实验流行病学预防 PPT课件.ppt
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1、experimental epidemiology流行病学的主要研究方法流行病学的主要研究方法流行病学方法流行病学方法观察法实验法理论法描述性研究描述性研究实验性研究实验性研究临床试验临床试验现场实验现场实验社区干预实验社区干预实验产生假设产生假设检验假设检验假设验证假设验证假设横断面调查横断面调查监测生监测生态学研究态学研究病例对照研究病例对照研究队列研究队列研究理论流行病学研究理论流行病学研究 一一 简史简史 二二 实验流行病学的概念实验流行病学的概念 三三 实验流行病学研究的特点实验流行病学研究的特点 四四 实验流行病学研究的类型实验流行病学研究的类型 五五 实验流行病学的用途实验流行病
2、学的用途一一 简简 史史1818世纪世纪 经典的人群流行病学实验研究经典的人群流行病学实验研究 James Lind vitCJames Lind vitC与坏血病与坏血病 Golderger vitBGolderger vitB与糙皮病与糙皮病 19191919年年 实验流行病学方法实验流行病学方法 英国英国Topley Topley 动物群感染模型动物群感染模型 英国的英国的WilsonWilson和和 Greenwood Greenwood 德国的德国的Neufeld Neufeld 美国的美国的WebsterWebsterJames Lind(1716-1794)James Lind(
3、1716-1794)VitCVitC缺乏缺乏坏血病坏血病(1747)(1747)开创了流行病学临床试验的先河开创了流行病学临床试验的先河 Goldberger 关于糙皮病的研究关于糙皮病的研究GoldbergerGoldberger的人群实验主要分为两个方面:的人群实验主要分为两个方面:n 诱发诱发试验试验 用限制性膳食(低蛋白质)引起人体糙皮病用限制性膳食(低蛋白质)引起人体糙皮病 n 防治防治实验实验 用改良膳食(增加动物蛋白质)治愈和预防人体糙皮病用改良膳食(增加动物蛋白质)治愈和预防人体糙皮病Goldberger的结论:的结论:糙皮病可以通过适当的膳食来预防,而无需其他因素糙皮病可以通
4、过适当的膳食来预防,而无需其他因素(如卫生状况)干预。(如卫生状况)干预。根据富裕人家膳食特征(富人很少患糙皮病)以及流根据富裕人家膳食特征(富人很少患糙皮病)以及流行病学观察结果,提示食物因素为新鲜动物蛋白。行病学观察结果,提示食物因素为新鲜动物蛋白。该实验研究中可能是该实验研究中可能是鲜肉鲜肉和和牛奶牛奶起了保护作用,即它起了保护作用,即它们提供了糙皮病预防因子。们提供了糙皮病预防因子。TopleyTopley的动物实验的动物实验70天后 180只 15天后 44只 由150只减少到20只 19551955年年FrancisFrancis进行的进行的SalkSalk疫苗现场试验是迄今规模最
5、大疫苗现场试验是迄今规模最大的人群实验的人群实验 19801980年年19831983年年LanrenceLanrence等在英国先后开展了给予叶酸和等在英国先后开展了给予叶酸和多种维生素或改善孕妇膳食,以降低神经管缺陷复现率多种维生素或改善孕妇膳食,以降低神经管缺陷复现率(recurrencerecurrence)的效果研究。)的效果研究。19791979年前后中国医学科学院卫生研究所在东北某地区开展年前后中国医学科学院卫生研究所在东北某地区开展向人群投硒制剂以预防克山病的现场实验向人群投硒制剂以预防克山病的现场实验苏德隆等在启东进行的水源与肝癌发生关系的类实验苏德隆等在启东进行的水源与肝癌
6、发生关系的类实验(quasi-experimentquasi-experiment)实实验验流流行行病病学学是是按按随随机机分分配配的的原原则则,将将研研究究对对象象分分为为两两组组或或多多组组,分分别别接接受受不不同同的的干干预预措措施施,随随访访观观察察一一定定的的时时间间,比比较较两两组组人人群群的的结结局局。从从而而判判断断干干预预措措施施效效果果的的一一种种前前瞻瞻性性、实实验验性性研研究究方法。方法。二二 实验流行病学概念实验流行病学概念随访观察随访观察随随机机分分组组 实验流行病学研究原理示意图实验流行病学研究原理示意图研究方向研究方向三三 基基 本本 特点特点前瞻前瞻 前瞻性研
7、究前瞻性研究干预干预 施加一种或多种人为干预处理施加一种或多种人为干预处理随机随机 研究对象随机分配到比较组研究对象随机分配到比较组对照对照 有平行的或可比的实验组和对照组有平行的或可比的实验组和对照组具备这四个基本特点的实验称为具备这四个基本特点的实验称为真实验真实验(true experiment)不设对照组或设对照组不能随机分组的实验称为不设对照组或设对照组不能随机分组的实验称为 类实验(类实验(quasi-experiment)或半实验()或半实验(semi-experiment)n临床试验临床试验(clinical trials)based-patientsn现场实验现场实验 (fi
8、eld trials)based-populationn社区实验社区实验(community trials)based-community(community intervention program,CIP)(community-based public health trial)(lifestyle intervention trials)四四 研究类型研究类型五五 用途用途 预防措施的效果评价预防措施的效果评价 评价某种新的药物、疗法或生物制剂的效果评价某种新的药物、疗法或生物制剂的效果 验证疾病的病因验证疾病的病因 医疗保健措施的评价医疗保健措施的评价明确研究目的明确研究目的确定设计类
9、型确定设计类型确定实验现场确定实验现场研究对象的选择研究对象的选择样本大小的确定样本大小的确定随机化分组随机化分组设立对照设立对照盲法的应用盲法的应用基本原则与步骤基本原则与步骤一一 实验现场的选择实验现场的选择人口相对稳定,并有足够的数量。人口相对稳定,并有足够的数量。研究疾病在本地区发病率较高。研究疾病在本地区发病率较高。疫苗效果评价时,应选择近期内未发生该疾病疫苗效果评价时,应选择近期内未发生该疾病流行的地区。流行的地区。实验地区卫生医疗条件较好。实验地区卫生医疗条件较好。领导重视,有协作精神和条件。领导重视,有协作精神和条件。二二 实实验对象的选择验对象的选择对干预措施有效对干预措施有
10、效对干预措施有效对干预措施有效研究对象的代表性好研究对象的代表性好研究对象的代表性好研究对象的代表性好预期结局事件发生率较高预期结局事件发生率较高预期结局事件发生率较高预期结局事件发生率较高容易随访的人群容易随访的人群容易随访的人群容易随访的人群 干预措施对其有益或至少无害干预措施对其有益或至少无害干预措施对其有益或至少无害干预措施对其有益或至少无害依从性好、乐于接受并坚持试验依从性好、乐于接受并坚持试验依从性好、乐于接受并坚持试验依从性好、乐于接受并坚持试验三三 样本量的估计样本量的估计(一)决定条件(一)决定条件干预措施实施前、后研究人群中研究事件的发生率干预措施实施前、后研究人群中研究事
11、件的发生率第第I I型(型()错误出现的概率)错误出现的概率第第IIII型(型()错误出现的概率)错误出现的概率单侧检验或双侧检验单侧检验或双侧检验研究对象分组数量研究对象分组数量(二)样本量计算(二)样本量计算1.1.非连续变量样本量计算:非连续变量样本量计算:p p1 1:对照对照组发生率组发生率p p2 2:试验试验组发生率组发生率:(:(p p1 1+p+p2 2)/2/2Z Z:为为水平相应的标准正态差水平相应的标准正态差Z Z:为:为1-1-水平相应的标准正态差水平相应的标准正态差N N:为计算所得一个组的样本大小:为计算所得一个组的样本大小例如:假设例如:假设对照组对照组的发病率
12、为的发病率为40%,通过,通过干预措施干预措施发病率下降发病率下降到到20%才有推广使用价值,规定才有推广使用价值,规定水平为水平为0.01,水平为水平为5%,把握度(把握度(1-)为)为95%,本研究为双侧检验,问两组要观察多,本研究为双侧检验,问两组要观察多少人?少人?p1=40%,p2=20%,Z和和Z可从表可从表6-1 查出,双侧检验查出,双侧检验时时Z为为2.58,Z为为1.64,=(0.4+0.2)/2=0.3 代入公式代入公式:即每组需观察即每组需观察184例例 2.2.连续变量样本量计算:连续变量样本量计算:为估计的标准差:为估计的标准差d:为两组连续变量均值之差为两组连续变量
13、均值之差Z Z、Z Z和和N N所示意义同上述计数资料的计算公式所示意义同上述计数资料的计算公式 以上公式适用于以上公式适用于N30N30时时 例如:假设合理膳食可以使干预组的血清胆固醇水平较例如:假设合理膳食可以使干预组的血清胆固醇水平较对照组降低对照组降低15mg/dl15mg/dl,已知从其他资料获得胆固醇方差,已知从其他资料获得胆固醇方差为(为(25mg/dl25mg/dl)2 2 ,本设计为双侧检验,本设计为双侧检验,水平为水平为0.050.05、为为0.050.05,试计算各组样本数。,试计算各组样本数。为为2525,d d为为1515,从表,从表6 62 2查得查得Z Z为为1.
14、961.96,Z Z为为1.641.64,代入公式,代入公式:即每组需观察即每组需观察72例例 查表法,首先计算查表法,首先计算每组需样本大小为每组需样本大小为74例,与例,与公式计算法接近公式计算法接近 四四 随机化分组随机化分组简单随机分组简单随机分组(simple randomization)分层随机分组分层随机分组(stratified randomization)整群随机分组整群随机分组(cluster randomization)简单随机分组简单随机分组(simple randomization)例如例如:将:将1010名研究对象随机分配到甲(实验组)、乙(对照组)名研究对象随机分
15、配到甲(实验组)、乙(对照组)两组,先将研究对象编号,然后从随机排列表中任选一行数字,两组,先将研究对象编号,然后从随机排列表中任选一行数字,取个位数字后,排列如下:取个位数字后,排列如下:研究对象编号研究对象编号1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010随机数字随机数字6 61 15 54 40 07 78 83 39 92 2所属组别所属组别甲甲 乙乙 乙乙 甲甲 甲甲 乙乙 甲甲 乙乙 乙乙 甲甲优点优点:简单易行,随时可用,不需要专门工具。:简单易行,随时可用,不需要专门工具。缺点缺点:要求在随机分组前抄录全部研究对象的名单并编号。:要求在随机分组前抄录全部研究对象
16、的名单并编号。因此,研究对象数量大时,工作量大,有时难以做到。因此,研究对象数量大时,工作量大,有时难以做到。但它是理解和实施其他随机分组方法的基础但它是理解和实施其他随机分组方法的基础 。分层随机分组分层随机分组(stratified randomization)例如:根据实验研究要求,例如:根据实验研究要求,将年龄分成将年龄分成3 3层,即层,即0 04 4岁、岁、5 59 9岁、岁、10101414岁;岁;性别分成性别分成2 2层,即男性、女性;层,即男性、女性;种族分成种族分成3 3层,即汉族、壮族、其他族。层,即汉族、壮族、其他族。共计分成共计分成1818层,每层研究对象随机分成层,
17、每层研究对象随机分成4 4组,组,即甲乙乙甲、即甲乙乙甲、乙甲乙甲、乙甲乙甲、甲乙甲乙、甲乙甲乙、乙甲甲乙等组。乙甲甲乙等组。优点优点:增加组间均衡性,提高实验效率增加组间均衡性,提高实验效率缺点缺点:分组前需要有一个完整的研究对象名单分组前需要有一个完整的研究对象名单 这一点上具有简单随机分组同样的缺点这一点上具有简单随机分组同样的缺点 整群随机分组整群随机分组(cluster randomization)优点优点:实际工作中易为群众所接受,实际工作中易为群众所接受,抽样和调查比较方便,节约人力、物力,抽样和调查比较方便,节约人力、物力,因而多用于大规模调查。因而多用于大规模调查。缺点缺点:
18、抽样误差大,分析工作量大。抽样误差大,分析工作量大。五五 设立对照设立对照 原因:原因:不能预知的结局不能预知的结局 霍桑效应(霍桑效应(Hawthorne effectHawthorne effect)安慰剂效应(安慰剂效应(placebo effectplacebo effect)潜在的未知因素的影响潜在的未知因素的影响 方式:方式:安慰剂对照安慰剂对照 自身对照自身对照 交叉对照交叉对照六六 盲法的应用盲法的应用单盲单盲(single blind)研究对象不知分组情况研究对象不知分组情况 双盲双盲(double blind)研究对象、研究者不知分组情况研究对象、研究者不知分组情况三盲三盲
19、(triple blind)研究对、研究者、负责资料收集者不知分组情况研究对、研究者、负责资料收集者不知分组情况(一)偏倚的防止(一)偏倚的防止1排除排除(exclusions)经过排除后,其结果可减少偏倚,但可能经过排除后,其结果可减少偏倚,但可能影响研究结果的外推影响研究结果的外推(extrapolation of the result),),被排除的研究对象愈多,结果推广被排除的研究对象愈多,结果推广的面愈小。的面愈小。2退出退出(withdrawal)不合格不合格(ineligibility)不依从不依从(noncompliance)实验组成员不遵守干预规程,相当于退出(实验组成员不遵
20、守干预规程,相当于退出(drop-outdrop-out)实验组,对照组成员不遵守对照规程而私下接受干预规程,实验组,对照组成员不遵守对照规程而私下接受干预规程,相当于加入(相当于加入(drop-indrop-in)实验组。)实验组。研究对象不遵守实验规程的原因一般有以下几种:研究对象不遵守实验规程的原因一般有以下几种:实验或对照措施有副作用。实验或对照措施有副作用。研究对象对实验不感兴趣。研究对象对实验不感兴趣。研究对象的情况发生改变,如病情加重等。研究对象的情况发生改变,如病情加重等。1.1.意向性分析意向性分析 是比较是比较组十组十组和组和组十组十组。它反映了干预措施的效果。组。它反映了
21、干预措施的效果。如干预措施确实有效,该种分析往往会低估其效果。如干预措施确实有效,该种分析往往会低估其效果。2.2.依从性分析依从性分析 是比较是比较组和组和组,而不计组,而不计组和组和组。它只对实验依从的组。它只对实验依从的人进行分析,但由于剔出了不依从者,可能高估干预的效果。人进行分析,但由于剔出了不依从者,可能高估干预的效果。3.3.接受干预措施分析接受干预措施分析 是比较是比较组十组十组和组和组十组十组。它只对接受了实际组。它只对接受了实际干预措施者进行分析,但因为比较的对象非随机分组,可能存在偏倚。干预措施者进行分析,但因为比较的对象非随机分组,可能存在偏倚。随机对照干预结局分组随机
22、对照干预结局分组随即分组结果随即分组结果 A A治疗治疗 B B治疗治疗实际依从情况实际依从情况 完成完成A A治疗治疗 未完成未完成A A治疗治疗 完成完成B B治疗治疗 未完成未完成B B治疗治疗 或改为或改为B B治疗治疗 或改为或改为A A治疗治疗资料整理分组资料整理分组 失失 访访(loss to follow-up)是是指指研研究究对对象象因因迁迁移移或或与与本本病病无无关关的的其其他他疾疾病病死死亡亡等等而而造造成成失失访访。在在流流行行病病学学实实验验中中应应尽尽量量设设法法减减少少失失访访,一一般般要要求求失失访访率率不不超超过过1010,在在实实验验中中出出现现失失访访时时
23、,尽尽量量用电话、其他通讯或专门访视进行调查。用电话、其他通讯或专门访视进行调查。不不合合格格、不不依依从从、失失访访可可引引起起原原定定的的样样本本量量不不足足、破破坏坏原原来来的的随随机机化化分分组组,使使研研究究工工作作效效力力降降低低。如如不不合合格格、不不依依从从、失失访访在在试试验验组组和和对对照照组组分分配配不不均均衡衡,更更会会对对研研究究结结果果的的真真实实性性产产生生影影响响,因因随随机机化化不不仅仅决决定定试试验验人人群群的分配,也决定试验人群的数据分析。的分配,也决定试验人群的数据分析。(二)实验效果的主要评价指标(二)实验效果的主要评价指标1.原则原则 用定性指标并尽
24、可能用客观定量指标用定性指标并尽可能用客观定量指标 测定方法有较高的真实性和可靠性测定方法有较高的真实性和可靠性 易于观察和测量,易为受试者所接受易于观察和测量,易为受试者所接受(二)资料分析(二)资料分析1.1.描述性分析描述性分析2.2.推断性分析推断性分析3.3.临床和公共卫生意义分析临床和公共卫生意义分析 评价治疗措施效果主要指标评价治疗措施效果主要指标有效率有效率(effective rate)治愈率治愈率(cure rate)病死率病死率(case fatality rate)生存率生存率(survival rate)绝对危险降低率(绝对危险降低率(ARR)相对危险降低率(相对危险
25、降低率(RRR)预防一例不良事件需治疗总例数(预防一例不良事件需治疗总例数(NNT=1/ARR)绝对危险降低率绝对危险降低率(absolute risk reduction,ARR)是试验组事件发生率与对照组发生率之间的绝对差值。该值越大,是试验组事件发生率与对照组发生率之间的绝对差值。该值越大,说明治疗产生的临床效果越大。说明治疗产生的临床效果越大。ARR=CER-ERR 相对危险降低率相对危险降低率(relative risk reduction,RRR)是是绝绝对对危危险险降降低低率率占占对对照照组组事事件件发发生生率率的的比比例例。此此值值的的大大小小表表示示试试验验组组比比对对照照组
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