科研设计的基本原则与三要素

医学科研设计

基本原则与基本要素

朱益民浙江大学医学院流行病与卫生统计学系一、医学研究的基本要素研究因素(studyfactors）：处理因素、暴露因素（exposures)受试（观察）对象，即研究对象(Subjects)试验效应或观察指标(effects)由外部施加于研究对象或研究对象本身具有的因素：物理因素、化学因素、生物因素、个体因素：年龄、性别、免疫与营养、遗传、社会因素等。研究因素的数目：单因素和多因素每个因素在量上表现的差别：二水平和多水平单因素二水平单因素多水平多因素二水平多因素多水平1.研究因素或处理因素研究因素的确定:根据研究目标主要因素和非主要因素研究因素和非研究因素研究因素的标准化：研究因素在整个试验过程中始终保持一致，包括研究因素的强度、频率、给药时间和方法，测量方法等。如年龄、吸烟的调查B1你是否吸烟？1＝经常吸2＝偶尔吸3=不吸9＝不知道如回答是，B2每日吸烟量

支/天B3开始吸烟的年龄

岁B4你是否曾戒烟：1＝是0＝否9＝不知道B5扣除戒烟时间，总共吸烟

年吸烟史的调查吸烟的标准Neversmokersweredefinedassubjectswhohadneversmokedorhadsmokedfewerthan100cigarettesinhisorherlifetime.Formersmokersreportedahistoryofsmokingbuthadstoppedatleast1yearbeforebeingdiagnosedwithlungcancer(or1yearbeforeenrollmentinthestudy,forcontrolsubjects).Currentsmokerswerecurrentlysmokingorhadstoppedsmokinglessthan1yearbeforebeingdiagnosedwithlungcancer(orlessthan1yearbeforeenrollmentinthestudy,forcontrolsubjects).人和动物人的选择：确定目标人群（总体）的特征，选择有代表性的研究对象（样本），建立入选标准和排除标准。

2.研究对象(subject)动物选择：动物的种类、品系、年龄、性别、窝别、体重等。受试动物对研究因素的敏感性；人和动物的种属差异细胞：原代细胞和传代细胞试验方法：体内试验（invivo)：整体体外试验（invitro)：器官、组织、细胞、分子条件：对研究因素敏感;反应稳定;依从性：研究对象按照研究设计方案接受相应措施的合作程度样本含量：1.“越大越好”的局限性2.样本含量太小导致检验效能（1-β）偏低确定样本含量时应当具有的条件：1.α水平：≤5％2.β水平：检验效能（1-β）≥75％3.X，SD;P，Sp或预期的发病率、有效率（文献、经验、预试验）4.研究方法和设计方法如病例对照/队列或实验；成组设计/配对或配伍设计研究因素作用于研究对象所引起的试验效应或反应，通过具体指标表示效应指标的客观性特异性：能准确研究因素的效应本质的指标灵敏性：能反映效应变化的最小数量或最小水平。精确度：包括精密度和准确度：指标测定的标准化、观察时应避免偏性，可采用盲法3.试验效应(Effect)二、科研设计的基本原则

随机化(randomization)设立对照(control)盲法观察(blindobservation)重复的原则(repeatability)1.随机化(randomization)含义：使总体中的每一个对象都有相同机会被抽中作为研究对象；以相同的机会被分配到各实验组中。

非随意随机化抽样(sampling)：增加研究对象代表性随机化分组(Grouping)：意义：增加可比性，排除非研究因素的影响。随机化是数据统计的前提条件随机化抽样(randomizedsampling)抽样推论代表性？？目标人群样本结果调查实施总体μ和ρ普查随机化抽样的方法抽签法摸球法投币法随机数字法随机数字表（randomizeddigits)用计算机产生随机数字RAND()和INT()函数Int(rand())*100+1)随机数字法抽样将总体中的每个对象排序、编号；给每个对象确定一个随机数字预先确定选择研究对象的方法根据随机数字选择研究对象进行分组12345……1007859169543……55把随机数字除以3余数02121……1余数是1作为研究对象单纯随机抽样(simplerandomsampling)系统抽样（systematicsampling)分层抽样（stratifiedsampling)整群抽样（clustersampling)两级或多级抽样（multistagesampling)常见人群研究的抽样方法：意义：增加可比性，排除非研究因素的影响。分类：

完全随机化分组（completerandomization）抽签法、随机数字法、随机排列表区组随机化分组（blockedrandomization）分层随机化分组（stratifiedrandomization）整群随机化分组（clusterrandomization）随机化分组(randomizedgrouping)用随机数字法进行完全随机化分组给每个对象编号确定一个随机数字预先确定选择方法根据随机数字进行分组特点：设计简单、统计分析简单要求：研究对象具有较好的同质性；在小样本时，各组的差别仍可能较大thecomparabilitybetweentwogroupsinclinicaltrial多组样本的完全随机设计方法（completerandomization）

将15只小白鼠随机分配到A、B、C三组。步骤：1、编号：将15只小白鼠按体重从小到大编号；2、从随机数字表中，随机指定某行，抄录0-14的随机数字，依次记录于编号下。3、按预先规定，余数0入A组，1入B组，2入C组。编号123456789101112131415随机数字563564385482462231624309900618除3余数221201111210000组别CCBCABBBBCBAAAA区组(blocked)随机化分组方法

按照一定的条件，将条件相同的研究对象分成若干区组或配伍组，然后在每个区组内按随机化分配的原则，将各个研究对象分到各个组中。区组1区组2区组3区组4按体重高低排序123456789101112分配随机数字3157245568877474476721按随机数字大小分组乙甲丙乙丙甲甲丙乙乙甲丙分层随机分组（stratifiedrandomization）

按研究对象特征，即可能产生混杂作用的某些因素（如年龄、性别、种族、文化程度、居住条件等）先进行分层，然后在每层内随机地把研究对象分配到实验组和对照组。分层随机分组可增加组间均衡性，提高实验效率。

研究对象实验组E1对照组C1对照组C2实验组E2实验组E3对照组C3分层随机化分组实验组对照组第一层第二层第三层整群随机分组（clusterrandomization）按社区或团体分配，即以一个家庭、学校、医院、村庄或居民区等为单位随机分组。这种方法比较方便，但必须保证两组资料的可比性。

10个大学生班级A组：5个班级B组：5个班级12345678910147910235682.设立对照(control)概念：对照组是一组除了不接受试验组的干预措施外，其他条件与试验组相同的研究对象。对照的意义：排除非研究因素对结果的影响，反映研究因素的真实效应。

对可自然痊愈及变化的疾病；有季节变化的慢性病；在以主观感觉或心理效应作为主要观察指标时都要有相应的对照。实验组：F+F11+F12+…＋F1nY1对照组：F+F21+F22+…＋F2nY2F因素的效应：△Y=Y1-Y2条件是：F11=F21,且F12=F22,…..F1n=F2n有效的对照：比较的两组除了研究因素外，非研究因素的分布在实验组和对照组相同。均衡原则：即各处理组非实验因素的条件基本一致，以消除其影响。

对照的形式：空白对照：对照组不施加任何被试因素安慰剂对照(placebocontrol)

：对照组接受安慰剂措施

安慰剂（placebo）是一种在外形（剂型、颜色、大小、气味、味道）与实验药物完全相同，但又不具有特异有效成分的制剂。通常以淀粉、乳糖、生理盐水等制成。实验对照：对照组不施加被试因素，但施加与研究因素有关的实验因素。标准对照

(standardcontrol)：用标准疗法自身对照(selfcontrol)：在同一研究对象中进行实验和对照，如比较用药前后体内某些指标的变化情况。交叉对照(crossovercontrol)：一种特殊的随机对照，按随机方法将研究对象分为甲、乙两组。甲组先用A药，乙组先用B药。一个疗程结束后间隔一段时间以消除治疗药物的滞留影响，两组互换药物，然后观察和比较疗效。历史对照：以历史的研究结果作为对照第一阶段第二阶段DrugBDrugBDrugAGrpAGrpBtimePhaseⅠIntervalPhaseⅡDrugA3.盲法(blind)观察试验的研究者或受试者一方或双方都不知道试验对象分配在哪一组，接受的是何种处理因素，这种试验的方法，称盲法试验，其目的是为了有效地避免受试者或研究者的偏倚和主观偏见。类型：单盲试验（singleblind）

双盲试验（doubleblind）

三盲法（tripleblind）

blindnesssubjectInvestigatorObserverInterpreterstatisticianopentrialsingleblinddoubleblindtripleblind×√√√××√√×××√含义：在相同的条件下进行多次观察。在一次研究中要有