第六章 實驗流行病學研究

第六章實驗流行病學研究ExperimentalEpidemiology南京醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計學系地址：南京市漢中路140號一號教學樓（南）307-1（210029）電話：86-25-86862815(om)電郵：rongbinyu@

喻榮彬流行病學教學工作室1、試述“觀察性研究”的局限性？2、何謂實驗？“實驗”和“觀察”的區(qū)別？3、如何評價某藥物的療效和不良反應？4、如何評價某疫苗的預防效果？5、如何評價飲水加氟的預防效果？問題與討論第一節(jié)概述第二節(jié)實驗流行病學研究的設計與實施第三節(jié)實驗流行病學研究的資料收集和分析第四節(jié)實驗流行病學研究應注意的問題第五節(jié)實驗流行病學研究的優(yōu)缺點總結第六節(jié)實驗流行病學研究舉例講課提綱第一節(jié)概述一、概念實驗：人為控制研究條件實驗流行病學研究：是指在研究者的控制下，對受試對象施加某種因素或干預措施，或者消除某種因素，以觀察對發(fā)生疾病或者健康狀態(tài)的影響《現(xiàn)代漢語詞典》【實驗】是為了檢驗某種科學理論或假設而進行某種操作或從事某種活動。【試驗】是為了察看某事的結果或某物的性能而從事某種活動。實驗和試驗的區(qū)別實驗中被檢驗的是某種科學理論或假設，通過實踐操作來進行。試驗中用來檢驗的是已經(jīng)存在的事物，是為了察看某事的結果或某物的性能，通過使用、試用來進行。實驗是對抽象的知識理論所做的現(xiàn)實操作，用來證明它正確或者推導出新的結論。它是相對于知識理論的實際操作。試驗是對事物或社會對象的一種檢測性的操作，用來檢測那里正常操作或臨界操作的運行過程、運行狀況等。它是就事論事的。試驗：totesttomakeanexperimenttoputtotheprooftotryout實驗：makeanexperimenttrialexperimentJamesLind（1747年）：證實了新鮮水果如檸檬和柑桔等可預防壞血病Goldberg（1915年）：否定了糙皮病系感染引起的觀點，證實為營養(yǎng)缺乏病的治療試驗1920-30s：美國洛克菲勒研究所的Webster及英國的Topley、Wilson、和Greenwood等進行了動物流行病學的經(jīng)典研究1946年：鏈霉素治療肺結核效果的隨機對照試驗Taylor（1946-1950年）：百日咳菌苗的預防試驗1953年：美國Salk脊髓灰質炎滅活疫苗的預防試驗1962年：南斯拉夫傷寒石炭酸菌苗的隨機對照預防試驗二、簡史VitC缺乏–壞血病(1747)1747年5月20日將12名病情相似患者帶到船上，分為6組，6種不同干預A組:飲1夸脫蘋果汁B組:服25滴硫酸丹劑，每天3次C組:服2匙醋，每天3次D組:喝半品脫海水，服緩和的瀉藥E組:食兩個桔子，一個檸檬F組:服由大蒜、芥子等組成的干藥當6月16日船返回英國Plymouth港時所有患者的病情都有好轉，其中E組恢復的最快、最好JamesLind(1716-1794)三、實驗流行病學研究的設計原則（4）重復的原則（1）對照的原則（2）隨機化的原則（3）盲法的原則四、基本特點前瞻：直接隨訪研究對象，由“因”及“果”干預：實驗法而非觀察法；主動施加隨機：隨機分組對照：平行的實驗組與對照組區(qū)別于觀察性研究

臨床試驗（clinicaltrial）

現(xiàn)場試驗（fieldtrial）

社區(qū)干預試驗（communityinterventiontrial）五、實驗流行病學研究分類預防性試驗治療試驗病因驗證試驗保健措施試驗等隨機化對照試驗

（RandomizedControlledTrial，RCT）非隨機化對照試驗

（Non-randomizedControlledTrial，RCT）類實驗（quasi-experiment）SchematicdiagramofRCTSampleNonparticipantsRandomizationControlInterventionLost

tofollow-up

Measure

outcomeMeasure

outcome類實驗(quasi-experiment)真實驗(trueexperiment)對照前瞻干預隨機不設對照組自身前后比較與已知干預措施比較設對照組不能隨機分組真實驗和類實驗1.臨床實驗（clinicaltrial）

研究對象：以病人個體為單位；包括住院和未住院病人

研究目的：某種藥物或治療方法的效果檢驗和評價

設計模式：研究對象隨機分組實驗組對照組有效應無效應有效應無效應

2.現(xiàn)場試驗（fieldtrial）也稱人群預防試驗

研究對象：以人群個體為基本觀察單位，可以是正常人群或未患所研究疾病者

研究目的：一般在高危人群中進行，以評價預防措施的效果，屬于第一級預防3.社區(qū)干預試驗（communityinterventiontrial）

研究對象：以人群作為整體進行干預研究目的：對某種預防措施或方法進行考核或評價項目臨床試驗現(xiàn)場試驗社區(qū)干預試驗實施場所醫(yī)療機構社區(qū)/現(xiàn)場研究對象病人正常人分組單位個體群體干預措施治療措施預防措施隨機對照試驗RCT社區(qū)干預項目CIP分類區(qū)別一、明確研究目的二、選擇研究對象三、確定實驗現(xiàn)場四、估計樣本含量第二節(jié)實驗流行病學研究的設計與實施五、隨機分組六、設立對照七、盲法的應用八、質量控制一、明確實驗研究目的單純驗證病因？考核評價預防措施的效果？

預防性實驗？

治療性實驗？控制個體發(fā)??？控制疾病流行？原則：一次實驗最好解決一個問題

首先要明確實驗目的，這項實驗解決什么問題：

根據(jù)研究目的選擇研究人群，包括實驗組和對照組

入選標準和排除標準必須明確

選擇研究對象的主要原則：

1.選擇可能對干預措施有效的人群

2.選擇預期發(fā)生率較高的人群

3.選擇已知干預措施對其無害的人群

4.選擇能將實驗進行到底的人群

5.選擇依從性好的人群

6.選擇人口穩(wěn)定，醫(yī)療保健條件較好的社區(qū)或人群二、選擇研究對象1.實驗地區(qū)和單位人口要相對穩(wěn)定，流動性小，數(shù)量要足夠，人口的統(tǒng)計學特征應與總體一致2.實驗研究的疾病有相對較高而且穩(wěn)定的發(fā)病率3.評價疫苗時，應選擇近期內未發(fā)生該病流行的地區(qū)4.現(xiàn)場醫(yī)療衛(wèi)生條件應能保證實驗的順利實施5.該地區(qū)各級部門重視，群眾樂于接受三、確定實驗現(xiàn)場根據(jù)實驗目的確定

1.決定因素

①事件在一般人群中的發(fā)生率②試驗組和對照組數(shù)值差異的大小③檢驗的顯著性水平（α）和檢驗效率（1-β）④單側還是雙側檢驗⑤研究對象分組數(shù)量四、估計樣本含量

2.計算公式

p1：對照組發(fā)病率p2

：試驗組發(fā)病率；由既往資料和有關文獻查得Zα

：α水平相應的標準正態(tài)離差Zβ

：1－β水平相應的標準正態(tài)離差非連續(xù)性變量樣本大小計算公式連續(xù)性變量樣本大小計算公式（適用于N≧30時）σ：為估計的標準差d：為兩連續(xù)性變量的差值Zα

：α水平相應的標準正態(tài)離差Zβ

：1－β水平相應的標準正態(tài)離差

實驗研究的一個重要原則是：隨機分配研究對象到試驗組或對照組中去，做到各組均衡、齊同、可比，避免造成偏倚。

常見的隨機分組方法包括：

單純隨機分組（simplerandomization）區(qū)組（整群）隨機分組（clusterrandomization）分層隨機分組（stratifiedrandomization）五、隨機分組參照人群實驗人群參加者未參加者隨機分組試驗組對照組處理拒絕處理隨訪隨訪隨訪結局悉知結局未知隨訪結局悉知結局未知結局悉知結局未知結局悉知結局未知隨機分組SimpleRandomizationStratificationRandomizationCategorizingsubjectsintosubgroupsbyspecificcharacteristicsEnablesresearcherstolookintoseparatesubgroupstoseewhetherdifferencesexist分層隨機分組層次風心病年齡（歲）發(fā)病時間（月）分組A有≥10≥15B有≥10<15C有<10≥15D有<10<15E無≥10≥15F無≥10<15G無<10≥15H無<10<15隨機分組的注意事項

①對照組與實驗組的基本條件要均衡可比②兩組成員的易感性要有可比性③兩組成員感染疾病的機會要可比④兩組發(fā)現(xiàn)病例的方法、診斷標準、措施等要一致⑤對兩組的調查應同樣重視⑥最好用“雙盲法”處理實驗組和對照組

設立立對照的意義

1.通過對照組可獲得研究指標的數(shù)據(jù)差異

2.可排除被試因素以外其它因素對實驗結局的影響六、設立對照影響干預結局的因素

1.不能預知的結局（unpredicableoutcome）

2.向均數(shù)回歸（regressiontothemean）

3.霍桑效應（Hawthorneeffect）

4.安慰劑效應（placeboeffect）

5.潛在的未知因素的影響有些測試指標，如血壓或其他生理指標，在初試時有些患者可以在異常水平（升高或降低），然而在沒有干預的情況下，再次測試又回復到正常水平，這種現(xiàn)象稱為向均數(shù)回歸。向均數(shù)回歸（regressiontothemean）霍桑效應（Hawthorneeffect）社會學或管理學：由于受到額外的關注而引起績效或努力上升的情況稱為“霍桑效應”。醫(yī)學：指某些病人因喜歡、迷信或厭惡某經(jīng)治醫(yī)生或醫(yī)院而產(chǎn)生正負兩方面的影響。安慰劑效應，是指在治療中向病人提供安慰劑、由治療的期望而造成的癥狀減輕或病情的好轉。藥物的安慰劑效應是通過服藥者對藥物的認識、感受、以及服藥行為本身，通過心理-生理的相互作用而產(chǎn)生效果的。既有加強藥物生理效應的一面，又有削弱生理效應的一面。不僅是安慰劑，所有真實的藥物也都具有不同程度的“安慰劑效應”。安慰劑效應屬于暗示效應。安慰劑效應（placeboeffect）1.空白對照2.自身對照3.交叉對照4.標準療法對照5.安慰劑對照6.相互對照

對照的種類概念：指實驗研究中，不讓受試者、研究者或其他有關人員知道受試者接受的是何種處理，從而避免他們的行為和決定干擾試驗結果。目的：控制信息偏倚。種類：受試者、研究者、設計和資料分析者

1、開放試驗（opentrial）

2、單盲試驗（singleblindtrial）

3、雙盲試驗（doubleblindtrial）

4、三盲試驗（tripleblindtrial）七、盲法的應用1、實驗措施的標準化八、實驗流行病學研究的質量控制2、確定實驗的觀察期限進行人群實驗研究應用統(tǒng)一的措施、方法和標準指標應有特異性，能客觀衡量要統(tǒng)一培訓調查員，按照統(tǒng)一的方法和標準進行觀察在正式試驗前要進行必要的檢查和考核要有科學的質量控制措施臨床試驗，又稱治療試驗（therapeutictrial），是用來判定藥物或治療方法是否安全和有效的醫(yī)學研究。臨床試驗ClinicaltrialⅠ期臨床試驗（phaseⅠclinicaltrial）：10-30人，臨床藥理學和人體安全性評價，觀察人體耐受程度和藥物代謝動力學，確定安全劑量范圍，以及副作用，為制定給藥方案提供依據(jù)。

Ⅱ期臨床試驗（phaseⅡclinicaltrial）：RCT，100-300人，初步評價藥物的有效性，并進一步評價安全性，推薦臨床用藥劑量。

Ⅲ期臨床試驗（phaseⅢclinicaltrial）：MulticenterRCT，進一步確定有效性，監(jiān)測副作用，同標準療法比較，收集安全用藥信息。

Ⅳ期臨床試驗（phaseⅣclinicaltrial）：新藥批準上市后監(jiān)測，獲得廣泛使用后不同人群的長期使用效果，以及遠期或罕見副作用的發(fā)生率。臨床試驗的分期平行設計（paralleldesign）交叉設計（crossoverdesign）

洗脫期析因設計（factorialdesign）序貫設計（sequentialdesign）臨床試驗設計的分類RandomizedControlledClinicalTrial:plannedcrossoverRandomizedNewtreatmentCurrenttreatmentgroup2group2group2Group1Group1Group1臨床試驗－2×2析因設計處理方式A水平1水平2處理方式B水平1A1B1A2B1水平2A1B2A2B2舉例：某醫(yī)生研究肺癌根治術后采用化學療法和免疫療法是否可以提高療效?何者為優(yōu)?它們之間有無交互作用?

現(xiàn)有600例患者，隨機分配進行以下4種處理方式：①單純用化學療法；②單純用免疫療法；③應用免疫療法加化學療法；④應用安慰劑作對照。600例肺癌患者2×2析因設計免疫療法合計不用用化學療法不用150150300用150150300合計300300600臨床試驗的基本步驟

臨床前研究↓試驗方案↓

CRF制定↓向SDA申請、批準↓中心（醫(yī)院）、主要研究者、研究者↓

PIMeeting↓IRB通過↓

↓（隨機安排表）良好的組織和監(jiān)查工作（分藥、監(jiān)查）

↓（數(shù)據(jù)管理計劃）數(shù)據(jù)管理（保證數(shù)據(jù)的正確完整）

↓（統(tǒng)計分析計劃）統(tǒng)計分析（描述性統(tǒng)計，假設檢驗）

↓統(tǒng)計分析報告↓臨床試驗報告↓結果的申報和發(fā)表臨床試驗方案（Protocol）由申辦者和研究者共同討論制定并簽字，報倫理委員會審批后實施。編寫研究方案需要較高的專業(yè)水平，由多方面的專家參加，其中統(tǒng)計學方面的專家尤為必要。必須由參加臨床試驗的主要研究者、其所在單位以及申辦者簽章并注明日期。GCP規(guī)定了臨床試驗方案應包括的內容。藥物臨床試驗的主要文件；研究者實施臨床試驗的科學依據(jù)；監(jiān)查員對試驗進行監(jiān)督與核查的工作依據(jù)；協(xié)調處理研究者和受試者間糾紛的法律依據(jù)；組織和協(xié)調多中心臨床試驗：保證多中心研究可比性的工作依據(jù)。臨床試驗方案的重要性新藥臨床試驗方案設計的要點新藥臨床試驗方案規(guī)范化設計的重要意義臨床試驗方案設計主體和必須遵守的原則醫(yī)學專業(yè)設計的技術規(guī)范方案設計的科學性和可靠性要素統(tǒng)計設計的基本要求倫理設計原則試驗的質量控制和管理臨床試驗題目及研究目的；試驗用藥名稱；試驗的背景；申辦者的姓名、地址；試驗場所；研究者的姓名，資格和地址；試驗設計的類型；受試者的入選標準、排除標準、剔除標準；受試者例數(shù)的估算；用藥方案；檢測指標；臨床試驗方案的主要內容（1）臨床試驗方案的主要內容（2）試驗用藥及對照藥的管理；臨床觀察、隨訪步驟及保證依從性措施；中止試驗的標準、結束臨床試驗的規(guī)定；療效評定標準；受試者的編碼、隨機數(shù)表及病例報告表的保存；不良事件（adverseevent，AE）的記錄要求；試驗用藥物編碼的建立和保存，揭盲方法和評價緊急情況下破盲的規(guī)定；臨床試驗方案的主要內容（3）統(tǒng)計計劃，統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)集的定義和選擇；數(shù)據(jù)管理和可溯源性的規(guī)定；臨床試驗的質量控制與質量保證；試驗相關的倫理學；臨床試驗預期進度和完成日期；試驗結束后的隨訪和醫(yī)療措施；各方承擔的職責及其他有關規(guī)定；參考文獻。盡量采用國際、國內普遍推行的診斷和療效評定標準；選擇權威性機構頒布、全國性專業(yè)學會和權威性著作標準；注意標準的公認、先進、可行，并注明來源。診斷標準和療效評定標準確立原則指標量化的意義、原則有意義的指標量化主觀指標量化記分量化指標采集的規(guī)范化臨床癥狀、體征的指標量化應選擇反應適應征的特異性癥狀、體征的指標；不應選擇可明顯自愈傾向的臨床癥狀、體征；不應選擇與疾病診斷標準不一致的臨床、癥狀體征來作為主要效應指標。制定療效的主要評定指標

制定試驗對象入選/排除等標準入選標準臨床公認的疾病適應征的診斷標準特殊診斷標準－特殊疾病說明要求病程和病情輕重程度的選擇排除標準具有特異性及合理性疾病：患有試驗藥物適應征以外的疾病對試驗藥物易產(chǎn)生毒性反應的人群剔除標準事先確定的剔除標準應從治療或評價的角度考慮，并說明理由。對剔除的受試者的隨訪觀察措施及隨訪時間也應進行描述。脫落標準所有填寫了知情同意書并篩選合格進入試驗的患者，無論何時何因退出臨床研究，只要沒有完成方案所規(guī)定的觀察項目，則為脫落病例。劑量與療程試驗藥物劑量的選擇對照藥物劑量的選擇療程的規(guī)定合并用藥的規(guī)定從試驗的科學性與安全性角度考慮允許合并用藥的規(guī)定（具體藥物及其劑量與療程）禁止的合并用藥給藥方案的確立臨床試驗受試者權益的保障知情同意書（InformedConsentForm，ICF）倫理委員會（EthicsCommittee）知情同意

（InformedConsent）指向受試者告知一項試驗的各個方面情況后，受試者自愿確認其同意參加該項臨床試驗的過程，須以簽名和注明日期的知情同意書作為文件證明。知情同意書

（InformedConsentForm）是每位受試者表示自愿參加某一試驗的文件證明。研究者須向受試者說明試驗性質、試驗目的、可能的受益和危險、可供選用的其他治療方法以及符合《赫爾辛基宣言》規(guī)定的受試者的權利和義務等，使受試者充分了解后表達其同意。

語言要通俗，對于不良反應要充分說明。倫理委員會

（EthicsCommittee）由醫(yī)學專業(yè)人員、法律專家及非醫(yī)務人員組成的獨立組織。其職責為核查臨床試驗方案及附件是否合乎道德，并為之提供公眾保證，確保受試者的安全、健康和權益受到保護。該委員會的組成和一切活動不應受臨床試驗組織和實施者的干擾或影響。在制定實驗設計時，就應規(guī)定資料收集、整理分析及效果考核的指標和方法在觀察結束時，將收集的資料進行分組，并按觀察目的整理分析先進行統(tǒng)計描述，然后用χ2檢驗，t檢驗及保護率等計算進行效果分析第三節(jié)研究資料的收集和分析

一、研究對象的排除和退出

1.排除（exclusion）

2.退出（withdrawal）

退出的原因（1）不合格（ineligibility）（2）不依從（noncompliance）包括drop-out和drop-in

（3）失訪（losstofollow-up）一般要求失訪率<10%

實驗結果的分析方法同隊列研究基本相同

指標選擇的要求二、實驗效果的主要評價指標和方法（1）不但用定性指標，并盡可能用定量指標（2）測定方法具有較高的靈敏度和特異度（3）要易于觀察和測量，且易為受試者接受

1.評價治療措施效果的主要指標（1）有效率（2）治愈率（3）N年生存率（1）保護率（P.R）

（2）效果指數(shù)（IndexofAffectiveness，IE）（3）抗體陽轉率（4）抗體幾何平均滴度（GMT）2.評價預防措施效果的主要指標P1：對照組發(fā)病率P2：實驗組發(fā)病率PR

：protectiveratePE：protectiveefficacyAPP：attributableprotectiveproportion第四節(jié)流行病學實驗研究應注意的問題一、倫理道德問題（problemsofethics）

知情同意書（informedconsentform）二、預實驗（pilotstudy）第五節(jié)實驗流行病學研究的優(yōu)缺點主要優(yōu)點能夠對研究條件（對象、干預和結果分析等）進行標準化隨機分組，能夠較好地控制偏倚和混雜前瞻性研究，實驗組和對照組同步比較有助于了解疾病的自然史獲得一種干預與多種結局的關系主要局限性

實驗設計和實施條件要求高、控制嚴，難度較大研究對象代表性不足，影響結論外推研究人群的依從性問題不易把握失訪難以避免倫理學問題第一級：按照特定病種的特定療法收集所有質量可靠的隨機對照試驗（RCT）所作的系統(tǒng)評價（systemreview，SR）或Meta分析第二級：單個大樣本隨機對照試驗第三級：雖未使用RCT但設計很好的隊列研究、病例對照研究或無對照的系列病例觀察第四級：專家意見循證醫(yī)學中證據(jù)的等級EvidencePyramid/ebm/2100.htm

傷寒疫苗自1896年開始被應用，此后對其預防效果存有爭論。

1962年南斯拉夫傷寒委員會報告了在人群中預防實驗結果后，才首次肯定了其預防效果。

受試者隨機分三組：

第一組接種傷寒石炭酸死菌苗第二組接種傷寒乙醇死菌苗第三組未接種為對照組

第六節(jié)實驗流行病學研究舉例現(xiàn)場試驗：南斯拉夫傷寒石炭酸菌苗的隨機對照預防試驗石炭酸菌苗組乙醇菌苗組對照組1954年接種人數(shù)1150312012711988發(fā)病例數(shù)71723罹患率(1/萬)6.114.119.21955年接種人數(shù)859589139200發(fā)病例數(shù)268罹患率(1/萬)2.36.78.9病例數(shù)合計92331接種組與對照組傷寒罹患率比較引自PollockT.M：Trialsof