常用临床科研方法设计原则与应用实用教案

1、内容(nirng) 常用临床科研方法分类 病例(bngl)对照研究设计原则与应用 队列研究设计原则与应用 随机对照实验设计原则与应用 诊断试验评价设计原则与应用 OR、RR、HR区别与联系第1页/共85页第一页，共86页。常用(chn yn)临床科研方法分类观观察察法法实实验验法法数数理理法法描述性研究描述性研究(ynji) 分析分析(fnx)性研究性研究 横断面研究横断面研究病例报告病例报告,分析分析生态学研究生态学研究病例对照研究病例对照研究队列研究队列研究实验性研究实验性研究 临床试验临床试验现场试验现场试验社区干预社区干预数学模型数学模型 产生假设产生假设 检验假设检验假设 验证假设验

2、证假设 第2页/共85页第二页，共86页。病例对照研究(ynji)设计原则与应用 基本原理 主要(zhyo)应用 设计要点第3页/共85页第三页，共86页。基本原理病例对照未暴露暴露未暴露acbd（1）a/a+c=b/b+d 暴露因素与疾病无关（2）a/a+cb/b+d 暴露因素为疾病危险(wixin)因素（3）a/a+cb/b+d 暴露因素为疾病保护因素回顾性暴露第4页/共85页第四页，共86页。 主要应用 1.探索疾病的病因或危险因素。 2.药物有害作用的研究。 3.疾病预后研究。 4.评价(pngji)疾病预防与治疗措施的效果。第5页/共85页第五页，共86页。 设计要点 匹配(ppi)

3、 研究对象选择 样本含量估计 研究因素确定 第6页/共85页第六页，共86页。匹配：即要求对照组在某些因素或特性上与病例组保持相同。匹配的目的：排除(pich)匹配因素对研究结果的干扰。 与疾病及所怀疑的病因因素都有联系的因素，可能是混杂因素，可选为匹配因素。第7页/共85页第七页，共86页。匹配的优点（1）增加流行病学效率。 （2）排除非研究因素的影响。匹配的缺点(qudin)： （1）选择对象复杂。 （2）需匹配因素多时，难以决定合适的匹配因素。 第8页/共85页第八页，共86页。1.成组匹配：就是要求对照组匹配因素所占比例与病例组一致。2.个体匹配：以每一病例为单位，选择在某些特征或变量

4、方面与病例一致的一个或几个( j )对照，组成计数和分析的单位。1:1,1:2,1:3,1:4个体匹配第9页/共85页第九页，共86页。病例与对照不匹配(ppi)的病例对照研究病例人群 随机抽样 病例组对照人群 随机抽样 对照组第10页/共85页第十页，共86页。研究对象的选择：1.病例的选择：病例是指患所研究疾病者或发生某事件者。（1）诊断标准：应尽量采用(ciyng)国际和国内的标准。（2）病例来源： 1）来源于医院： 2）来源于社区（3）病例有三种：新发病例、现患病例和死亡病例。第11页/共85页第十一页，共86页。2.对照的选择：对照是指未患所研究疾病者，可以是健康人，也可以是患与所研

5、究疾病病因无关的其他疾病的病人。（1）对照应代表病例的源人群。（2）对照的来源： 1）同一或多个医疗机构中诊断的其他病例； 2）病例的邻居或所在同一居委会、住宅区内的健康人或非该病病例； 3）社区团体(tunt)人群中的非该病病例或健康人； 4）病例的配偶、同胞、亲戚、同学或同事。第12页/共85页第十二页，共86页。样本含量的估计1.影响样本大小的因素(1).研究因素在对照组中的暴露率P0；(2).估计该因素引起的相对危险度RR或暴露的比值(bzh)比OR。(3).希望达到的检验显著性水平，即假设检验第类错误的概率；(4).希望达到的检验把握度（1-），为统计学假设检验第类错误的概率.2.估

6、计方法第13页/共85页第十三页，共86页。非匹配病例(bngl)对照研究NoImageNoImage20120011)( )1 ()1 ()1 (2PPPPPPZPPZNP1=(ORP0)/(1-P0+P0OR)P0（P0P1）/2Z0.05=1.96 Z0.10=1.28第14页/共85页第十四页，共86页。 病例组为经胃镜确诊的胃溃疡患者中的Hp感染者 6个月内无消化性溃疡及溃疡病史，无慢性胃炎，功能性消化不良，胃癌等Hp相关疾病的Hp感染者为对照 暴露因素(yn s)：毒力基因包括vacA的亚型s1a, s1b, s1c, s2, m1, m2a, m2b；cgaA、babA2、ice

7、A1、iceA2 第15页/共85页第十五页，共86页。 实际研究中往往同时(tngsh)探索几个因素，而每个因素都有各自的 OR及P0 ，这时估计样本大小常以最小的OR和最适合的P0为准进行估计，以使所有的因素都能获得较高的检验效率。第16页/共85页第十六页，共86页。 P=OR/(1+OR)RR/(1+RR) m为结果不一致的对子数则需要的总对子数M为： M m/(P0q1+P1q0)P0、P1为对照组、病例(bngl)组的暴露率P1=(ORP0)/(1-P0+P0OR)q11P1，q01p022)2/1/( )1 (2/PPPZZm1：1个体(gt)匹配设计第17页/共85页第十七页，

8、共86页。 研究口服(kuf)避孕药与先天性心脏病的关系，0.05，0.1 1:1病例对照研究 对照组暴露比例p00.3, OR=2 先求P10.46, P=2/3, m=90 M=186第18页/共85页第十八页，共86页。（三）对象的选择：1.病例的选择：病例是指患所研究疾病者或发生某事件者。（1）诊断标准：应尽量采用(ciyng)国际和国内的标准。（2）病例来源： 1）来源于医院： 2）来源于社区（3）病例有三种：新发病例、现患病例和死亡病例。第19页/共85页第十九页，共86页。2.对照的选择：对照是指未患所研究疾病者，可以是健康人，也可以是患与所研究疾病病因无关(wgun)的其他疾病

9、的病人。（1）对照应代表病例的源人群。（2）对照的来源： 1）同一或多个医疗机构中诊断的其他病例； 2）病例的邻居或所在同一居委会、住宅区内的健康人或非该病病例； 3）社区团体人群中的非该病病例或健康人； 4）病例的配偶、同胞、亲戚、同学或同事。第20页/共85页第二十页，共86页。队列研究(ynji)设计原则与应用 基本原理 主要(zhyo)应用 设计要点第21页/共85页第二十一页，共86页。研究因素(yn s)的选择1.变量的选择 兴趣变量、协变量2.变量的规定(gudng) 定义、测量方法第22页/共85页第二十二页，共86页。基本原理暴露(bol)组非暴露(bol)组随访(su fn

10、)发病未发病发病未发病随访abcda/(a+b)c/(c+d)比较结论第23页/共85页第二十三页，共86页。队列(duli)研究的应用1.病因研究2.预防措施评价(pngji)3.预后研究第24页/共85页第二十四页，共86页。设计(shj)要点 确定(qudng)研究因素 确定(qudng)研究结局 确定(qudng)研究现场和人群 确定(qudng)样本大小 确定(qudng)随访期第25页/共85页第二十五页，共86页。确定(qudng)研究因素研究因素：暴露因素、其它影响结局的因素 暴露因素 选择：建立在大量研究基础上。 定义： 测量：定性、定量(dngling) 敏感、精确、简单、

11、可靠的方法 询问、实验室测定、查阅记录 其它影响结局的因素第26页/共85页第二十六页，共86页。确定研究(ynji)结局结局指研究者预期的结果事件。 发病或死亡 某些血清(xuqng)指标 分子标志的变化 定性或定量第27页/共85页第二十七页，共86页。v一次研究(ynji)可有多个结局吸烟(x yn)慢性慢性支气支气管炎管炎冠冠心心病病第28页/共85页第二十八页，共86页。v结局的测量v 采用国际(guj)或国内通用的标准第29页/共85页第二十九页，共86页。确定研究现场(xinchng)和人群（一）研究现场有足够符合条件的研究对象(duxing)领导重视、群众支持医疗条件较好，交通

12、较便利发病率较高第30页/共85页第三十页，共86页。（二）研究对象的选择1.选择研究对象的两种基本方式（1）按规定的暴露选择一组有暴露的人群，然后另外(ln wi)选择一组非暴露人群；这组非暴露人群称为外对照组。（2）选择一个暴露因素分布不均匀的人群，将其一分为二，即分成暴露组和非暴露组，这个非暴露组叫内对照组。第31页/共85页第三十一页，共86页。2.暴露人群的选择(xunz)（1）职业人群（2）特殊暴露人群（3）一般人群（4）有组织的人群团体第32页/共85页第三十二页，共86页。3.对照人群的选择：应注意(zh y)其与暴露人群的可比性（对照人群除未暴露于所研究的因素外，其它各种因素

13、或人群特征应尽可能与暴露人群相同）。（1）内对照：在同一研究人群中，无暴露或暴露水平最低的人员。（2）特设对照（外对照）：（3）总人口对照：（4）多重对照：第33页/共85页第三十三页，共86页。确定样本(yngbn)大小（一）影响样本大小(dxio)因素（1）一般人群中所研究疾病的发病率水平p0：p0越接近0.5，所需观察的人数越少。（2）暴露人群的发病率p1：dp1p0，d值越大，所需观察人数越少。（3）显著性水平： 0.05或0.01（4）把握度：1- 0.9第34页/共85页第三十四页，共86页。公式公式(gngsh)201200111112PPPPPPZPPZN条件 暴露(bol)(

14、bol)组和对照组样本含量相等P第35页/共85页第三十五页，共86页。已知 p0=0.007，RR=2.5，=0.05，=0.1，计算(j sun)样本量 根据上述条件 Z=1.96， Z=1.282 ，q0=0.993 p1=p0RR=0.0175，q1=0.9825 代入公式得 N=2310 考虑到失访，实际上每组需扩大10%，即2541人第36页/共85页第三十六页，共86页。注意事项：（1）暴露组与对照组的比例：通常(tngchng)采用两组等量的方法。（2）通常(tngchng)按10%来估计失访率，故计算出来的样本量再加10%做为实用样本量。第37页/共85页第三十七页，共86页

15、。随访(su fn)期随访(su fn)期：可根据潜隐期确定。 可参考他人经验随访(su fn)间隔 观察期长短 结局变化的速度 人力、物力 例如：1-2年 第38页/共85页第三十八页，共86页。队列研究设计(shj)原则与应用 基本原理 主要应用 设计(shj)要点第39页/共85页第三十九页，共86页。随机对照实验设计原则(yunz)与应用 基本原理 主要(zhyo)应用 设计要点第40页/共85页第四十页，共86页。随访观察随访观察结局事件不发生结局事件不发生结局事件发生结局事件发生结局事件不发生结局事件不发生随机分组随机分组 结局(jij)结局(jij)+实验组（干预(gny)措施）

16、对照组（对照措施）样本目标人群结局+结局基本原理第41页/共85页第四十一页，共86页。主要(zhyo)应用 1.干预措施的效果评价 2.评价某种新的治疗药物(yow)，疗效或制剂的效果 3.探讨疾病的病因 4.医疗保健措施的评价第42页/共85页第四十二页，共86页。设计(shj)要点 三要素 四原则(yunz)第43页/共85页第四十三页，共86页。三要素1.研究对象 根据(gnj)目的确定 代表性 入选标准 排除标准第44页/共85页第四十四页，共86页。2.研究因素根据目的确定明确的定义客观的测量方法试验应能回答(hud)当初提出的问题，应能鉴别出处理因素（受试药物）的净效应第45页/

17、共85页第四十五页，共86页。 如果问题是：某种中药能否治疗维生素A缺乏症 试验组：中药+猪肝(zh n) 设立空白对照 不能回答所提出的问题 应设计为： 试验组中药 对照组空白或安慰剂第46页/共85页第四十六页，共86页。 如果问题是：中药+猪肝是否比单用猪肝更好？ 试验组：中药+猪肝 对照组：猪肝 如果要同时回答上述两个(lin )问题 试验组1：中药 试验组2：猪肝 试验组3：中药+猪肝 对照组：空白或安慰剂第47页/共85页第四十七页，共86页。 处理因素还可以考虑设计几个剂量梯度，以确定不同剂量间的疗效(lioxio)有无差异，找出最佳剂量。 - 低剂量组 - 中等剂量组 - 高剂

18、量组 第48页/共85页第四十八页，共86页。3.结局变量(binling)要求： 客观、敏感、特异、可行。第49页/共85页第四十九页，共86页。u猪蹄甲和穿山甲对炎症的治疗(zhlio)效果的效应变量u 体重u 阑尾重量u 阑尾体积u 第50页/共85页第五十页，共86页。四原则(yunz) 对照 随机 盲法 重复 第51页/共85页第五十一页，共86页。1.设立对照组 （1）为什么必须设立对照组 1）通过对照组可取得研究(ynji)指标的数据差异 2）通过对照组可清除被试因素以外的其它因素对结果的影响第52页/共85页第五十二页，共86页。（2）影响实验效应的因素(yn s) 1）不能预

19、知的结局 2）向均数回归 3）霍桑效应 4）安慰剂效应 5）潜在的未知因素(yn s)的影响第53页/共85页第五十三页，共86页。（3）常用的对照形式(xngsh) 标准疗法对照 安慰剂对照 空白对照 第54页/共85页第五十四页，共86页。实验(shyn)人群随机(su j)分组实验组对照组处理(chl)因素安慰剂或传统药物结果1结果2比较结论安慰剂是外形、颜色、大小、味道与受试药物完全一样， 但对实验结果无任何影响的一种物质，如可用糖片或生理盐水作为安慰剂。第55页/共85页第五十五页，共86页。 对照组的可比性 除实验因素(yn s)外其他因素(yn s)与实验组无差异布拉福德布拉福德

20、 . . 希尔希尔 爵士爵士 (Bradford A. Hill, (Bradford A. Hill, 1897-91)1897-91)英国英国(yn(yn u)u)著名著名医学统计学家医学统计学家流行病学家流行病学家世界第一个随机对照临世界第一个随机对照临床试验的设计者床试验的设计者第56页/共85页第五十六页，共86页。2.随机化分组 （1）目的：平衡实验组、对照组已知和未知的混杂因素，从而提高(t go)两组的可比性，避免造成偏倚 第57页/共85页第五十七页，共86页。（2）常用(chn yn)分组方法 例1：将12个实验单位随机等分为A、B、C 3组 先将12个实验单位编号。然后(

21、rnhu)从随机数字表为每个单位查12个两位随机数字，将随机数字排序，得序号，并规定序号14者为A组、58者为B组、912为C组。第58页/共85页第五十八页，共86页。编号123456789101112随机数字序号组别第59页/共85页第五十九页，共86页。 个随机(su j)数字 00-04 05-09 10-14 15-19 20-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 01 15389 85205 18850 39226 42249 90669 96325 23248 60933 26927 02 85941 40756 82414 02015 13858 7

22、8030 16269 65978 01385 15345 03 61149 69440 11286 88218 58925 03638 52862 62733 33451 77455 04 05219 81619 10651 67079 92511 59888 84502 72095 83463 75577 05 41417 98326 87719 92294 46614 50948 64886 20002 97365 30976 06 28357 94070 20652 35774 16249 75019 21145 05217 47286 76305 07 17783 00015 1080

23、6 83091 91530 36466 39981 62481 49177 75779 08 40950 84820 29881 85966 62800 70326 84740 62660 77379 90279 09 82995 64157 66164 41180 10089 41757 78258 96488 88629 90279 10 96754 17676 55659 44105 47361 34833 86679 23930 53249 27083 11 34357 88040 53364 71726 45690 66334 60332 22554 90600 71113 12 0

24、6318 37403 49927 57715 50423 67372 63116 48888 21505 80182 13 62111 52820 07243 79931 89292 84767 85693 73947 22278 11551 14 47534 09243 67879 00544 23410 12740 02540 54440 32949 13491 15 98614 75993 84460 62846 59844 14922 48730 73443 48167 34770 16 24856 03648 44898 09351 98795 18644 39765 71058 9

25、0368 44104 17 96887 12479 80621 66223 86085 78285 02432 53342 42846 94771 18 90801 21472 42815 77408 37390 76766 52615 32141 30268 18106 19 55165 77312 83666 36028 28420 70219 81369 41943 47366 41067第60页/共85页第六十页，共86页。编号编号123456789101112随机随机数字数字15389 8520518850392264224序号序号371292410111685组别组别ABCCAAC

26、ACBBB第61页/共85页第六十一页，共86页。3、盲法的应用 目的:排除主观因素的影响. (1).单盲：只有研究者了解分组情况，研究对象不知道自己是实验组还是对照组 (2).双盲：研究对象和研究者都不了解实验分组情况，而是由研究设计者来安排和控制全部实验 (3).三盲：不但研究者和研究对象不了解分组情况，而且负责资料收集和分析(fnx)的人员也不了解分组情况，从而较好地避免了偏倚 开放实验：研究者和研究对象均知道实验组和对照组的分组情况，实验公开进行第62页/共85页第六十二页，共86页。4重复(chngf)5 适宜样本含量6 多次实验第63页/共85页第六十三页，共86页。样本量计算样本

27、量计算(j sun)： 非连续变量样本量计算(j sun)： 22122211)( )1 ()1 ()1 (2ppppppZppZNp1p1：对照组发生率：对照组发生率p2p2：试验：试验(shyn)(shyn)组发生组发生率率：（：（p p1 1+p+p2 2）/2/2Z Z: :为为水平相应的标准正态差水平相应的标准正态差Z Z：为：为1-1-水平相应的标准正态差水平相应的标准正态差N N：为计算所得一个组的样本大小：为计算所得一个组的样本大小p第64页/共85页第六十四页，共86页。 不同不同或或水平水平(shupng)(shupng)的的ZZ和和ZZ值的标准正态差简表值的标准正态差简表

28、(或或)单侧检验时单侧检验时Z Z( (或或Z Z* *) )双侧检验双侧检验Z Z0.0050.0052.582.582.812.810.0100.0102.332.332.582.580.0250.0251.961.962.332.330.050.051.641.641.961.960.10.11.281.281.641.640.20.20.840.841.281.28* *双侧检验双侧检验(jinyn)(jinyn)时时ZZ与单侧检验与单侧检验(jinyn)(jinyn)时相同时相同 第65页/共85页第六十五页，共86页。例如：假设对照组的发病率为40%，通过干预措施发病率下降到20%

29、才有推广使用价值，规定水平为0.01，水平为5%，把握度（1-）为95%，本研究为双侧检验(jinyn)，问两组要观察多少人？ p1=40%，p2=20%，Z和Z可从表6-1 查出，双侧检验(jinyn)时Z为2.58，Z为1.64, p=（0.4+0.2）/2=0.3 代入公式(gngsh):22)2 . 04 . 0( )8 . 0(2 . 0)6 . 0(4 . 064. 1)7 . 0)(3 . 0(258. 2N18404. 034. 704. 004. 167. 1 2即每组需观察184例 第66页/共85页第六十六页，共86页。 连续变量样本量计算连续变量样本量计算(j sun)

30、(j sun)： 222)(2dZZNa：为估计的标准差：为估计的标准差d d：为两组连续变量均值之差：为两组连续变量均值之差ZZ、ZZ和和N N所示意义同上述所示意义同上述(shngsh)(shngsh)计数资料的计算公式计数资料的计算公式 多组共用一个对照组时，则共用对照组的样本含量应随处理组数多组共用一个对照组时，则共用对照组的样本含量应随处理组数而增加。而增加。K K为处理组数（不含对照组）为处理组数（不含对照组） kNn 第67页/共85页第六十七页，共86页。例如：假设例如：假设(jish)(jish)合理膳食可以使干预组的血清胆固醇水平合理膳食可以使干预组的血清胆固醇水平较对照组

31、降低较对照组降低15mg/dl15mg/dl，已知从其他资料获得胆固醇方差为，已知从其他资料获得胆固醇方差为（25mg/dl25mg/dl）2 2 ，本设计为双侧检验，本设计为双侧检验，水平为水平为0.050.05、为为0.050.05，试计算各组样本数。试计算各组样本数。为为2525，d d为为1515，从表查得，从表查得ZZ为为1.961.96，ZZ为为1.641.64，代入公式，代入公式(gngsh)(gngsh)： 721525)64. 196. 1 (2222N即每组需观察(gunch)72例 第68页/共85页第六十八页，共86页。诊断实验评价设计(shj)原则与应用 基本原理 主

32、要应用 设计(shj)要点第69页/共85页第六十九页，共86页。 评价(pngji)对象金标准(biozhn)阳性(yngxng)（病人）阴性（健康人）诊断试验诊断试验阳性 (a)阴性 (c)阳性 (b)阴性 (d)真实性评价基本原理 第70页/共85页第七十页，共86页。设计(shj)要点 确定(qudng)金标准 选择研究对象 样本含量估计 盲法评判结果 主要指标第71页/共85页第七十一页，共86页。1. 确定“金标准(biozhn)” 指当前临床医学界公认的诊断疾病的最可靠的方法。也称标准(biozhn)诊断。活检 手术发现 微生物培养尸检 特殊检查和影像诊断长期随访的结果第72页/

33、共85页第七十二页，共86页。2.2.选择(xunz)(xunz)研究对象 原则：代表性 病例组：按金标准确诊为“有病”的病例 对照组：按金标准确诊为无目标疾病的其他病例，特别是与该病容易混淆的病例。正常人一般不宜(by)(by)纳入对照组。第73页/共85页第七十三页，共86页。3.3.样本大小(dxio)(dxio)的计算样本量有关的因素 灵敏度 特异度 显著性检验水平 容许(rngx)误差第74页/共85页第七十四页，共86页。第75页/共85页第七十五页，共86页。第76页/共85页第七十六页，共86页。金标准金标准 筛检试验筛检试验 患者患者非患者非患者合计合计 阳性阳性真阳性真阳性A假阳性假阳性BR1阴性阴性假阴性假阴性C真阴性真阴性DR2合计合计C1C2N 筛检试验(shyn)(shyn)评价整理表第77页/共85页第七十七页，共86页。主要评价(pngji)指标u灵敏度与假阴性率u特异(ty)(ty)度与假阳性率u正确指数u似然比第78页/共85页第七十八页，共86页。相对相对(xingdu)(xingdu)危险度危险度RRRR（relative