临床科研设计方案

1、临床科研设计方案 2021-7-11临床科研设计方案 设计和实施 结 论 研究问题 自然界的 真实性 研究计划 研究的真 实性 研究实施 研究中的 发现 designimplement inferinfer 科研设计、实施及结论过程科研设计、实施及结论过程* * *Diagram from Designing Clinical Research S. Hulley, S Cummings ERRORS ERRORS 2021-7-11临床科研设计方案 前言 w保证研究的真实性和可靠性，设 计和实施同等重要。 w没有哪种统计方法能挽救瑕疵设 计的真实性和可靠性。 2021-7-11临床科研设计方

2、案 临床科研设计方案论证强度临床科研设计方案论证强度 的影响因素的影响因素 w随机化 randomization w对照 control w时向 direction w盲法 blinding 2021-7-11临床科研设计方案 随机随机 Randomization n每一参与者有每一参与者有同等的机会同等的机会接受干预接受干预 措施，使已知和未知的影响因素一措施，使已知和未知的影响因素一 致致 n减少减少研究者和被研究者研究者和被研究者的主观干扰的主观干扰 2021-7-11临床科研设计方案 方法 简单随机 分层随机 区组随机 系统随机抽样 多级随机抽样 半随机 2021-7-11临床科研设计

3、方案 分层随机分层随机 w 选择影响治疗结果的因素作为分层变量 w 分层不宜过多,一层组数为4，两层组数为 16 w 每组最好大于50例，精确性好 w 避免调整基线 2021-7-11临床科研设计方案 分层随机与分层分析分层随机与分层分析 分分层层随随机机分分层层分分析析 发发生生时时间间设计阶段分析阶段 目目的的保证基线一致分析影响因素 2021-7-11临床科研设计方案 区组随机法区组随机法 w 对照组和治疗组比例相同 w 时间影响因素少 w 使用灵活-区组可大可小 2021-7-11临床科研设计方案 随机的特点 w 基线一致性, 避免选择性偏倚 w 等量原则 2021-7-11临床科研设

4、计方案 使用随机原则时应避免的几点使用随机原则时应避免的几点 w 半随机 w 无隐匿（non-concealment）的方法，减少测 量偏倚 w 自我管理分配程序 w 非正规的随机和无监督的分配方法 2021-7-11临床科研设计方案 有关随机的错误概念有关随机的错误概念 w 把“随意”当作“随机” w 随机确保研究组的可比性 w 基线之间的差异是随机失败的标志 w “随机”可以检验 w 非随机分配的治疗研究是不可靠的 2021-7-11临床科研设计方案 临床科研设计方案论证强度 的影响因素 w随机化 randomization w对照 control w时向 direction w盲法 bl

5、inding 2021-7-11临床科研设计方案 对照 w 比较组间的差异 w 类型： - 同期对照 (concurrent control) 随机 非随机 - 自身对照 (self control) 同期 不同期 2021-7-11临床科研设计方案 - 历史对照 (historical control) 非随机，非同期 偏倚多 - 配对对照 （matching） 2021-7-11临床科研设计方案 临床科研设计方案论证强度临床科研设计方案论证强度 的影响因素的影响因素 w随机化 randomization w对照 control w时向 direction w盲法 blinding 2021

6、-7-11临床科研设计方案 研究时向 w 前瞻性 Prospective study w 时点 Point w 回顾性Retrospective study 研究时点 2021-7-11临床科研设计方案 临床科研设计方案论证强度临床科研设计方案论证强度 的影响因素的影响因素 w随机化 randomization w对照 control w时向 direction w盲法 blinding 2021-7-11临床科研设计方案 盲法 blinding 避免测量性偏倚（主观指标） 避免研究者和被研究者的影响 随机分配为盲法评定奠定基础 2021-7-11临床科研设计方案 2021-7-11临床科研设

7、计方案 随机临床试验研究 （Randomized Clinical Trial） 开始 随机分配 研究人群 试验 对照 疾病/结果- 疾病/结果+ 疾病/结果+ 疾病/结果- 现在 测量对比结果 将来 R 研究指向 2021-7-11临床科研设计方案 随机对照研究 结果结果 +- 合计合计 试验组试验组 aba+b 对照组对照组 cdc+d 合计合计 a+cb+dN 结果指向 2021-7-11临床科研设计方案 随机对照研究要考虑的问题！ w 研究人群的确定 w 效能和有效性（efficacy and effectiveness) w 终点指标的选择（end-points) w 观察期的确定（

8、follow-up） w 治疗意向分析 （intention to treat analysis） 而不是（explanatory analysis) w 医德问题 2021-7-11临床科研设计方案 2021-7-11临床科研设计方案 研究人群 General population Experimental population (10.7%) Unwilling Eligibility criteria Study population (7.6% ) Uneligible Enrollment Study sample (3.1%) Unwilling Randomized (2%) D

9、eath, Dropped out Completed Study Ann Intern Med 1993;119:36-41 2021-7-11临床科研设计方案 符合标准（纳入、诊断标准） 非典型病例 有合并症等 排除不愿意参加者 潜在的志愿者偏倚？ 社会因素（特殊人群） 排除不合作者 重症？或其他原因 RCT的研究人群是高度选择的人群 2021-7-11临床科研设计方案 效能和有效性（efficacy and effectiveness) w 效能（efficacy） 在“理想”环境中的效果，本身的效能 w 有效性（effectiveness) 在“实际”环境中的效果，受到各种因 素的影响

10、，如：病人的依从性、经济、实 用性、副作用等等。 2021-7-11临床科研设计方案 终点指标的选择（end-points) w 客观指标、终点指标 w 盲法判断 观察期的确定（follow-up） 随访时间要合适。既要避免浪费人力物力 又要避免因观察时间过短的假阴性结果。 2021-7-11临床科研设计方案 治疗意向分析 （intention to treat analysis） Sample Sample Drop out Cross over Drop out Analysis according to treatment assigned population population D

11、rop out Cross over Drop out Analysis according to treatment received 2021-7-11临床科研设计方案 医德问题 2021-7-11临床科研设计方案 RCT的优缺点 1. 因果关系中最强的研 究 2. 尽可能的限制混杂因素 （知道和不知的因素） 3.内部真实性好 4.可以盲法 5. 统计效率高 6.治疗性研究的标准设计 方案 外部真实性差（纳入标准、 排除标准，严格的计划） 花费高 费时 研究问题窄 医德 实施及管理困难 志愿者偏倚 2021-7-11临床科研设计方案 交叉试验交叉试验 Crossover studies 开

12、始 随机分配 A B 结果- 结果+ 结果+ 结果- 洗脱期 R 研究人群 A B 结果+ 结果- 结果+ 结果- 随机选择方案 研究指向 2021-7-11临床科研设计方案 配对卡方 方案方案 A 有效无效 合计合计 有效aba+b 方案方案 B 无效 cdc+d 合计 a+cb+dN 结果指向 2021-7-11临床科研设计方案 Crossover Design w 优点优点 n样本量减少样本量减少 n自我对照减少偏倚自我对照减少偏倚 n都治疗无医德问题都治疗无医德问题 n可随机，可盲法可随机，可盲法 w 缺点缺点 n疾病过程有变化疾病过程有变化 n变量受限变量受限 n洗脱期时间确定困难洗

13、脱期时间确定困难 (不能用于易治愈的疾病不能用于易治愈的疾病) 2021-7-11临床科研设计方案 队列研究队列研究Cohort study 开始测量分类 研究人群 危险 因素+ 危险 因素- 疾病/结果- 疾病/结果+ 疾病/结果+ 疾病/结果- 现在 已有病 无病 测量对比结果 将来 2021-7-11临床科研设计方案 队列研究Cohort Study w 时向： - 前瞻性 Prospective - 回顾性Retrospective - 回顾-前瞻 Longitudinal w 队列类型 - 固定的队列：确定队列后不再有新成员加入。如急性 心肌梗塞的病人；爆炸后的生存者；HIV感染母亲

14、生产 的孩子 - 开放队列：允许队列中的个体进入或退出，动态人群 2021-7-11临床科研设计方案 历史队列研究 开始测量分类 研究人群 危险 因素+ 危险 因素- 疾病/结果- 疾病/结果+ 疾病/结果+ 疾病/结果- 现在 已有病 无病 测量对比结果 2021-7-11临床科研设计方案 Cohort Study Design Directionality 199020002010 ProspectiveRetrospective Retrospective Cohort Study Prospective Cohort Study Longitudinal 2021-7-11临床科研设计

15、方案 Deaths Loss to follow-up Fixed Cohort Time Open Cohort In - Migrations MigrationsOut - 2021-7-11临床科研设计方案 Relative Risk No Disease Disease Exposed Unexposed AB CD A + CB + D A + B C + D N Incidenceexp= A/A + BIncidenceunexp = C/C + D 2021-7-11临床科研设计方案 COHORT STUDY EXAMPLE 口服避孕药与深静脉血栓(DVT)形成的关系. OU

16、TCOME (DVT) Yes No Exposed ( on oral contraceptive ) 41a 9996b 10037a+b Not exposed (not on o.c.) 7 c 10009d 10016c+d RR=a/a+b / c /c+d =41/10037 / 7/10016=5.8=6 * numbers to indicate the possibility of a real association between exposure and outcome. However, the possibility of biases very often ar

17、ises. 2021-7-11临床科研设计方案 Cohort Study Design Potential Biases w 检测偏倚 n两组检测不一致，不能采用同样的方式，客观地在暴 露和非暴露中测量暴露和结果 w 信息偏倚 n两组获得信息不一致 w 无应答或失访，随访时间不足 w 不能控制对照组的混杂因素 2021-7-11临床科研设计方案 Cohort Study Strengths w 暴露因素少的可得到结果, 因-果时相关系清楚 w 单个暴露多种结果 w 可以发现短暂时间的结果 w 直接测量发病率 w 因果关系强 w 无医德问题 w 确定自然病程 w 可配对、标准统一，管理 容易 W

18、eaknesses w 不宜用于少见病研究 w 花费高 w 要求随访率高 w 暴露存在混杂因素 w 对照难确定， w 不能随机，盲法， w 历史对照暴露和结果 不可靠 2021-7-11临床科研设计方案 随机对照与队列研究区别 w 前瞻 w 随机分配随机分配 w 几乎不能用于临床病 因学研究 w 治疗性研究的标准设 计方案 w 给予暴露（治疗）分 析结果 w 前瞻或回顾等 w 不是随机分配而是自不是随机分配而是自 然形成的队列然形成的队列 w 病因学研究中论证强 度较高的设计 w 观察暴露后的结果 2021-7-11临床科研设计方案 前前-后对照研究后对照研究before-after stud

19、ies 开始 A 结果+ 结果- 洗脱期 研究人群 B 结果+ 结果- 2021-7-11临床科研设计方案 前-后对照研究（before-after study) w 两种措施在两个阶段进行 w 可以是同一个体或不同个体 w 前瞻或回顾-前瞻 2021-7-11临床科研设计方案 不同个体前后研究历史性对照 A 结果+ 结果- 结果+ 结果- 过去 现在 B 将来 2021-7-11临床科研设计方案 前前-后对照研究优缺点后对照研究优缺点 w 优点优点 n每一病人同时治疗每一病人同时治疗 n样本量减少样本量减少 n自我对照减少偏倚自我对照减少偏倚 n都治疗无医德问题都治疗无医德问题 w 缺点缺点

20、 n两阶段疾病的可比性有变化两阶段疾病的可比性有变化 n洗脱期时间病情可能加重洗脱期时间病情可能加重 2021-7-11临床科研设计方案 交叉试验与前后研究区别 w 前瞻 w 随机分配 w 为两组同期对比 w 前瞻或其他 w 不是随机分配但可以 随机选择方案 w 不同期前后对比（一 组） 2021-7-11临床科研设计方案 病例-对照研究（Case control study） 开始 测量对比 Case 有病有病/结果结果 危险因素+ 过去 Control 无病无病/无结果无结果 危险因素- 危险因素- 危险因素+ 现在 回顾性 2021-7-11临床科研设计方案 病例对照研究的基本要求 w

21、病例与对照的确定诊断手段一致、病例的 确定应是确诊病人 w 病例与对照来源人群应同源 w 病例与对照的纳入及排除标准一致 2021-7-11临床科研设计方案 Case-Control Study Interpretation CaseControl Exposed Unexposed a b c d a + c a + b c + d b + dN OR = a c b d 任何影响病例组和对照组的暴露比都将造成偏倚. 2021-7-11临床科研设计方案 CASE CONTROL EXAMPLE -SMOKING & LUNG CANCER DISEASE CasesControls EXPO

22、SURE Yes a b EXPOSURE No c d Odds Ratio = ad/bc(1 = no association, 1 = possible association, 1 = protective effect) DISEASE CasesControls (lung cancer) EXPOSUREYes 56 230 (smoking)No 7 246 The odds ratio would therefore be 56 x 246 = 13776 = 8.6. 7 x 230 1610 2021-7-11临床科研设计方案 优点 w研究稀少病种和潜伏期长的疾病的暴露

23、与结果间关系最合适的研究方案， 确定潜在因果关系 w不需要随访， w结果已很好的定义 w适用于潜伏期长的疾病 w病例数需要的少，（比横断面研究） w省钱，省时 w提出假说 w无医德问题 w同时研究多个危险因素，有几个假说 2021-7-11临床科研设计方案 缺点 w 病例的选择容易出现偏倚 w 对照与病例的人群来源不一致。暴露可能 与生存率有关而不是疾病的发生 w 不能计算患病率、发病率、相对危险度， 因果关系不清 w 短暂的关系很难确定 w 存在生存率偏倚、样本偏倚，以及各种测 量偏倚，共75种 2021-7-11临床科研设计方案 病例对照研究的偏倚举例 w 不易明确的确定对照组 w 有时不

24、能采用同样的方式，客观地在病例 组和对照组测量暴露和结果 w 回忆偏倚等 2021-7-11临床科研设计方案 减少样本偏倚 w 配对 Matching w 人群样本 人群登记选择对照 随机拨号 邻居对照 w 多个对照病例和对照的发病率最好与一 般人群中相似 2021-7-11临床科研设计方案 减少测量偏倚 w 盲询问者 Case/Control Status Risk Factors w 盲病人和对照 Case/Control Status: 2021-7-11临床科研设计方案 病例对照研究与回顾性队列研究区别 w 不能确定因果关系 w 首先确定结果（病例） w 因果关系时向清楚 w 首先确定

25、暴露（病因） ？ ？ 暴露 疾病 ？ ？ 开始 开始 疾病 暴露 病例对照研究 回顾性队列研究 2021-7-11临床科研设计方案 横断面研究cross-sectional survey 开始 测量 研究人群 无病 有病 危险因素- 危险因素+ 危险因素+ 危险因素- 时点 2021-7-11临床科研设计方案 横断面 随机选择、适宜 应答率 真实性和重复性 2021-7-11临床科研设计方案 横断面研究Cross-Sectional study 测量： 在同一时间内，检查结果与危险因素等暴露因素的关系 得到患病率（Prevalence） 容易、快捷、便宜、无医德问题 不能说明因果关系，只能表明

26、联系 回忆偏倚，混杂因素分布不均匀、样本不等 形成假说 2021-7-11临床科研设计方案 优点 w 无随访时间（时点） w 是唯一可得到患病率的研究类型 w 假说的形成 w 前瞻性队列研究的开始 prospective cohort study 2021-7-11临床科研设计方案 缺点 w 只能建立因果联系 w 时相关系不清楚 w 不使用于发病率低的疾病 2021-7-11临床科研设计方案 叙述性研究（descriptive study） 结果 病因+ 病因- 结结 果果 有无 有 a 无c 防防治治措措施施 或或致致病病因因 素素 合 计 a+c 研究方向 2021-7-11临床科研设计方

27、案 叙述性研究（descriptive study） 措施/病因 结果+ 结果- 研究方向 结果 有效无效合计 防治措 施或致 病因素有aba+b 2021-7-11临床科研设计方案 叙述性研究（descriptive study） 个案报道或病历报道（case report or case series) 详细描述单个病例或多个病例的特点 目的：用于少见病例、新发现、教学等 新治疗方案的尝试、预试验等 不是研究 无对照 一般不能说明因果关系 2021-7-11临床科研设计方案 病历报道有时可以提示病因病历报道有时可以提示病因 联系或提供强的证据联系或提供强的证据 w 结果很少并且具有特点 w 暴露因素去除，情况改善，再暴露，再出现 n脱发与乙肝疫苗 w 基因治疗 n持久的媒介 n媒介的结果和靶器官的毒性作用. n基因治疗 w 明显改善预后 n如AIDS病治疗 2021-7-1