卒中临床和流行病学研究数据结构的标准化

卒中临床和流行病学研究数据结构的标准化（全文版）

【摘要】背景和目的作为针对神经科学所有领域内基金支持的临床研究制

定数据标准项目的一部分，美国国立神经疾病和卒中研究所（National

InstitutesofNeurologicalDisordersandStroke,NINDS）启动了卒中

通用数据元素（CommonDataHement,CDE）的编制工作。在脑血管病

的转化研究、临床研究和人群研究中实现数据元素的标准化能缩短研究启

动时间、推动数据共享并促进制定基于充分数据的临床实践指南。方法由

脑血管病临床试验、流行病学和生物统计学领域的不同专家组成的一个工

作组定期进行讨论，基于全国性注册研究以及基金支持的临床试验和研

究，挑选经过验证的现有数据元素并加以提炼和补充，以编制卒中CDE0

根据全国性或国际性知名神经血管研究组织和公众的评价，对备选数据元

素进行修订。结果第1版N1NDS卒中CDE包含980个数据元素，涉及

9个领域：（1）生物标本和生物学标记物；（2）住院病程和急性期治疗;（3）

影像学；（4）实验室检查和生命体征；（5）长期治疗；（6）既往病史和健康状

况；⑺转归和终点；⑻卒中临床表现;（9）卒中类型和亚型。CDE网站提

供了每一个数据元素的统一名称和结构、数据辞典以及应用CDE书写的

病例报告模板。结论现有的卒中CDE为促进脑血管病临床研究的数据采

集和共享提供了标准化且经过系统严格审查的多样性结构。CDE是一个不

断发展的资源，它将随着研究者的使用以及新技术、新观念和新研究成果

的出现而不断完善。

【关键词】数据库；教育；教育项目

美国国立神经疾病和卒中研究所(Nationallnstitutesof

NeurologicalDisordersandStroke,NINDS)的使命是"减轻神经疾病

的负担"。支持卒中转化医学研究、临床研究和人群研究是该使命的基础,

因为卒中在美国和全世界都是所有神经系统疾病中最主要的死亡和残疾

原因。

因此，NINDS支持脑血管病领域的各种转化医学研究、临床试验、流

行病学研究和其他临床研究，这些研究已对卫生政策、临床诊治和患者转

归方面产生显著有益的影响。然而，由于缺乏被广泛认可的统一格式来描

述人口统计学、疾病、诊疗过程和转归变量，这些研究的效益还未充分展

现。不同研究经常使用不同的方式对数据元素进行表述，从而妨碍了不同

研究之间的比较、人群差异性的识别、数据共享以及合并分析。

为了使不同的转化医学研究、临床研究和人群研究之间采集的数据具

有一致性,NINDS于2006年启动了通用数据元素(CommonData

Hement,CDE)项目。该项目旨在对NINDS资助的患者和人群研究中所

有常用变量的命名、定义、数据结构以及响应选项进行标准化。CDE项目

对来自"提高健康研究质量和透明度"(EnhancingtheQUAIity

andTransparencyOfheaAthResearch,EQUATOR)协作网的研究水平

指南进行了补充。不过,EQUATOR指南侧重整个研究结果的报告，而CDE

项目则侧重单个变量结果的收集和报告，为促进更加个体化水平的数据采

集和数据共享提便旨导。

整个CDE项目有4个主要目标：(1)推行神经系统疾病研究中纳入的

受试者数据采集标准；(2)为准备使用现成数据的研究人员提供便捷的数据

采集工具；(3)鼓励采集关键和简化的数据，以减轻研究人员和临床医生的

负担，提高其临床研究的参与程度；(4)通过为N1NDS资助的神经系统疾

病治疗研究提供统一的数据描述和工具提高研究质量，降低数据录入、复

核和分析的成本。CDE项目预期有多重效益，包括：⑴通过使研究者容

易获得数据元素、定义和病例报告表格(casereportform,CRF)模板以

迅速和有效地启动研究；(2)通过促进通用报告模板的编制，及时向监管机

构，如数据和安全监督委员会(DataandSafetyMonitoringBoard,

DSMB)提交数据，以提高患者安全性；(3)通过使用标准化的定义和通用

表格使数据共享和汇集更加容易；(4)广泛采用可能在多种神经疾病中均有

意义的通用转归指标(如功能和认知)。

CDE项目首先编制了一套在所有神经科学临床研究中广泛采集的

CDE,包括人口统计学资料、病史资料、药物使用以及安全性报告所需的

数据。然后,再编制与特定疾病有关的CDE0本报告描述了编制卒中CDE

的过程和结果。

1方法

NINDS召集了52位在美国国立卫生研究院(NationalInstitutesof

Health,NIH)资助的脑血管病临床研究、人群研究或卒中数据整合的国际

促进等方面经验丰富的专家组成卒中CDE工作组。工作组还包括NINDS

以外的临床科学家、NINDS内部研究员和NINDSCDE团队，由一家签

约的临床研究机构(clinicalresearchorganization,CRO)-----

KAIResearchInc(Rockv川e,MD)提供支持。工作组的专家涉及广泛的专

业和研究领域，包括成年人和儿童卒中；急性期诊疗和预防；门诊、院前、

急诊室、住院患群口神经重症监护；神经病学、神经外科学、急诊医学、

放射学和血液学；护士、内科医生、生物统计学家、公共健康专家和流行

病学家。经验丰富的研究协调员、创建数据库和标本库的科学家以及来自

企业的科学家也被邀请参与其中。来自不同机构的成员保证了专家组视角

和经验的多样性。联邦机构，如食品药品监督管理局(FoodandDrug

Administration,FDA)和疾病控制中心(CentersforDiseaseCon—trol,

CDC)也被邀请派代表参与。CRO负责安排工作组会议日程以及项目管理

工作，如根据工作组的建议编制CDE数据辞典。尽可能使卒中CDE的成

果与现有项目的数据资料结构保持一致，包括急性缺血性卒中转化研究专

题项目(SpecializedProgramofTranslationalResearchinAcute

IschemicStroke,sPoTRjAs)通用临床数据库、疾病控制和预防中心Paul

Coverdell国家急性卒中注册研究(Coverdell)以及美国心脏协会/美国卒

中协会的跟着卒中指南走(GetwiththeGuidelines-Stroke,GWrG—S)

卒中全国质量改进注册研究。

最终的CDE成果将包括：(1)可以整合至任^数据系统的标准化数据

元素清单；(2)涵盖每个元素的详解数据辞典，包括定义、数据格式(数值

或多个选项或自由文本)、建议的选项(对于多选性数据元素)、注释和参考

文献；⑶微软WORD和PDF格式的CRF模板；⑷操作手册(Manuals

ofProcedures,MOPs);(5)可以获取CDE数据元素、数据辞典、CRF

和MOPs的网站(http:IIwww.commondataelements.ninds.nih,

gov/Stroke.aspx)0

当一项受版权保护的评价工具被纳入CDE建议内容时，NINDSCDE

团队将联系其版权所有者，并寻求如下许可：Q）将该评价工具发布在

NINDSCDE网页；（2）发布一个链接以引导读者找到这一评价工具的网站

或纸质版资料。如获得许可，这一工具就将被添加在CDE网站；如果不

能获得许可，将至少为CDE使用者提供一个网址链接和参考文献，以便

其能自行获得这一评价工具。

工作组于2009年在西雅图召开的美国神经病学学会（American

AcademyofNeurology）年会上首次晤面。最初工作组认为，无论研究的

目的和特点如何，卒中CDE均不会指定所有研究中所必需的数据元素。

不过，CDE将会为每一数据元素指定一个必需的结构；因此，如果研究者

在自己的研究中选择采集某一特定的变量，他们必须使用这一变量的标准

定义和格式，或者详细说明与标准化版本出现背离的原因。对于变量的选

择，这一目标应是描述性而非规定性的，但对于变量的结构，则应是完全

规定性的。工作组将数据变量分为3个层次：核心性（Core）、补充性

（Supplemental）和探索性（Exploratory）。核心变量是指在许多卒中临床试

验和人群研究中应考虑采用的常用数据元素。补充性变量是指适合特殊患

者群体或研究亚组的更加专业化的数据元素。探索性数据是指可能具有价

值，但目前尚未完全确定能在临床研究中广泛使用的数据元素（如首先需要

进行额外的验证）。

最终确定了9个卒中CDE领域：（1）生物标本和生物学标记物；（2）住

院病程和急性期治疗；（3）影像学；（4）实验室检查和生命体征；（5）长期治

疗；⑹既往病史和健康状况；⑺转归和终点；⑻卒中临床表现；（9）卒中

类型和亚型。每个领域都被分配给一个工作小组并有小组负责人。每个工

作小组都由CDE项目组提供来自NINDS资助的临床试验和流行病学研究

的备选数据元素库，并允许专家们按照自己的想法增加、删减或重新定义

这些数据元素。工作小组经过反复讨论形成共识，而非使用Delphi法或

其他共识形成方法。工作小组形成的CDE讨论稿由全体工作组成员传阅

征求意见并进一步修改。最终的CDE草案于2010年8月和9月被发布

于互联网接受公众评论，同时邀请全球18个卒中组织进行评论，包括世

界卒中组织、美国卒中协会、美国国家卒中协会、加拿大卒中联盟、欧洲

卒中组织、澳大利亚卒中学会、印度卒中协会、日本卒中学会，澳大利亚

国家卒中基金会和虚拟国际卒中试验档案(VirtualInternationalStroke

TrialsArchive,VISTA)等。总共收到23份评论，使CDE草案经过12次

修订，最终于2010年12月在网上发布。

2结果

第1版卒中CDE包含980个数据元素，涉及9个领域。其中，核心

数据元素163个(16.6%),补充性数据元素808个(82.4%),探索性数

据元素9个(1%)。卒中CDE的整套数据元素以及CRF模板和编制指南可

在www.commondataelements.ninds.nih.gov/Stroke.aspx

网站获取。下面简要介绍在9个领域的CDE编制过程中的关键原则以及

各工作小组做出的决定。

2.1生物标本和生物学标记物

生物标本指人体任^组织或体液类生物学样本。根据专家组的共识，

卒中生物学标记物定义为：为诊断卒中、评估卒中严重程度、预测卒中转

归或预测卒中治疗反应而对生物标本进行的任何分析。已针对上述目标对

卒中生物学标记物进行过研究旧。工作小组将数据元素分为以下2大类：

Q）在收集、贮存或分析生物标本时需要考虑的分析前数据元素；（2）用于

卒中相关研究的核心生物学标记物。需要特别强调的是，那些分析前变量

和生物标本（如血浆）应在临床试验中能够获取。已对分析前数据元素的草

案目录与已发表的共识声明进行了反复核对。

通过对Pubmed进行系统的文献检索筛选出617篇文献，包括蛋白

质、基因型和代谢产物分析，汇总成一份生物学标记物清单并将其分为3

类。核心生物学标记物是经过FDA批准并可在自动化平台上完成检测的

生物学标记物。第2级生物学标记物虽未经FDA批准但有大量证据支持

其作为卒中相关生物学标记物。第3级生物学标记物则未经FDA批准也

缺乏大量证据支持的生物学标记物。高度推荐使用核心生物学标记物，因

其可从CLIA认证的实验室订购、能在自动化高通量平台上进行检测，且

有严格定义并能进行质量控制。

在卒中生物学标记物研究中，值得特别关注的分析前变量包括从卒中

发病到标本采集的时间、卒中类型（缺血性或出血性）、卒中患者常用药物

的使用情况、脑实质和脑血管成像结果以及卒中转归。目前已认识到，生

物标本库的价值在很大程度上取决于标本采集、处理和贮存的精细化程

度，以及与特定样本相关联的临床数据元素。

在建议生物标本分析前数据元素的采集和报告标准时，最大的挑战在

于数据元素主要由生物学标记物或生物检测的性质决定。在建议卒中临床

和流行病研究的生物学标记物标准时遇到的另一个普遍困难是，任何生物

学标记物的可靠性要求都可能会随着研究目标（如治疗或预防）和生物学标

记物的使用目的（如筛选符合条件的患者或在探索性研究中定义亚组）而变

化。

第1版CDE包括了11个生物学标记物核心数据元素和31个补充性

数据元素，以及14个经过FDA批准的和16个未经FDA批准的新出现的

生物学标记物。

2.2住院病程和急性期治疗

住院病程和急性期治疗工作小组选择和定义了急性期卒中治疗试验和

健康转归研究中常用的数据元素。该小组整合了GWTG—S和Coverdell

数据库中的许多数据元素，并根据对34项NINDS资助的卒中研究CRF

的复习，选取其中经常采集的数据元素进行了补充。最终推荐了55个

CDE,涉及静脉溶栓、动脉溶栓、静脉窦溶栓、其他溶栓/再灌注方法、

院内治疗和出院数据。

由于采集的住院病程和急性期治疗数据通常针对特定的研究问题、研

究类型、卒中类型和研究群体（例如成人或儿童），该小组的CDE编制工作

比较复杂。实际上，编制一个满足所有可能的变化的CDE是不可能的。

这一领域的CDE无疑需要随着卒中新疗法的进展而不断修订。目前该小

组推荐的CDE包含的儿科数据元素还较少，这是下一版卒中CDE需要增

加的一个领域。

2.3影像学

影像工作小组把卒中神经影像学CDE分为3个子领域：Q）脑实质成

像（可细分为缺血和出血）；（2）灌注和半暗带成像；（3）血管成像。在脑实质

和缺血/半暗带成像部分涉及的模式包括CT和MRI,它们是在急性期住

院时最容易实施的影像学检查模式。对于血管病变，成像模式包括导管血

管造影、MR血管造影、CT血管造影和超声检查（颈动脉多普勒、经颅多

普勒和经颅彩色编码超声）。每一部分也分别包含了儿科数据元素。

该小组选择重点分析了包含神经影像学检查的大多数脑血管病研究和

临床试验中常用的CDE。小组决定不规定影像学参数或序列，而是整合现

有的几个技术参数。而且，对于有多个不同定义或不断变化的领域（如缺血

半暗带的定义），小组选择纳入多种定义而不是做单一的推荐。只要有可能,

就会在CDE中纳入常用的经过验证的量表。对于需要临床资料的项目（如

有症状出血性转化），CRF会被链接至其他工作小组提供的数据元素［如美

国国立卫生研究院卒中量表（NationalInstitutesofHealthStroke

未来的版本可能会考虑增加灌注成像模式［单光子发射

Scale,NIHSS）］0

计算机体层摄景乡（singlephotoemissioncomputedtomography,

SPECT）、正电子发射体层摄影（positronemissiontomography,PET）

等）］和（或）其他数据元素或评分量表。CDE重点关注数据元素而非图像保

存格式［如医学数字成像与交流格式（DigitalImagingand

第版包括个神

CommunicationsinMedicine,DICOM）］o1CDE285

经影像学数据元素。

2.4实验室检查和生命体征

工作组拟定了可通过针对受试者的常规检查获得的一组常用指标（如

血压、脉搏、身高和体重）以及仅在特定临床情况下才用到的一些指标（如

颅内压），并对那些能提供有关卒中风险、卒中机制、卒中转归以及反映预

防或治疗卒中的干预措施疗效和效果等信息的实验室检查进行了汇总。

为卒中研究编制一套实验室检查和生命体征清单的工作很复杂，因为

一项研究采用的重要实验室检查和生命体征通常取决于该研究的类型（预

防、治疗或流行病学）、卒中的类型（缺血性、脑实质出血、蛛网膜下腔出

血或静脉性）以及研究的人群（成年人或儿童）。此外，为了确定受试者特征

而采用的实验室检查的数量几乎是无限的，而且每项检查的相对重要性会

随着新研究的出现而发生改变。因此，任何描述卒中研究必需的实验室检

查的文件都要考虑到实验室检查的不断进步，并应定期更新以反映该领域

的进展。在第1版CDE中，工作组并没有与观察指标标识符逻辑命名与

编码系统（LogicalObservationIdentifiersNameandCodes,L.OINC）

和测量单位统一编码系统（UnifiedCodesforUnitsofMeasure,UCUM）

进行统一，但在将来会考虑这样做。

第1版CDE包括了56个实验室检杳和生命体征元素。

2.5长期治疗

长期治疗工作小组主要编制卒中二级预防和康复研究中有价值的指

标。只要有可能，该小组就会关注已因其他目的而收集的指标或不易收集

到资料的数据元素。工作组优先选取成年人和儿童均适用的指标，但也考

虑到成年人和儿童需要各自专门的数据元素。在第1版CDE编制过程中

共纳入了27个长期治疗的数据元素。

对于二级预防，该小组建议纳入那些能评估危险因素是否被检测到、

治疗计划是否得到实施、治疗计划执行情况如何以及危险因素的主观和客

观指标是否真正得到改善的数据元素。大量的精力被用在健康相关的行为

研究方面，包括饮食、吸烟、运动以及药物治疗依从性。此外，还包括与

卒中复发相关的临床病情严重程度的评估以及严格执行减少危险因素的

措施能否对严重程度有影响。对于康复治疗，重点在于临床环境的复杂性

和强度、治疗的方案和次数以及卒中后开始康复治疗的时机。康复的随访

评估、支付方式对治疗的影响以及耐用性医疗设备的使用情况也被包括在

内。

已发现一些具有挑战性和需要完善的领域。对健康相关行为的评价，

反复强调需要有实用、客观和可量化的指标。对旨在减轻卒中相关残疾的

长期或反复干预的评估是困难的，这些干预措施包括支具、外科手术、肉

毒毒素注射、电刺激以及对儿童的特殊教育。其他难点包括追踪心血管危

险因素干预计划的改变以及追踪远期卒中预防手段（如儿童的心脏和神经

血管外科手术以及成年人的颈动脉手术）的价值。

2.6既往病史和健康状况

负责既往病史和健康状况的工作小组关注受试者在研究人组前的健康

状况。该小组复习了34项NINDS资助研究和一些著名的流行病学研究（如

Framingham心脏研究、多种族动脉粥样硬化研究、北曼哈顿研究等）的

CRFs,从中选取了既往健康状况的常用数据元素。该小组还尽可能从

GWTG-S和Coverdell数据库中提取数据元素，选取了其中一些反映既

往病史和健康状况的数据元素。

由此挑选出225个数据元素，并将其分为7个子领域：人口统计学、

病史（包括与卒中合并症和危险因素相关的数据元素）、药物使用史、社会

/生活习惯（如饮酒、吸烟及滥用药物）、家族史、妊娠/围产期病史（包括

新生儿卒中研究相关的数据元素）以及卒中前功能状态。该小组把其中的

58个元素归为核心元素。他们还把其中一些元素标记为儿科专用，用于帮

助从事新生儿（出生1个月以内）和（或）儿童Q个月至18岁）卒中的研究人

员。

2.7转归和终点

由于卒中病因、症状、严重程度和恢复存在异质性，因此选择卒中转

归的最常用数据元素是一项艰巨的任务。尽管存在这些复杂性，负责筛选

常用转归数据元素的工作小组采用了多种策略来选取最佳的指标。该小组

整合了世界卫生组织的国际功能、残疾与健康分类（International

ClassificationofFunctioning,DisabilityandHealth,ICF）标准，强调

指标在心理测量学方面要具有良好的信度、效度和灵敏性，并能体现出重

要的临床差异。选择的评价指标涵盖了所有卒中相关症状的范围，包括运

动、感觉、知觉、语言、认知和情感。工作小组确保所选择的对活动能力

和功能限制的评价方法包括不会受到天花板和地板效应影响的指标。此

外，也包括了公认的整体评定量表，如使用改良Rankin量表评估功能状

况以及使用EuroQOL评估生活质量。工作小组还纳入了一套灵活的认知

功能评价体系，包括反映执行功能缺损的项目，它是血管性认知损害的常

见表现，与NINDS和加拿大卒中网统一标准相一致。此外，还包括了在

卒中地理和种族差异原因（ReasonsforGeographicAndRacial

DifferencesinStroke,REGARDS）研究中使用的标准化卒中分层方法。

所有被选定作为核心指标的数据元素均已得到公认，但工作小组还确定了

5个可能在将来适当情况下作为核心指标的探索性指标。

第1版CDE包括了167个转归和终点数据元素，其中有36个标准化

指标，包括9个核心数据元素。

2.8卒中的临床表现

负责卒中临床表现的工作小组确定并定义了卒中(缺血性和出血性)和

短暂性脑缺血发作(transientischemicattack,TIA)患者到医院或医疗服

务机构就诊时的常用临床表现的数据元素。该小组的CDE编制工作相当

复杂，因为可用于成年人缺血性卒中试验的数据资料远远超过可用于出血

性卒中、TIA或儿科任何类型卒中的数据资料。

只要有适当的定义，这些数据元素就被纳入并提供引文来源。当这些

定义需要进一步详细说明时，其基本定义将被保留，但会加入一些修改并

将其收集到CDE中，但仍然可与它在其他临床试验或注册研究中的定义

相比较。在罕见情况下，CDE工作小组会提出新的数据元素和定义，如步

态或单眼视力丧失的简化评价方法。工作小组并不截取在单个临床试验中

可能非常重要的高度特异性的临床体征和症状，而是纳入常见的数据元

素。其目标是识别能在许多个体研究中有用并在其他研究中具有再使用价

值的数据元素，使其在不同研究中的结果可进行比较和汇总。

神经系统检查的具体方面来自于NIHSS的子量表、格拉斯哥昏迷量表

(GlasgowComaScale,GCS)以及其他知名度不高的专业量表。在适当

的情况下，对儿科和新生儿患者的修订量表也被包括在内。考虑到住院前

数据元素在急性期干预试验或研究卒中就诊模式中的重要性，也包括了一

套有限的院前数据元素。

总共定义了61个数据元素，还有大量附加的候选元素，在将它们列

入CDE前尚需进一步研究和验证。选定的CDE包括下列方面的数据：院

前/急救医疗系统；抵达医院胺诊描述；诊断；卒中症状/合并症；儿科患

者入院症状/急性卒中表现；NIHSS评分以及神经系统和全身查体结果。

2.9卒中类型及其亚型

卒中类型及其亚型的分类是流行病学、遗传学、临床试验、转归研究

以及临床诊治的基础。自从20世纪70年代颅脑成像技术问世以来，卒中

分类就把基于组织的评估（颅脑成像或病理学）和临床表现（基于时问的症

状）两部分的数据元素结合在一起。然而，尽管自从CT时代以来出血性卒

中的诊断一直基于组织，但缺血性卒中和TIA在临床研究中的分类主要基

于时间，以24h分界线来区分这两者。MR颅脑成像尤其是弥散成像的

进展和广泛应用使缺血性卒中的分类在开始时就必须基于组织学定义，当

颅脑成像无法获得或未发现异常时才使用基于时间的定义。这项建议是美

国卒中协会最近关于TIA的科学声明的一部分。

工作小组对文献进行回顾以确定最常用的主要卒中类型、缺血性卒中

亚型以及儿童卒中的分类方法。已确定的CDE为主要卒中类型提供了一

个单一的分类系统。该定义既包括基于组织的也包括基于时问的临床信

息。对于缺血性卒中亚型，几个分类体系都有其各自的优缺点，因为决定

使用哪一种分类体系取决于所研究的人群、在特定人群中诊断检查的深度

以及特定的研究目标。最后，儿科卒中的分类需要单独划分，因为儿科卒

中，尤其是围产期卒中的原因与成年人卒中存在很大差异。儿科卒中的分

类体系正在不断进展，并很有可能在下一版CDE修订中得到进一步说明。

第1版CDE包括62个卒中类型及其亚型的数据元素和18种卒中分

类方案。

3讨论

卒中CDE旨在为从事转化医疗、临床和人群研究的设计、实施、统计

和分析工作的研究者提供帮助。第1版卒中CDE的发表是促进采用CDE

在临床脑血管研究中更加科学和标准化实施的一个重要里程碑。期望卒中

CDE能成为根据需要而设计或更新的动态工具，以便为研究人员以及美国

和全世界的公众健康提供最好的服务。NINDS邀请了美国以及国际上脑

血管病研究组织进行反馈以反复改进这些数据工具。新的NINDS临床试

验(PAR.11.173和PAR-10—199)的项目通告要求申请者在其CRFs

中使用CDE,并根据需要使用数据管理系统。此外，2项