反向臨床試驗

1、反向臨床試驗    反向臨床試驗 【關鍵詞】 反向 摘要：目的：提出反向臨床試驗的基本原理和方法。方法：指定試藥和所要治療的疾病。按治療效果將病人劃分為成功組與可比的失敗組，就試藥服用比例在兩組間進行比較。亦可選取成功病例，找出可比的失敗病例，就曾否服用試藥進行配對比較。結果：若成功組試藥服用比例高于失敗組并具有統(tǒng)計學意義，則有利于接受試藥。結論：其操作方向與傳統(tǒng)臨床試驗相反，兩者為互補關系，結果相互印證。因此，反向臨床試驗可作為藥物臨床評價的方法之一。 關鍵詞：臨床試驗；藥物；樣本量；統(tǒng)計學檢驗； 療效 關于反向臨床試驗(backward clinic

2、al trial, BCT)的想法出自臨床實踐。醫(yī)生在給病人開處方時經(jīng)常遇到這樣的提問：這種藥物療效如何?治療見效的病人用的是什么藥?問題涉及傳統(tǒng)的即正向臨床試驗(forward clinical trial, FCT)，包括隨機化對照試驗1，這在操作上是先用藥，然后分析療效；問題則對應于BCT，其操作方向相反，即先找到治療見效的病人，然后了解所用的藥物。 迄今藥物臨床評價主要依據(jù)FCT，這相當于從正面認識療效。若能從反面加以印證，則有助于完善對療效的認識。為此，本研究提出BCF的概念，闡明其基本原理、基本方法、與FCT的聯(lián)系，并討論其理論意義和實踐價值。 1 基本原理 問題涉及治療見效的病人

3、以往用藥情況。見效也可說成是治療成功，其定義基于臨床終點的取舍。這因研究目的而異。如以痊愈、存活、腫瘤縮小、沒有轉移、沒有排異反應、某臨床或實驗室指標轉陰等為成功，否則為失敗。對于以了解毒副反應為目的的研究，則以沒有發(fā)熱、皮疹、惡心、嘔吐、白細胞減少等為成功，否則為失敗。以往用藥情況指曾否服用試藥或其他藥物、劑量、療程等。這樣，病人可分為成功組(winning group)和失敗組(losing group)。試藥服用比例、劑量、療程等在兩組間的差別稱為成功失敗差(winloss difference)，它是BCT的主設計參數(shù)。成功組和失敗組被假定代表獨立隨機樣本。虛假設為H0:=0，這里0通

4、常為零；對立假設為H1:=1，10(雙側)，或1>0或1<0(單側)。 給定大小為N的樣本，實現(xiàn)為觀測的成功失敗差X，它是BCT的主評價指標。設X為正態(tài)分布，在H0下為fx(x;0,02/N)，在H1下是fx(x;1,12/N)。其中2是個體測量值的方差。設型錯誤概率為，型為，對應正態(tài)離差在雙側對立假設是z1-/2,z1-，故有±x1-/2=0±z1-/20/N 。若H0為真，樣本量N宜滿足JF(D-x1-/2 fx(x;0,02/N)dxJF)=JF(D x1-/2 fx(x;0,02/N)dxJF)=/2若H1為真，宜滿足JF(D-x1-/2 - fx(x;

5、1,12/N)dxJF)=JF(D x1-/2 fx(x;1,12/N)dxJF)=1-在水平，將|x1-/2-0|=z1-/20/N與|1-x1-/2|=z1-1/N相加得|1-0|=z1-/20/N+z1-1/N。由此得試驗所需樣本量N=z1-/20+z1-1 1-02(11)這就是漸近正態(tài)法(Halperin et al, 1968)2。亦可按N=z1-/2+z1- 1-0202(12) 進行測定。這就是同質(zhì)假設簡化正態(tài)法(simple normal assuming homogeneity)3，4。其本質(zhì)為非中心法，所得結果比(11)式稍大5。對于單側對立假設，只需將z1-/2換成z1

6、-即可，按樣本量N抽樣得臨床資料。 由臨床資料得和02的估計值X和s02 。為檢驗H0的統(tǒng)計量是Z=|X-0| s0/NN(0,1)(13)由Z值對X作出評價。 2 基本方法 BCT可以是兩組比較，其設計要點如下。首先指定試藥和所要治療的疾病。后者也可以是癥候群或綜合征。診斷和療效標準依據(jù)衛(wèi)生行政文件、專業(yè)會議文件、參考文獻等。指定范圍，已知該范圍內(nèi)該疾病多見，該試藥常用，且符合劑量療程，或者已作過對應的FCT。若具備長期人口基或醫(yī)院基疾病登記系統(tǒng)和病例數(shù)據(jù)庫更好?？扇〗o定區(qū)域給定時期的全部病例或抽樣人群中的全部病例，其代表性好而工作量大。亦可取某醫(yī)院某時期接診的連續(xù)病例，其代表性差而工作量小

7、。設所需總病例數(shù)為N，成功組和失敗組各為q1N和q2N。這里qi是樣本分數(shù)，i=1,2,q1+q2=1。常取qi=(1/2,1/2),(2/5,3/5),(1/3,2/3)6，調(diào)整成功定義或抽樣比例可得指定qi值。確認與該疾病和試藥療效有關的社會、生物學、和臨床變量。兩組間這些變量的分布、試藥劑量療程以及其他治療宜保持一致。這樣，成功組和失敗組除指定臨床終點的狀態(tài)有所不同外，其余特征均相同。試藥服用情況以服用比例為例。設該比例為i，成功失敗差為=1-2，兩組平均為=q11+q22。病例數(shù)的分配如四格表1所示。 設p為的樣本估計值，觀察的治療對照差為X=p1-p2。設兩組相互獨立，按二項分布理論

8、，X的方差為2/N=1(1-1)/(q1N)+2(1-2)/(q2N)。若H0為真，1=2=，故有02=(1-)(1/q1+1/q2)。若H1為真，則為12=1(1-1)/q1+2(1-2)/q2)。預定型錯誤概率為，型為，代入(11)或(12)式可得所需樣本量。依據(jù)研究內(nèi)容和樣本量制備足夠問卷和調(diào)查表。 試驗執(zhí)行的第一步是臨床資料的收集。收集指定范圍的疾病登記和病案記錄，轉錄所確認的社會生物學和臨床變量，試藥和其他藥物服用情況，以及有關臨床終點的狀態(tài)。第二步是調(diào)查核實。利用問卷和調(diào)查表對這些資料進行核實和補充。第三步是建立成功組和可比的失敗組。依據(jù)有關臨床終點治療前后的狀態(tài)確定成功病例和失敗

9、病例，分別抽樣得成功組和失敗組，滿足所需樣本量和樣本分數(shù)，并保證兩組有關社會生物學和臨床變量分布的一致性。依據(jù)試藥和其他藥物服用情況確定服用比例，兩組各種操作宜保持一致，從而得到觀測值樣本。 首先分析兩組主要特征的均衡性，然后分析試藥服用比例。比方說，成功組有y1個曾用試藥，失敗組有y2個。服用比例估計為p1=y1/(q1N)和p2=y2/(q2N)。估計為=q1p1+q2p2。觀測的成功失敗差為X=p1-p2。02估計為s02=(1-)(1/q1+1/q2)。將這些代入(13)式，得同質(zhì)假設比例檢驗7：Z=|p1-p2| (1-) N1q1+1 q2N(0,1)(21) 這用于檢驗H0，推斷

10、服用比例組間差別。若成功組高于失敗組，且有統(tǒng)計學意義，則有利于接受試藥。此外，比值比(odds ratio)的估計，R=p1/(1-p1)/p2/(1-p2)，可提供直觀的臨床解釋。其方差估計為：S2(R)=R2 N1 q1p1+1 q2p2+1 q1(1-p1)+1 q2(1-p2) 這可經(jīng)隨機變量函數(shù)方差公式轉換為lnR的方差估計值：S2(lnR)=1 N1q1p1+1 q2p2+1 q1(1-p1)+1 q2(1-p2) 其分布更逼近正態(tài)，由此構成95的置信限：exp(lnR±1.96S(lnR)。如果不包含1，且R>1，則有利于接受試藥。至于其他預后變量的篩選，以非條件

11、logistic回歸較為方便。 BCT亦可按配對比較進行設計。指定一個治療成功病例(winner)，找出一個可比的失敗病例(loser)。配對因素選自各社會生物學和臨床變量，如性別、年齡、診斷型別、病程等。比方說，共有N對。其中，成功和失敗病例都曾用試藥的有aN對；都未用的有dN對；成功病例曾用而失敗病例未用的有bN對；相反的有cN對。這里，a+b+c+d=1。設成功病例中服用比例為1，失敗病例中為2。這N對的分配如四格表2所示。 設p為的樣本估計值，觀測的治療對照差為X=p1-p2=pa+pb-pa-pc=pb-pc，觀測的平均值為=(pb+pc)/2。其方差為2=2bc/8。若H0為真，b

12、=c=，記為02=2。若H1為真，則為12=2bc/。代入(11)或(12)式，可得所需總對數(shù)。 試驗執(zhí)行過程類似兩組比較，不同點是需進行配對操作。配對因素越多，操作越困難，可比性越好；配對因素越少，操作越容易，可比性越差。一般采取折衷的辦法，精選2到4個配對因素，最后得到觀測值樣本。 于是，02估計為s02=2。將這些代入(13)式，得同質(zhì)假廟配對比例檢驗9：Z=|pb-pc| 2/NN(0,1)(22) 用于檢驗H0。這里，估計為R=pb-pc,其方差估計為S2(R)=(R2/N)(1/pb+1/pc)。同理，常用lnR的方差估計值S2(lnR)=(1/pb+1/pc)/N 構成95%的置

13、信限：exp(lnR±1.96S(lnR)。至于其他預后變量的篩選，宜用條件logistic回歸。 3 與FCT的聯(lián)系 BCT與FCT是對立統(tǒng)一關系。BCT的設計、執(zhí)行和分析與FCT一一對應。成功組與失敗組的比較對應于試藥組與對照組的比較；試藥服用比例對應于應答比例；成功失敗差對應于治療對照差。比值比的意義在BCT中是成功組與失敗組試藥服用比例之比，在FCT中則是試藥組與對照組應答比例之比。 對于兩組比較BCT，設四格表1的核心各項分別實現(xiàn)為a、b、c、d，可得n1=a+b,n2=c+d,q1=n1/N,q2=n2/N,p1=a/n1,p2=a/n2。這樣，(21)式可寫成：Z=|a

14、/(a+b)-c/(c+d)| a+c N1-a+c N1 a+b+1 c+d(31) 將四格表1轉置，可表示FCT。這里，對應統(tǒng)計量可寫成：n*1=a+c,n*2=b+d,q*1=n*1/N,q*2=n*2/N,p*1=a/n*1,p*2=b/n*2,*=q*1p*1+q*2p*2+X*=p*1-p*2。于是(31)成為：Z*=|a/(a+c)-c/(b+d)| a+b N1-a+b N1 a+c+1 b+d(32) 一目了然，Z=Z*，由于它們都可轉換為X2=(ad-bc)2N/(n1n2n*1n*2)。這就是說，若用同質(zhì)假設比例檢驗就同一資料作反向和正向處理，并假定可比性都成立，其結果相

15、同。另外，四格表1的轉置不影響比值比，其區(qū)間估計結果也相同。四格表1的轉置也不影響非條件logistic回歸，有關檢驗也相同。對于BCT,如果由統(tǒng)計量p1,p2,x分別為設計參數(shù)1，2，賦值，按(11)式測定，得所需總樣本量N。對于FCT，由p*1,p*2,*,x*賦值，得N*。容易證明，NN*。這歸咎于漸近正態(tài)法兼有異質(zhì)性。改用同質(zhì)假設簡化正態(tài)法(12)，可得N=N*。BCT與FCT的聯(lián)系由此略見一斑。 對于配對比較BCT,若四格表2核心各項分別實現(xiàn)為a、b、c、d。(22)式可轉換為McNemar檢驗X2(1)=(b-c)2/(b+c)。結果相同，但用法不同。(22)式可為單側或雙側，而M

16、cNemar檢驗只用雙側。由(22)式可反推樣本量，而由McNemar檢驗不能，這是由于轉換致使相同對的信息喪失。 對于配對比較，四格表2的轉置不能表達FCT。就同一資料作反向和正向處理，需要重新配對，結果不可能精確相同。然而，這不妨礙相互印證，由于配對比較的反向和正向處理存在著與兩組比較類似的統(tǒng)計學聯(lián)系。 4 設計舉例 例1兩組比較BCT的設計。比方說，為取得設計參數(shù)賦值的依據(jù)，曾作預試。結果是：成功組有q1N=31(人)，其中y1=19(人)曾用試藥，服用比例為p1=0.613；失敗組的有q2N=36(人)，y2=15(人),p2=0.417。總病例數(shù)是N=67，樣本分數(shù)為q1=0463，

17、q2=0537。服用比例平均為=0.507，觀測的成功失敗差為X=0196。由(21)式得Z=1.602,P>0.05，不拒絕H0。估計為R=2.217,95%的置信限為(0.832,5.909)，包含1。 按預試結果設計正式試驗。取=0.05(雙側)，=0.1，查正態(tài)分布表得z1-/2=1.96，z1-=1.2816。主設計參數(shù)按上述統(tǒng)計量p1,p2,X賦值。由(11)得N=269.97。按原樣本分數(shù)得q1N=124.997，q2N=144.974。設所得服用比例不變，故有y1=76.623,y2=60.454。由此得Z=3.212,P<0.01，拒絕H0，有利于接受試藥。估計為

18、R=2.215,95%的置信限為(1.359,3.609),不包含1。若由(12)式得N=274.339，所需病例數(shù)稍多。 若按預試結果作正向處理，其結果是，試驗組q1*N=34(人)，其中y1*=19(人)成功，成功比例為p1*=0.559；對照組的這些是q2*N=33，y2*=12(人),q2*=0.364，兩樣本分數(shù)為q1*=0507，q2*=0493。平均成功比例為*=0.463，觀測的治療對照差為X*=0.195。若可比性成立，由(32)式得Z*=1.602，結果相同。比值比區(qū)間估計亦然。樣本量的測定依次為N*=270.06>N(1.1)，和N*=274.339=N(1.2)。

19、這驗證了上一節(jié)所述BCT與FCT的聯(lián)系。 例2 配對比較BCT的設計。設預試結果是：aN=11(對)，bN=12，cN=5，d=6。總對數(shù)是N=34，試藥服用比例在成功病例為p1=0.676；在失敗病例為p2=0.471；b估計為pb=0.353，c為pc=0.147，為=0.25，觀測的成功失敗差為X=0206。由(22)得Z=1.698,P>0.05，不拒絕H0。估計為R=2.4,95%的置信限為(0.846,6.812)，包含1。 正式試驗取=0.05(雙側)，=0.1，主設計參數(shù)按統(tǒng)計量pb,pc,X賦值。由(11)得所需總對數(shù)為N=115.409。設所得試藥服用比例不變，故有a

20、N=37338，bN=40733，cN=16972，d=20366。由此得Z=3128，P<0.01，拒絕H0。估計為R=2.4,95%的置信限為(1.362,4.228)，不包含1。由(12)得N=123.951。由于需要重新配對，該例不再作正向處理。 5工作實例 本所門診曾做過一些類似BCT的工作，上述BCT原理和方法就是在工作中形成的，這里簡述部分結果。該門診屬衛(wèi)生部肝病臨床藥理基地，配備有肝病臨床病例數(shù)據(jù)庫。主要任務是實施衛(wèi)生部下達的新藥研究計劃，診斷和治療恪守衛(wèi)生部文件。在1997和1998年，主要用肝靈素(immulin)片劑和抗乙肝胎盤轉移因子(PSTF)注射劑治療慢性乙型

21、肝炎病人。肝靈素系澳大利亞太平洋藥業(yè)有限公司生產(chǎn)，每片200iu，舌下含化，每日1片。療程為6個月。抗肝胎盤轉移因子系中國人民解放軍第八十八醫(yī)院研制，每安瓶2ml，每ml含0.8mg多肽。肌肉注射，每日4ml含3.2mg。療程為3個月。乙型肝炎e抗原(hepatitis B e antigen, HBeAg)由陽性轉為陰性是主要臨床終點之一。在按BCT方式對這些資料處理時，曾將在進入后6個月內(nèi)達此終點定義為成功，否則為失敗。因此，研究對象確定為在進入時HBeAg為陽性的病人。在6個月內(nèi)，有57人轉為陰性，被看作成功組。按上述方法建立可比的失敗組，最后確認有112人。他們選自在療程結束時HBeA

22、g仍為陽性的病人。這樣，總病例數(shù)為169人，樣本分數(shù)依次為0337，0663。 兩組口服肝靈素者都是17例，成功組服用比例為0298，失敗組為0152，觀察的成功失敗差為0146。由(21)得Z=2.245,P<0.05，拒絕H0，有利于接受該藥有HBeAg轉陰作用的解釋。比值比估計為2375，其85%的置信限為(1103，5115)，不包含1，支持上述解釋。 成功組肌肉注射抗乙肝胎盤轉移因子者有11例，失敗組有19例，使用比例分別為0193和0170，觀測的成功失敗差為0023。由(21)得Z=0.375,P>0.05，不拒絕H0。比值比估計為117，其95%的置信限為(0514

23、，2664)，包含1。結果不定。 6 討論 在流行病學中，有隊列研究和病例對照研究10。在臨床醫(yī)學中，有正向的FCT，亦應有一個與之相對的BCT，兩者為互補關系。如果說FCT是隊列研究的延伸，那么BCT就是病例對照研究的延伸。這就是BCT的理論意義。 BCT在設計上與病例對照研究有對應關系。成功組對應于病例組；失敗組對應于對照組；試藥服用比例對應于危險因素暴露比例；成功失敗差對應于病例對照差。比值比的意義也有對應關系：試藥服用比例之比對應于暴露比例之比。因此，病例對照研究的原理與方法經(jīng)修改，多可用于BCT。 病例對照研究可在短時間內(nèi)收集大量病例資料，省時省工。BCT繼承了這一優(yōu)點。病例對照研究

24、中的危險因素暴露史靠回憶，有時形成回憶偏倚，對照的選擇有時形成選擇偏倚；而BCT中試藥服用史有病歷記錄可查，其對照是失敗病例，故無類似的偏倚。與病例對照研究相似，BCT無法實行隨機化，不能獲得FCT那樣的比較組。然而，建立成功組與失敗組的可比性要比建立病例組與對照組的可比性容易得多。為保證兩組有關社會、生物學和臨床變量分布的一致性，在設計和執(zhí)行階段，可考慮分層抽樣；在分析階段，可作均衡性測定，必要時用多元分析。也正因如此，BCT簡便易行，且可同時研究數(shù)種藥物。因此，BCT可作為藥物臨床評價的方法之一，特別適于藥物上市后評價。 BCT的優(yōu)點如下：倫理學疑慮較少；對臨床工作秩序影響較??；無需隨機雙

25、盲；不存在因中途退出致使數(shù)據(jù)缺失的問題。BCT的應用場合如下：藥物上市后評價；對于已用BCT評價過的藥物，可用BCT再評價，以相互印證。對于那些在隨機、雙盲、對照或樣本量等方面不夠滿意的FCT，這種印證尤為必要；不宜或不便實行FCT的疾病。主要是病情嚴重或病死率高的疾病，如急性白血病、肝癌等；不宜或不便實行FCT的藥物或療法；當FCT有倫理學疑慮時。由此可見，對于FCT而言，BCT是一個必要補充，有時可以取代。隨著改革開放進程，中醫(yī)中藥走出國門。但中藥難以實現(xiàn)雙盲雙模擬，故難以用FCT進行評價。這時，代之以精心設計的BCT不失為一個選擇。 BCT具有實踐價值。FCT提供試藥療效是否優(yōu)于安慰劑或

26、標準療法的信息，BCT提供成功病例試藥服用比例是否高于失敗病例的信息。兩種信息反映同一事實的兩個側面，結果相互印證。這有助于完善對療效的認識。BCT可融入臨床工作。盡管以往尚未提到BCT理論和方法，而類似BCT的工作卻在無形地進行。這成為藥物在臨床上生存或淘汰的因素之一。然而，這些工作是無序的和經(jīng)驗性的，急需加以組織化和量化。這就需要就BCT從理論、方法到應用進行研究。 BCT亦可為多中心的；試藥亦可有多種劑量療程；成功亦可為多水平的，如完全應答、部分應答、無應答。配對比較BCT中配對比例亦可為1:m,m4。BCT中也有混雜因素、各種偏倚等問題。這些將另行報告。 (致謝：工作實例中的臨床資料系

27、由本所王和平、許光輝和劉欣醫(yī)師整理，在此表示感謝。) 參考文獻 1 Fletcher HR, Fletcher SW, Wagner EH. Clinical Epidemiology: the Essentials 3rd. Baltimore: Williams & Wilkins, 1996 2 Halperin M, Rogot E, Gurian J, Ederer F. Sample sizes for medical trials with special reference to longterm therapy. J Chron Dis, 1968,21:1324 3 Cochran WG, Cox GM. Experimental Design. New York: Wiley, 1957 4 Sahai H, Khurshid A. Formulae and tables for the determination of sam