版医学统计学第2章研究设计.ppt

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1、医学统计学医学统计学 Medical Statistics普通高等教育“十五”国家级规划教材第四军医大学卫生统计学教研室第四军医大学卫生统计学教研室 徐勇勇徐勇勇第二章第二章 研究设计研究设计科学研究需要周密的设计：科学研究需要周密的设计：研究设计的好坏，直接关系到研究结果的可靠研究设计的好坏，直接关系到研究结果的可靠性。任何设计上的缺陷，都不能期望事后弥补。性。任何设计上的缺陷，都不能期望事后弥补。两组患者有效率比较两组患者有效率比较（事后分组）：（事后分组）：A组（手术治疗，组（手术治疗，n=45n=45）85%85%B组（保守治疗，组（保守治疗，n=56 n=56）75%75%A优于B两

2、组患者存活率比较两组患者存活率比较（事前随机分组，保证两组患者的可比性）：（事前随机分组，保证两组患者的可比性）：A组（链霉素，组（链霉素，n=55n=55）93%93%B组（卧床，组（卧床，n=52n=52）73%73%正确的设计：链霉素治疗肺结核的疗效评价正确的设计：链霉素治疗肺结核的疗效评价病情病情 A组组 B组组轻轻 8 8中中 17 20重重 30 24可比性可比性A优于B科学研究不同于日常临床工作科学研究不同于日常临床工作 ：科学研究预先有明确的研究目的，并制科学研究预先有明确的研究目的，并制定正规的研究设计计划，明确数据采集和统定正规的研究设计计划，明确数据采集和统计分析方法。而

3、日常临床工作只需要满足临计分析方法。而日常临床工作只需要满足临床需要即可。床需要即可。第一节第一节 研究类型研究类型实验性研究实验性研究（experimental study）“暴露暴露”因素为人为设计的故意干预且做到因素为人为设计的故意干预且做到随机化分组的研究。随机化分组的研究。前瞻性研究：分组前瞻性研究：分组-干预干预-观察结果观察结果观察性研究观察性研究（observational study）“暴露暴露”因素为非干预因素或不能进行随机因素为非干预因素或不能进行随机化分组的研究化分组的研究 回顾性：结局回顾性：结局-“暴露暴露”因素因素第二节第二节研究设计的基本内容研究设计的基本内容

4、一、建立研究假设、明确研究的主要问题和一、建立研究假设、明确研究的主要问题和次要问题次要问题 研究假设建立在现有专业知识的基础上，并研究假设建立在现有专业知识的基础上，并要表达为某项研究要具体解决的问题。要表达为某项研究要具体解决的问题。不能试图通过一次试验回答太多的问题，不能试图通过一次试验回答太多的问题，不能在没有明确主、次要问题的情况下盲目不能在没有明确主、次要问题的情况下盲目试验。试验。不能在试验结束后，依据试验结果和实验者不能在试验结束后，依据试验结果和实验者主观愿望归纳主、次要问题。主观愿望归纳主、次要问题。二、确定研究对象的范围和数量二、确定研究对象的范围和数量 研究对象的范围和

5、数量要根据主要问题确研究对象的范围和数量要根据主要问题确定，兼顾次要问题，在以人为观察对象的临床试定，兼顾次要问题，在以人为观察对象的临床试验（验（clinical trial）中，还要考虑到伦理问题。）中，还要考虑到伦理问题。范围：纳入标准（范围：纳入标准（inclusion criteria）、排除标）、排除标准（准（exclusion criteria）数量：合适的样本量数量：合适的样本量 三、确定处理因素三、确定处理因素 处理（处理（treatment）是实验性研究的必备因素之）是实验性研究的必备因素之一。对照（包括空白）也是一种处理。一。对照（包括空白）也是一种处理。分清处理因素和非

6、处理因素分清处理因素和非处理因素处理因素：根据研究目的给研究对象主动施加处理因素：根据研究目的给研究对象主动施加的外界干预，取决于研究者的外界干预，取决于研究者非处理因素：对试验结果有影响，但不能人为非处理因素：对试验结果有影响，但不能人为改变的因素，取决于研究对象自身特性改变的因素，取决于研究对象自身特性非处理因素的用途非处理因素的用途-可比性分析可比性分析 研究者应尽可能使全部非处理因素或重要的非处研究者应尽可能使全部非处理因素或重要的非处理因素在各处理组中的分布相同，最大限度地控制非处理因素在各处理组中的分布相同，最大限度地控制非处理因素对试验结果的影响。理因素对试验结果的影响。临床试验

7、：性别、年龄、病情、临床试验：性别、年龄、病情、动物实验：种系、性别、年龄、体重、动物实验：种系、性别、年龄、体重、实验室研究：标本来源、试剂、操作、实验室研究：标本来源、试剂、操作、病情病情 A组组 B组组轻轻 8 8中中 17 20重重 30 24红血球沉降率红血球沉降率 A组组 B组组 0-10 0 1 11-20 3 2 21-50 16 20 51 36 29 链霉素治疗肺结核的疗效评价链霉素治疗肺结核的疗效评价-非处理因素比较非处理因素比较 处理因素应当标准化处理因素应当标准化 处理因素在同一处理组中应该始终如处理因素在同一处理组中应该始终如一，如使用同一批号的药物、同一个人负一，

8、如使用同一批号的药物、同一个人负责手术和操作等，否则将会影响试验结果责手术和操作等，否则将会影响试验结果的准确性。的准确性。四、选择观察指标和统计分析方法四、选择观察指标和统计分析方法 观察指标用于说明处理因素的作用大小观察指标用于说明处理因素的作用大小 u 选择客观性好的指标选择客观性好的指标u 选择灵敏度高的指标选择灵敏度高的指标 u 与研究目的无关的观察指标不宜太多与研究目的无关的观察指标不宜太多 u 规定观察指标的质量控制方法和统计规定观察指标的质量控制方法和统计分析方法。分析方法。五、研究设计的三要素及主要统计学问题五、研究设计的三要素及主要统计学问题 研究设计的三要素：研究设计的三

9、要素：u 处理因素（处理因素（treatment factor）u 试验单位（试验单位（experiment unit）u 处理效应（处理效应（treatment effect）前瞻性实验性研究，三者缺一不可。前瞻性实验性研究，三者缺一不可。1处理因素：取决于研究假设和主要处理因素：取决于研究假设和主要研究问题。研究问题。主要的统计学问题：如何设立对照组、主要的统计学问题：如何设立对照组、选择合适的分组方法和实验设计模型，尽选择合适的分组方法和实验设计模型，尽可能使非处理因素在各处理组中的分布均可能使非处理因素在各处理组中的分布均衡（衡（balance）。）。2试验单位：接受处理的基本单位。试

10、验单位：接受处理的基本单位。通常是动物、人和生物材料。当将动物或人通常是动物、人和生物材料。当将动物或人体作为一个整体时，研究对象就是试验单位。体作为一个整体时，研究对象就是试验单位。根据纳入标准和排除标准确定。根据纳入标准和排除标准确定。主要的统计学问题：如何选定一批具有代表主要的统计学问题：如何选定一批具有代表性的试验单位，并且有足够多的数量。性的试验单位，并且有足够多的数量。3处理效应：即试验效应处理效应：即试验效应，指试验单位，指试验单位接受处理因素后的反应。包括短期或即刻接受处理因素后的反应。包括短期或即刻效应、长期效应。效应、长期效应。处理效应的选择与研究目的、观察指标处理效应的选

11、择与研究目的、观察指标和测量方法有关。和测量方法有关。主要的统计学问题：对测量结果的分类主要的统计学问题：对测量结果的分类和进一步的统计处理。和进一步的统计处理。第三节第三节实验设计的原则实验设计的原则一、重复一、重复 重复（重复（replication）是指研究的试验组和对照）是指研究的试验组和对照组应有一定数量的重复观察（测量）结果，即组应有一定数量的重复观察（测量）结果，即观察（试验）单位要达到一定的数量。观察（试验）单位要达到一定的数量。研究样本中包含的观察单位数或试验单位数研究样本中包含的观察单位数或试验单位数称为样本含量（称为样本含量（sample size）。）。二、对照二、对照

12、 对照（对照（control）是指没有）是指没有“暴露暴露”因素因素存在时提供的基线数据（存在时提供的基线数据（baseline），用），用于评价于评价“暴露暴露”因素的效应大小。因素的效应大小。历史对照：历史对照：53%平行对照：平行对照：20%抗凝剂预防心肌梗死抗凝剂预防心肌梗死 表表2-1 门腔分流手术门腔分流手术医学研究中常见的对照形式医学研究中常见的对照形式 1无对照研究：无对照研究：不设置对照组。常见于不设置对照组。常见于评价药物代谢和安全性的评价药物代谢和安全性的I，II期临床试验、期临床试验、探索试验效果和试验方法的预试验、以及有探索试验效果和试验方法的预试验、以及有可靠的潜在

13、对照（如某手术无成功先例）的可靠的潜在对照（如某手术无成功先例）的单样本研究。单样本研究。2历史对照：历史对照：用历史文献报导的治用历史文献报导的治疗结果（如有效率），或常规治疗结果疗结果（如有效率），或常规治疗结果作为基线的单样本研究。作为基线的单样本研究。历史对照要选用公认的标准值（大样历史对照要选用公认的标准值（大样本研究结果），并且诊断标准、疗效评本研究结果），并且诊断标准、疗效评价指标的检测方法等均无变化价指标的检测方法等均无变化。3自身前后对照：自身前后对照：用试验前数据作为基线用试验前数据作为基线的单样本研究。多用于易控制试验条件的急性的单样本研究。多用于易控制试验条件的急性动物

14、试验。动物试验。4非随机化同期对照：非随机化同期对照：在同一时间段里，在同一时间段里，将观察对象分为试验组和对照组，避免了历史将观察对象分为试验组和对照组，避免了历史对照和自身前后对照诊断标准不同、试验条件对照和自身前后对照诊断标准不同、试验条件不一致的缺点，常见于不一致的缺点，常见于“暴露暴露”因素不能人为因素不能人为分组的情况。分组的情况。5随机化同期对照：随机化同期对照：在同一时间段里，在同一时间段里，将观察对象随机地分为试验组和对照组，将观察对象随机地分为试验组和对照组，既避免了历史对照和自身前后对照诊断标既避免了历史对照和自身前后对照诊断标准不同、试验条件不一致的缺点，又保证准不同、

15、试验条件不一致的缺点，又保证了试验组和对照组观察对象的可比性。了试验组和对照组观察对象的可比性。随机对照是医学研究中最可靠的对照随机对照是医学研究中最可靠的对照形式。形式。对照组常用的干预方式对照组常用的干预方式 1空白对照：不给任何干预的对照空白对照：不给任何干预的对照 2实验对照：又称假干预对照，是实验对照：又称假干预对照，是指与试验组操作相同、但与处理效应无指与试验组操作相同、但与处理效应无关的对照关的对照 3安慰剂对照安慰剂对照：也是一种假干预对照，主：也是一种假干预对照，主要用于临床试验。安慰剂不含任何有效药物，要用于临床试验。安慰剂不含任何有效药物，但其外型、大小、味道与试验药相同

16、但其外型、大小、味道与试验药相同 4标准对照：标准对照：对照组的干预采用公认的对照组的干预采用公认的“标准标准”方式，主要用于临床试验。如伦理上不方式，主要用于临床试验。如伦理上不允许在患者身上采用空白对照或假干预允许在患者身上采用空白对照或假干预 三、随机化三、随机化 随机化（随机化（randomization）是指在实验分）是指在实验分组时，每个观察对象具有相同的机会（概率）组时，每个观察对象具有相同的机会（概率）被分配到试验组（对照组）。被分配到试验组（对照组）。随机化是一种实验设计的分组程序，不随机化是一种实验设计的分组程序，不能理解为随心所欲的能理解为随心所欲的“随便随便”、“随意随

17、意”和和“非选择性非选择性”。每个观察对象具有相同的机会（概率）被分配每个观察对象具有相同的机会（概率）被分配到试验组（对照组）到试验组（对照组）-利用利用EXCEL随机数随机数单元格单元格A1=rand()产生产生01的一个随机数的一个随机数单元格单元格B1=int(rand()*100)产生一个有产生一个有2位整数的随机数位整数的随机数病情病情 A组组 B组组轻轻 8 8中中 17 20重重 30 24红血球沉降率红血球沉降率 A组组 B组组 0-10 0 0 11-20 3 2 21-50 16 20 51 36 29 链霉素治疗肺结核的疗效评价链霉素治疗肺结核的疗效评价-随机分组结果随机分组结果随机化的主要作用随机化的主要作用 1 1保证试验组和对照组各种已知或保证试验组和对照组各种已知或未知的特征都达到均衡未知的特征都达到均衡 2 2避免研究者主观愿望破坏试验组避免研究者主观愿望破坏试验组和对照组的均衡性和对照组的均衡性 3 3随机化分组是所有统计假设检验随机化分组是所有统计假设检验推论因果关系的基础推论因果关系的基础