第9章 實驗設(shè)計

1、第九章 實驗設(shè)計 第一節(jié) 實驗研究設(shè)計的分類和特點 實驗研究特點： 研究者根據(jù)研究目的主動加以干預(yù)措施，控制非試驗因素的干擾，并觀察總結(jié)其結(jié)果，回答研究假設(shè)所提出的問題。 根據(jù)研究對象不同，實驗研究設(shè)計分為： 1. 實驗設(shè)計(experimentdesign)：以實驗動物和實驗樣品為對象； 2. 臨床試驗設(shè)計(clinial trial)：以人為對象。第二節(jié) 實驗設(shè)計的基本原則 一、隨機化原則 ：就是要使總體中的每一個觀察單位都有同等的機會被選入到樣本中來。 二、對照的原則：設(shè)立對照是為比較研究假設(shè)是否正確及控制實驗過程中非實驗因素的影響。 二、對照的原常見的對照方式有：(一)空白對照 ：對照

2、組不施加任何處理措施。 (二)安慰劑(placebo)對照：對照組采用一種外形與實驗藥物一樣，內(nèi)容為毫無治療作用的制劑稱安慰劑 。(三)實驗對照：實驗組加入有效成分，而對照組則無。 (四)標(biāo)準(zhǔn)對照： 用公認的有效藥物、現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)方法或常規(guī)方法作對照。 (五)自身對照： 對照和實驗措施都在同一實驗對象上實施。 三、重復(fù)的原則 ：臨床試驗若例數(shù)太少，則難以反映出試驗因素的真實效應(yīng)，所以必須有足夠的實驗例數(shù)，即樣本含量。 第三節(jié) 實驗設(shè)計的基本內(nèi)容和步驟一、建立研究假設(shè) 分清研究的主要問題和輔助問題 現(xiàn)以研究某藥治療慢性胃炎的療效舉例說明。 主要問題： 某藥治療慢性胃炎是否有效(治愈率是否高于對照組

3、)?輔助問題： 1中青年組和老年組的慢性胃炎治愈率是否相同? 2該藥有無副作用(肝、，腎功能損害的情況) 3受試對象的依從性如何(見本節(jié)依從性的定義)?二、明確研究范圍 基本要素：處理因素、實驗效應(yīng)和受試對象。 納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)：研究者可以通過規(guī)定適宜進入實驗的患者(或?qū)ο?的標(biāo)準(zhǔn) 。確定納入標(biāo)準(zhǔn)時應(yīng)注意的問題： 1在某些試驗中應(yīng)注意納入那些對處理因素的效應(yīng)反應(yīng)靈敏的患者作為，研究對象，避免無反應(yīng)對象的干擾。 2某些處理措施對一些特殊的人群將會產(chǎn)生有害的作用，也應(yīng)排除于實驗之外。 3納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)用條文明確規(guī)定成為書面形式。 三、確立處理因素 處理因素是根據(jù)研究目的而施加的特定實驗措

4、施。在確定處理因素時應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：(一)分清處理因素和非處理因素； (二)處理因素應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化 。四、明確觀察指標(biāo) 實驗效應(yīng)主要指處理因素作用于實驗對象的效應(yīng)。(一)選用客觀性較強的指標(biāo) (二)選用靈敏度較高的指標(biāo)(三)選用精確性較強的指標(biāo) 五、控制誤差和偏倚影響試驗研究結(jié)果的因素：真正由于實驗中采用的處理因素作用的影響；受到偏倚(或稱偏性)的干擾；受到各種誤差的干擾。 (一)誤差(error) 誤差泛指實測值與真值之差。 1隨機誤差 是一類不恒定的、隨機變化的誤差，亦稱偶然誤差。隨機誤差是不可避免的，在大量重復(fù)進行的測量中，隨機誤差的出現(xiàn)或大或小、或正或負，有一定規(guī)律性。 2非隨機誤差(1

5、)非系統(tǒng)誤差： 在實驗過程中由于偶然的失誤造成的誤差，亦稱為過失誤差。 (2)系統(tǒng)誤差 ：一致性的增大或減小，可控制，可避免。 (二)偏倚(bias) 所謂偏倚是指在試驗中由于某些非實驗因素的干擾所形成的系統(tǒng)誤差，歪曲了處理因素的真實效應(yīng)。它是一種系統(tǒng)誤差。 1選擇性偏倚(selection bias) ：由于納入觀察對象的方法不正確而產(chǎn)生的偏倚。防止選擇性偏倚的措施： (1)正確擬定觀察對象的納入和排除標(biāo)準(zhǔn) (2)采用分層抽樣的方法 (3)正確設(shè)立對照 (4)貫徹隨機此原則 2測量性偏倚(measurement bias) 在實驗過程中對研究對象進行觀察或測量而造成的偏倚。在實驗研究中，常見

6、的因素有： (1)沾染： 對照組的實驗對象接受實驗組的處理措施 。 (2)干擾： 實驗組從實驗外接受了對實驗因素有效的藥物或措施 。 (3)依從和非依從： 受試者對于干預(yù)措施及實驗過程的執(zhí)行程度稱為依從性。 (4)失訪： 受試者在實驗過程中由于各種原因退出實驗稱為失訪。 (5)檢查和診斷結(jié)果的不一致 同一醫(yī)師兩次重復(fù)檢查同一觀察對象的結(jié)果不一致；兩位醫(yī)師重復(fù)檢查同一患者的結(jié)果也可能不一致。研究者有必要對這些檢查結(jié)果的一致性進行分析評價 。 (6)觀察記錄的失誤 在實驗觀察中往往出現(xiàn)一些記錄的失誤，如記錄不完整、記錄失真等。設(shè)計時應(yīng)明確規(guī)定記錄的方式、時間及記錄的人員，并規(guī)定經(jīng)常定期檢查記錄的制

7、度。 (7)心理因素的干擾 醫(yī)務(wù)人員和病人若知道所接受的處理措施的實質(zhì)內(nèi)容(實驗藥物或安慰劑)，容易造成心理因素對研究結(jié)果的影響，某些癥狀如疼痛、咳嗽、反酸的加重或減輕等極易受患者主觀因素的影響。 為防止偏倚，可以采取以下措施： (1)盲法 雙盲法(double blind method) 研究課題的主持人采取措施使參與的研究者和研究對象(人)都不知道實驗過程中誰接受實驗措施或?qū)φ沾胧?一般使用安慰劑或標(biāo)準(zhǔn)藥物)。單盲法 ：是只有患者不知道其處理措施的內(nèi)容。三盲法(triple blind method)：科研主持人為了更好的避免偏倚，實驗前將藥物送至藥廠生產(chǎn)，要求外表一樣、味覺無明顯差別，并

8、由廠方編號，如抗癌一號、二號，在總結(jié)時再公布各自的內(nèi)容。 (2)簽訂實驗合同 研究者和實驗對象應(yīng)簽訂合同。受試對象應(yīng)確保自始至終參與研究，并同意在實驗中按規(guī)定接受處理措施乙 。(3)檢查實驗對象的依從情況 研究者可以采取以下措施，統(tǒng)計實際服用藥片占應(yīng)服藥片之比以了解依從性的情況 。(4)注意醫(yī)德 在實驗進程中，應(yīng)盡可能向患者說明參與實驗的利弊，藥物可能發(fā)生的副作用以及解決辦法，爭取絕大多數(shù)實驗對象的合作 。(5)定期檢查研究記錄 保證其完整準(zhǔn)確，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤和遺漏應(yīng)及時糾正和補充，以免在總結(jié)時造成不可彌補的損失。 (6)對每一種實驗方法、診斷標(biāo)準(zhǔn)、重復(fù)判斷的一致性應(yīng)在實驗前做出估計 n對可能出

9、現(xiàn)不一致的檢查方法，在正式實驗前，最好作一小型的預(yù)備實驗以估計判斷的一致性，若發(fā)現(xiàn)不一致率很高，則應(yīng)設(shè)法改進或?qū)⑴c研究的人員進行培訓(xùn)以統(tǒng)一認識。 3混雜性偏倚 在總結(jié)分析階段，由于某些非實驗因素與實驗因素同時并存的作用影響到觀察的結(jié)果，造成混雜因素的偏倚，簡稱混雜偏倚或混雜。 n例如，許多研究表明血清甘油三酯含量和冠心病危險性有關(guān)：即甘油三酯含量越高，患冠心病的危險性越大，有的醫(yī)生據(jù)此篩選危險人群，若甘油三酯是冠心病的獨立原因，降低甘油三酯將有助于預(yù)防冠心病。 n研究表明冠心病還與其他因素有關(guān)，特別是血清中高含量的低密度脂蛋白膽固醇和低含量的高密度脂蛋白膽固醇，它們與冠心病的發(fā)生有密切的關(guān)系

10、。 n經(jīng)過統(tǒng)計方法平衡了這些其他因素的作用后，甘油三酯和冠心病之間的聯(lián)系就不存在了。因此認為甘油三酯為冠心病的病因是欠妥的，它是由于其他影響因素的混雜所造成。 在研究過程中各種偏倚往往是同時在起作用，表現(xiàn)為混雜因素的干擾，設(shè)計時應(yīng)當(dāng)采用多種措施進行綜合處理。 n為了揭示脫落(失訪)病例的多少等因素對試驗結(jié)果的影響，試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，通常應(yīng)采用意向性分析和有效病例兩種分析： n意向性(intention to treat)分析 簡寫為ITT分析：該分析針對除了確因不符合納入標(biāo)準(zhǔn)以外的所有隨機分配的試驗對象，應(yīng)將試驗過程中所有脫落(失訪)的試驗對象都應(yīng)納入分析。 n符合方案集(per pr

11、otocol)分析 簡寫為PP分析：亦稱“有效病例”或“可評價病例”分析，也就是以往常規(guī)的除去脫落(失訪)病例的分析。 n通過上述兩種分析結(jié)果的對比，可以看出脫落(失訪)病例對試驗結(jié)果的影響，從而得出一個合理的結(jié)論，可見ITT分析更能反映試驗過程中質(zhì)量控制的好壞，應(yīng)當(dāng)提倡。 第四節(jié) 常用的實驗設(shè)計方法 一、隨機對照試驗 首先將按納入標(biāo)準(zhǔn)確定的受試對象隨機分配到實驗組和對照組，通過統(tǒng)計分析回答研究假設(shè)提出的問題。 優(yōu)點：n1由于采用隨機分配原則，有效地避免了某些非實驗因素的影響.n 2由于貫徹了隨機化原則，對照組和實驗組間除實驗因素不同外，其他條件基本相同，增強了各比較組間的可比性。n 3.通過

12、設(shè)立對照組，更好地控制非實驗因素對實驗因素的影響，有利于反映所比較總體間存在的真實差異。n 4滿足了統(tǒng)計學(xué)假設(shè)檢驗中關(guān)于“所處理的資料必須貫徹隨機化原則”的要求。 n (1)隨機雙盲對照試驗 n (2)隨機雙盲雙模擬試驗 n例91 將10例實驗對象隨機地分配到甲(實驗組)、乙(對照組)兩組，先將實驗對象編號，然后任意指定附表10，隨機排列表的第4行，舍掉1019的雙位數(shù)字后排列如下： n對象編號 1 2 3 4 n隨機數(shù)字 6 1 5 4 n所屬組另 甲 乙 乙 甲 n 5 6 7 8 9 10 n 0 7 8 3 9 2 n 甲 乙 甲 乙 乙 甲 n偶數(shù)者分人甲組，奇數(shù)者進入乙組。結(jié)果將1

13、，4，5，7，10號實驗對象分人甲組，2，6，8，9號實驗對象分人乙組。 二、配對設(shè)計 將實驗對象按一定條件配成對子，如將年齡、體重一致的動物配成對子，再隨機分配每對中的兩個對象接受不同的處理方式，稱為配對設(shè)計(paired design)。 三、配伍組設(shè)計 配伍組設(shè)計亦稱隨機區(qū)組設(shè)計，實際是配對的擴大。具體做法是將條件相近的實驗對象配成一組，稱為配伍組合。然后將每個配伍組中的實驗對象按隨機的方法分到各個對比組中去，給予不同處理。 n例94 將20個實驗對象分成5個配伍組，即14號為第一配伍組，58號為第二配伍組，余類推，接受甲、乙、丙、丁4種處理方式。 n查附表10，任意指定5行，如第9至第

14、13行。每行只隨機取數(shù)14，其余數(shù)舍去。依次將隨機數(shù)記錄于各配伍組的編號下，其隨機數(shù)即為該受試者應(yīng)分人的處理組。 n受試者編號 1 2 3 4 5 6 7 8 n隨機數(shù)字 3 2 1 4 4 3 2 1 n分配組別 丙 乙 甲 丁 丁 丙 乙 甲 n9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 n3 1 2 4 3 1 2 4 3 2 1 4 丙 甲 乙 丁 丙 甲 乙 丁 丙 乙 甲 丁n 從上表可知，第一配伍組中第1號受試者被分人丙組，第2號分人乙組，第3號分人甲組，第4號分人7組，余類推。甲組：1 8 10 14 19 乙組：2 7 11 15 18丙組：1 6 9 13 17 丁組：4 5