1、医学科研设计医学科研设计基本原则与基本要素基本原则与基本要素第1页，共33页。一、医学研究的基本要素一、医学研究的基本要素l研究因素研究因素(study factors）：处理因素、）：处理因素、暴露因素（暴露因素（exposures)l受试（观察）对象，即研究对象受试（观察）对象，即研究对象(Subjects)l试验效应或观察指标试验效应或观察指标(effects)第2页，共33页。l由外部施加于研究对象或研究对象本身具有的因素：由外部施加于研究对象或研究对象本身具有的因素：物理因素、化学因素、生物因素、物理因素、化学因素、生物因素、个体因素：年龄、性别、免疫与营养、遗传、社会因素等。个体因
2、素：年龄、性别、免疫与营养、遗传、社会因素等。l研究因素的数目：单因素和多因素研究因素的数目：单因素和多因素l每个因素在量上表现的差别：二水平和多水平每个因素在量上表现的差别：二水平和多水平 单因素二水平单因素二水平 单因素多水平单因素多水平 多因素二水平多因素二水平 多因素多水平多因素多水平1.研究因素或处理因素第3页，共33页。l 研究因素的确定研究因素的确定:根据研究目标根据研究目标 主要因素和非主要因素主要因素和非主要因素 研究因素和非研究因素研究因素和非研究因素l 研究因素的标准化：研究因素的标准化：研究因素在整个试验过程中始终保持一致，包括研究研究因素在整个试验过程中始终保持一致，
3、包括研究因素的强度、频率、给药时间和方法，测量方法等。因素的强度、频率、给药时间和方法，测量方法等。如年龄、吸烟的调查如年龄、吸烟的调查第4页，共33页。B1 你是否吸烟？1经常吸 2偶尔吸 3=不吸 9不知道 如回答是，B2 每日吸烟量 支/天 B3 开始吸烟的年龄 岁B4 你是否曾戒烟：1是 0否 9不知道 B5 扣除戒烟时间，总共吸烟 年吸烟史的调查吸烟的标准Never smokers were defined as subjects who had never smoked or had smoked fewer than 100 cigarettes in his or her li
4、fetime.Former smokers reported a history of smoking but had stopped at least 1 year before being diagnosed with lung cancer(or 1 year before enrollment in the study,for control subjects).Current smokers were currently smoking or had stopped smoking less than 1 year before being diagnosed with lung c
5、ancer(or less than 1 year before enrollment in the study,for control subjects).第5页，共33页。l人和动物人和动物人的选择：确定目标人群（总体）的特征，选择有代表性的人的选择：确定目标人群（总体）的特征，选择有代表性的研究对象（样本），建立入选标准和排除标准。研究对象（样本），建立入选标准和排除标准。2.研究对象(subject)第6页，共33页。动物选择动物选择：动物的种类、品系、年龄、性别、窝别、体重等。：动物的种类、品系、年龄、性别、窝别、体重等。受试动物对研究因素的敏感性；人和动物的种属差异受试动物对研究因
6、素的敏感性；人和动物的种属差异 细胞：原代细胞和传代细胞细胞：原代细胞和传代细胞l试验方法：体内试验（试验方法：体内试验（in vivo)in vivo)：整体：整体 体外试验（体外试验（in vitro)in vitro)：器官、组织、细胞、分子：器官、组织、细胞、分子l条件：对研究因素敏感条件：对研究因素敏感;反应稳定反应稳定;依从性：研究对象按照研究设计方案接受相应措施的依从性：研究对象按照研究设计方案接受相应措施的合作程度合作程度第7页，共33页。样本含量：样本含量：1.1.“越大越好越大越好”的局限性的局限性 2.2.样本含量太小导致检验效能（样本含量太小导致检验效能（1-1-）偏低
7、）偏低确定样本含量时应当具有的条件：确定样本含量时应当具有的条件：1.1.水平：水平：55 2.2.水平：检验效能（水平：检验效能（1-1-）7575 3.X 3.X，SD;PSD;P，SpSp或预期的发病率、有效率（文献、或预期的发病率、有效率（文献、经验、预试验）经验、预试验）4.4.研究方法和设计方法如病例对照研究方法和设计方法如病例对照/队列或实验；成组设队列或实验；成组设计计/配对或配伍设计配对或配伍设计第8页，共33页。l研究因素作用于研究对象所引起的试验效应或反应，通过具体指标表示l效应指标的客观性l特异性：能准确研究因素的效应本质的指标l灵敏性：能反映效应变化的最小数量或最小水
8、平。l精确度：包括精密度和准确度：l指标测定的标准化、观察时应避免偏性，可采用盲法 3.试验效应(Effect)第9页，共33页。第10页，共33页。二、科研设计的基本原则二、科研设计的基本原则l随机化随机化(randomization)l设立对照设立对照(control)l盲法观察盲法观察(blind observation)l重复的原则重复的原则(repeatability)第11页，共33页。1.随机化随机化(randomization)l含义：使总体中的每一个对象都有相同机会被抽中作为研究对象；含义：使总体中的每一个对象都有相同机会被抽中作为研究对象；以相同的机会被分配到各实验组中。以
9、相同的机会被分配到各实验组中。非随意非随意l随机化抽样随机化抽样(sampling)：增加研究对象代表性：增加研究对象代表性l随机化分组随机化分组(Grouping)：意义：增加可比性，排除非研究意义：增加可比性，排除非研究因素的影响。因素的影响。l随机化是数据统计的前提条件随机化是数据统计的前提条件第12页，共33页。随机化抽样(randomized sampling)抽样推 论代表性？目标人群样 本结 果调查实施总体和普查第13页，共33页。随机化抽样的方法随机化抽样的方法第14页，共33页。随机数字表（randomized digits)用计算机产生随机数字RAND()和 INT()函数
10、Int(rand()*100+1)第15页，共33页。随机数字法抽样随机数字法抽样l将总体中的每个对象排序、将总体中的每个对象排序、编号；编号；78 59 16 95 43 55第16页，共33页。u单纯随机抽样(simple random sampling)u系统抽样（systematic sampling)u分层抽样（stratified sampling)u整群抽样（cluster sampling)u两级或多级抽样（multistage sampling)常见人群研究的抽样方法：第17页，共33页。u意义：增加可比性，排除非研究因素的影响。u分类：完全随机化分组（complete ra
11、ndomization）抽签法、随机数字法、随机排列表 区组随机化分组（blocked randomization）分层随机化分组（stratified randomization）整群随机化分组（cluster randomization）随机化分组(randomized grouping)第18页，共33页。用随机数字法进行完全随机化分组用随机数字法进行完全随机化分组特点：设计简单、统计分析简单要求：研究对象具有较好的同质性；在小样本时，各组的差别仍可能较大第19页，共33页。the comparability between two groups in clinical trial第20
12、页，共33页。多组样本的完全随机设计方法（complete randomization）将15只小白鼠随机分配到A、B、C三组。步骤：1、编号：将15只小白鼠按体重从小到大编号；2、从随机数字表中，随机指定某行，抄录0-14的随机数字，依次记录于编号下。3、按预先规定，余数0入A组，1入B组，2入C组。编号123456789101112131415随机数字563564385482462231624309900618除3余数221201111210000组别CCBCABBBBCBAAAA第21页，共33页。区组区组(blocked)(blocked)随机化分组方法随机化分组方法按照一定的条件，将
13、条件相同的研究对象分成若干区组或配伍组，按照一定的条件，将条件相同的研究对象分成若干区组或配伍组，然后在每个区组内按随机化分配的原则，将各个研究对象分到各个然后在每个区组内按随机化分配的原则，将各个研究对象分到各个组中。组中。区组1区组2区组3区组4按体重高低排序123456789101112分配随机数字3157245568877474476721按随机数字大小分组乙甲丙乙丙甲甲丙乙乙甲丙第22页，共33页。分层随机分组（stratified randomization）按研究对象特征，即可能产生混杂作用的某些因素（如年龄、性别、种族、文化程度、居住条件等）先进行分层，然后在每层内随机地把研究
14、对象分配到实验组和对照组。分层随机分组可增加组间均衡性，提高实验效率。第23页，共33页。研究对象实验组 E1对照组C1对照组C2实验组 E2实验组 E3对照组C3分层随机化分组实验组对照组第一层第二层第三层第24页，共33页。l整群随机分组（cluster randomization）10个大学生班级A组：5个班级B组：5个班级1234567891014791023568第25页，共33页。2.2.设立对照设立对照(control)(control)l概念概念：对照组是一组除了不接受试验组的干预措施外，其他条件与：对照组是一组除了不接受试验组的干预措施外，其他条件与试验组相同的研究对象。试验
15、组相同的研究对象。l对照的意义：对照的意义：排除非研究因素对结果的影响，反映研究因素的真实排除非研究因素对结果的影响，反映研究因素的真实效应。效应。对可自然痊愈及变化的疾病；有季节变化的慢性病；在对可自然痊愈及变化的疾病；有季节变化的慢性病；在以主观感觉或心理效应作为主要观察指标时都要有相应的对以主观感觉或心理效应作为主要观察指标时都要有相应的对照。照。第26页，共33页。实验组：F+F11+F12+F1n Y1对照组：F+F21+F22+F2n Y2F因素的效应：Y=Y1-Y2条件是：F11=F21,且F12=F22,.F1n=F2n有效的对照：均衡原则：即各处理组非实验因素的条件基本一致，
16、以消除其影响。第27页，共33页。对照的形式：对照的形式：l空白对照：空白对照：对照组不施加任何被试因素对照组不施加任何被试因素l安慰剂对照安慰剂对照(placebo control)：对照组接受安慰剂措施：对照组接受安慰剂措施 安慰剂（安慰剂（placebo）是一种在外形（剂型、颜色、大小、气味、味道）与）是一种在外形（剂型、颜色、大小、气味、味道）与实验药物完全相同，但又不具有特异有效成分的制剂。通常以淀粉、乳实验药物完全相同，但又不具有特异有效成分的制剂。通常以淀粉、乳糖、生理盐水等制成。糖、生理盐水等制成。l实验对照：实验对照：对照组不施加被试因素，但施加与研究因素有关的实验因对照组不
17、施加被试因素，但施加与研究因素有关的实验因素。素。l标准对照标准对照(standard control)：用标准疗法：用标准疗法l自身对照自身对照(self control)：在同一研究对象中进行实验和对照，：在同一研究对象中进行实验和对照，如比较用药前后体内某些指标的变化情况。如比较用药前后体内某些指标的变化情况。第28页，共33页。l交叉对照交叉对照(crossover control)(crossover control)：一种特殊的随机对照，按随机方一种特殊的随机对照，按随机方法将研究对象分为甲、乙两组。甲组先用法将研究对象分为甲、乙两组。甲组先用A A药，乙组先用药，乙组先用B B药
18、。一个疗药。一个疗程结束后间隔一段时间以消除治疗药物的滞留影响，两组互换药物，程结束后间隔一段时间以消除治疗药物的滞留影响，两组互换药物，然后观察和比较疗效。然后观察和比较疗效。l历史对照历史对照：以历史的研究结果作为对照：以历史的研究结果作为对照第一阶段第二阶段Drug BDrug BDrug AGrp AGrp Btime Phase Interval PhaseDrug A 第29页，共33页。3.3.盲法盲法(blind)(blind)观察观察l试验的研究者或受试者一方或双方都不知道试验对象分配在哪试验的研究者或受试者一方或双方都不知道试验对象分配在哪一组，接受的是何种处理因素，这种试
19、验的方法，称盲法试验，一组，接受的是何种处理因素，这种试验的方法，称盲法试验，其目的是为了有效地避免受试者或研究者的偏倚和主观偏见。其目的是为了有效地避免受试者或研究者的偏倚和主观偏见。l类型：单盲试验（类型：单盲试验（single blind）双盲试验（双盲试验（double blind）三盲法（三盲法（triple blind）第30页，共33页。blindnesssubjectInvestigator ObserverInterpreterstatisticianopen trialsingle blinddouble blindtriple blind 第31页，共33页。l含义含义：
20、在相同的条件下进行多次观察。：在相同的条件下进行多次观察。在一次研究中要有足够的样本含量在一次研究中要有足够的样本含量 样本量太少，观察数量少，将个别情况认为普遍结果，把偶然样本量太少，观察数量少，将个别情况认为普遍结果，把偶然性当作必然性；样本量太多，造成不必要的浪费。性当作必然性；样本量太多，造成不必要的浪费。l单次研究样本量的影响因素单次研究样本量的影响因素：1.1.水平：水平：55 2.2.水平：检验效能（水平：检验效能（1-1-）7575 3.X 3.X，SD;PSD;P，SpSp及其差值（文献、经验、预试验）及其差值（文献、经验、预试验）4.4.研究设计方法研究设计方法l同类多次研究的综合分析：系统评价和同类多次研究的综合分析：系统评价和metameta分析分析4.重复的原则(repeatability)第32页，共33页。metabolic normal obesity vs.metabolic abnormal obesity第33页，共33页。
