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1、方积乾卫生统计学研究设计概论,1,第十三章 医学研究的统计学设计,郭 艳 中山大学公共卫生学院 E-mail,方积乾卫生统计学研究设计概论,2,医学研究,干预性研究 (Interventional study) 实验研究 (Experiment) 临床试验 (Clinical trial) 观察性研究 (Observational study,2,方积乾卫生统计学研究设计概论,3,医学研究的设计,专业设计：从专业角度考虑选题、研究对象和技术方法 统计学设计： 对象、 因素、 指标、 研究类型、 统计方法、 样本量估算,3,方积乾卫生统计学研究设计概论,4,第一节 研究设计的基本要素,研究概况
2、研究对象 研究因素 结局指标 调查表,方积乾卫生统计学研究设计概论,5,一、研究假说,科学研究的假说：根据已有知识作出假定性的说明和推断，有待研究予以验证。 例如，关于初次分娩的主动管理政策的假说： (1) 可减少剖腹产的比例； (2) 可减少延长分娩时间的比例； (3) 并不影响产妇对分娩过程的满意度,5,方积乾卫生统计学研究设计概论,6,二、研究对象,Eligibility criteria”： 年龄、性别、临床诊断、病情 “Exclusion criteria”：常为保障病人安全。 例如，一项有关HIV感染的临床治疗研究。 纳入标准：符合HIV治疗指导原则; 年满18岁的成年人; 开始治
3、疗时BMI 18.5。 排除标准：怀孕期和哺乳期的妇女,6,方积乾卫生统计学研究设计概论,7,三、研究因素,影响结局的内外因素 研究因素： 实验性研究，施加于研究对象的外界干预，也称为处理 (treatment)因素； 观察性研究，因素是自然存在的，如暴露 (exposure) 因素、危险 (risk) 因素。 非研究因素：混杂因素或协变量，应予控制。 动物实验：窝别、年龄、体重、营养等； 临床疗效研究：疾病分期、病理类型等,7,方积乾卫生统计学研究设计概论,8,四、结局指标,结局指标 (outcome, end point) 度量研究因素产生的：效应 (effect) 或反应 (respon
4、se) 主要指标 (primary outcome)和次要指标 (secondary outcome) 客观指标和主观指标 准确度 (accuracy) 、精密度 (precision) 灵敏度 (sensitivity)、特异度 (specificity,8,方积乾卫生统计学研究设计概论,9,五、调查表,调查表(form) 问卷 (questionnaire) 量表(scale) 病例报告表(case report form，CRF) 生存质量(quality of life，QOL) 测定量表 一份量表含若干领域(domain) 一个领域含若干方面(facet) 一个方面含若干条目(ite
5、m,9,方积乾卫生统计学研究设计概论,10,量表的考评,效度(validity) 有效性和正确性 量表确实测定了所要测定的特征？ 客观真实性的程度？ 信度(reliability) 可靠性 稳定性 一致性 可接受性(acceptability) 被测定者对量表的接受程度,10,方积乾卫生统计学研究设计概论,11,第二节 统计设计的基本原则,对照（Control） 随机（Randomization） 重复 (Repeat) 样本含量的估算,方积乾卫生统计学研究设计概论,12,一、对照(Control,医学研究多数是通过比较产生结论，对照是比较的基础 1消除非研究因素的混杂 2鉴别研究因素的效应和
6、自然发展结果,12,方积乾卫生统计学研究设计概论,13,实验的三要素,1) 受试对象 纳入标准和排除标准 (2) 实验因素 (干预因素) 控制重要的非实验因素 (其他） (3) 实验效应 但测得的是实验效应与其他效应之和,13,方积乾卫生统计学研究设计概论,14,例：相互对照,为比较A与B,14,方积乾卫生统计学研究设计概论,15,二、随机 (Randomization,降低系统误差的影响，贯穿于设计和实施全过程： 1.样本代表性 总体中任何一个个体都有同等的机会进入样本； 2.组间可比性 样本中任何一个个体都有同等机会被分配到任何一个组； 3.排除实验顺序影响 样本中的任何一个个体先后接受处
7、理的机会相同。 随机化分组： 使实验组与对照组在非实验因素的分布方面尽量保持均衡一致,15,方积乾卫生统计学研究设计概论,16,随机化方法,随机数字表(random number) 计算机伪随机数(pseudo random number)发生器 可重复 为保证实验的可靠性和可重复性，在实验设计中所用的随机化方法、随机数及产生随机数的程序、种子数等均应有记录(备查,16,方积乾卫生统计学研究设计概论,17,常用随机抽样方法（概率抽样,简单随机抽样 系统抽样 整群抽样 分层抽样,方积乾卫生统计学研究设计概论,18,1. 单纯随机抽样（simple random sampling,优点：均数、率及
8、其标准误计算简便。 简便易行，适用小样本。 缺点：当总体中例数多时，对观察单位进行编号不易操作，在实际工作中有时难以实现。 方法：抽签，用随机数字表和随机排列表，用计算机。 例14-5 抽样参加夏令营活动，某班有学生100人，若抽取为10人参加夏令营，试作单纯随机抽样设计,方积乾卫生统计学研究设计概论,19,2.系统抽样（systematic sampling,例14.6 欲调查某社区贫血患病情况,该社区有居民1000人,试按系统抽样方法,抽取例数为100的样本. 先将1000名居民按某一特征的顺序编号,N为1000, n=100, 抽样间隔1000/100=10, 在110之间随机确定一个数
9、字, 譬如7, 每间隔10个观察单位抽取一个, 即7、17、27、 、997组成样本,方积乾卫生统计学研究设计概论,20,系统抽样,优点1）易于理解，简便易行； 2）容易得到一个按比例分配的样本； 3）样本观察单位在总体中分布均匀，其抽样误差一般小于单纯随机抽机抽样。缺点1）当总体的观察单位按顺序有周期趋势或单调增（减）趋势时，容易产生明显的系统误差（偏倚）；2）在实际工作中，一般按单纯随机抽样方法估计其抽样误差，但系统抽样抽取各个观察单位并不是彼此独立的，因此抽样误差的估计只是近似的,方积乾卫生统计学研究设计概论,21,3.整群抽样（cluster sampling,先将总体按照某种与研究无
10、关的特征划分为K个“群”组，每个群组包括若干观察单位，然后抽取k个“群”，抽取的各个群的全部观察单位组成样本。 优点： 便于组织、节省经费，容易控制调查质量。缺点：当样本含量一定时，其抽样误差一般大于单纯随机抽样，这是因为样本观察单位不是均匀散布在总体中。 为降低抽样误差，可采用增加抽取的“群”数，减少“群”内观察单位数的方法进行抽样，即重新划分“群”，使每个“群”更小,方积乾卫生统计学研究设计概论,22,4.分层抽样（stratified sampling,先按对观察指标影响较大的某种特征，将总体分为若干类别，再从每一层内随机抽取一定数量的观察单位，合起来组成样本。 优点A：抽样误差小于前三
11、种，样本的代表性好B：便于对不同层采用不同的抽样方法C：便于对各层独立进行分析,方积乾卫生统计学研究设计概论,23,在实际调查研究中常常将两种或几种抽样方法结合起来使用。 各抽样方法的抽样误差一般是：整群抽样简单随机抽样系统抽样分层抽样 （增加学分） 样本含量的估计的目的是在保证一定精度和检验效能的前提下，确定最少的观察单位数,方积乾卫生统计学研究设计概论,24,从抽取样本的方式分,概率抽样 (单纯随机抽样、系统抽样、分层抽样、整群抽样) 非概率抽样 (偶遇抽样、判断抽样、定额抽样、雪球抽样,方积乾卫生统计学研究设计概论,25,三、重复 (Repeat,重复实验、重复取样、重复测量 在大量重复
12、实验的条件下，该处理的真实效应才会比较真实地显露出来 实验组和对照组的实验单位应具有一定的数量 样本含量 与重复实验相比，重复取样和重复测量属于第二位,25,方积乾卫生统计学研究设计概论,26,四、样本含量的估算,比较两组测定值的均数 比较两组发生某结局的百分比,方积乾卫生统计学研究设计概论,27,比较两组测定值的均数 (1)预计欲比较的两总体参数的差值 (2)预计总体标准差 (3)允许出现假阳性结果的机会 (4)允许出现假阴性结果的机会 单组比较： 两组比较,27,方积乾卫生统计学研究设计概论,28,例：格列美脲、 格列苯脲对比研究(HbA1c) (1)欲检出HbA1c临床差异0.65% (
13、2)假定标准差为1.3% (3)双侧检验水平0.05 (4)功效80% 退出率20% （文中：152例,28,方积乾卫生统计学研究设计概论,29,比较两组发生某结局的百分比 (1) 预计一个组发生某结局的百分比约为1 (2) 预计另一组发生某结局的百分比约为2 (3) 允许犯假阳性错误的机会 (4) 允许犯假阴性错误的机会,29,方积乾卫生统计学研究设计概论,30,例：格列美脲、 格列苯脲对比研究（HbA1c 达标) (1) 预计一个组发生某结局的百分比约为45% (2) 预计另一组发生某结局的百分比约为25% (3) 允许犯假阳性错误的机会 =5% (4) 允许犯假阴性错误的机会 =20,3
14、0,方积乾卫生统计学研究设计概论,31,第三节 误差控制,误差来源 偏倚的控制,方积乾卫生统计学研究设计概论,32,一、误差来源,抽样误差 不可避免，但有一定规律，利用统计学技术，不仅可以控制，还可估计其大小。 非抽样误差 1. 过失误差 2. 系统误差 又称偏倚(bias) (1) 选择偏倚(selection bias) (2) 测量偏倚(measurement bias) (3) 混杂偏倚(confounding bias,32,方积乾卫生统计学研究设计概论,33,混杂因素(confounder,混杂因素：若某非研究因素，既与研究因素有关，又与效应有联系；研究因素与效应之间的联系可能被掩
15、盖或歪曲, 造成混杂偏倚。 非研究因素 研究因素 效应 设计：收集混杂变量的数据 分析：采取分层分析和多元分析的技术,33,方积乾卫生统计学研究设计概论,34,二、偏倚的控制,设计阶段质量控制 1. 围绕研究目的，严密设计总体方案 2. 明确定义研究对象，正确划分观察范围 3. 正确选择观察指标和欲调查问题 4. 选择恰当的观察方式，保证数据质量 5. 预研究，试点，评估方案的可行性，及时修改研究计划 6. 规定一整套标准操作方法 (standard operation procedure, SOP,34,方积乾卫生统计学研究设计概论,35,二、偏倚的控制,资料收集阶段质量控制 1. 研究人员
16、的选择与培训 2. 盲法 (1) 单盲 (2) 双盲 评估盲法的实施 3. 定期检查研究记录 4. 检查研究对象的依从性,35,方积乾卫生统计学研究设计概论,36,二、偏倚的控制,资料整理与分析阶段质量控制 1. 问卷等测量报告的核对 2. 数据录入质量控制 3. 基线分析与校正 4. 分层分析、多因素分析,36,方积乾卫生统计学研究设计概论,37,第四节 资料统计分析,数据录入与数据库的建立 数据核查与离群数据处理 统计分析方法的选择与前提,方积乾卫生统计学研究设计概论,38,统计分析计划,研究设计、资料搜集与整理分析是科学研究的三个紧密联系的阶段。 在研究设计时要同时制订详尽的统计分析计划, 以规范数据的管理和统计分析方法，使之与设计相匹配。 事先无计划，或疏虞计划，在获取研究数据以后，多方计算，以求得研究者期待的结论，这样的事后分析(post hoc analysis)往往导致虚假结果,38,方积乾卫生统计学研究设计概论,39,一、 数据录入与数据库的建立,二维结构数据库 每一行： 一个观察单位(observational unit, case) 的记录(record) 每一列：
