(Clinical Efficacy and Prognosis Study) 第六章 实验流行病学研究 (Clinical Efficacy and Prognosis Study) 姚 燕 副教授 流行病与卫生统计学教研室

流行病学的主要研究方法 实验法 实验性研究 横断面调查 监 测 生态学研究 描述性研究 产生假设 观察法 病例对照研究 队列研究 分析性研究 监　　　测 生态学研究 描述性研究 产生假设 观察法 病例对照研究 队列研究 分析性研究 检验假设 流行病学方法 临床试验 现场试验 社区试验 实验法 实验性研究 验证假设 理论法 理论流行病学研究

观察： 对自然现象或过程的“袖手旁观”。 实验： 对研究对象有所“介入”或“安排” -------在一定的条件下，研究者有意改变一个或多个因素，并前瞻性地观察其效应的研究。

实验流行病学（experimental epidemiology）亦称流行病学实验（epidemiological experiment），是通过比较给予干预措施后的试验组人群与对照组人群的结局，判断干预措施效果的一种前瞻性研究方法，所以又称干预研究。实验流行病学常用的研究方法包括临床试验、现场试验和社区试验。

主要内容 第一节 概述 第二节 临床试验 第三节 现场试验和社区试验 第四节 优缺点和注意的问题

第一节 概 述 一 概念 二 基本特点 三 主要类型 四 主要用途

概念 实验流行病学研究又称干预研究，是指研究者根据研究目的，按照预先确定的研究方案将研究对象随机分配到试验组和对照组； 实验组人为地施加或减少某种因素； 对照组不给予所研究的因子或措施； 追踪观察该因素的作用结果，比较和分析两组或多组人群的结局，从而判断干预措施的效果。

概念 实验流行病学研究又称干预研究，是指研究者根据研究目的，按照预先确定的研究方案将研究对象随机分配到试验组和对照组； ① 实验组人为地施加或减少某种因素； 对照组不给予所研究的因子或措施； 追踪观察该因素的作用结果，比较和分析两组或多组人群的结局，从而判断干预措施的效果。 ① ② ③ ④

实验流行病学研究原理示意图 结局+ 实验组 （干预措施） 结局－ 随机分组 随访观察 目标 样本 人群 结局+ 对照组 （对照措施） 结局－ 结局事件不发生 结局事件发生 随机分组 实验组 （干预措施） 结局－ 目标 人群 样本 结局+ 对照组 （对照措施） 结局－ 实验流行病学研究原理示意图

基 本 特 点 1．前瞻性研究 2．必须遵循随机化原则 3．具有均衡可比的对照组 4．必须有干预措施 具备这四个基本特征的实验称为真实验，以下四个特点也是实验性研究的基本特征 1．前瞻性研究 2．必须遵循随机化原则 3．具有均衡可比的对照组 4．必须有干预措施 治疗某病的药物 预防某病的疫苗 人群干预的方法

主要类型

主要用途 验证假设 通过干预试验减少危险因素的暴露水平，验证危险因素或疾病流行因素的致病作用，或用于鉴定暴露因素，如粉尘、化学物质、放射线等的有害作用。

主要用途 评价疾病防治效果 用于评价预防性措施。如疫苗接种预防传染病，饮食调节、适当运动等综合措施预防心血管疾病的效果；也可用于评价治疗措施的效果。此外，在外伤或慢性病康复过程中可以评价某种康复措施或综合康复措施的效果。

第二节 临床试验 一、概念 二、分期 三、特点 四、研究实例 五、设计与实施 六、偏倚及其控制

一、概念 临床试验 是以病人为研究对象，按照随机的原则分组，评价临床各种治疗措施有效性的方法。

临床试验主要用途 新药临床试验 临床上不同药物或治疗方案的效果评价

二、分 期 新药的临床试验可分为4期： Ⅰ期临床试验 Ⅱ期临床试验 Ⅲ期临床试验 Ⅳ期临床试验

三、分 期 新药的临床试验可分为4期： Ⅰ期临床试验 Ⅱ期临床试验 Ⅲ期临床试验 Ⅳ期临床试验 在10-30名志愿者身上进行初步的临床药理学及人体安全性评价试验。 观察人体对于新药的耐受程度和药代动力学，确定安全剂量范围，观察药物的副作用等为制定给药方案提供依据。

三、分 期 新药的临床试验可分为4期： Ⅰ期临床试验 Ⅱ期临床试验 Ⅲ期临床试验 Ⅳ期临床试验 以100-300例病人为研究对象，对治疗作用进行初步评价。 初步评价药物对目标适应症患者的治疗作用和安全性，也包括为Ⅲ期临床试验研究设计和给药剂量方案的确定提供依据。

三、分 期 新药的临床试验可分为4期： Ⅰ期临床试验 Ⅱ期临床试验 Ⅲ期临床试验 Ⅳ期临床试验 通常研究对象为1000-3000人。 目的是进一步验证药物对目标适应症患者的治疗作用和安全性，评价利益与风险关系，最终为药物注册申请的审查提供充分的依据。

三、分 期 新药的临床试验可分为4期： Ⅰ期临床试验 Ⅱ期临床试验 Ⅲ期临床试验 Ⅳ期临床试验 新药上市后的应用研究阶段。 目的是考察在广泛使用条件下的药物疗效和不良反应，评价在普通或者特殊人群中药物使用的利益与风险关系，以及改进给药剂量等。

三、特点 具有实验性研究的特性 研究对象具有特殊性 要考虑医学伦理学问题 要科学评价临床疗效 对照 随机化 盲法 重复

三、特点 具有实验性研究的特性 研究对象具有特殊性 要考虑医学伦理学问题 要科学评价临床疗效 为保证研究结果的真实性，应注意： 随机化选择研究对象 随机化分组 使用盲法观察结果 保证研究对象依从性

三、特点 具有实验性研究的特性 研究对象具有特殊性 要考虑医学伦理学问题 要科学评价临床疗效

四、研究实例 公认的第一个随机对照试验是1948年英国医学总会进行的链霉素治疗肺结核的试验，其主要目的是确定链霉素治疗肺结核的效果。

试验对象：对107例急性进展性双侧肺结核新发病例进行研究。 分组：55人被随机分入治疗组，52人分入对照组。治疗组病人 接受链霉素治疗和卧床休息，对照组只卧床休息。 随机分组方法：基于随机数字表产生随机分组序列，并通过密闭信封的应用，使得医生和病人无法预先得知随机分组方案。信封上只有医院名称和一个编号。当病人符合入选标准时，随机分组中心将通过医生随机拿给病人一个信封，打开信箱，信封中的卡片将决定病人分配的组别，这一信息同时反馈到随机分组中心登记备案。

实验开始前，链霉素组病人不知道将接受的是特殊的治疗，卧床 休息组病例也不知道他们在住院期间将会是一个特殊研究的对照 组病人。通常他们和链霉素组病例不住同一个房间。 治疗组治疗措施：链霉素组病例每天接受一日4次（每隔6小时一 次）共计2g的链霉素注射治疗。未发现由于毒副作用需要中止的 病例。 结果：6个月后，对照组的病死率为27%（13/50），而链霉素组的 病死率为7%（4/55），证明了链霉素对肺结核的治疗效果。

五、设计与实施 制订试验计划 研究对象的确定 结局的确定和测量 确定样本量 设立严格的对照 随机分组 应用盲法 收集、整理与分析资料 质量控制

制订试验计划 明确试验的目的 明确试验对象的具体要求和来源 明确规定研究因素 确定观察指标 确定随访观察时间及如何进行资料的收集 资料的整理和分析

研究对象的确定 研究对象通常是无目标结局的人群。 研究对象具有待研究的疾病，并且该疾病有明确、严格的定义和可靠的诊断标准和方法。 必须使用统一的入选和排除标准，以确保试验组和对照组的可比性。 入选的研究对象应能从试验中受益。 尽可能不用孕妇作为研究对象。 尽量选择依从者作研究对象。

结局的确定和测量 结局（outcome)或终点（endpoint):预期观察的结果事件 如：发病或死亡，分子标志的变化，知识和行为的改变。 影响结局变量选择的主要因素： 相关性：与研究目的的联系 可行性：结局变量的测量必须是可以做到的 客观性：指标本身的客观性和测量方法的客观性 可接受性：受试者生理和心理上均可接受

确定样本量 样本含量的估计－－决定因素 计数资料的频率指标（P），如治愈率、有效率等 频率指标越低，所需的样本量越大 试验组和对照组要比较的数值差异的大小（d） 差异越小，所需的样本量越大 检验的显著水平α（第一类错误）和检验效力1-β α 、β越小，所需的样本量越大 单侧检验还是双测检验 单侧检验所需样本量小，双侧检测所需的样本量大

确定样本量 计数资料 P=（Pc+Pe）/2; N ：为计算所得一个组的样本大小 α水平相应的标准正态差 对照组发生率 为1-β水平相应的标准正态差 试验组发生率 P=（Pc+Pe）/2; N ：为计算所得一个组的样本大小

确定样本量 计量资料 公式适用于N≥30时 估计的标准差 两组连续变量均值之差 α水平相应的标准正态差 为β水平相应的标准正态差

设立严格的对照 可能影响实验效应的主要因素： 不能预知的结局 疾病的自然转归 霍桑效应 Hawthorne effect 安慰剂效应 placebo effect 潜在的未知因素的影响

霍桑效应 (Hawthorne effect ) 1924年，以哈佛大学心理专家梅奥为首的研究小组在西屋电气公司的霍桑工厂搞了一项试验。他们试图通过改善工作条件与环境等外在因素，找到提高劳动生产率的途径。研究小组选定了继电器车间的6名女工作为观察对象。然而，令他们遗憾的是，不管外在因素怎么改变，试验组的生产效率一直在上升。之所以会出现这样的结果，是因为当这6个女工被抽出来时，她们就意识到了自己是特殊的群体，是这些专家一直关注的对象，这种受注意的感觉使得她们加倍努力工作，以证明自己是优秀的，是值得关注的。

安慰剂效应(placebo effect) 所谓安慰剂，是指既无药效，又无毒副作用的中性物质构成的、外形似药的制剂。安慰剂多由葡萄糖、淀粉等无药理作用的惰性物质构成; 安慰剂对于那些渴求治疗、对医务人员充分信任或崇拜的病人，能在心理上产生良好的积极反应，出现希望达到的药效。这种反应就称为安慰剂效应

设立严格的对照 设立对照 －－目的 消除非实验因素干扰而产生的混杂和偏倚，以便得出正确的结论； 通过对照组可取得研究指标的数据差异，即为研究的实验组提供一个可以比较的基础； 有助于确定治疗的副作用或疾病本身产生的并发症。

设立严格的对照 设立对照 －－方式 标 准 对 照 安慰剂对照 交 叉 对 照 设立对照 互 相 对 照 自 身 对 照 空 白 对 照 非均衡性对照 历 史 对 照

标准对照 又称“阳性对照” 与目前临床上公认的、效果肯定的标准疗法作比较； 旨在考核新药在疗效或安全性方面是否等同或优于已经为临床所采用的有效药物。

安慰剂对照 安慰剂：不含活性成分的制剂 确定受试药物的“真实”或”绝对”疗效与不良反应 适用于目前尚无有效药物治疗的疾病 适用于较轻病情 对是否采用药物治疗尚有争议 研究周期较短、在规定的观察期内病情不致恶化 采用安慰剂不会带来不良后果的病人 病情较重的可采用 （试验药＋常规治疗）与（安慰剂＋常规治疗）

交叉对照 第一阶段 第二阶段 间歇时间 甲组 A疗法 B疗法 乙组 Phase Ⅰ Phase Ⅱ Interval time 两组受试者使用两种不同的处理措施，然后互相交换处理措施。 注意：随机方法决定谁先接受治疗组或对照组措施； 两阶段之间应有一个洗脱期。 可以研究顺序对疗效可能产生的影响 可以研究药物最佳配伍方案 第一阶段 第二阶段 间歇时间 甲组 A疗法 B疗法 乙组 Phase Ⅰ Phase Ⅱ Interval time

互相对照 如果同时研究几种药物或治疗方法时，可以不设专门的对照，分析结果时，各组之间互为对照，从中选出疗效最好的药物或疗法。

自身对照 试验中研究对象不分组，在同一研究对象中进行试验和对照。 如比较用药前、后体内某些指标的变化情况，以判断药物的疗效； 研究皮肤科用药时使用左、右肢体最为试验和对照，分析药物疗效。

随机分组 ？ 随机分组－－原则 随机分组－－方法 所有对象都有相等的机会被分配到实验组或对照组中，而不受研究者或受试者主观愿望或无意识的客观原因所影响。 随机分组－－方法 简单随机化 区组随机化 分层随机化 ？ 使得每一个研究对象都有同等机会被分配到各组去； 平衡实验组与对照组已知和未知的混杂因素； 提高组间可比性。

简单随机化 研究对象直接进行随机化分组； 实施过程中不作任何限制或调整； 随机数字表、抽签或掷硬币等； 缺点：如果受试病例数较少,则各组病人数会出现不平衡现象，各组也可能不均衡；多中心试验研究时，该方法不适合。

简单随机化 例如：将10名研究对象随机分配到甲（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，取个位数字后，排列如下： 研究对象编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 随机数字 所属组别 甲 乙

区组随机化 根据受试者某些特征，将其分成内含相等例数的若干区组，而后，区组内的受试者被随机分配至不同组别。 事先规定一定大小的区组，区组内各组病例数相等； 在随机分配过程中任一时刻治疗组和对照组病人数保持相对平衡，两组相差人数不会超过每一区组人数的一半 。

分层随机化 根据已知对研究结果有影响的因素，事先设立若干个层次，然后在各层内进行随机化分组。 目的：减少这些因素在各研究组中分布的不平衡，从而识别出治疗的真实作用。

分层随机分组（stratified randomization） 总体 可按年龄、性别、种族、教育水平等分层 在各层内再进行简单随机分组 可能产生混杂作用的因素 层 层 层

分层随机化 优点：所用样本量小，效率高 缺点：分层不可太多，分层越多，选择可比性的研究对象越难，需要的样本量越大。 例如：根据实验研究要求， 将年龄分成3层，即0～4岁、5～9岁、10～14岁； 性别分成2层，即男性、女性； 种族分成3层，即汉族、壮族、其他族。 共计分成18层，每层研究对象随机分成4组， 即甲乙乙甲、 乙甲乙甲、 甲乙甲乙、 乙甲甲乙等组。 优点：所用样本量小，效率高 缺点：分层不可太多，分层越多，选择可比性的研究对象越难，需要的样本量越大。

应用盲法 盲法（blinding或masking）是指使研究对象或研究者不知道研究的分组情况。 盲法的分类 盲法分类的依据 单盲法 研究对象 双盲法 三盲法 盲法分类的依据 研究对象 医师/观察者 资料整理分析者 实验设计者

单盲 研究对象（病人）被盲 优点 缺点 注意事项 避免来自研究对象的偏倚 有利于试验的安全性 不可避免临床医师在考核疗效时的主观因素所导致的偏倚。 注意事项  疗效考核尽可能采用客观指标。

单盲 (single blind)

双盲 研究对象和医师被盲 优点 缺点 注意事项 减少观察性偏倚。 设计复杂，执行较困难。 试验药的制剂应防止破密 ； 保证研究对象的安全 ； 不适用于危重病人 。

双盲 (double blind)

三盲 研究对象、医师和资料整理分析者被盲； 优点 缺点 减少资料分析时产生的偏倚，使研究结果更符合客观情况。 减弱了对整个科研工作的监督作用，使科研的安全性得不到保证。

三盲 (triple blind)

博君一笑：双盲实验

非盲(开放)临床试验 研究对象、临床医师和研究者都知道病人接受治疗的具体内容; 多用于外科手术、评定某些生活方式的改变 缺点 容易产生观察性偏倚； 分配在对照组的患者依从性不佳。

开放试验 (open trial) 不可能实现盲法 外科手术 锻炼 饮食 教育 ……

我猜我猜我猜猜猜 即使是药物也很难完全做到盲法 药物的气味、味觉、感觉 副作用 检验结果 对药物进行化验

盲法 设盲对象 受试者 观察者 不盲 单盲 双盲 三盲 × √ 结局评估或 数据分析者 不盲 单盲 双盲 三盲 × √

收集、整理与分析资料 资料的收集与分析 资料的收集 设计调查表； 采用访问法、信访法或电话访问法等。 资料的整理 资料的分析

资料的整理 整理资料是依据研究目的和设计对研究资料的完整性、规范性和真实性进行核实，并进一步录入、归类，使其系统化、条理化，便于进一步分析 注意： 不能受主观因素影响人为取舍资料 注意以下对象的资料分析 不合格 不依从 失访 对进入研究的 所有对象的资料都应该整理，与研究目的相关联的正反两方面资料都应当选取，不能只选用与预期结果相符合的所谓“有用资料”，而舍弃与预期结果不符的资料，要说明退出者和缺失资料的情况。 研究对象被随机分配到实验组或对照组后，在实验过程中由于某些原因而退出(withdrawal)研究。研究对象的退出会使实验研究产生偏倚，常见退出原因如下： 1．不合格：入选时未发现有问题，但在实验研究过程中发现不符合标准的研究对象。一般情况下，研究者对实验组的观察较为仔细，因此实验组中因不合格而退出的研究对象较对照组多。 2．不依从：指已参加实验的研究对象在实验过程中不遵守实验规程。实验组受试对象不遵守规程，则相当于退出实验组；对照组对象如私下接受干预措施，则相当于加入实验组。 发生不依从的主要的原因有三： ①实验或对照的措施有不良反应，研究对象难以坚持；②研究对象对实验不感兴趣，各行其是；③研究对象的情况发生变化，如病情加重不能配合等。 3．失访：指研究对象因迁移、外出或死于与本研究无关的疾病（或意外事故）或本人退出实验等而造成的失访。 意向性（ITT）分析 遵循研究方案（PP）分析 接受干预措施分析

比较①+ ②组与③+ ④组，反映了原来试验意向干预的效果。 遵循研究方案分析（PP）： A治疗 B治疗 实际依从情况 未完成A治疗或改为B治疗 完成A治疗 完成B治疗 未完成B治疗或改为A治疗 资料整理后分组 ① ② ③ ④ 意向性分析（ITT）： 比较①+ ②组与③+ ④组，反映了原来试验意向干预的效果。 遵循研究方案分析（PP）： 比较 ②组与③组，而不分析① 组和④组，只对试验依从的人进行分析，能反映试验药物的生物效应，但剔除了不依从者，可能高估干预的效果。 接受干预措施分析： 比较①+ ③ 组与② + ④组，它是对接受实际干预措施者进行分析。因为比较的研究对象非随机分组，可能存在选择偏倚。

收集、整理与分析资料 资料的收集与分析 资料的收集 资料的整理 资料的分析 设计调查表； 采用访问法、信访法或电话访问法等。 仔细核对资料 ； 确定评价指标； 确定分析方法 。

主要评价指标 （有效例数包括治愈人数和好转人数）

主要评价指标

主要的分析方法 计量资料——统计时用t检验或F（方差）分析，大样本正态分布资料还可用U检验。 计数资料——统计时用卡方检验或非参数检验，后者适用于计数资料呈等级顺序关系时。

资料分析时应注意的问题 ①排除：是指在筛选病人及将他们随机分配到试验组或对照组时，有些病人不能被入选而被排除。 ②退出：研究对象因种种原因退出研究。

多因素试验设计 上述的随机对照试验设计是针对单因素的。但是，在临床实际工作中经常是研究药物不同剂量、不同给药途径的作用结果，用药不同时间的疗效，在常规治疗的基础上增加实验用药等。这种情况下，就需要应用多因素设计方法。 析因设计、拉丁方设计、正交设计等。

质量控制 临床试验质量控制的重要原则：尽可能遵循随机对照试验设计的一般性原则。 采取措施尽量减少随机分组后发现入选了不合格的研究对象、自动退出研究的病人、根本没有接受治疗或交换组间治疗的病人，以及临床结局资料缺失的病人。 问卷设计、资料收集方法和程序的标准化、测量仪器的标化、资料收集人员的培训、预实验以及资料输入和核查。

偏倚及其控制 选择性偏倚 控制－－严格掌握研究对象的入选标准，并使用随机法 测量偏倚 控制－－仪器和试剂的标准化和操作的规范化。

偏倚及其控制 干扰和沾染 干扰是指实验组或对照组额外地接受了类似试验药物的某种制剂，从而人为地夸大疗效的假象。 沾染是指对照组的患者额外的接受了试验组的药物，从而人为地造成一种夸大对照组疗效的现象。 控制－－使用盲法，并严格掌握药物的使用和治疗方案。

偏倚及其控制 依从性 临床依从性是指患者执行医疗措施的程度。 RCT的不依从性有三种表现： 换组 进入 退出

偏倚及其控制 实验设计阶段提高依从性的措施： 实验实施阶段提高依从性的措施： 依从性 尽可能缩短研究持续的时间； 在水平较高的医院开展研究； 选择居住地离医院近的病人。 实验实施阶段提高依从性的措施： 充分做好宣传工作，让患者了解研究的重要性； 与研究对象保持密切联系，联络感情争取合作； 在随访时尽量给病人方便； 多提醒研究对象按时服药或定期检查； 与病人的家属搞好关系。

第三节 现场试验和社区干预试验

主要目的 评价预防措施的效果 验证病因和危险因素 评价卫生服务措施和公共卫生实践的质量

设计类型 随机对照试验 整群随机对照试验 类实验

类实验（quasi-experiment） 真实验 随机 干预 前瞻 对照 类实验 即半实验（semi-experiment） 不设对照组 设对照组 (分组不随机)

设计和实施中应注意的问题 结局变量的确定 减少失访 避免“沾染” 控制混杂因素

评价效果的指标 保护率 效果指数 抗体阳转率 抗体几何平均滴度

主要评价指标 评价预防措施效果主要指标： 保护率 （protective rate，PR） 效果指数(index of effectiveness, IE) 抗体阳性率

第四节 优点与局限性 优 点 随机分组，能够较好地控制混杂 为前瞻性研究，因果论证强度高 有助于了解疾病的自然史 第四节 优点与局限性 优 点 随机分组，能够较好地控制混杂 为前瞻性研究，因果论证强度高 有助于了解疾病的自然史 获得一种干预与多种结局的关系

优缺点 缺 点 难以保证有好的依从性 难获得一个随机的无偏样本 容易失访 费用常较观察性研究高 容易涉及伦理道德问题

应注意的问题 伦理道德（ethics）问题 可行性问题 随机化分组和均衡性问题 报告研究结果要注意的问题 Consort指南，1996年制定，2010年重新修订

思考题 实验性研究的基本原理（定义）及特点（特征） 实验性研究设计的三要素？ 实验性研究设计的原则？ 临床疗效评价的常用指标？

谢 谢！