流行病学教学课件：队列研究

1、队列研究Cohort Study掌握 队列研究的概念及特点；队列研究中暴露组与对照组的选择； 熟悉 队列研究的种类；累积发病率和发病密度； RR, AR，AR%，PAR，PAR%的概念和意义了解 队列研究中常见偏倚与控制； 人时的计算,队列研究的优缺点。 病因和危险因素研究是流行病学研究的重要任务，病因研究的逻辑顺序应该是先有病因存在，然后有疾病发生，即先因后果。 那么，怎样的研究满足先因后果的逻辑顺序，能更有效地证实因果关系呢？ 队列研究。 大多数慢性病都是历时多年的一个过程所形成。在此期间发生的许多事件都可能起致病作用。 队列研究通过对某一人群在某种病尚未明显发生前，某个（或某些）可能起病

2、因作用或保护作用的事件的后果进行随访监测，进行从“因”观“果”的流行病学研究。队列研究（cohort study）是分析流行病学研究中两大重要方法之一。它通过直接观察暴露于某因素不同状况人群的结局来探讨该因素与所观察结局的关系。 第一节 概 述第二节 研究设计与实施第三节 资料的整理与分析第四节 常见偏倚及其控制第五节 优点与局限性目录 概 念 基本原理 研究目的 研究类型第一节 概 述、概念队列研究： 是将范围明确的人群按是否暴露于某可疑因素及其暴露程度分为不同的亚组，追踪其各自的结局，比较不同的亚组之间结局的差异，从而判定暴露因子与结局之间有无因果关联及关联大小的一种观察性研究方法。 1、

3、暴露(exposure) 指研究对象接触过某种待研究的物质或具有某种研究的特征或行为。是本研究需要探讨的因素。 2、队列(cohort) 有共同经历或有共同暴露特征的一组人群（如出生队列和暴露队列）。根据其变化分为固定队列和动态队列。 固定队列指人群都在某一固定时间或一个短时期之内进入队列，并对他们观察随访，直至观察期终止，不再加入新成员。 动态人群：即根据某时期确定队列后，可以随时增加新的观察对象。 固定队列 fixed cohort研究开始研究结束出现结局未出现结局动态队列 dynamic cohort研究开始研究结束出现结局失访3、危险因素（risk factor） 泛指能引起某特定不良

4、结局（outcome），或使其发生的概率增加的因子，包括个人行为、生活方式、环境和遗传等多方面的因素。危险因素的反面称为保护因素（protective factor），两者可统称为决定因素（determinant factor）。根据研究对象是否暴露于某研究因素或其不同水平将研究对象分成暴露组（E）与非暴露组（）随访一定时间，比较两组之间所研究结局(outcome)发生率的差异，以分析暴露因素与研究结局之间的关系二、基本原理N目标人群代表性样本YE时间顺序 暴露结局YN主要特点观察法设立对照 由因到果，符合时间顺序能确证暴露和结局之间的因果关系三、研究目的检验病因假设 评价预防效果 研究疾病的

5、自然史新药的上市后监测 四、 研究类型前瞻性队列研究(prospective cohort study) 历史性队列研究(historical cohort study）双向性队列研究(ambispective cohort study) 时间顺序 过去 现在 将来 历史性队列双向性队列前瞻性队列回顾性收集已有的历史资料继续前瞻性收集资料前瞻性收集资料timeExposureStudy startsDiseaseoccurrenceDiseaseoccurrencetimeStudy startsExposuretimeDiseaseoccurrenceStudy starts历史性队列双向性

6、队列前瞻性队列Exposure前瞻性队列研究 （prospective cohort study）研究队列的确定是现在(concurrent)根据研究对象现在的暴露分组需要随访(follow up)结局在将来某时刻出现优 点时间顺序增强了病因推断的可信度直接获得暴露与结局资料，结果可信能获得发病率缺 点所需样本量大，花费大，时间长影响可行性前瞻性队列研究应用条件有明确的检验假设所研究疾病的发生率较高,一般不低于5明确规定暴露因素和结局变量有可靠的测量手段足够的观察人群和暴露情况能完成随访的人群足够的人、财、物力历史性队列研究 historical cohort study根据研究开始时研究者掌

7、握的有关研究对象在过去某时点的暴露情况的历史材料做出的不需要随访，研究开始时结局已出现优 点短期内完成资料的收集和分析时间顺序仍是由因到果省时、省力、出结果快缺 点资料积累时未受到研究者的控制，内容上未必 符合要求需要足够完整可靠的过去某段时间有关研究对象的暴露和结局的历史记录或档案材料 历史性队列研究应用 选择历史性队列研究时，除应考虑前瞻性队列研究中所考虑的各点外，还应考虑是否有足够数量的、完整可靠的、在过去某段时间内有关研究对象的暴露和结局的历史记录或档案材料。如医院的病历、个人的医疗档案、及工厂和车间的各种记录等。在具备条件的情况下，历史性队列研究备受关注。双向性队列研究 ambisp

8、ective cohort study研究队列的确定是过去根据研究对象过去某时刻的暴露情况分组需要随访部分结局可能已出现优点：是将前瞻性队列研究与历史性队列研究结合起来的一种设计模式，因此兼有上述二类的优点 。应用：当基本具备进行历史性队列研究的条件下，如果从暴露到现在的观察时间还不能满足研究的要求（人时不够，未满足效应期），还需继续前瞻性观察一段时间时，则选用双向性队列研究。 确定研究因素 确定研究结局 确定研究现场与研究人群 确定样本量 资料的收集与随访 质量控制（以一项乙肝病毒（HBV）感染与原发性肝细胞癌（PHCC）的队列研究为例，以下简称实例） 第二节 研究设计与实施一、确定研究因素

9、主要暴露因素：在描述性研究和病例对照 研究的基础上确定。可能影响结局的因素：混杂因素及人口学特征等。 实例中确定的研究因素是乙肝病毒感染，以HBsAg阳性作为乙肝病毒感染指标。 因素的测量： 需测量暴露的水平，暴露的时间，及暴露的方式。暴露的测量应采用敏感、精确、简单和可靠的方法。性质：定性(quality)，定量(quantity)方法：访谈，实验室检查，查阅记录 结局是研究队列中预期结果事件，是队列研的自然终点（natural end）。研究结局的确定应全面、具体、客观。可包括：发病、死亡、健康状况和生命质量终极结果（发病）或中间结局（血清变化）正面（生命延长）和负面（发病）定性或定量可多

10、个或多方面（实例的结局是PHCC死亡 ）二、确定研究结局 一次研究可有多个结局吸烟吸烟 慢性支气管炎冠心病肺癌结局的测量 采用国际或国内通用的标准有足够符合条件的研究对象领导重视、群众支持医疗条件较好，交通较便利发病率较高有代表性实例的研究现场是江苏省海门市 三、确定研究现场与研究人群1、研究现场从目标人群中抽出的具有代表性的人未患所研究疾病 分为暴露组和对照组2、研究人群暴露人群选择 职业人群 特殊暴露人群 一般人群 有组织的人群团体对照人群的选择 内对照(internal control) ： 一群研究对象内部 外对照(external control) ： 一群研究对象外部 总人口对照(

11、total population control)： 整个地区 现成的发病或死亡统计资料 多重对照(multiple controls) ：两种或以上的对照 形式 实例是从一般人群中选择研究对象，采用内对照 计算样本量时需考虑的问题 抽样方法 暴露组与对照组的比例 失访率四、确定样本量影响样本量的因素 对照人群中所研究疾病的发病率p0暴露组与对照组人群发病率之差p1-p0第一类错误值把握度(power) 1- : 两个发病率的平均值p1：暴露组预期发病率p0：对照组预期发病率样本量的计算：查表公式计算（条件 暴露组和对照组样本含量相等） 已知 p0=0.003，RR=2.5，=0.05，=0.

12、1 计算样本量 根据上述条件 z=1.96， z=1.282 ，q0=0.997 p1=p0RR=0.0075，q1=0.9925 代入公式得 n=5420 即HBsAg阳性组与阴性组各需5420人 实例 基线资料 随 访 资料收集方法五、资料的收集与随访基线(baseline)资料暴露的资料个体的其他信息实例对研究对象的基线资料的收集包括：血清HBsAg，同时还收集了肝炎史、PHCC家族史、职业、吸烟、饮茶、饮酒、水源类型、主食类型等其他可疑危险因素及年龄、性别等人口学特征资料。 随访(follow up) 随访对象、内容和方法：对暴露组和对照组应采取相同的随访方法，且在整个随访过程中，随访

13、方法应保持不变。 随访间隔：慢性病可定为1-2年随访者：可以是普通的调查者，也可是实验员等观察终点：（研究对象出现了预期的结果，达到了这个观察终点，就不再对该研究对象继续随访。死于其他疾病的，当作失访论 ）观察终止时间（整个研究工作截止的时间）实例是从1993年起到2003年止每年随访一次，观察终点是PHCC死亡 查阅纪录调查询问 健康或疾病检查环境监测等资料收集方式 调查员的选择 调查员培训 制定调查员手册 监督六、质量控制 基本整理模式 人时的计算 率的计算 效应的估计 第三节 资料的整理与分析 基本整理模式病例非病例合计暴露组a（1079）b（13259）a+b=n1非暴露组c（387）

14、d（75511）c+d=n0合计a+c=m1b+d=m0a+b+c+d=t非暴露组发病率=c/n0=75.25暴露组发病率=a/n1=5.10表4-1 队列研究资料归纳整理表（累积发病率资料）暴露组非暴露组合计病例数A1 （1079）A0（387）M人年数T1 （139238.27）T 0（780562.01）T暴露组发病率= A1 / T1=774.93 非暴露组发病率= A0 / T 0=49.58 表4-2 队列研究资料归纳整理表（人时资料） 人时的计算 精确法：逐人逐天计算 近似法：按年平均人口数计算 寿命表法：当年内进入或退出队列的 个人均作1/2人年计算 以个人为单位计算暴露人年（

15、精确法）： 适用于样本不太大时。 用近似法计算暴露人年: 适用于大样本。该法计算简单，但精确性较差。 人年数 = 平均人口数 观察年数 率的计算常用指标累积发病率 发病密度标化死亡比标化比例死亡比 变化范围 01 适用条件 样本大 人口稳定 整齐的资料 报告时必须注明时间长短累积发病率 (cumulative incidence)CI=观察期内发病（或死亡）人数观察开始时的人口数发病密度 (incidence density) 变化范围 0 适用条件 观察时间长 人口不稳定 存在失访 资料不很整齐ID =观察期内发病（或死亡）人数观察人时 加入时间因素，这样就可以统一的标准即人时(person

16、 time PT)来计算对象的暴露经历，用人时为单位计算出来的率带有瞬时频率性质，与累积发病率相区别而称为发病密度 标化死亡比 (standardized mortality ratio， SMR)变化范围 0 适用条件 结局事件的发生率低 样本小，不宜直接计算率时 全人口某病的死亡（发病）率观察人口数预期死亡（发病）数的计算： SMR=1 研究人群某病死亡（发病）危险=标准人群 SMR1 研究人群某病死亡（发病）危险标准人 群，是标准人群的SMR倍 SMR1 研究人群某病死亡（发病）危险标准人群 SMR的意义 被研究人群死于（发生）某病的危险性是标准人群的多少倍标化比例死亡比 （standa

17、rdized proportional mortality ratio, SPMR） 变化范围 0 适用条件 不能得到历年人口资料 仅有死亡人数、原因、日期和年龄 预期死亡数计算全人口中某病因死亡数全部死亡数某单位实际全部死亡数显著性检验u检验：当样本量较大，p和1-p都不太 小时 直接概率法二项分布检验泊松（Poisson）分布检验2检验计分检验（score test） 效应的估计 相对危险度 归因危险度 归因危险度百分比 人群归因危险度 人群归因危险度百分比 剂量-反应关系相对危险度（relative risk, RR ）意义 E发病或死亡的危险是的多少倍幻灯片 73 RR值 ，暴露的效应

18、 暴露与结局关联强度暴露组率非暴露组率 通常包括了危险度比（risk ratio）或率比(rate ratio, RR)。 即暴露组的危险度（累积发病率）或发病密度与对照组的危险度或发病密度之比。意义 乙肝病毒感染者发生PHCC的危险是非乙肝病毒感染者的14.75倍发病密度 0.495915.63实例 乙肝病毒感染与PHCC关系的队列研究结果 累积发病率7.749 75.25暴露组5.10非暴露组14.75RRRR与关联强度很强100.1强3.09.90.10.3中1.52.90.40.6弱1.21.40.70.8 无1.01.10.91.0关联强度RRRR的95%CI RR 95%CI反自然

19、对数即为RR 95%CI，实例算出的危险度比(RR)的95%可信区间是：13.1216.60 Woolf法()dcbaRRVar1111+=ln()RRVarRRln96.1lnln归因危险度 (attributable risk, AR )意义E与 人群比较，所增加的疾病发生数量AR值 暴露因素消除后所减少的疾病数量 幻灯片 74ca或()1000-=-=RRIIIRRAR010nnIIARe-=-=即暴露组发病率（危险度）与对照组发病率（危险度）相差的绝对值 意义RR 吸烟对肺癌的病因学意义较大AR 戒烟对心血管疾病的预防作用较大 即公共卫生意义较大 RR与AR的区别心血管疾病肺癌疾病1.

20、710.7RR126.43170.32296.7545.434.6950.12AR非吸烟者吸烟者（1/10万人年）归因危险度百分比AR%（病因分值EF） RR 或-%100%0=eIIIeAR%1001%-=RRAR指暴露人群中的发病或死亡归因于暴露的部分占全部发病或死亡的百分比。意义：暴露人群中的发病或死亡归因于暴露的部分占全部发病或死亡的百分比幻灯片 74人群归因危险度 (population attributable risk, PAR)暴露人群与一般人群比较，所增加的疾病发生率的大小PAR值 暴露因素消除后所减少的疾病数量 幻灯片 74 PAR= ItI0 It：总人群率Io：非暴露组

21、率指总人群发病率中归因于暴露的部分意义人群归因危险度百分比 PAR % PAR占总人群全部发病（或死亡）的百分比幻灯片 74 或 Pe：总人群的暴露比例 意义例：吸烟者肺癌年死亡率Ie为0.96 非吸烟者肺癌年死亡率Iu为007 全人群的肺癌死亡率It为056 各指标的意义? RR=0.96 /0.07 =13.7，说明吸烟者死于肺癌的危险性为非吸烟者的13.7倍。吸烟确系肺癌的危险因素相对危险度（relative risk, RR ）AR=0.96 - 0.07 =0.89 ，说明吸烟者中由于吸烟所致的肺癌死亡率为0.89 与对照组比较，当消除了对照组的因素后， 0.89 的病例是归因于吸烟

22、。幻灯片 69 AR%=0.89/0.96X100% =92.7%，说明吸烟者中有92.7%的肺癌死亡是由于吸烟引起的 归因危险度百分比AR%（病因分值EF）PAR= 0.56 - 0.07 0.49 ，说明人群中吸烟所致的肺癌死亡率为0.49 人群归因危险度百分比 PAR %PAR%=0.49/0.56X100% =87.5%，说明人群中死于肺癌者有87.5%是由于吸烟引起的实例已知Ie=75.25 , I0= 5.10，全人群的PHCC死亡率It=16.25，则：AR=70.15 , AR%=93.2%PAR= 11.15, PAR%= 68.6%从计算结果可知，虽然HBV导致PHCC的AR%达93.2%，但因人群中只有部分人感染了HBV，故其PAR%仅为68.6%。剂量-反应关系分析方法列出不同暴露水平下的发病率以最低暴露水平组为对照，计算各暴露水平的RR 和危险度差(RD)必要时，应对率的变化作率的趋势性检验 结果血清胆固醇水