查者处于安全地带可导致一些过度匹配，但使调查者处于安全地带 May results in some overmatching, which places the investigator on “the safe side” 打破匹配打破匹配 Breaking

36、 the match 合理性合理性 Rationale 匹配会限制分析匹配会限制分析 Matching may limit the analysis 匹配也许只是为了操作方便匹配也许只是为了操作方便 Matching may have been decided for operational purposes only 处理过程处理过程 Procedure 进行匹配的分析进行匹配的分析 Conduct matched analysis 再进行非匹配的分析再进行非匹配的分析 Conduct unmatched analysis 如果两者结果类似，可以打破匹配分析如果两者结果类似，可以打破匹配分析 Break the match if the results are unchanged 结论结论 Take home messag