中山食品安全-实验流行病学课件

1、检验假设 验证假设 研究方法观察法实验法数理法描述流行病学 分析流行病学 横断面调查监测生态学研究病例对照研究队列研究实验流行病学 临床试验现场试验社区干预项目理论流行病学 产生假设 三种常用流行病学方法的关系time将来现在过去疾病暴露随访回忆疾病暴露疾病疾病暴露现况调查病例对照研究队列研究观察性研究有了观察性研究是不是就可以解决流行病学的问题呢？思考观察性研究是否完美？（是否存在天然缺陷？） 流行病学研究的一个核心工作是要保证研究的科学质量，主要内容就是控制偏倚，偏倚控制程度决定了研究的科学质量及其结果的可信性。流行病学研究偏倚？选择偏倚、信息偏倚和混杂偏倚，前两者通过严谨的设计或改进的调

2、查或检查方法可以很好控制，但是混杂偏倚？观察性研究中控制混杂主要措施？ 限制、匹配或者统计调整（标准化、分层分析和多因素分析）这一切都建立在预先确切知道混杂因素是什么，并收集它们的资料。由于对混杂因素现有知识的局限性以及收集资料的困难和误差，使得对混杂的控制很难彻底。而观察性研究中，暴露组和对照组（病例组和对照组）是“自然”形成的比较，永远无法保证组间在混杂因素方面具有必然的可比性，因此混杂（未知混杂）就成了任何观察性研究不可避免的天然缺陷！解决混杂最完美的方法？解决混杂最完美的方法随机化分组为什么？ 随机分组无需知道混杂因素是什么，无需收集相关资料，也无需进行统计学调整，可以无选择地平衡组间

3、所有有关和无关的因素，从而也提供了完美解决混杂的方法如何随机分组？这一切就需要借助于实验流行病学的方法，其中以随机对照试验尤为最佳，而多重严格的偏倚控制措施也使得随机对照试验成为人群中确定因果关系的最可靠的方法，也成为流行病学研究的金标准第一节 概述长期海上航行的水手常遭受坏血病折磨，牙龈出血，皮肤淤血和渗血，最后痛苦死去，一直找不出病因，当时该病被称为“海上瘟疫”。奇怪的是只要船靠岸，该病很快就不治而愈一个患了坏血病濒死的海员为防“传染”，被放逐到一个荒岛上。他饿极了就吃草，渐渐恢复，被过路船只救起。英国海军军医James Lind由此得到启示James Lind (1716-1794)Vi

4、tC缺乏 坏血病 (1747)将12名病情相似船员分6组A组: 饮1夸脱苹果汁B组: 服25滴硫酸丹剂，每天3次C组: 服2匙醋，每天3次D组: 喝半品脱海水，服缓和的泻药E组: 食两个桔子，一个柠檬F组: 服由大蒜、芥子等组成的干药6月16日返回英国Plymouth港时所有患者病情均好转，E组恢复的最快、最好1. 实验流行病学（experimental epidemiology），亦称流行病学实验： 是指研究者根据研究目的，将来自同一总体的研究人群随机分为实验组和对照组，研究者对实验组人群施加某种干预措施后，随访并比较两组人群的发病(死亡)情况或健康状况有无差异及差异大小，从而判断干预措施效

5、果的一种前瞻性、试验性研究方法。 目标人群样本试验组对照组结局发生结局不发生结局发生结局不发生实验流行病学研究原理示意图 随访观察对照措施干预措施发病时序工作时序随 机分 配2. 研究原理3. 基本特点将来自同一总体的研究人群随机分为实验组和对照组，研究者对实验组人群施加某种干预措施后，随访并比较两组人群的发病(死亡)情况或健康状况有无差别及差别大小，从而判断干预措施效果的一种前瞻性、试验性研究方法。实验流行病学来自总体的随机抽样人群随机分配到实验组和对照组，研究对象进入实验组或对照组的机会均等，从而提高两组的可比性或均衡性设立对照，同分析性调查区别于前面的观察性研究描述性研究分析性研究队列研

6、究病例对照研究前瞻性干预在前，效应在前因后果前瞻对照干预随机干预干预后测量前瞻对照随机干预为什么要设立对照?影响实验性研究效应的主要因素不能预知的结局霍桑效应(Hawthorne effect)安慰剂效应(placebo effect)潜在的未知因素的影响控制混杂的方法1. 研究设计阶段随机化限制匹配2. 资料分析阶段分层分析多因素分析标准化分析研究对象的暴露状况由研究者施加与观察性研究进行比较描述性研究分析性研究队列研究病例对照研究前瞻对照随机干预真实验(true experiment)对照前瞻干预随机描述性研究 -分析性研究 队列研究 + 病例对照研究 ( / ) +随机抽样检验假设能力+

7、（1）根据所具备设计的基本特征分为真实验和类实验真实验(true experiment)对照前瞻干预随机4. 主要研究类型类实验 quasi-experiment类实验(quasi-experiment)真实验(true experiment)对照前瞻干预随机不设平行的对照组自身前后比较与已知的不给干预措施结果比较设对照组不能随机分组 （如社区试验）4. 主要类型（2）根据研究目的和研究对象分为临床试验、现场试验和社区试验三种类型 临床试验（clinical trial）以病人为研究对象，用于评价药物或治疗方案的效果，也还可用于观察药物的不良反应。 临床试验的分期I期临床试验 在一个小组（10

8、30例）病人身上进行临床药理学和人体安全性评价，观察人体对药物的耐受程度和药物代谢动力学，确定安全剂量范围，观察药物的副作用等，为制定给药方案提供依据。II期临床试验 应用100300例病人作研究对象，以随机对照盲法试验设计评价药物的有效性、适应证和不良反应，推荐临床用药剂量.III期临床试验 多中心（3）的随机对照试验，研究对象10003000人，进一步确定有效性，适应证，药物间的相互作用，监测副作用，同标准疗法比较。IV期临床试验 新药被批准上市后开展的进一步研究，监测、观察不同人群用药效果、药物的新的适应证、药物间的相互配伍及疗效，并观察药物的远期或罕见的不良反应。现场试验（field

9、trial）以自然人群为研究对象，常用于评价疾病预防措施的效果。（疫苗预防效果） 例1：国产血源性乙型肝炎疫苗接种后9年效果评价 （中华预防医学杂志，1998；32（4）：205 ）。目的：采用随机、双盲、有安慰剂对照的试验方法，观察乙型肝炎疫苗接种后9年效果。 （1）对象 （2）方法:分组；预防接种；随访和实验室检测 1986年4月，经筛检ALT（丙谷转氨酶）在正常范围，HBV3项指标（HBsAg、抗-HBs和抗-HBc）全阴性者180名，单项抗-HBs低水平（2.1S/N10）者85名，共265名59岁小学生作为研究对象。 （3）观察的标准HBV感染病例诊断自然加强无、弱应答 （4）结果资

10、料的完整性疫苗接种效果在9年观察期间，疫苗和安慰剂组HBV感染情况 社区试验（community trial）以社区人群整体为干预单位，常用于评价不易落实到个体的干预措施的效果。（食盐加碘预防甲状腺肿）例2. 氟化钠预防龋齿的人群试验 为了最后确定氟化钠与龋齿的关系，探索饮水中人工加入110-6氟化钠对龋齿的效果及其安全性，Ast及其同事们在纽约开展了一项为期10年的人群试验。 Newburgh和Kingston是纽约的两个集镇。两镇人口各有30000左右，年龄、性别、肤色构成基本相同。两镇相距仅30英里，均位于哈得逊河畔，气候、水土诸地理条件类似。居民饮水均取自哈得逊河，河水含氟浓度均为11

11、0-7以下 。 在试验之前，Ast曾组织有经验的医师对两镇儿童的牙齿和健康状况进行检查。牙齿受检对象为6-12周岁儿童，两镇各检查了3200名。 健康状况检查的受检对象是婴儿至9周岁儿童，两镇各约500名，以后对新生儿逐年进行健康检查与登记。牙检、健康体检结果两镇无明显差异。见下表。 Ast设Newburgh镇为试验区，Kingston镇作为对照区。试验区从1945年5月起通过该镇供水系统加入氟化钠，使之保持110-6。对照区不加任何措施，继续饮用含氟低于l10-7的河水。 1955年6月，对两镇儿童进行齿病和健康状况复查。结果表明：在69周岁中，Newburgh镇每100名儿童的恒齿患龋齿数

12、为98.4，而Kingston镇每100名儿童的恒齿患龋齿数为233.70 。N镇比K镇低57.9 。 10 12、13 14及16岁组，N镇比K镇的患龋齿数相应地低53、47.9和40.9。根据为期10年的干预试验，Ast认为：有充分证据说明，氟化物是抑制龋齿发生的重要因素，饮水中含110-6氟化钠可以有效地降低龋齿的发病率。流行病学实验研究方法分类区别项目临床试验现场试验社区干预试验实施场所医疗机构社区/现场研究对象病人正常人分组和干预单位个体群体干预措施治疗措施预防措施随机对照试验RCT社区干预项目CIP5. 主要用途验证病因假设 通过干预试验减少危险因素的暴露水平，验证危险因素的致病作

13、用。评价疾病防治效果和预后影响因素评价某新药物、疗法的效果或不良反应。6. 实验流行病学研究设计的基本原则（1）对照的原则（2）随机的原则（3）盲法的原则干预中采用盲法 (blinding)减少研究对象和研究者主观因素的影响(信息偏倚)7. 实验性研究中的伦理学问题研究对象人研究必须具有科学依据科学性原则公平选择研究对象公正与公益原则 获得知情同意知情同意原则 对照组的选择和“善后”处理较长试验期限导致“延误”问题有益无害的原则：流行病学实验研究不应给实验对象造成机体或心理上的伤害。公正的原则：流行病学实验研究应该公平和公正，不损害研究对象、研究成员、合作者、资助者的尊严，不应在研究成果等利益

14、方面发生冲突。 研究对象有权选择，并有权了解该研究对健康的危害性及可获得的结果这种措施应首先保证对人安全、无害。安全性的评价可基于动物实验、个别的人体试验及小规模的人群试验等资料，也可根据预试验的情况来确定。资料的收集资料分析研究设计结果解释第二节 实验流行病学研究设计与实施明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研究对象确定研究现场确定样本量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计拟解决的科学问题？验证病因假设 。评价疾病防治效果和预后影响因素评价某新药物、疗法的效果或不良反应。临床试验现场试验社区试验明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研究对象确定

15、研究现场确定样本量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计性质、施加途径、强度和持续时间定性测量、定量测量客观性、灵敏性、精确性暴露疾病干预措施结局效应指标非研究因素？明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研究对象确定研究现场确定样本量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计对干预措施有效的人群预期发病率较高的人群干预对其无害的人群依从性好的人群避免选择孕妇为研究对象入选标准排除标准：减少结果偏倚(保证内部真实性)限制结果外推（影响外部真实性）干扰素喷雾剂治疗呼吸道病毒感染的治疗效果评价试验：研究对象入选标准：

16、发生急性呼吸道病毒感染病人，有血清学诊断结果，知情同意，自愿参加。研究对象排除标准：非呼吸道病毒感染病人，有干扰素过敏史的人，患有肿瘤、糖尿病、慢性肝炎等免疫力低下的病人，孕妇及哺乳期妇女。明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研究对象确定研究现场确定样本量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计相对稳定、足够数量的对象较高、稳定的发病率疫苗：近期未发生该病流行较好的医疗卫生条件领导重视、群众配合明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研究对象确定研究现场确定样本量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计1. 干

17、预前结局指标，样本量计数资料：结局频率指标计量资料：估计的标准差，对照组均值估计值2. 干预措施实施前后的变化，样本量（试验组和对照组结局事件指标的数值差异）3. ，样本量4. ，(1 - )，样本量5. 总体变异程度6. 单侧检验或双侧检验7. 研究对象分组数量样本量的计算公式：计数资料 计数资料 样本量的计算公式：计量资料明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研究对象确定研究现场确定样本量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计随机化是为了使对照组与试验组具有可比性，提高研究结果的真实性，减少偏倚。随机分组的方法：简单随机法整群随机法分层随机法简单

18、随机分组simple randomizationEpiCalc 2000分层随机分组stratified randomization总体层层层可按年龄、性别、种族、教育水平等分层在各层内再进行前述的简单随机分组整群随机分组 cluster randomization以家庭、学校、医院、村庄或居民区等为单位随机分组要保证组间可比性(群间变异越小越好)明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研究对象确定研究现场确定样本量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计为什么要设立对照?控制实验过程中非研究因素的干扰，使研究因素的效应真实显现。 设立对照的方式标准方法

19、对照安慰剂对照自身对照交叉对照影响实验效应的非研究因素：不能预知的结局疾病的自然史霍桑效应 Hawthorne effect安慰剂效应 placebo effect向均数回归潜在的未知因素的影响（1）霍桑效应因受到额外关注而引起努力或绩效上升的现象，源于失败的管理研究。1924年哈佛心理专家梅奥的研究小组在西屋电气公司霍桑工厂做试验，试图通过改善工作条件与环境等外在因素来提高劳动生产率，选定继电器车间6名女工作为观察对象，遗憾的是不管外在因素怎么改变，该组生产效率一直在上升。原因是当6个女工被抽出来时，她们就意识到自己是特殊的群体，专家一直关注的对象，这种受注意的感觉使她们加倍努力工作，以证明

20、自己是优秀的和值得关注的。正在进行的研究对研究对象的影响（通常是有利的影响）（2）安慰剂效应(placebo effect)安慰剂是指既无药效、又无毒副作用的中性物质构成的、外形似药的制剂，多由葡萄糖、淀粉等无药理作用的惰性物质构成安慰剂对于那些渴求治疗、对医务人员充分信任或崇拜的病人，能在心理上产生良好的积极反应，出现希望达到的药效。这种反应就称为安慰剂效应例：乳内动脉结扎治疗心绞痛1930年起有个例报道1958年Mitchell手术治疗50例，术后2-6个月有效率68%（没设对照组）1959年 Cobb进行随机对照试验 试验组：结扎乳内动脉 对照组：只分离不结扎（假手术） 结果：对照组改善

21、情况由于试验组（3）向均数回归(regression to the mean) 临床上见到的一种现象，即一些极端的临床症状或体征有向正常回归的现象，称为向均数回归。例如血压水平处于特别高的病人中有5%的人，即使不治疗，过一段时间再测量血压时，也可能会降低一些。这种现象可能是一种正常的生理波动，并非干预的结果，可造成干预有效的假象。常用对照的形式标准对照安慰剂对照空白对照自身对照历史对照交叉对照：第一阶段的干预一定不能对第二阶段的干预效应有影响A疗法B疗法 第一阶段 间歇时间 第二阶段B疗法A疗法甲组乙组时间干预前测量干预干预后测量自身前后比较（自身对照）明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研

22、究对象确定研究现场确定样本量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计干预中采用盲法 (blinding)：避免知晓研究对象获何种处理的策略；目的是为减少研究对象和研究者主观因素的影响(信息偏倚)。单盲双盲三盲盲法的应用避免知晓研究对象获何种处理的策略单盲：研究对象不知分组情况。双盲：研究对象和给予干预、测量结局的研究人员不知分组情况。三盲：在双盲的基础上，对负责资料整理和分析的研究人员也设盲。单盲 (single blind)研究对象双盲 (double blind)测量结局的研究人员三盲 (triple blind)负责资料整理和分析的研究人员开放试

23、验 (open trial)不可能实现盲法外科手术锻炼饮食教育即使是药物也很难完全做到盲法药物的气味、味觉、感觉副作用检验结果对药物进行化验明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研究对象确定研究现场确定样本量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计临床试验观察期限较短，现场试验和社区试验观察期限较长肿瘤等慢性疾病的干预效果需时较长随访间隔和次数基线资料收集随访内容：干预措施的状况；相关影响因素的信息；结局或判断结局变量的资料。资料收集方法：随访调查；体检；实验室检测；环境检测；查阅记录。明确研究目的确定研究因素和效应指标确定研究对象确定研究现场确定样本

24、量随机化分组设立对照盲法应用确定随访期限和资料收集确定资料整理与分析方法一、研究设计拟采用的统计学设计、结局指标、数据处理标准和方法以及所用统计工具和软件名称分析内容：描述性统计：推断性统计：临床或公共卫生意义分析第三节 资料整理与分析核对资料资料整理表结局指标频率指标计量指标效应指标资料整理资料整理表结局指标频率指标计量指标效应指标注意下列对象的资料不合格、不依从、失访的影响：减少样本量，破坏随机化分组，降低研究效率，影响研究真实性。不合格：排除不符合纳入标准者、一次也没有接受干预措施或没有任何数据者。不依从： 实验组成员不遵守干预规程，相当于退出（drop-out）实验组；对照组成员不遵守

25、对照规程而私下接受干预规程，相当于加入（drop-in）实验组。失访： 应尽量设法减少失访，一般要求失访率10%； 资料分析应考虑两组失访率的差异，如不同，则应对两组失访者之间、失访者与未失访者的之间特征比较根据研究对象的依从性进行分组分析：随机分组结果A治疗（实验组）B治疗（对照组）实际依从情况完成A治疗未完成A治疗或改为B治疗完成B治疗未完成B治疗或改成A治疗资料整理后分组意向性分析(intention-to-treat,ITT): + VS. + 反应原有试验意向干预的效果。如A干预措施确实有效，往往会低估其效应。遵循研究方案分析(Per-protocol): VS. 只对实验依从的对象

26、进行分析，能反映实验药物的生物学效应，但由于剔除不依从对象，可能高估其效应。接受干预措施分析： + VS. +按实际干预情况分析。非随机分组，可能存在选择偏倚，可能高估干预效应。资料整理资料整理表结局指标频率指标计量指标效应指标注意下列对象的资料不合格：排除不符合纳入标准者、一次也没有接受干预措施或没有任何数据者。不依从： 实验组成员不遵守干预规程，相当于退出（drop-out）实验组；对照组成员不遵守对照规程而私下接受干预规程，相当于加入（drop-in）实验组。失访： 应尽量设法减少失访，一般要求失访率10%； 资料分析应考虑两组失访率的差异，如不同，则应对两组失访者之间、失访者与未失访者的之间特征比较不合格、不依从、失访的影响：减少样本量，破坏随机化分组，降低研究效率，影响研究真实性。资料整理资料整理表结局指标频率指标计量指标效应指标核对资料资料整理表结局指标频率指标计量指标效应指标 频率指标治疗措施有效率治愈率病死率生存率复发率预防措施抗体阳性率发病率感染率计量指标治疗措施血压胆固醇预防措施抗体几何平均滴度有效率（effective rate）治疗有效例数应包括治愈人数和好转人数 治愈率（cure rate） 生存率（survival rate） 病死率（case fatality ra