序贯试验设计

序贯试验设计第一页，共二十三页，2022年，8月28日第一节概述一.特点1.采取“边做边分析”的办法，逐个试验，逐个分析，可下结论，即可停止。尤其适合于临床科研。这是因为病人陆续就医，序贯试验的方法与病人就诊的特点相似。特别是试验某种治疗非常见病的药物时，一个病人接受试验后，再试验下一个对象会间隔较长的时间，序贯试验的每试验一个对象就及时进行分析的特点恰好符合这类试验的要求，并由于一旦可得到结论时立即停止试验，如果药物无效，就可及时地避免以后的病人接受无效的药物；药物有效，也可尽快地使更多的病人接受有效的药物。2.可预先规定阳性结论所允许的假阳性率（α）和阴性结论所允许的假阴性率（β），一般α、β定为0.05或0.01。这与临床病例总结不同，序贯试验是建立在严格的数理统计原则上得到的结论。在试验中，由于受试对象是病人，试验者不希望把无效的药物当成有效而贻误病人，此时可将假阳性率α的标准定得高一点，可定在0.01。在药物筛选中，试验者不希望把有效的药物当成无效而漏掉，因此可把假阴性率β的标准定得低一点，此时可定在0.10。第二页，共二十三页，2022年，8月28日二.序贯试验的优点这种试验的特点是既可避免盲目加大各组的试验样本数而造成浪费，又不致于因试验样本个数太少而得不到结论---节约样本，能用较少的样本得出结论，比一般试验方法节约样本30-50%。第三页，共二十三页，2022年，8月28日三.适用范围

1.临床试验，主要用于急性病或易显效的病症的疗效的研究；非常见病的疗效研究。如：心绞痛、大叶性肺炎、疼痛症等。

2.急性大动物试验。

3.来源困难或贵重药品的效应和毒性（半数致死量）的研究。第四页，共二十三页，2022年，8月28日四.缺点

1.不适用于一般的药物筛选。一般的药物筛选，试验必须大规模地进行，逐一地进行药物试验往往不切实际。

2.不能用于慢性病的疗效研究。慢性病由于疗程长，不能很快获得药物是否有效的结论，使研究时间过长。

3.不适用于急性烈性传染病（如霍乱）与传播很快的非烈性传染病的研究。因序贯试验是逐个试验，逐个分析，不利于对传染病疫情的控制。

4.回答问题单一。

5.不适用于多中心的联合试验。第五页，共二十三页，2022年，8月28日五.类型

1.根据事先是否确定最大样本数开放型：事先不确定最大样本数闭锁型：事先确定最大样本数各有利弊：在比较A、B有无差异时，开放型比闭锁型较早得到结论。故在比较A、B时，当预试提示A、B的差异较大或较小时，应选用开放型。闭锁型可保证不超过一定的试验样本数就可得到结论。第六页，共二十三页，2022年，8月28日

2.单向和双向

双向：如试验某一新药，一般用与新药性质相同、作用类似的老药作对照，希望通过试验后能对以下三种结果作出选择：（1）新药>老药；（2）新药<老药；（3）新药=老药。这种既能作出新药优于老药又能作出老药优于新药的结论的方法属于双向实验。

单向：（1）在某些情况，如动物实验，新药往往与无效对照比较，因此无必要去探究无效对照是否优于新药，只要回答新药是否优于无效对照。此时为单向。（2）在某些临床试验中，由于新药价格昂贵、副反应大、使用不便等，除非新药明显地优于老药才可接受新药，否则，无论新、老药无差别或老药优于新药，都要拒绝新药。此时为单向。

第七页，共二十三页，2022年，8月28日

3.质反应和量反应

计数资料---质反应计量资料---量反应第八页，共二十三页，2022年，8月28日六.设计的基本步骤(一）选定试验指标由于序贯试验使用的样本少，故应以敏感性和特异性均较高的效应指标进行判断。多个指标进行效应的评价时，可以采用加权法。第九页，共二十三页，2022年，8月28日（二）制定试验标准

1.规定效应指标的合格水平要求有效水平（率或量）至少等于或大于某一水平（数值）才可认为有效。此为接受水平。

2.规定效应指标的不合格水平要求有效水平最多等于或小于某一水平（数值）应可认为无效。此为拒绝水平。第十页，共二十三页，2022年，8月28日接受水平和拒绝水平的确定质反应试验

Ⅰ.试验药与无效对照比较试验药与无效对照比较时，此时规定一个较小的率P0和一个较大的率P1。一般为：

P0=20-30%

P1=60-80%

试验者认为，如果试验药的有效率最多为30%，则这个较低的有效率不值得推广运用，因而希望通过试验后能拒绝试药，此为效应指标的拒绝水平。

如果试药的有效率至少有60%，则这个较高的有效率值得推广运用，因此希望通过试验能接受试药，此为效应指标的接受水平。第十一页，共二十三页，2022年，8月28日Ⅱ.试验药与老药对照的比较以老药作为对照时，常以新药和老药进行配对(交叉）试验。设每次配对实验的结果可：（1）新药优于老药记为SF；（2）老药优于新药记为FS；（3）新药与老药无差别时分析时不纳入。试验者可规定P0=SF/FS为一个较小的率为拒绝水平，不值得推广应用。P0=SF/FS≤1

规定P1=SF/FS为一个较大的率时为接受水平，值得推广应用。P1=SF/FS≥2第十二页，共二十三页，2022年，8月28日

量反应试验

Ⅰ.以无效对照作为对照时，要求试药的效应值平均比无效对照大于某一具体的量为有效。

Ⅱ.以老药作为对照时，要求试药的效应值平均大于对照药的一定量为试药优于老药；对照药的效应值大于试药的一定量为老药优于试药。第十三页，共二十三页，2022年，8月28日

3.规定假阳性率α和假阴性率β

α和β一般情况下规定为0.05。在要求较高的研究（如抗结核病药物的研究），α和β可定为0.01。在药物粗筛中，试验者不希望有效的药物漏筛掉，则α和β定为0.10，同时P0和P1可相对定低。（如：P0=10%，P1=60%）第十四页，共二十三页，2022年，8月28日（三）确定试验类型

1.开放型和闭锁型

预试结果表明两药效应的差异较明显或差异较小时，以开放型为宜。因开放型比闭锁型较早得到结论，用开放型实验可节约样本。

预试结果模糊，宜选闭锁型，以避免迟迟得不到结论，使试验曲线拉得过长，样本数增大。

2.双向和单向：与无效对照比较用单向，与有效对照比较用双向。

3.质反应和量反应：计数资料为质反应，计量资料为量反应。第十五页，共二十三页，2022年，8月28日

（四）绘制序贯试验反应图开放型单向质反应试验

U:Y=a+bnL:Y=-a+bn开放型单向量反应实验

U:Y=aσ+bσnL:Y=-aσ+bσn开放型双向质反应试验

U:Y=a1+bnL:Y=-a1-bnM:Y=-a2+bnM’:Y=a2-bn开放型双向量反应试验

U:Y=a1σ+bσnL:Y=-a1σ-bσnM:Y=-a2σ+bσnM’:Y=a2σ-bσn

根据接受水平和拒绝水平，查出边界系数a、b，代入直线方程，在普通坐标纸上作图。

（五）逐一试验，逐一分析。（六）显著性判断开放型单向试验：触及U界，试药有效；触及L界，试药无效。开放型双向试验：触及U界，试药>对照药；触及L界，试药<对照药；触及中界，两药无差别。第十六页，共二十三页，2022年，8月28日第二节开放型单向质反应序贯试验

要求效应的判断指标为阳性或阴性（有效或无效）例：研究冠心苏合丸改善狗冠脉循环的序贯试验。一.试验方法和指标分别用狗心肌缺血模型和正常狗进行实验，以冠脉血流量作为效应指标。为自身前后比较。二.制定试验标准

1.指标界限：用药后冠脉血流量增加≥1.8ml/min为有效；冠脉血流量增加<1.8ml/min为无效。

2.合格水平：有效率P1≥80%为合格水平（接受试药水平）。有效率P0≤30%为合格水平（拒绝试药水平）。

3.假阳性率α和假阴性率β水平：α=β=0.05第十七页，共二十三页，2022年，8月28日三.确定试验类型此例为自身前后比较，以用药后与用药前比较，相当于与无效对照比较，故为单向。本试验事先不确定样本数，为开放型。本试验以有效率为判断依据，为计数资料，属质反应。四.绘制序贯试验反应图：开放型单向质反应序贯试验

P1=80%P0=30%α=β=0.05查附表23得：a=1.32b=0.561U:Y=a+bn=1.32+0.561nL:Y=-a+bn=-1.32+0.561n五.实践与分析急性心肌缺血实验

1号狗冠脉流量增加10.8>1.8，有效，升一格。

2号狗冠脉流量增加-4.8<1.8，无效，平一格。

3号狗冠脉流量增加3.0>1.8，有效，升一格。

4号狗冠脉流量增加2.4>1.8，有效，升一格。

5号狗冠脉流量增加3.6>1.8，有效，升一格。

6号狗冠脉流量增加4.2>1.8，有效，升一格。在心肌缺血实验，6只狗已触及U界，接受试药有效的结论，表明该药可显著增加心肌缺血狗冠脉血流量（P<0.05)。正常狗实验

1号冠脉流量增加0<1.8，无效，平一格。

2号冠脉流量增加0<1.8，无效，平一格。

3号冠脉流量增加-0.6<1.8，无效，平一格。在正常动物实验，3只狗已触及L界，拒绝试药有效的结论，表明该药对正常狗冠脉血流量无显著影响（P>0.05）。第十八页，共二十三页，2022年，8月28日第三节开放型单向量反应序贯试验

要求以反应值的具体的量进行分析。例：木通、车前草利尿作用的序贯试验试验方法：分别试验木通、车前草的利尿作用。以自身前后对照方法进行实验。受试者服药前先进行3天的对照实验，求出排尿率：

排尿率=（24小时尿量/24小时饮水量）*100%

以服药前3天的平均排尿率作为服药前排尿率。再进行实验，给药后求出服药后的排尿率，以服药前后的排尿率变化的量进行比较。第十九页，共二十三页，2022年，8月28日一.试验指标服药前排尿率和服药后排尿率比较二.制定试验标准服药前后排尿率差值D=服药后-服药前1.规定指标界限根据专业知识，服药后能较服药前（对照试验期）平均排尿率增加量D≥18.6%为有效。2.排尿率差值的标准差的估计估计方法是在先作3天对照试验，求出对照期平均排尿率的标准差σ0，再近似地估计服药前后排尿率差值的标准差σ=21/2*σ0

设：σ0=10.25%,σ=1.414*10.25%=14.5%3.确定合格水平与不合格水平合格水平：服药后比服药前排尿率增加量δ＝D/σ

δ＝18.6%/14.5=1.28，即试药能使排尿率增加δ＝1.28倍标准差平均δ≥1.28为合格水平。不合格水平：δ≤０为不合格水平。4.假阳性率和假阴性率由于为传统利尿药，进一步实验的目的是找到确切有效的药物，故α＝β＝0.01三.确定试验类型因是以服药前为对照期进行比较，故要求服药后比服药前增加为有效，否则为无效。因此为单向实验。评价指标为排尿率，故为量反应。事先不确定最大样本，故为开放型。四.求出直线方程

a=3.59b=0.64，σ=14.5%U:Y=aσ+bσn=52.1+9.3nL:Y=-aσ+bσn=-52.1+9.3n五.作图与分析

第二十页，共二十三页，2022年，8月28日第四节开放型双向质反应序贯试验在比较两药的疗效时，可能出现以下三种结果:(1)A优于B(2)B优于A(3)A=B。即不仅要检验A优于B，A和B无差别；还要检验B优于A。这就是要对三种结论作出选择的双向序贯试验。为了要保证试验的可靠性，与单向序贯试验一样，要限制下错误结论的概率即假阳性率和假阴性率。如果以(1)A优于B或(2)B优于A为阳性结论，则这个假阳性结论就包括了(1)和(2)，如果把假阳性(1)的概率限定为α，假阳性(2)的概率也限定为α，则总的假阳性率为2α。而假阴性率只有一个，限定为β。开放型双向序贯实验多用异体配对实验或交叉实验方式。第二十一页，共二十三页，2022年，8月28日例：比较新旧两个复方对风湿性关节炎的镇痛效果一.实验方式和判断方法采用交叉实验方法，部分病人先新方再旧方，另一部分病人先旧方再新方。根据服药前后疼痛的积分由病人判断:新>旧，记为SF；旧>新，记为FS；新＝旧，不计入。二.制定试验标准1.θ1新药优于旧药和θ0旧药优于新药的比率（接受水平）双向试验有两个接受水平，θ1

和θ0

θ1

＝SF/(SF+FS)

θ0＝FS/(SF+FS)

一般规定θ1

＝θ0≥60%-80%,本例为80%2.拒绝水平新药＝旧药，θ1

＝θ0＝50%3.假阳性率和假阴性率

2α＝β＝0.05三.求边界系数

a1=5.25a2=4.29b=0.322四.确立直线方程M:Y=-a2+bn=-4.29+0.322nM’:五.试验与分析第二十二页，共二十三页，2022年，8月28日第五节开放型双向量反应序贯试验例：比较A、B两个中药复方的降压效应一.试验方法