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医学科研设计中如何体现重复、对照、随机原则

时间:2006-11-26栏目:基础医学论文

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  研究设计的内容分专业设计和统计设计两部分。专业设计主要是选题,建立假说、确定研究对象和技术方法等。统计设计则是围绕专业设计,确定统计设计类型、样本大小、分组方法、统计分析指标及统计分析方法等。

  医学研究按照有无人为施加的干预,又分为实验性研究和观察性研究两大类型。观察性研究是以客观、真实的观察为依据,对观察结果进行描述和对比分析;实验性研究是在排除其他因素影响的条件下,推论干预措施的因果效应。这两类研究在研究设计和统计结果的解释上有很大不同,一定要认真区别。

  研究设计必须遵循的统计学原则是“重复、对照、随机化”,即要有一定数量的重复观察样本、设立对照组、做到随机化分组或随机抽样。

  1 观察性研究

  随机化分组的目的是保证除对比因素外,对比组之间所有特征都相同,即所谓均衡性。但观察性研究中,由于对比因素不可以进行干预,如病人与健康人比较、男女比较、职业暴露因素比较、气候地理因素比较等,或者没有研究总体的抽样框架(sampling frame),如所有吸烟者的名单,不可能做到随机化分组或随机抽样,对比组之间的均衡性使对比研究结果不可避免地会存在偏倚(bias)。研究者只能尽可能提高对比组的均衡性,使偏倚程度达到最小。观察性研究设计常见的问题是:轻率使用“随机选择对照”、“随机抽取健康儿童××例”等用语,对比组间的均衡性不做比较,没有讨论可能存在的偏倚,计算统计指标没有分层,下结论时将“关联”解释为“因果”。

  实例1.1 1995年5月1日~1996年6月30日,将54例在我院住院就诊及进行孕期检查和住院分娩 的不良妊娠史妇女作为试验组,同期随机选取54例无不良妊娠史正常孕妇作为对照组。两组风疹病毒IgM阳性率分别为46.29%和1.85%,P<0.001。以上研究中,试验组和对照组显然不能随机分组。由于同期到该院门诊、住院及进行孕期检查的正常孕妇事先不确定,没有现成的抽样框架,怎样“同期随机选取对照”不得而知。两组风疹病毒IgM阳性率如此大的差别,有无可能归因于两组孕妇年龄、分娩次数乃至社会经济水平不均衡性?

  观察性研究选择对照组,是在主要的影响因素均衡可比的前提下用非随机的方法选择对照。如个体配对或团体配对。实例1.2在选择对照时采用的是团体配对的方法,使病例组和对照组至少在居住地、年龄、孕周和分娩次数4个方面达到均衡。若根据这4个配对条件采用一比一的个体配对,还能进一步提高两组的均衡性。但配对条件越多,选择对照越困难。

  实例1.2 选择1998年10月~1999年2月在华西医科大学附属第二医院产科住院的30例妊娠肝内胆汁淤积症(ICP)患者,30例正常妊娠妇女作为对照组,比较两组血硒的差别。两组妇女均在成都居住,年龄、孕周和分娩次数差异无显著性(P>0.05)。研究结果:ICP组血硒水平低于对照组(P<0.002)。

  在预防医学的现场研究和临床医学研究中,观察性研究仍然是一种重要的研究方法,但一定要充分认识到它的局限性:如只能使有限的影响因素达到均衡(不均衡误认为均衡),使用同期住院病人作为对照的入院率偏倚等。所以,观察性研究结论多解释为关联(association)而不是因果(causal effect)。对于实例1.1非配对的观察资料,应采用分层分析的方法,如比较同年龄组、相同分娩次数孕妇两组风疹病毒IgM阳性率的差别。如果分层后每层的例数很少,则要采用多元回归、logistic 回归等方法进行多因素分析。

  2 实验性研究

  实验性研究可以在随机分组后施加干预,其统计推论的逻辑是:受试对象在随机分为 k(≥2)组后,施加 k 个干预以前都属于同一个特定总体,即 k 组所有总体特征相同,组间差别是研究样本随机分组产生的随机误差,没有统计学意义。施加干预后,如果 k 组组间差别用随机误差解释的理由不充分(P值小于0.05),则推论干预有效(因果关系)。所以,用假设检验方法(如 x2检查、t 检验)推论组间差别因果关系,随机分组是前提。

  实验性研究设计常见的问题是:研究目的不分主次,试图通过一次试验回答多个问题,测量指标多,样本小,没有随机分组(如自身前后比较试验),统计检验重复次数多。

  实例1.3 Sprague-Dawley 种刚断奶大鼠60只,体重46.5±4.3g,雌雄各半,随机分为对照组(饮用无离子水)、低剂量组(饮用含醋酸铅18mg/L无离子水)、高剂量组(饮用含醋酸铅54mg/L无离子水),3个月后,对各组分别取6只大鼠测脑铅和血铅浓度(A试验),8只作电镜钙细胞化学(B试验),另6只断头处死做电镜硝酸镧示踪和Golgi染色(C试验)。

  实例1.3 实际上是A,B,C三个试验。在染毒前,每个试验 3 个处理组测量结果都来自与对照组相同的总体。随机分组的方式可以有好几种。其中比较直接的方式是,雌雄分 2 组,每组 30 只。30只雄鼠随机等分为对照、低剂量染毒和高剂量染毒 3 个处理组,每组10只。每个处理组再随机分 A,B,C 实验组,例数分别为 3,3,4。雌性鼠也用同样方式分组,得表1分组结果。实例 1.3 用了60只大鼠,从总量上看似乎不少,但实际上最后要分 9 组,每组仅 6~8 只。小样本试验的危害是不能灵敏地发现处理间存在的差别。所以当总的试验例数有限时,要明确主要研究目的,不能追求试验的规模。最好是在试验前,对所需的样本数作出正确估算,以免因“无统计学意义”埋没了原本存在的组间差别。
  

  3 临床试验

  在实验性研究中,如果观察对象是人,则称为临床试验。临床试验不限于临床治疗药物、治疗方法的比较,也包括社区干预的人群试验。临床试验除了要遵循“重复、对照、随机化”的基本原则外,还要考虑到伦理、失访、依从性、主观感觉对研究结果的影响。

  临床试验设计常见的问题是,研究结论的推论范围不明确,没有报告临床试验特殊性,如伦理学要求对随机分组的限制与改动、受试者的代表性、是否有失访等;没有报告质量控制措施,如怎样保证受试者的依从性、效果评价是否采用“盲法”等。

  实例1.4 在山西省某地农村一个比较典型的低钙、高盐、低动物蛋白饮食、血压均值与高血压患病率较高的人群;选择年龄 30~64 岁 112 名志愿者(98 名完成试验,14名失访)。用简单随机方法将男女各分成补钙组和安慰剂组。安慰剂能满足双盲要求。两组服药率分别为82%和80%。

  实例1.4的优点,一是随机分组后又对两组年龄、体块指数、收缩压、舒张压进行了均衡性检验;二是研究结果的推论范围明确,即低钙、高盐、低动物蛋白饮食、高血压患高的人群;三是报告了14名失访者;四是用服药率评价受试者依从性。五是受试者和评价者的双盲,避免主观感觉和心理因素的影响。缺点为例数少(补钙组51人,安慰剂组47人),降血压效果没有统计学意义可能是假阴性。14名失访者在两组的分布情况不详。如果失访者集中在补钙组,且失访者均为补钙后有效(或无效),则研究结果会“低估”或“高估”。血压指标仅报告了均数,没有标准差,无法估计抽样误差和假阴性的概率。血压指标重复了24次 t 检验,即使干预完全无效,重复20次,t 检验也会有一次得到 P<0.05(1/20)的阳性结果,这个阳性结果不能说明干预有效。

  安慰剂和“双盲”的作用是消除受试者、评价者主观因素的偏倚。但没有任何治疗作用的安慰剂只能在缺乏可靠对照的情况下使用。在临床新药试验和新的预防措施评价时,使用当前治疗和预防效果最好的干预方

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