1、第三章 临床医学科研常用流行病学研究方法,中南大学公共卫生学院刘爱忠,第一节 概述,临床科研设计方案可分为二大类： （一）观察性研究：病因、诊断与预后 1.描述性研究；2. 病例对照研究；3.队列研究。 （二）试验性研究：临床试验（clinical trial）疗效分析 1. 随机对照试验；2. 前后对照试验；3. 交叉对照试验；4.序贯试验 。,第二节 病例对照研究,一、 原理,暴露(exposure)：是指研究对象曾经接触过某些因素，或具备某些特征，或处于某种状态。这些因素、特征或状态即为暴露因素。暴露因素可以是机体的特征，也可以是机体外的；可以是先天的、人体固有的，也可以是后天获得的。研
2、究者所关心的任何因素都可以叫做暴露因素。暴露因素可以是有害的，也可以是有益的。暴露因素也叫做研究变量(variable)。,病例对照研究的特点： 1、病例对照研究是一种回顾性的研究方法。 2、是一种由“果”索“因”的方法。 3、对临床上许多已出现但又不能人为地重演的医疗事件的原因探讨有较大的应用价值。,二、研究类型,（一）病例与对照非匹配：随机获取一定数量的病例与对照；,（二）病例与对照进行匹配：,匹配(matching)：是指使对照组在非研究因素上与病例组保持一致的一种限制手段。 目的：提高效率；控制混杂。 1、频数匹配/成组匹配按照病例组的某些重要因素（如性别）的频率选择对照，使匹配因素的
3、比例在两组一致。如性别 男：女=1：1 2、个体匹配 以病例和对照的个体为单位进行匹配。对每个病例，按照某些因素选择一个或多个对照，构成1：1， 1：2， 1：R的对子或混合。,（三）其它衍生类型,巢式病例对照研究(nested case control study)； 病例队列研究(case cohort study)；病例交叉研究(case crossover design)； 单纯病例研究(case case study)； 病例时间对照设计等。,巢式病例对照研究(nested case-control study) / 队列内病例对照研究(case-control study nest
4、ed in a cohort)标本（生物学） 发病 队列随访、收集基线资料 未发病 追踪随访至所需病例数为止，检测病例和部分非病例标本，按配比病例对照研究分析资料，其他非病例标本和资料可弃而不用。 例：1992年Ross报告了上海地区肝癌与尿黄曲霉毒素生物学标志的关系，18244名中年男子 尿 22例肝癌 1：5配比，检测开始时的尿样：结果OR=2.36.2。 OR(a)=3.8(1.2-12.2)。,三、研究对象的选择,（一）病例的选择 1. 疾病的诊断标准 病例的诊断标准尽量采用国际、国内通用的诊断标准，以便能与他人的研究进行比较。 2. 病例的种类：新发病例、现患病例和死亡病例。三种病例
5、的差异主要体现在对回忆信息提供的准确性上。,3. 病例的来源 1)从医院选取病例。 2)从一般人群中选择病例。,（二）对照的选择,对照选择的基本原则： 来源于产生病例的源人群，并且能代表这个源人群； 与病例组具有可比性，这一点主要通过匹配来实现； 对照的选择应该独立于暴露状态。,对照的来源主要有四种： 与病例同一或多个医疗机构中诊断的其它病例； 社区人口中的非该病病例或健康人； 病例的邻居、同事、同学、配偶、同胞等； 社会团体人群中的非该病病例或健康人。,四、 样本量的估计,样本大小与下面四个方面的因素有关： 被研究的因素在一般人群的估计暴露率P0； 被研究的主要因素的作用强度大小，通常以估计
6、的比值比（OR值）大小来表示； 水平； 把握度（1-）。,其大小可通过查表或计算获得。 病例对照研究的设计类型不同，计算公式也不同。 （一） 不匹配或频数匹配设计的样本含量估计,例：某学者欲在某地进行一项吸烟与肺癌关系的成组匹配的病例对照研究，已知该地人群的吸烟率为30（P00.30），吸烟的预期比值比（）为3，取0.05，0.10，试计算此研究所需的最小样本量？ 此研究至少需病例组、对照组各73人。,（二） 1：1配对病例对照研究样本含量的估计 1. 求出病例与对照暴露状态不一致的对子数（m） 2. 再求调查所需的总对子数（M） M=m/Pe 公式 （33） 式中 Pe= P0（1- P1）
7、+ P1（1- P0） P0、P1分别代表源人群中对照组和病例组的估计暴露率。 例：上述吸烟与肺癌关系的研究若采用1:1匹配的病例对照研究，样本含量为多少?,六、资料整理与分析 资料收集完毕以后，首先应对资料进行复核，修正验收、归档等一系列处理，合格后对资料进行分组，归纳，编码输入计算机，建立原始数据库，以备分析。 1统计描述 1）描述研究对象的一般特征：年龄、性别等的分布； 2）非研究因素的均衡性检验 2统计推断：暴露与疾病有无统计学关联；关联强度大小； 1）X2检验2） OR=ad/bc 3）ORCI,OR值的含义为暴露人群的发病危险性是非暴露人群发病危险性的多少倍。 OR1，说明暴露因素
8、与疾病呈“正”关联。 OR=1，说明暴露因素与疾病无关。 OR1，则说明暴露与疾病呈“负”关联。,结果表明：石棉暴露是肺癌的危险因素，暴露者患肺癌的危险是非暴露者的1.82倍，这种危险的95%可信范围在1.332.49之间。,七、偏倚及其控制：1、选择偏倚 选择的对象不能代表总体人群， 如入院率偏倚（尽量从各种各类医院中选择病例，从多科室多病种选择对照） 2、信息偏倚 最常见的是在收集资料时产生的回忆偏倚。由于调查员的差异也会产生信息偏倚（调查员的培训和调查时统一口径）。 3、混杂偏倚 匹配、分层和多因素分析 匹配可以控制偏倚，但是“匹配过度”也可以引起偏倚,四、 优缺点,1优点： 1）适用于
9、罕见病的病因研究； 2）省时、省力、省钱，出结果快； 3）所需样本量较小。 4）可广泛探索危险因素,即一病多因。 2缺点： 1）前因后果的时间顺序有时难以确定； 2）易发生回忆偏倚、选择偏倚； 3）不能得到疾病的发病率； 4）不适于人群中暴露比例很低的因素的研究。,第三节 队列研究 一、原理,队列研究：是将一群研究对象按是否暴露于某因素分成暴露组与非暴露组，将此两个队列随访适当长的时间，比较两组的结局，以研究暴露与疾病的关系。 队列：指具有共同经历或有共同状态特征的一群人。如出生队列、吸烟队列、不吸烟队列。,调查方向 现在暴露 将来疾病 人数+ a+- b研究人群+ c- d,二、队列研究的类
10、型,按研究对象进入队列的时间分为： 、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）,三、研究人群的选择,研究对象进入队列时均应确诊未患被研究的疾病（事件）。 1暴露队列 1）职业人群：某些职业中存在特殊的暴露因素。 2）特殊暴露人群：如原子弹爆炸的受害者，洪灾、地震的暴露人群； 3）一般人群：某种暴露在人群中很普遍。 4）有组织的人群：较易获得所需资料。,2对照人群：除暴露因素外，其他因素应与暴露组一致。 1）内对照：比性较好，如吸烟
11、与肺癌关系 2）外对照：如选石棉厂工人作为暴露人群，对照人群常需到不生产石棉的工厂工人中去选取。选外对照时必须注意可比性。 3）总人口对照：利用整个地区的发病或死亡统计资料；,四、样本含量设计阶段，要随访多少人才能发现暴露与疾病的联系，其大小可通过查表或计算获得。按10%的失访率，将所得结果加大10%为实际样本量。,队列研究的样本大小取决于以下四个参数： 对照组的预期发病率P0； 暴露组发病率（P1）与对照组发病率（P0）的差值； 显著性水平（）； 检验的把握度（1-）。,例：某人拟用队列研究方法探讨孕妇服用某药与先天性心脏病的关系。已知未服此药者先天性心脏病的发病率（p0）为0.01,估计服
12、用该药物的为2.0，取0.05，=0.10，试计算该研究的样本量？,五、资料的收集,1、收集资料：基线资料和随访资料。 1）基线资料：研究对象开始时的个人基本信息（如年龄、性别、住址等）、暴露因素的信息、健康状况的信息等。 2）随访资料：研究人群的暴露及疾病结局的情况。,2、随访方法：面访、电话访问、定期体检、环境与疾病的监测等。应注意的是对暴露组和对照组应采取相同的随访方法，且在整个随访的过程中，随访方法保持不变。3、随访目的：研究结局出现否？暴露因素是否有变化？研究对象的其他因素是否发生变化？4、随访期：（潜伏期、RR）,六、资料的整理与分析,随访结束以后，首先了解资料的正确性、完整性，对
13、有明显错误的资料进行重新调查或修正，然后建立数据库。 （一）描述性统计描述研究对象的组成、失访情况及失访原因，失访人群构成的分析，两组人群均衡性检验等。,（二）推断统计 1、率的计算及显著性检验 1）累计发病率（cumulative incidence, CI）：CI=D/E适用于变动小的固定人群，分母为队列开始时的人口数。 2）发病密度（incidence density, ID）：ID=D/PT当人口变动大：观察对象进入队列的时间先后不一、失访，使得每个观察对象的随访时间不尽相同。数字大小本身无意义，要报告单位。 如100年-1=8.33月-1=0.27天-13）显著性检验 ：E与D有无关
14、联？u检验，2检验，计分检验（score test）等。,HBsAg与肝癌关系的研究,暴露组CI1=250/10000=250/10万 非暴露组CI0=95/1900000=5/10万,2、效应估计 1）相对危险度（relative risk / risk ratio / rate ratio，RR）： RR=Ie/I0 指暴露组的发病或死亡是非暴露组的多少倍。 相对效应：RR=1， RR1， RR1 在肝癌例子中，RR=50 ，表示 HBsAg阳性的人群患肝癌 的危险是 HBsAg阴性的人群的50倍。,RR与关联的强度,2）归因危险度（attributable risk，AR）： AR=Ie
15、-I0 指暴露组与非暴露组发病危险相差的绝对值。 在肝癌的例子中，AR=245/10万，表示在HBsAg阳性的人群中，由HBsAg感染引起肝癌的发病率为 245/10万 。 RR与AR意义不同,3）归因危险度百分比（attributable risk percent, AR%）AR%=( Ie-I0)/ Ie*100% 指暴露组归因于暴露的发病率占暴露组发病率的百分比。或指暴露组中归因于暴露的成分占全部病因的百分比。因此归因危险度百分比又称病因分值（etiological fraction, EF）。 例子中，AR%=98%，表示在HBsAg阳性的人群中，有98%的肝癌是由HBsAg感染引起的
16、。,4）人群归因危险度（population attributable risk, PAR）PAR=It-I0指在整个人群中由于暴露所致的发病率或死亡率。,5）人群归因危险度百分比（population attributable risk percent, PAR%） PAR%=(It-I0)/It*100% PAR% =Pe*(RR-1)/(Pe*(RR-1)+1)*100%指人群中由于暴露所致的发病率或死亡率占人群发病率或死亡率的百分比。或指人群中归因于暴露的成分占全部病因的百分比。故又称之为人群病因分值（population etiologic fraction, PEF）。例：吸烟与肺
17、癌的研究获得如下结果： Ie =0.96, I0=0.07 , It=0.56 。请计算相关指标并解释其含义。,七、队列研究中的常见偏倚,1. 选择偏倚 最严重的表现为失访偏倚（lost to follow-up）。队列研究的失访偏倚很难完全控制，一项研究的失访率最好不超过10%，否则，结果的解释和推论须慎重考虑。 2. 信息偏倚 由于队列研究是随访收集资料，相对而言信息偏倚较少。但在随访过程中应注意疾病的诊断和仪器检查的准确性。 3. 混杂偏倚 队列研究中同样存在混杂偏倚，可采用限制、匹配、分层分析、多因素分析等方法加以控制。,八、优缺点,1 优点： 1） 能计算率、RR、AR； 2） 先因
18、后果时间顺序明确； 3） 有助于了解疾病的自然史。2 缺点： 1） 不适用于罕见病的研究； 2） 易产生失访偏倚； 3） 费时、费力、费钱；,第四节 随机对照试验 一、概述,随机对照试验（randomized clinical trial, RCT）是指将试验对象随机分成试验组与对照组，以科学地评价某种措施效果的临床试验。目前，西方一些国家已把RCT作为某些疾病治疗的常规研究方法。由此，使临床治疗学迈入了一个崭新的阶段，由“经验型”逐渐过度到“科学型”。同时，给临床科研也展示了无限美好的前景。例如美国匹兹堡大学Fisher，应用RCT ，在长达十年的研究中，推翻了乳腺癌根治术为唯一必要的手术的
19、论点。从而，Fisher获得了1986年Lasker奖（仅次于诺贝尔医学奖）。,二、研究实例与设计模式,1实例：单纯疱疹性脑炎是美国最常见的“散发性脑炎”。当时唯一的治疗是静注碘氧脲苷，虽均未用随机对照试验，但Lerner等认为可明显降低致残率。很多学者认为，以前的研究仅为描述性研究，没有进行规范的临床试验，因此必须设立安慰剂组。于是专家组于1972年初首先对碘氧脲苷和安慰剂的疗效用双盲法进行了比较，选择的研究对象均为腰穿病原学确诊，至1973年结束，结果证明碘氧脲苷不比安慰剂有效，而且对骨髓有毒性，造成出血甚至死亡，从而推翻了Lerner等多年经验得出的结论。紧接着进行了阿糖腺苷的随机对照试
20、验，其方法与结果如下：,1）研究方法：在征得病人或亲人同意后，治疗前进行腰穿术分离单纯疱疹病毒。按腰穿结果分为两个组：病毒阳性组（28例）与阴性组（22例）。这两组均采用随机、双盲、安慰剂对照方法进行研究。阿糖腺苷和安慰剂由同一厂家提供。阿糖腺苷的治疗剂量：每日15mg/kg体重。腰穿阳性组阿糖腺苷和安慰剂治疗疗程为10天。腰穿阴性组为避免药物潜在的毒性作用，疗程为5天。2）结果：可比性：两组在年龄、性别、主要病史与体征、合并细菌感染、脑水肿的对症治疗、腰穿时的麻醉时间长短和腰穿的大小等几十个因素均无显著性差异。,疗效比较：阿糖腺苷和安慰剂治疗的病死率比较 腰穿 阿糖腺苷 安慰剂合计 病死数
21、病死率（%） 合计 病死数 病死率（%） + 18 5 28 10 7 70 - 11 1 9 11 3 27 合计 29 6 21 21 10 48从表中可以看出，阿糖腺苷可使其病死率有70%下降到28%（P=0.03）。而腰穿阴性的两个治疗组之间病死率无显著性差异（P=0.28）。从而证实阿糖腺苷的治疗作用明显，出于医德方面考虑，安慰剂对照试验当即被中止。根据研究结果，美国当局随即批准了阿糖腺苷的临床应用，从而大大地提高了疱疹性脑炎的疗效。,设计模式,D TD N Ne RDCD N：就诊病人 Ne：合格的病人 R：随机化分组 T：治疗组 D：有效,四大基本特征：,可以将研究对象进行随机分
22、组 设立可比性的对照组 人为干预 前瞻性研究（追踪随访研究结果） 缺少其中一个或几个特征的实验性研究称为类实验(quasi-experiment)或半实验(semi-experiment),三、研究对象的选择,纳入标准主要考虑以下几个方面的因素： 研究对象具有代表性，在所选病人的年龄、性别、病型、病情方面要符合研究目的的要求； 所选研究对象对处理因素的反应较强烈，以利于实验容易取得预期的结果。在临床上，尽可能选择新发病例作为研究对象，一些老病例及重症病人对药物的疗效反应可能较差； 在医学研究中，研究对象应是自愿参加试验并签署知情同意书者，以减少伦理道德问题。,在制定纳入标准的同时，临床试验不可
23、避免地会遇到研究对象的排除问题。这项措施主要是为了避免实验中的一些已知和未知的不良因素对研究对象的伤害。例如：已知某项新药可能对肾功能有损害作用，那么，对于那些有肾功能障碍的对象就应排除在外。在此条件下可能会影响实验对象的代表性。,四、样本含量的估计,样本含量估计是指为达到实验目的所需的最小样本含量。 1. 样本大小的影响因素 （1）实验因素的预期作用大小：如果处理因素的预期作用大，效果好，则所需样本就少一些。反之，若处理因素作用不明显，则所需样本就要大一些。 （2）实验分组：分组愈多，所需的样本量越大。 （3）统计学检验的需要,2. 计量资料的样本含量估计 （1） 两样本含量相等 例：现要评
24、价某新药的降血压作用，研究者希望试验组比对照组降低20mmHg才有实际应用价值，已知人群的血压的标准差为30mmHg，规定0.05,=0.10（单侧检验）,试估计试验所需样本量。 （2） 两样本含量不等 上例降压药物评价中，若试验组与对照组数量不一致，假设 试验组：对照组4: 6,即Q10.4,Q2=0.6,3. 计数资料样本含量估计 （1）两组例数相等 例：已知某甲药预期有效率为75，乙药预期有效率为85%,=0.05,=0.10,现比较两药的疗效，需多大的样本？ （2） 两组例数不等 例：已知某甲药预期有效率为75，乙药预期有效率为85%,=0.05,=0.10,现比较两药的疗效，假设试验
25、组：对照组4：6，需多大的样本？,五、设计原则,1随机化分组1) 目的：避免偏倚、使两组均衡可比；便于统计学处理。2）原则： 患者和医生都不知道患者应进入哪一组； 患者和医生均不能以上一个患者已经被分到哪一组来推测下一个患者应进入哪一组； 患者进入试验的顺序是通过数学方法求出来的，有清楚的操作过程。,RCT常用的随机化分组方法有三种： A）单纯随机法,采用随机数字进行分组。例：将10例患者随机分到甲、乙两组。先将患者编号，然后任意指定随机数字表的行或列，将随机数字依次排在编号下，按数字大小排序，1-5为甲组，6-10为乙组： 患者编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 随机数字 00
26、41 86 79 79 68 47 22 00 20 排序 1 5 10 8 9 7 6 4 2 3 所属组别 甲 甲 乙 乙 乙 乙 乙 甲 甲 甲按患者的生日、就诊日期、住院号、就诊顺序等的奇偶来分组，不能达到随机化分组的目的。,B）区组随机法,将条件相近的试验对象配成一组，称为配伍组合。然后将每个配伍组中的试验对象按随机的方法分到各个对比组中。例：将16个试验对象分成4个配伍组，即14号为第一配伍组，58号为第二配伍组，余类推，接受甲、乙、丙、丁四种处理方式。先编号，然后查随机数字表，任意指定4行，每行只随机取14，其余数舍去。排列如下： 受试者编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
27、10 11 12 13 14 15 16 随机数字 3 2 1 4 4 3 2 1 3 1 2 4 3 2 1 4 所属组别 丙 乙 甲 丁 丁 丙 乙 甲 丙 甲 乙 丁 丙 乙 甲 丁,C）分层随机法,先在研究对象的主要特征中，选出几个（最好是23个）对治疗效果影响较大的特征，如性别、年龄、病情、临床类型等，然后按这几个特征把所有研究对象分成若干层，再在各曾内分别进行单纯化随机分配。,2盲法：为了确保试验的科学性，排除来自受试者、观察者以及研究者的倾向性偏倚，宜实行盲法。3. 对照： 安慰剂效应的影响； 疾病本身自然缓解及复发的规律造成的结果； 药物不良反应导致结果的差异。,六、注意事项,
28、1试验组与对照组执行观察的同一性：同等地对待每一个组。2试验观察指标与判断标准的同一性：1） 统一观察指标与判断标准；2） 排除任何有意无意的倾向性； （如双盲法）3） 应具有客观性、可重复性、可操作性；盲法测量（如不让检测人员知道标本来自试验组还是对照组，以避免倾向性）3试验期限的一致性：4. 试验期长短合适： RCT研究某种治疗措施的效果，要有一段效应期才能观察到。试验期过短过长都不合适。过短，效应可能没有达到足够的强度；过长，往往又没有太多必要。 效应期可依据前期研究结果与做预试验获得。,七、应用范围,对各种治疗措施（药物、手术、化疗、放疗、理疗康复、心理治疗等）的效果的研究与评价，是规
29、范的、论证强度很高的一种临床实验。已在临床各科对各种疾病的治疗中广泛应用，在我国也得到逐渐普及。 还可用于人群群体的干预措施效果的评价与研究。,八、主要优缺点 （一）优点,1通过设立对照组，有利于比较和鉴别试验因素所产生的结果。 2贯彻随机化原则，有效地控制了非研究因素的影响，增加了组间的可比性；使所得资料能进行统计学处理。 3有严格的诊断、纳入和排除标准。入选对象的均质性好 4. 盲法的使用，可最大限度地减少信息偏倚的影响 。,（二）局限性,1可行性限制：由于研究的设计严格，加之盲法，因此，对于一般临床急症或某些危重病症的治疗性研究，以及在某些基层医院实施RCT研究方案，其可行性有较大的限制。 2结果外推受到一定的限制： 3如使用安慰剂对照不恰当，则可能损害医德。但是，比较而言，RCT的优越性远远超过它的某些缺陷，其对临床医学治疗水平和科研水平的作用是无法估量的。,THANK YOU !,Liu_,
