方積乾《衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)》2觀察性研究的設(shè)計(jì)與實(shí)施

第十六章觀察性研究的設(shè)計(jì)與分析方積乾中山大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院2013.9觀察性研究(observational

study)不對(duì)研究對(duì)象施加任何干預(yù)措施的情況下，通過觀察或訪問的方法，客觀地記錄被研究事物的狀況。也稱非實(shí)驗(yàn)研究(non-experimental

study)描述疾病或治療模式的現(xiàn)狀評(píng)估某種暴露對(duì)健康的影響監(jiān)測(cè)某種轉(zhuǎn)歸（如藥物不良反應(yīng)）探索病因和預(yù)防措施觀察性研究描述性研究（descriptive

study）最常見：橫斷面研究分析性研究（analytical

study）病例-對(duì)照研究（case-control

study）----回顧性隊(duì)列研究（cohort

study）----前瞻性第二節(jié)橫斷面研究的實(shí)施與分析（一）單純隨機(jī)抽樣調(diào)查資料的分析例16-1從某中學(xué)5400名學(xué)生中抽取270人作為樣本進(jìn)行近視眼情況調(diào)查，以估計(jì)該中學(xué)學(xué)生的平均視力及患近視眼學(xué)生的比例。均數(shù)的區(qū)間估計(jì)概率的區(qū)間估計(jì)一、單純隨機(jī)抽樣調(diào)查的實(shí)施與分析表16-1總體類型標(biāo)準(zhǔn)誤單純隨機(jī)抽樣標(biāo)準(zhǔn)誤及區(qū)間估計(jì)計(jì)算公式總體均數(shù)

總體概率區(qū)間估計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)誤

區(qū)間估計(jì)無限總體SX

S

nXX

t

/

2,

n

1SS

PP(1

P

)n

1P

Z

/

2

SP有限總體nXN

1

N

n

S

S

XX

t

/

2,

n

1SS

P

N

n

P(1

P

)

N

1 n

1

/

2

PP

Z

S注：有限總體校正因子

N

n

N

1n

較大時(shí)，可用Z

/2

代替t

/2,n

1二、分層抽樣調(diào)查的實(shí)施與分析等比例分配(proportional

allocation)大層多抽，小層少抽；各層抽取的比例與該層在總體中所占比例相同ni

Nin

N非等比例分配(non-proportional

allocation)各層抽取相同數(shù)目的個(gè)體最優(yōu)分配分層隨機(jī)抽樣（optimum

allocation）大層多抽，小層少抽；變異大多抽，變異小少抽分層抽樣資料分析方法：加權(quán)平均！第三節(jié)病例-對(duì)照研究的實(shí)施與分析一、病例-對(duì)照研究的類型成組設(shè)計(jì)：比較兩組的暴露史病例組

對(duì)照組分層成組設(shè)計(jì)：病例組

層1

層2

…

…

層k對(duì)照組

層1匹配設(shè)計(jì)病例:對(duì)照=1:1;層2

…

…

層k病例:對(duì)照=1:m病例與對(duì)照在非處理因素方面具有可比性二、病例-對(duì)照研究資料的分析（一）成組設(shè)計(jì)病例-對(duì)照研究資料的分析1．單個(gè)四格表資料的分析例16-7

食管癌與飲酒的病例-對(duì)照研究

每日飲酒量(g/天)

組別

合計(jì)80+

0-79病例組對(duì)照組96

(a)109

(c)104

(b)666

(d)200

(a+b)775

(c+d)合計(jì)205

(a+c)770

(b+d)975(1)

優(yōu)勢(shì)比的估計(jì)

ad

96

666

5.64bc 104

109

OR暴露，2水平（2）優(yōu)勢(shì)比的假設(shè)檢驗(yàn)H

0

：OR＝1，

H1

：OR

1檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量

110.14200

775

205

770

(975

1)(96

666

104

109)2(a

b)(a

c)(b

d)(c

d)(N

1)(ad

bc)2

2

注：檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量分子上:（N-1)，而以前所學(xué)Pearson

2

統(tǒng)計(jì)量的分子上：NN

較大時(shí)，兩者等價(jià)（3）優(yōu)勢(shì)比的區(qū)間估計(jì)①Woolf

法a

b

c

d

Var

(ln

OR)

1

1

1

1

ln

OR

1.96

Var

(ln

OR)

ORe

1.96

Var

(ln

OR)lnOR：OR：例16-7

0.0307

1

1

1

1 200

775

205

770

Var（ln

OR）

OR：0.0307

(4.00,7.95)

5.64e

1.96ORe

1.96 Var(ln

OR)②Miettinen

法OR：

21

1.96

OR

OR

5.64

2

110.14,例16-7OR：1.96110.14

(4.08,7.79)

5.64

1

1

1.96

2OR2．分層四格表資料的分析例16-8

食管癌與飲酒關(guān)系病例-對(duì)照研究年齡組（歲）每日飲酒量25～4445～5455～6465+合計(jì)(g/天)病對(duì)病對(duì)病對(duì)病對(duì)病對(duì)例照例照例照例照例照80+535252942272418961090～79

ORhah

dh

nh5

270

21

138 34

13944

119

104

6667.71

5.67

6.363.61

5.644.285716.197224.124013.931758.5386bhch

hh0.55562.85923.79343.863411.0716Th1.269811.662021.669413.931748.5329Vh1.07686.857610.67017.439226.0437（1）公共優(yōu)勢(shì)比h

hah

dhb

cnh

OR

nh

58.5386

5.2911.0716H

h

1H

h

1對(duì)象分層（2）對(duì)公共優(yōu)勢(shì)比OR

的假設(shè)檢驗(yàn)H

0

：OR＝1，H1

：OR

≠

1檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量HH

Hh

hMH2(

a

T

)

2

h

1

h

1

Vhh

1Th：對(duì)應(yīng)于ah

的理論頻數(shù)Vh：對(duì)應(yīng)于ah

的方差hhhn3V

n1h

n0

h

m1h

m0

h

n例16-8MHh

2

h

h

86.51

V

26.0437(

a

T

)2

（96

48.5329）2Miettinen

法估計(jì)：MH（3）公共優(yōu)勢(shì)比OR

的95%置信區(qū)間

1.96

1

2

OR

例16-8OR：MH

1.96

1

2

OR

86.511.96

1

=

5.29

=

(3.72

,

7.51)3．多個(gè)暴露水平的劑量-反應(yīng)關(guān)系例

16-9

食管癌與飲酒關(guān)系病例-對(duì)照研究每日飲酒量(g/天)0-3940-7980-119120+合計(jì)Xk0123病例數(shù)ak

(Tk)29(85.13)75(72.82)51(28.31)45(13.74)200(

n1)對(duì)照數(shù)bk3862808722775(n0)合計(jì)人數(shù)mk41535513867975(n)

優(yōu)勢(shì)比OR1.0

3.57

7.80

27.23檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量2221

0H0:不存在劑量-反應(yīng)線性關(guān)系；H1:存在劑量-反應(yīng)線性關(guān)系Kk

k

kK

Kk

kk

kn

n

[nm

X

)

]

k

0

T

)]2

(n3

n)

m

X

([

X

(a

k

0

k

0=152.99df=1暴露分多個(gè)水平（二）匹配設(shè)計(jì)資料的分析*1．1:1配對(duì)設(shè)計(jì)資料的分析例

16-10

子宮內(nèi)膜癌與服用雌激素關(guān)系的病例-對(duì)照研究正常(對(duì)照)合計(jì)服用雌激素未服子宮內(nèi)膜癌服用雌激素27對(duì)29對(duì)56對(duì)(病例)未服3對(duì)4對(duì)7對(duì)合

計(jì)30對(duì)33對(duì)63對(duì)2．1:m

匹配設(shè)計(jì)資料的分析例

16-11

子宮內(nèi)膜癌與服用雌激素關(guān)系的

1:4

病例-對(duì)照研究正常(對(duì)照) 服用雌激素 未服

合計(jì)12340子宮內(nèi)膜癌服用雌激素17

組16

組15

組5

組3

組56

組(病例)未服4

組1

組1

組1

組0

組7

組63

組病例：63

名（其中

56名服用雌激素）；對(duì)照：63×4

=

252

名匹配組：63

個(gè)暴露分2個(gè)水平;1:4小組中服用人數(shù)不同第四節(jié)隊(duì)列研究的實(shí)施與分析一、隊(duì)列研究暴露Exposure暴露人群Cohort危險(xiǎn)因素Risk

factor暴露結(jié)局Outcome對(duì)照人群Cohort危險(xiǎn)因素Risk

factor對(duì)照結(jié)局Outcome二、隊(duì)列研究數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析1.單個(gè)四格表的分析例16-15

為研究鼻咽癌與EB病毒關(guān)系，某市進(jìn)行了EB病毒抽樣調(diào)查，共檢查25-70歲居民41471人，其中38550人EB病毒抗體陰性，2921人陽(yáng)性。以

EB病毒抗體陰性和陽(yáng)性者形成兩個(gè)組，進(jìn)行了為期12年的隊(duì)列研究。隨訪人群發(fā)病數(shù)暴露人年數(shù)人年發(fā)病率（/10

萬）抗體陽(yáng)性5720477278.36抗體陰性5443757912.34合計(jì)11145805624.2312.34

278.36

22.56

RR

人年資料暴露組隨訪人群發(fā)病人數(shù)觀察人年數(shù)暴露組d1T1非暴露組d

0T0合計(jì)DTH0

：

RR

=1，H1

：

RR1Mantel-Haenszel

2

統(tǒng)計(jì)量1

0MHT

DT

2(d

T

T

D)2

1

1

H

0

成立時(shí)，近似地服從自由度為

1

的

分布2人年資料：22

1

1

1

0MHT

DT

(d

T

T

D)

=(57

458056

20477

111)220477

111

437579=571.25拒絕零假設(shè)，可以認(rèn)為，RR≠1置信區(qū)間MHRR

21

Z

/

2

AR

的（1-α）置信區(qū)間：

/

2

MHZAR

1

2

相對(duì)危險(xiǎn)度RR=風(fēng)險(xiǎn)之比歸因危險(xiǎn)度AR=風(fēng)險(xiǎn)之差RR

的（1-α）置信區(qū)間：571.47

1

1.96

22.56MH

21

Z

/

2RR

的95%置信區(qū)間：RRAR

的95%置信區(qū)間：)571.471.96

266.02(1

MH

AR

1

2Z

/

2隨訪人群發(fā)病人數(shù)未發(fā)病人數(shù)總?cè)藬?shù)暴露組aca+c非暴露組bdb+d頻率資料：MH

2(N

1)(ad

bc)2

(a

b)(a

c)(c

d)(b

d

)2.分層資料的分析例16-16

按年齡分層的人時(shí)資料Thb

TTh

RRH

h

1h

1hH

h

1ahT0

h22

18250

/

64399

95

48814

/

6871228

46149

/

64399

785

19898

/

68712=

=3.36指標(biāo)<50

危險(xiǎn)因素

有(1)

無(0)按年齡分層≥50

危險(xiǎn)因素

小計(jì)有

無小計(jì)未按年齡分層

危險(xiǎn)因素

小計(jì)有

無發(fā)病人數(shù)28(a)22(b)50(m)78595880813122935觀察人年數(shù)18250(T1)46149(T0)64399(T)4881419898687126706466047133111RR3.223.386.56（1）RR

的估計(jì)每層有一個(gè)四格表

按年齡分層

<50

≥50未按年齡分層

危險(xiǎn)因素

危險(xiǎn)因素

指標(biāo)有(1)

無(0)

有

無小計(jì)

小計(jì)

危險(xiǎn)因素

有

無小計(jì)發(fā)病人數(shù)28(a)22(b)50(m1)78595880813122935觀察人年數(shù)18250(T1)46149(T0)64399(T)4881419898687126706466047133111RR3.223.386.56（2）RR

的檢驗(yàn)

H0：RR=1Mantel-Haenszel

2

統(tǒng)計(jì)量(64399

68712643992

6871222

)50

18250

46149

880

48814

19898

156.64

880

48814

250

18250

(28

785)

(

)

2HHh

11h 1h

H

h

1MH

h

1

Thm1hT1hT0hThm

T

ah

2H1：RR

1理論頻數(shù)理論頻數(shù)實(shí)際頻數(shù)（3）RR

的95%置信區(qū)間（Miettinen法）

MHRR

3.36

21

Z

/

21

1.96

156.64

=（2.74，4.10）注：頻數(shù)資料的分層分析第h

層四格表一般形式

危險(xiǎn)發(fā)病與否有因素

無小計(jì)發(fā)病

ahbhm1h未發(fā)病

chdhm0h小計(jì)

n1hn0hnhhHnb

na

n

RR

H

h

1h

1h

h

1

h 0

h

nh

h

hHMHn

n

m

mnh

ah

dh

bhch

H

h

11h 0

h

1h 0

hh

1

2n2

(n

1)

23.多個(gè)暴露水平的劑量-反應(yīng)關(guān)系例

16-17

某冶煉廠工人的砷暴露年份與呼吸系統(tǒng)腫瘤死亡關(guān)系的資料指標(biāo)

砷暴露年份

0

1

1

5

5

15

15

合計(jì)

呼吸系統(tǒng)腫瘤的死亡數(shù)51171334115觀察人年數(shù)561057696722311616

82640

H

0

：事件的發(fā)生率與劑量不相關(guān)，H1

：事件的發(fā)生率與劑量相關(guān)線性趨勢(shì)檢驗(yàn)（trend

2

tes暴t）露不是有或無，而是有幾個(gè)劑量暴露因素水平取

值E0

E1

…

EKX0

X1

…

XK合計(jì)出現(xiàn)結(jié)局事件的人數(shù)d0d1…dKD觀察人年數(shù)T0T1…TKT線性趨勢(shì)檢驗(yàn)（trend

2

test）H

0

：事件的發(fā)生率與劑量不相關(guān)，H1

：事件的發(fā)生率與劑量相關(guān)222)K

Kk

kKKX

T

D

k

k

T2T

2k

0k

0

k

0

( X

T

)

]T (T

1)(

X

d

i

0D(T

D)[T

Xk

k

k

k2(1)~

本例，

30.50115

82525

(82640

141132

569902

)

82640

82639

(145

115

/

82640

56990)2

2

2P<0.01，拒絕H0，可以認(rèn)為砷暴露年限與呼吸系統(tǒng)腫瘤死亡率存在劑量-反應(yīng)關(guān)系。小結(jié)觀察性研究(observational

study)：不對(duì)研究對(duì)象施加任何干預(yù)措施的情況下，通過觀察或訪問的方法，客觀地記錄被研究事物的狀況。也稱非實(shí)驗(yàn)研究（non-experimental

study）最常見的觀察性