医学统计学：研究设计

研究设计ResearchDesignMedicalstatistics医学统计学主要内容研究设计的意义实验研究的基本要素医学科研设计的基本原则对照随机重复研究设计的常见类型调查设计研究设计的意义研究设计是医学研究的必不可少的重要环节之一。医学研究的步骤：研究设计收集资料分析资料结论表达研究设计的意义良好的科研设计较少的人力、物力、时间得到较为可靠的结果；合理安排试验因素，提高研究质量和效率；有效控制实验误差并对其进行估计，保证实验结果的可靠性稳定性。研究设计的类型调查实验动物实验临床试验

实验研究的特点（1）研究者能人为设置处理因素（2）受试对象接受何种处理因素/水平是由随机分配而定的。（3）能使多种实验因素包括在较少次数的实验中，更有效地控制误差，达到高效的目的。实验研究的基本要素处理因素受试对象实验效应实验研究的基本要素：处理因素外加于受试对象，在实验中需要观察并阐明其效应的因素，称为处理因素。注意：抓住主要因素：最主要、最关键的明确处理因素和非处理因素(混杂因素)标准化混杂因素当非处理因素能够影响研究结果，并且其在试验各组的分布不均衡时，可能会对实验结果产生干扰！处理方法：设计上的处理：平衡；转为实验因素统计方法：分层分析，多元分析例：某引产方法研究因素：产妇状况。产妇状况成功失败合计成功率初产42817660470.9%

经产1283916776.6%

P=0.145

例：某引产方法混杂因素：胎膜状况。胎膜状况成功失败合计成功率已破3188039879.9%

未破23813537363.8%

P=0.000

例：某引产方法混杂因素在两组的分布

胎膜产妇状况 已破 未破 已破率初产 331 273 54.80%

经产 67 100 40.12%

P=0.001例：某引产方法混杂因素不同状态时，研究因素的分析。胎膜产妇状况例数成功成功率P已破初产33125877.9%0.030

经产676090.0%未破初产27317062.3%0.332

经产1006868.0%

实验研究的基本要素：受试对象受试对象指被处理因素作用的对象。动物人种系的选择（种类、品系）动物个体的选择（如年龄、性别、体重、窝别、营养状态等）动物实验结果不能直接用来解释人类的疾病现象（1）动物选择（2）病例选择病例选择最基本的要求是正确诊断，正确分期，以及病情的正确判断凡是确诊为患有某种病的病人，并非都能作为试验研究的对象，为了取得可靠的试验结果，还要规定病人的纳入标准和排除标准，并用这些标准选择适宜本次试验的患者。（1）估计对该处理反应较为敏感的病人应为入选对象。（2）估计处理有害于某种特殊的病人，应作为排除对象，或病情复杂，严重需抢救的病人估计该处理措施无法起到效应的，也应作为排除对象。（3）病人虽已采取某种措施，但估计对所采取的试验措施效应仍有影响者，也应排除在外。（4）还应考虑病人的性别、年龄、健康状况、某种特殊情况（如怀孕、哺乳等）及合作程度等。例如在考核抗菌药物疗效时，病人入选标准是：（1）成年人：18—65岁，男女不限；（2）经临床确诊，患有急性细菌感染需要进行全身抗菌药物治疗的患者；（3）细菌学证实，即致病菌培养阳性；（4）病人无严重肝、肾、心脏及造血系统疾病；（5）病人需知情同意等。病人的排除标准是：（1）药物或食物过敏史者；（2）过敏状态，如过敏性疾患合并感染；（3）造血功能障碍（特殊情况例外）；（4）妊娠及哺乳期妇女；（5）精神状态不能很好合作者；（6）正在应用其它抗菌类药物者等。实验研究的基本要素：实验效应实验效应是指受试对象接受实验处理后所出现的实验结果，通常由人或动物相应的各项指标来反映。关联性客观性准确性与精确性敏感性与特异性关联性关联性是指该指标确实能代表所研究现象的实质。血脂高——预防冠心病效应的合理指标。观察某药对冠心病的效果——心绞痛发作次数，心动过速发作次数、血栓形成倾向，心肌收缩性、硝酸甘油酯消耗量等若指标的关联性要求有时不能由单一指标来满足时，可采用多个指标/成组指标来体现，如延缓衰老药物/降脂药物的临床试验便是如此。客观性

客观指标是测量和检验的结果，是借助仪器来回答的，主观指标是由受试者回答/医生自己判断。客观指标：化验室的检查结果物理学检查结果病理学的诊断细菌学培养结果主观指标：也能起到一定的参考作用，甚至不可缺少。

灵敏性灵敏性系指选用的指标对处理因素能灵敏地使处理的效应较好地显示出来，同时，对受试者，测量仪器和方法都应是灵敏的。如研究某药治疗缺铁性贫血的效果，可选用：临床症状、体征；血红蛋白；血清铁旦白含量。精确性

准确度是指观察值与真值的接近程度，主要受系统误差的影响。精密度是指重复观察时，观察值与其平均数的接近程度，其差值属于随机误差特异性

特异性，指选用的指标必须与研究目的有本质联系，主要通过查文献、预备试验和理论分析等提出的。如光疗法，其适应症为新生儿黄疸，此时观察光疗效果，其特异指标是用黄疸测量计测定黄疸数字的变化。重现性

指同一作用下，各次测定的效应间差异小。在选择试验的指标时，一般应注意以下关系：客观指标优于主观指标计量指标优于计数指标，将计数指标改为半定量指标也是一大进步变异小的指标优于变异大的指标。动态指标优于静态指标.必要时计量指标也可以作计数指标统计所选的指标要便于统计分析。用成组配套的指标，可起到相互补充和相互核查的作用。实验设计的基本原则基本原则之一：对照基本原则之二：随机基本原则之三：重复吃黄金搭档一年，小孩长高了5CM，起效了？基本原则之一：对照(control)对照组的作用处理组处理因素+非处理因素处理效应+非处理效应对照组(无)非处理因素(无)非处理效应比较结果处理因素处理效应

排除“非处理因素”的影响，从而衬托出“处理因素”的作用。对照(control)均衡性(1)对等除处理因素外，对照组具备与实验组对等的一切非处理因素。必要时借助假设检验。(2)同步对照组与实验组设立之后，在整个研究进程中始终处于同一空间和同一时间。(3)专设任何一个对照组都是为相应的实验组专门设立的。不得借用文献上的记载或以往的结果或其它研究的资料作为本研究之对照。对照的形式空白对照相互对照自身对照实验对照历史对照同期对照盲法设计单盲双盲双盲双模拟你看不见我你看不见我你看不见我双盲试验药对照药试验组受试者对照组受试者双盲双模拟试验药A模拟药A试验药B模拟药B试验组受试者对照组受试者基本原则之二：随机(random)客观性抽样随机

每一个符合条件的实验对象参加实验的机会相同，即总体中每个个体有相同的机会被抽到样本中来；分组随机

每个实验对象分配到不同处理组的机会相同；实验顺序随机

每个实验对象接受处理先后的机会相同。完全随机设计分组示意(1) (2) (3) (4) (5)

(6) (7) (8) (9) (10)

(11) (12) (13) (14) (15)

03 06 14 13 1005 01 09 12 1115 07 08 04 02A B C C BC B B A AA A B C C基本原则之三：重复(repeated)可靠性整个实验的重复:确保实验的重现性，以提高实验的可靠性；用多个实验单位进行重复(样本含量):避免把个别情况误认为普遍情况，把偶然性或巧合的现象当作必然的规律，通过一定数量的重复，使结论可信；同一实验单位的重复观察:保证观察结果的精度。实例1:《剖腹产同时放置宫内节育器735例的初步观察》将施行剖腹产手术1562例中的735例作为试验组，在剖腹产的同时放置宫内节育器。比较两组被观察对象的术后出血、恶露干净时间和术后副反应等情况。规定试验组适应症为：破膜和总产程都不超过24小时，无感染(无阳性体征，血常规正常)以及第一胎产后本人同意放置宫内节育器者。另将筛选剩下的827例作为对照组，不放置宫内节育器。本例，两组除处理因素(放置节育环)不同，受试对象的基本条件也不同，试验组较好，而对照组差，缺乏可比性。

中华妇产科杂志，1985；20(1)：49～50。实例2

对治疗炎症的某注射液作临床试验，以另一注射液为对照。适应症为生殖道感染疾病或口腔感染疾病。研究者设计了3个组：

试验组：30例生殖道感染，30例口腔感染对照组：30例生殖道感染，30例口腔感染开放组：外科感染疾病28例，其他感染15例。开放组为了增多试验组病例，研究者将试验组和开放组合并，并与对照组作比较。问题所在对照组的均衡性！常用的研究设计完全随机分组设计成组设计区组化设计配对设计随机区组设计正确选择分析方法研究设计(1):完全随机设计完全随机设计(completelyrandomdesign)：单向分组，单因素，多水平

正确应用完全随机设计完全随机设计是最常用的一种设计方法；各组样本含量可以相等，也可以不等，但在总样本含量不变的情况下，各组样本含量相等时的设计效率最高；对照组可以不止一个；各组应达到均衡一致；各处理组应同期平行进行；数据缺失对结论影响较小；对个体间同质性要求较高，在个体同质性较差时，完全随机设计并不是最佳设计；研究设计(2)：配对设计配对设计(paireddesign)

总体同质性差，按某种条件配对，对内随机正确应用配对设计当实验对象的同质性欠佳时，采用配对设计可以提高处理组间的可比性和均衡性；同等样本含量下，合理配对将比成组设计达到更高的效率；当采用左右配对设计时，实验因素的效应必须是局部的，不可以通过神经、体液等途径影响对侧；采用自身前后配对设计时，应考虑到环境、气候或疾病的自然进展等引起的效应改变；配对条件不能过严研究设计(3)：随机区组设计随机区组设计(RandomizedBlockdesign)

总体同质性差，部分同质性好，区组控制，区组内随机是配对设计的扩展

正确应用配伍设计配伍组设计是配对设计的扩展，在个体同质性较差时，采用配伍设计可以提高各处理组间的可比性和均衡性；同一区组内的个体应尽可能同质；实际上配伍设计是两因素多水平的试验，由于每种组合只作一次试验，故不能分析交互作用；采用配伍设计时，要尽可能使观察值不缺失，虽然有估计缺失值的方法，但缺失时信息的损失是较大的。常用的研究设计(4)交叉设计(cross-overdesign)交叉设计示意：准备阶段 时期1 清洗期 时期2(runin) 处理A (washout) 处理B准备阶段 时期1 清洗期 时期2(runin) 处理B (washout) 处理A

分析方法的选择资料完全随机设计配对设计定量资料定性资料等级资料定量资料定性资料等级资料2样本2样本2样本2样本2样本2样本多样本多样本多样本多样本多样本成组t检验2组秩和检验单因素方差分析KWallis