方積乾衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)2觀察性研究的設(shè)計與實施1

1、郭艷郭艷中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院2015.12.2311/14/20211l 不對研究對象施加任何干預(yù)措施的情況下，不對研究對象施加任何干預(yù)措施的情況下，通過觀察或訪問的方法，客觀地記錄被研通過觀察或訪問的方法，客觀地記錄被研 究事物的狀況。究事物的狀況。 也稱非實驗研究也稱非實驗研究 (non- experimental study)l 描述疾病或治療模式的現(xiàn)狀描述疾病或治療模式的現(xiàn)狀 評估某種暴露對健康的影響評估某種暴露對健康的影響 監(jiān)測某種轉(zhuǎn)歸（如藥物不良反應(yīng)）監(jiān)測某種轉(zhuǎn)歸（如藥物不良反應(yīng)） 探索病因和預(yù)防措施探索病因和預(yù)防措施11/14/20212l描述性研究（描述性研

2、究（descriptive study） 最常見：橫斷面研究最常見：橫斷面研究 l分析性研究（分析性研究（analytical study） 病例病例-對照研究（對照研究（case-control study） - 回顧性回顧性 隊列研究（隊列研究（cohort study） - 前瞻性前瞻性 11/14/2021311/14/20214（一）單純隨機抽樣調(diào)查資料的分析（一）單純隨機抽樣調(diào)查資料的分析例例16-1 從某中學(xué)從某中學(xué)5400名學(xué)生中抽取名學(xué)生中抽取270人作為樣本人作為樣本進(jìn)行近視眼情況調(diào)查，以估計該中學(xué)學(xué)生的平均視進(jìn)行近視眼情況調(diào)查，以估計該中學(xué)學(xué)生的平均視力及患近視眼學(xué)生的比

3、例。力及患近視眼學(xué)生的比例。1均數(shù)的區(qū)間估計均數(shù)的區(qū)間估計2概率的區(qū)間估計概率的區(qū)間估計11/14/20215表表 16-1 單純隨機抽樣標(biāo)準(zhǔn)誤及區(qū)間估計計算公式單純隨機抽樣標(biāo)準(zhǔn)誤及區(qū)間估計計算公式 總體總體 類型類型 總體均數(shù)總體均數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)誤標(biāo)準(zhǔn)誤 區(qū)間估計區(qū)間估計 總體概率總體概率 標(biāo)準(zhǔn)誤標(biāo)準(zhǔn)誤 區(qū)間估計區(qū)間估計 無限無限 總體總體 nssx xnstx1, 2/ 11nppsp)( pszp2/ 有限有限 總體總體 nsnnnsx1 xnstx1, 2/ 111nppnnnsp)( pszp2/ 注：注： 有限總體校正因子有限總體校正因子 1nnn n 較大時，可用較大時，可用2/z代替

4、代替1, 2/nt 11/14/20216等比例分配等比例分配 (proportional allocation) 大層多抽，小層少抽；大層多抽，小層少抽； 各層抽取的比例與該層在總體中所占比例相同各層抽取的比例與該層在總體中所占比例相同 nnnnii 非等比例分配非等比例分配 (non- proportional allocation) 各層抽取相同數(shù)目的個體各層抽取相同數(shù)目的個體 最優(yōu)分配分層隨機抽樣（最優(yōu)分配分層隨機抽樣（optimum allocation） 大層多抽，小層少抽；大層多抽，小層少抽； 變異大多抽，變異小少抽變異大多抽，變異小少抽 分層抽樣資料分析方法：加權(quán)平均！分層抽樣

5、資料分析方法：加權(quán)平均！ 11/14/2021711/14/20218l成組設(shè)計成組設(shè)計：比較兩組的暴露史：比較兩組的暴露史 病例組病例組 對照組對照組 分層成組設(shè)計分層成組設(shè)計： 病例組病例組 層層1 層層2 層層k 對照組對照組 層層1 層層2 層層kl匹配設(shè)計匹配設(shè)計 病例病例: 對照對照 = 1 : 1 ; 病例病例: 對照對照 = 1 : ml病例與對照在非處理因素方面具有可比性病例與對照在非處理因素方面具有可比性11/14/2021911/14/202110 （一）成組設(shè)計病例（一）成組設(shè)計病例-對照研究資料的分析對照研究資料的分析 例例16-7 食管癌與飲酒的病例食管癌與飲酒的病

6、例-對照研究對照研究 每日飲酒量每日飲酒量(g/天天) 組別組別 80+ 0-79 合計合計 病例組病例組 96 (a) 104 (b) 200 (a+b) 對照組對照組 109 (c) 666 (d) 775 (c+d) 合計合計 205 (a+c) 770 (b+d) 975 (1) 優(yōu)勢比的估計優(yōu)勢比的估計 64510910466696. bcador 暴露，暴露，2水平水平11/14/202111（2）優(yōu)勢比的假設(shè)檢驗優(yōu)勢比的假設(shè)檢驗 0h：or1， 1h：or 1 檢驗統(tǒng)計量 14.110770205775200)10910466696)(1975( )()()()(1(222dcd

7、bcababcadn 注：注：檢驗統(tǒng)計量分子上檢驗統(tǒng)計量分子上:（n-1)， 而以前所學(xué)而以前所學(xué)pearson 2 統(tǒng)計量的分子上：統(tǒng)計量的分子上：n n 較大時，兩者等價較大時，兩者等價11/14/202112 woolf 法法 dcbaorvar1111 )(ln lnor： )(ln.ln orvaror961 or： )(ln.orvareor961 例例 16-7 030707701205177512001.ln）（orvar or： )95. 7 ,00. 4(64. 5 0307. 096. 1)(ln96. 1 eeororvar 11/14/202113 miettinen

8、 法法 or： 296. 11 or 例例 16-7 64. 5,14.1102 or or： )79. 7 ,08. 4(64. 5 14.11096. 1196. 112 or 11/14/202114例例16-8 食管癌與飲酒關(guān)系病例食管癌與飲酒關(guān)系病例-對照研究對照研究 年齡組年齡組（歲）（歲） 2544 4554 5564 65+ 合計合計 病病 對對 病病 對對 病病 對對 病病 對對 病病 對對 每日飲酒量每日飲酒量 (g/天天) 例例 照照 例例 照照 例例 照照 例例 照照 例例 照照 80+ 5 35 25 29 42 27 24 18 96 109 079 5 270 2

9、1 138 34 139 44 119 104 666 hor 7.71 5.67 6.36 3.61 5.64 hhha dn 4.2857 16.1972 24.1240 13.9317 58.5386 hhhb ch 0.5556 2.8592 3.7934 3.8634 11.0716 th 1.2698 11.6620 21.6694 13.9317 48.5329 vh 1.0768 6.8576 10.6701 7.4392 26.0437 （1）公共優(yōu)勢比公共優(yōu)勢比 1158.53865.2911.0716hhhhhhhhhha dnorb cn 對象分層對象分層11/14/2

10、02115（2）對公共優(yōu)勢比對公共優(yōu)勢比 or 的的假設(shè)檢驗假設(shè)檢驗 0h：or1， 1h：or 1 檢驗檢驗統(tǒng)計量統(tǒng)計量 hhhhhhhhhmhvta12112)( th：對應(yīng)于：對應(yīng)于 ah的的理論頻數(shù)理論頻數(shù) vh：對應(yīng)于：對應(yīng)于 ah的方差的方差 10103hhhhhhhn n m mvnn 例例 16-8 222()9648.532986.5126.0437hhmhhatv（） 11/14/202116（3）公共優(yōu)勢比公共優(yōu)勢比 or 的的 95%置信區(qū)間置信區(qū)間 miettinen 法估計：法估計： 21.961mhor 例例 16-8 or： 21.961mhor =51.869

11、6. 1129. 5= (3.72 , 7.51) 11/14/202117例例 16-9 食管癌與飲酒關(guān)系食管癌與飲酒關(guān)系病例病例-對照對照研究研究 每日飲酒量每日飲酒量(g/天天) 0-39 40-79 80-119 120+ 合計合計 xk 0 1 2 3 病例數(shù)病例數(shù)ka(tk) 29(85.13) 75(72.82) 51(28.31) 45(13.74) 200(1n) 對照數(shù)對照數(shù)kb 386 280 87 22 775(n0) 合計人數(shù)合計人數(shù)km 415 355 138 67 975(n) 優(yōu)勢比優(yōu)勢比or 1.0 3.57 7.80 27.23 h0:不存在劑量不存在劑量-

12、反應(yīng)線性關(guān)系反應(yīng)線性關(guān)系； h1:存在劑量存在劑量-反應(yīng)線性關(guān)系反應(yīng)線性關(guān)系 檢驗統(tǒng)計量檢驗統(tǒng)計量 2320221000() ()() kkkkkkkkkkkkkxatnnn n nm xm x=152.99 df=1 暴露分暴露分多個水平多個水平11/14/202118（二）匹配設(shè)計資料的分析（二）匹配設(shè)計資料的分析 *例例 16-10 子宮內(nèi)膜癌與服用雌激素關(guān)系子宮內(nèi)膜癌與服用雌激素關(guān)系的的病例病例-對照研對照研究究 正常正常 (對照對照) 服用雌激素服用雌激素 未未服服 合計合計 服用雌激素服用雌激素 27 對對 29 對對 56 對對 子宮內(nèi)膜癌子宮內(nèi)膜癌 (病例病例) 未未服服 3

13、對對 4 對對 7 對對 合合 計計 30 對對 33 對對 63 對對 11/14/202119例例 16-11 子宮內(nèi)膜癌與服用雌激素關(guān)系的子宮內(nèi)膜癌與服用雌激素關(guān)系的 1:4 病例病例-對照研究對照研究 正常正常 (對照對照) 服用服用雌激素雌激素 未服未服 合計合計 1 2 3 4 0 服用雌激素服用雌激素 17 組組 16 組組 15 組組 5 組組 3 組組 56 組組 子宮內(nèi)膜癌子宮內(nèi)膜癌 (病例病例) 未服未服 4 組組 1 組組 1 組組 1 組組 0 組組 7 組組 63 組組 病例病例：63 名（其中名（其中 56 名服用名服用雌激素雌激素） ；） ； 對照：對照：634

14、 = 252 名名 匹配組：匹配組：63 個個 暴露分暴露分2個水平個水平;1:4小組中服用小組中服用人數(shù)不同人數(shù)不同11/14/20212011/14/202121 暴露暴露exposure暴露人群暴露人群 cohort危險因素危險因素risk factor暴露結(jié)局暴露結(jié)局outcome對照人群對照人群 cohort危險因素危險因素risk factor對照結(jié)局對照結(jié)局outcome11/14/202122 例例16-15 為研究鼻咽癌與為研究鼻咽癌與eb病毒關(guān)系，某市進(jìn)行病毒關(guān)系，某市進(jìn)行 了了eb病毒抽樣調(diào)查，共檢查病毒抽樣調(diào)查，共檢查25-70歲居民歲居民41471人，人， 其中其中3

15、8550人人eb病毒抗體陰性，病毒抗體陰性，2921人陽性。以人陽性。以 eb病毒抗體陰性和陽性者形成兩個組，進(jìn)行了為病毒抗體陰性和陽性者形成兩個組，進(jìn)行了為 期期12年的隊列研究。年的隊列研究。 隨訪人群隨訪人群 發(fā)病數(shù)發(fā)病數(shù) 暴露人年數(shù)暴露人年數(shù) 人年發(fā)病率（人年發(fā)病率（/10 萬）萬） 抗體陽性抗體陽性 57 20477 278.36 抗體陰性抗體陰性 54 437579 12.34 合計合計 111 458056 24.23 56.2234.1236.278 rr人年資料人年資料暴露組暴露組11/14/202123隨訪人群隨訪人群 發(fā)病人數(shù)發(fā)病人數(shù) 觀察人年數(shù)觀察人年數(shù) 暴露組暴露組

16、1d 1t 非暴露組非暴露組 0d 0t 合計合計 d t 0h：rr=1， 1h：rr1 mantel-haenszel2統(tǒng)計量統(tǒng)計量 221110()mhd tt dt dt 0h成立時，近似地服從自由度為成立時，近似地服從自由度為 1 的的2分布分布 人年人年 資料：資料：221110()mhd tt dt dt=2(5745805620477 111)20477 111 437579=571.25 拒絕零假設(shè)，可以認(rèn)為，拒絕零假設(shè)，可以認(rèn)為，rr 1 11/14/202124rr 的（的（1-）置信區(qū)間：）置信區(qū)間： 22/1mhzrr ar 的（的（1-）置信區(qū)間：）置信區(qū)間： 22

17、/1mhzar 相對危險度相對危險度rr=風(fēng)險之比風(fēng)險之比 歸因危險度歸因危險度ar=風(fēng)險之差風(fēng)險之差rr 的的 95%置信區(qū)間：置信區(qū)間： 4757196111562222./ mhzrr ar 的的 95%置信區(qū)間：置信區(qū)間： )47.57196. 11(02.266122/ mhzar 11/14/202125隨訪人群隨訪人群 發(fā)病人數(shù)發(fā)病人數(shù) 未發(fā)病人數(shù)未發(fā)病人數(shù) 總?cè)藬?shù)總?cè)藬?shù) 暴露組暴露組 a c a+c 非暴露組非暴露組 b d b+d 頻率資料：頻率資料：22(1)()()()()()mhnadbcab ac cd bd11/14/202126 例例16-16 按年齡分層的人時資

18、料按年齡分層的人時資料 hhhhhhhhhhttbttarr1110=28 46149/64399785 19898/6871222 18250/6439995 48814/68712=3.36 按年齡分層按年齡分層 50 50 未按年齡分層未按年齡分層 危險因素危險因素 危險因素危險因素 危險因素危險因素 指標(biāo)指標(biāo) 有有(1) 無無(0) 小計小計 有有 無無 小計小計 有有 無無 小計小計 發(fā)病人數(shù)發(fā)病人數(shù) 28(a) 22(b) 50(m) 785 95 880 813 122 935 觀察人年數(shù)觀察人年數(shù) 18250(t1) 46149(t0) 64399(t) 48814 19898

19、 68712 67064 66047 133111 rr 3.22 3.38 6.56 （1）rr 的估計的估計每層有一個每層有一個四格表四格表11/14/202127 h0：rr=1 h1：rr1mantel-haenszel 2 統(tǒng)計量統(tǒng)計量 按年齡分層按年齡分層 50 50 未按年齡分層未按年齡分層 危險因素危險因素 危險因素危險因素 危險因素危險因素 指標(biāo)指標(biāo) 有有(1) 無無(0) 小計小計 有有 無無 小計小計 有有 無無 小計小計 發(fā)病人數(shù)發(fā)病人數(shù) 28(a) 22(b) 50(m1) 785 95 880 813 122 935 觀察人年數(shù)觀察人年數(shù) 18250(t1) 461

20、49(t0) 64399(t) 48814 19898 68712 67064 66047 133111 rr 3.22 3.38 6.56 （2）rr 的檢驗的檢驗64.156)68712198984881488064399461491825050()6871248814880643991825050()78528( 22212011211112 hhhhhhhhhhhhhhmhtttmttma 理論頻數(shù)理論頻數(shù)理論頻數(shù)理論頻數(shù)實際頻數(shù)實際頻數(shù)28 （3）rr 的的95%置信區(qū)間置信區(qū)間 （miettinen法）法） 64.15696. 11136. 322/mhzrr=（2.74，4.10

21、） 注：頻數(shù)資料的分層分析注：頻數(shù)資料的分層分析 第第 h 層四格表一般形式層四格表一般形式 危險因素危險因素 發(fā)病與否發(fā)病與否 有有 無無 小計小計 發(fā)病發(fā)病 ah bh m1h 未發(fā)病未發(fā)病 ch dh m0h 小計小計 n1h n0h nh hhhhhhhhhhnnbnnarr1110 hhhhhhhhhhhhhhhmhnnmmnnncbda1201011221)( 11/14/202129例例 16-17 某冶煉廠工人的砷暴露年份與呼吸系統(tǒng)腫瘤死亡關(guān)系的資料某冶煉廠工人的砷暴露年份與呼吸系統(tǒng)腫瘤死亡關(guān)系的資料 砷暴露年份砷暴露年份 指標(biāo)指標(biāo) 0 1 1 5 5 15 15 合計合計 呼

22、吸系統(tǒng)腫瘤的死亡數(shù)呼吸系統(tǒng)腫瘤的死亡數(shù) 51 17 13 34 115 觀察人年數(shù)觀察人年數(shù) 56105 7696 7223 11616 82640 線性趨勢線性趨勢檢驗（檢驗（trend 2 test） 0h：事件的發(fā)生率與劑量不相關(guān)，事件的發(fā)生率與劑量不相關(guān)， 1h：事件的發(fā)生率與劑量相關(guān)事件的發(fā)生率與劑量相關(guān) 暴露不是有或無，暴露不是有或無，而是有幾個劑量而是有幾個劑量11/14/202130暴露因素水平暴露因素水平 e0 e1 ek 取取 值值 x0 x1 xk 合計合計 出現(xiàn)結(jié)局事件的人數(shù)出現(xiàn)結(jié)局事件的人數(shù) d0 d1 dk d 觀察人年數(shù)觀察人年數(shù) t0 t1 tk t 線性趨勢檢

23、驗（線性趨勢檢驗（trend 2 test） 0h：事件的發(fā)生率與劑量不相關(guān)，事件的發(fā)生率與劑量不相關(guān)， 1h：事件的發(fā)生率與劑量相關(guān)事件的發(fā)生率與劑量相關(guān) 222002200(1)()()() kkkkkkkikkkkkkkkx t dttx dtd td tx tx t 2)1( 本例本例， 50.30)5699014113282640(82525115)5699082640/115145(82639826402222 p0.01，拒絕，拒絕 h0，可以認(rèn)為砷暴露年限與呼吸系統(tǒng)腫瘤死亡率存在，可以認(rèn)為砷暴露年限與呼吸系統(tǒng)腫瘤死亡率存在 劑量劑量-反應(yīng)關(guān)系。反應(yīng)關(guān)系。 311.觀察性研究觀察

24、性研究(observational study)：不對研究對象施加任何干預(yù)措施的情況下，通過不對研究對象施加任何干預(yù)措施的情況下，通過觀察或訪問的方法，客觀地記錄被研究事物的狀況。觀察或訪問的方法，客觀地記錄被研究事物的狀況。也稱非實驗研究（也稱非實驗研究（non- experimental study）2. 最常見的觀察性研究：最常見的觀察性研究： 描述性：橫斷面研究描述性：橫斷面研究 分析性：病例分析性：病例-對照研究對照研究 隊列研究隊列研究11/14/2021323. 橫斷面研究，常通過抽樣調(diào)查，估計當(dāng)前總體中橫斷面研究，常通過抽樣調(diào)查，估計當(dāng)前總體中 某個量的平均值，或某個事件出現(xiàn)的

25、概率；某個量的平均值，或某個事件出現(xiàn)的概率；l 常用抽樣方法包括：單純隨機抽樣、分層隨機抽樣常用抽樣方法包括：單純隨機抽樣、分層隨機抽樣 和多階段整群抽樣；和多階段整群抽樣；l 對于有限總體，估計總體參數(shù)時，必須考慮校正對于有限總體，估計總體參數(shù)時，必須考慮校正 因子因子 ； l 分層抽樣時，參數(shù)估計必須加權(quán)平均分層抽樣時，參數(shù)估計必須加權(quán)平均1nnn 11/14/2021334. 病例病例-對照研究有兩種設(shè)計：對照研究有兩種設(shè)計： 組與組病例組與組病例-對照對照 和個體匹配病例和個體匹配病例-對照；對照；l 組與組病例組與組病例-對照，若暴露只分為有或無，不考慮對照，若暴露只分為有或無，不考

26、慮 其他影響因素時，數(shù)據(jù)歸結(jié)為單個四個表；其他影響因素時，數(shù)據(jù)歸結(jié)為單個四個表； 可以計算：優(yōu)勢比的點估計、區(qū)間估計和假設(shè)檢驗可以計算：優(yōu)勢比的點估計、區(qū)間估計和假設(shè)檢驗l 組與組病例組與組病例-對照，若暴露只分為有或無，按照某個對照，若暴露只分為有或無，按照某個重要因素分層時，可歸結(jié)為多個四個表；可以計算：重要因素分層時，可歸結(jié)為多個四個表；可以計算：公共優(yōu)勢比的點估計、區(qū)間估計和假設(shè)檢驗公共優(yōu)勢比的點估計、區(qū)間估計和假設(shè)檢驗l 組與組病例組與組病例-對照，暴露分為對照，暴露分為c個水平時，可歸結(jié)為個水平時，可歸結(jié)為一個一個2c 列聯(lián)表；可以分析暴露的劑量列聯(lián)表；可以分析暴露的劑量-反應(yīng)關(guān)系反應(yīng)關(guān)系