第六章

醫(yī)學研究設計的基本原則

實驗設計的原則是從統(tǒng)計學角度要求在實驗設計中應該給予特別注意的三個重要問題：對照、重復、隨機化。此外還有盲法和均衡的原則。如果不注意這些問題，不按照這些原則進行設計，便可導致出錯誤的結果，研究結果也難以令人信服。

對照（control）隨機（randomization）重復（replication）均衡（equilibrium）盲法（blindtrial）第一節(jié)

對照對照(control)是實驗設計的基本原則中的首要原則。對照即“齊同對比”，除了要觀察研究的因素外，實驗組與對照組一切條件應盡量相同，要有完全的可比性，才能排除其他影響因素，對試驗觀察的項目做出科學結論。對照的意義：(1)鑒別處理因素的效應與非處理因素的效應之間的差距：(2)消除或減少實驗誤差沒有對照無法進行比較，沒有比較就不可能得出結論；沒有對照也難以認識研究因素的本質。

處理組對照組處理因素+非處理因素

（無）非處理因素處理效應+非處理效應

（無）非處理效應比較結果

處理因素

處理效應

排除“非處理因素”的影響，從而襯托出“處理因素”的作用。

①區(qū)分處理因素與非處理因素的效應，是比較的必要基礎

藥物治療例:老年性慢性支氣管炎氣候轉暖,自然緩解②消除和減少實驗誤差

處理因素非處理因素+處理效應+非處理效應非處理因素非處理效應處理組對照組：比較結果處理因素處理效應對照的分類

依時間劃分：

同期對照---在同一時間內平行進行觀察。

歷史對照---以過去資料與本次實驗結果進行對照。

依對照物劃分：

空白對照---在臨床療效對比實驗中，原則上不用。

實驗對照標準對照參考值對照

依對照方式劃分：

配對對照---同源配對對照；異體配對對照

組間對照交叉對照相互對照---以幾個受試因素分別施加于不同的實驗組，不另設對照組，而是幾個組之間互為對照。

潛在對照---以“前無先例”為對照，是一種特殊形式的回顧性對照。凡不能自愈或快速致命的疾病，試用藥可以治愈或存活，雖無對照，亦可肯定其療效。

陰性對照：不含研究中處理因素的對照，又稱無處理對照。對照組應是陰性結果。

空白對照：完全不給處理因素的對照，臨床上很少使用,多用于動物實驗

安慰劑對照：施加與處理因素無關的條件，使用的安慰劑（如藥物或器械）不能讓對照者知情。但由于心理因素的影響，也可產(chǎn)生意想不到的“藥效”，且也有出現(xiàn)副作用者

盲法對照：在安慰劑基礎上發(fā)展起來。病人和判斷療效者并不知道誰是對照組，誰是試驗組。是集對照和隨機于一體，結果比較客觀。依對照的方法對照的方法

陽性對照：采用已知療效的方法處理做對照，又稱有處理對照。其結果應是陽性。

標準陽性對照：用已知有效藥物為標準對照組，與試驗用藥治療組進行對照。選用《藥典》或《部頒標準》所收載的同類藥物

弱陽性對照：是指用非標準條件所進行的陽性對照，嚴格講是不規(guī)范的。對照的方法

自身對照：對照與試驗在同一病人身上進行。例如，用藥前后的對比、先用甲藥后用乙藥的比較等對照

復合處理對照：用于中西醫(yī)結合治療疑難危重病人。試驗組除加用試驗的藥物外，其它與對照組相同

復方取代對照：適用于貴重或稀缺中藥代用品的研究，治療組用代用品，對照組用原標準制劑對照組設置時必須具備三個條件：

專設任何一個對照組都是為相應的實驗組專門設立的。不得借用文獻上的記載或以往研究或其它研究的資料作為本研究的對照組。同步對照組與實驗組設立之后，在整個研究進程中始終處于同一空間和同一時間。對等除研究因素外，對照組具備與實驗組對等的一切因素。一、空白對照

(blankcontrol)不給任何處理或干預措施(intervention)的對照。

例如：①實驗組兒童接種疫苗，對照組兒童不接種疫苗。②試劑空白、血樣空白、無酶解空白、底物空白等?？瞻讓φ蘸唵我仔校菀滓饘嶒灲M與對照組在心理上的差異，從而影響效應的測定。二、實驗對照

(experimentalcontrol)

在許多情況下，空白對照不能包含影響實驗結果的全部因素，采用與實驗組操作條件一樣的干預措施，稱為實驗對照。只有確知對照的干預操作對實驗結果無影響時，才可以用空白對照。但許多情況下對照操作對實驗結果是有影響的，不可省掉。

賴氨酸對兒童發(fā)育的影響某復方煎劑的利尿作用1.毒性實驗操作對照

作毒性試驗時，對照組應用同樣給藥途徑給予溶媒。因為不論灌胃或注射，在技術不夠熟練時，對照本身可能造成損傷甚至動物死亡。2.假手術對照

動物實驗如果進行外科手術，對照組應該進行與實驗組相似的假手術，以排除手術創(chuàng)傷和感染造成的影響。3.藥物溶媒對照

藥物的溶媒有些是有藥理作用的，靜脈注射吐溫能降壓、溶血、升高血膽固醇；二甲亞砜有止痛、抗炎、退熱、擴血管、抗菌等作用。4.PH對照

三、安慰劑對照

安慰劑(placebo)與安慰劑效應(placeboeffect)

安慰劑是用無藥理活性的物質代替藥物用于臨床的一種實驗對照?？僧a(chǎn)生與藥物相似的藥理作用(鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、止咳等)與不良反應(頭昏、乏力、嗜睡、頭痛、視力模糊、口干、惡心、腹痛、腹瀉等)，稱為安慰劑效應。安慰作用

安慰劑可以產(chǎn)生安慰效應。語言、文字診斷治療的環(huán)境與操作也可產(chǎn)生類似安慰劑的應效應，稱為安慰作用。功能性疾病或受精神因素影響較大的疾病住院的療效部分與安慰作用有關。安慰作用與安慰劑作用的原理與影響因素人有強的精神或心理作用，病人的精神因素對機體與疾病有重要影響。通過暗示或第二信號系統(tǒng)的作用，可影響病人的感覺和功能。

影響安慰劑與安慰作用強度的因素病人的精神狀態(tài)與神經(jīng)類型病情因素

安慰劑對受精神因素影響大的慢性疾病作用較強，對受精神因素影響小的嚴重器質性疾病作用較弱。安慰劑對照新藥或老藥新用途的臨床試驗，其目的是評價藥物本身的療效和安全性，必須排除藥物以外因素所引起的作用與不良反應。為此，在不損害病人健康的條件下，對受精神因素影響較大的慢性疾病，應盡量采用安慰劑作對照。安慰劑的適應證如下：

①新藥或老藥新用途治療慢性病臨床試驗的陰性對照；②輕度精神憂郁的治療，作為心理治療的一部分；③慢性疼痛病人對安慰劑有效者，可間斷用安慰劑，減少鎮(zhèn)痛藥的不良反應；④診斷已確定不需要藥物治療的疾病，病人要求藥物治療時。隨著醫(yī)學進步，安慰劑的治療應用應當逐步減小，只有在尚無肯定有效藥物情況下，方可使用安慰劑作治療用。采用安慰劑對照，意味著對照組不接受任何實質性治療，因而病情嚴重是不可取的,對于手術等其它療效法顯然無法應用。四、有效對照或標準治療對照

在評價某種藥物或療法(外科手術等)對較重疾病的療效時，為不延誤病人的治療，不能用安慰劑對照，但可用已知的有效藥物、有效的療法或公認的標準療法作對照。試驗組接受新藥、新療法治療對照組接受已公認的“標準”方法治療

優(yōu)點：安全、穩(wěn)妥、容易被醫(yī)生和病人接受、不存在道德上的困擾。

標準治療對照(standardcontrol)與隨機同期對照有機結合起來，應該為臨床試驗最好的對照形式。

五、配對對照

包括同源配對與異體配對。由于配對對照的抽樣誤差最小，其統(tǒng)計學效率最高，可節(jié)省樣本數(shù)，故有條件時應優(yōu)先選用。1.同源配對是指同一個體前后不同時間比較對照期與試驗期結果的差異，或比較同一個體左右兩部分(如眼睛；肢體)分別作對照處理與試驗處理的差異。對有短期自愈傾向或周期性發(fā)作傾向的疾病，不可采用此方法。

2.異體配對

嚴格的異體配對是選用同卵雙胎的人，由于遺傳基因完全相同，所以兩個人從外表到體內代謝甚至對疾病的易感性都相同，藥物的代謝動力學表現(xiàn)也相差無幾。因此，可看作同一個體作配對分組；同窩的性別、體重相同的動物或性別、年齡、病情相同的病人也可作異體配對分組。

六、組間對照

是用不同個體隨機分組，分別接受對照處理與試驗處理，比較兩組或幾組間的差異。因為各組間同時進行，又稱為平行對照，適用于不能應用配對對照的情況。缺點：由于存在個體差異，抽樣誤差較大，辦法：使得到統(tǒng)計學顯著性所需要的樣本數(shù)要多些。同時盡可能按病人相近的性別、年齡、病情、病型等組成對子。七、交叉對照

為減少組間對照因個體差異大造成的抽樣誤差，可將先接受對照處理的隨后接受試驗處理，先接受試驗處理的隨后接受對照處理，通過交叉減少個體差異。用同一批動物或人作兩種甚至兩種以上的處理，適合比較短作用的藥物，且兩藥中間必須間隔足夠的時間使作用消失。病情等條件必須基本不變，否則就失去可比性。

例如：對某藥A進行臨床試驗，用B藥作安慰劑對照，C藥作已知有效藥對照。可作拉丁方交叉設計：甲組病人：A藥——B藥——C藥乙組病人：B藥——C藥——A藥丙組病人：C藥——A藥——B藥優(yōu)點：

①每一對象都有接受治療的機會，容易為病人和醫(yī)生所接受；②用自身對照消除了個體差異的影響，更為精確；③樣本數(shù)可以減少一半，可達統(tǒng)計學要求；④屬前瞻性研究，條件可以控制，結果準確。缺點：①每例患者都要等到類型癥狀發(fā)生才能治療，難以保證每例均能完成兩種治療；②不能保證每次病情發(fā)作的程度；③對病情緩解后需用藥維持以穩(wěn)定病情的病人很不利。如高血壓病的治療，緩解后又必須維持治療(不能停藥)。八、歷史對照

是用自己過去的或文獻上別人的資料作對照，除公認的難治性疾病如惡性腫瘤、狂犬病等以外，最好不用。對確診的惡性腫瘤，如果能治愈十幾例就可以與文獻資料比較作出有效的結論。應用歷史資料對照時要注意分析現(xiàn)在治療條件比過去的改進，用齊同對比分析病例構成的差異，才能得出恰當?shù)慕Y論。這方面如不注意易引起錯誤。歷史對照是一種非隨機、非周期對照，因不設對照組，不需安慰劑等，可以起到初篩和定向作用。缺乏對照的案例

原文題目:靜脈應用維拉帕米治療快速型心房顫動的臨床觀察受試對象：選擇快速型房顫38例。男22例,女16例,年齡24～78歲,平均52歲,心室率128～179次/min,房顫持續(xù)時間2d至11年。用藥方法:常規(guī)心電監(jiān)護。維拉帕米加入葡萄糖10ml中,于5min內靜脈注射完畢。如果15min后心室率減慢不顯著,再予維拉帕米靜注。觀察用藥后5、10、15、20、30min的心室率及血壓變化。療效判斷標準:顯效:用藥后心室率減慢>30%或心室率低于100次/min;有效:用藥后心室率減慢20%～30%,但心室率不低于100次/min;無效:用藥后心室率減慢<20%且心室率不低于100次/min。實驗結果:至30min顯效27例、有效11例,總有效率達100%。說明其控制房顫之心室率起效迅速、效果可靠。。

辨析與解釋:

要考查藥物的療效,必須設立對照組,沒有對照就無法鑒別優(yōu)劣。本試驗作者未設對照組,且未說明受試對象的選擇方式。一般說來,不同心臟病引起的房顫病例,在病情、年齡等方面相差都很大,因而不能認為他們來自同一總體,歸入1個試驗組不妥。

合理選擇對照組,對照組可選擇治療房顫的一般藥物如洋地黃制劑,嚴格地控制重要的非實驗因素,使其在各組間達到均衡一致,這樣才能較好地反應實驗效應的差別。對于不同心臟病引起的房顫,可適當增加各組樣本數(shù)量,分開進行比較。

對照不當?shù)陌咐念}目:肝炎靈聯(lián)合丹參注射液治療慢性乙型肝炎60例實驗目的：通過兩藥合用看是否能增加單用藥的療效。實驗設計：慢性乙型肝炎患者隨機分為兩組,治療組60例,接受肝炎靈與丹參注射液聯(lián)合治療,對照組44例,接受肌苷、維生素C的治療,兩組在性別、年齡、病程、病情等方面均無顯著性差異。比較兩組肝功能指標恢復正常率。實驗結論:兩藥聯(lián)合應用治療慢性乙型肝炎有良好的協(xié)同作用。

辨析與解釋:

從文中可見,作者的目的是想通過兩藥合用看是否能增加單用藥的療效,但對照組卻選擇了不相干的肌苷和維生素治療。即使通過分析治療組比對照組療效好,也不能得出兩藥合用比單用其中一種藥療效好的結論,因為作者所選的對照組與實驗設計的目的不符,并沒有用單用肝炎靈作為對照。結論僅是原作者的主觀臆斷,是沒有說服力的。

可使對照組的患者接受肝炎靈加安慰劑治療的處理,安慰劑在劑型、外觀、用量等方面與丹參注射液相同。采用雙盲法進行分組和處理,可以較好地消除偏倚。然后比較2組的療效,得出的結論應為加用丹參注射液是否能夠提高肝炎靈的療效。

原文題目:高血壓病患者腎臟早期損害指標的探討實驗設計：探討高血壓患者早期腎臟損害的診斷方法。研究對象為74例高血壓患者,男43例,女31例,平均年齡61歲(40～73歲);對照組為53名體檢健康的職工。辨析與解釋:年紀越大的人得高血壓病的機會越大,即年齡對高血壓的影響具有重要作用,而對照組并未說明健康人的年齡段。在實驗設計時,應結合專業(yè)知識,考慮重要的非實驗因素對實驗結果可能帶來的影響,以免考慮不周。本實驗應在實驗設計時,考慮年齡這個影響因素,對照組應選取年齡與實驗組年齡相近的健康人群。對照不當?shù)陌咐诙?jié)隨機化

一、隨機化的意義

科研的任務是從“總體”中抽出一定數(shù)量的對象為“樣本”進行研究，得出規(guī)律，推及總體。為使樣本能代表總體，必須縮小抽樣誤差。隨機抽樣的目的是避免人的主觀性，讓機遇起作用，以反映總體的客觀情況，這是科研設計的原則之一。隨機對照是一種前瞻性研究，是分析研究中最理想的一種設計方案。隨機原則

——盡量使抽取的樣本能夠代表總體，縮小抽樣誤差，減少人為因素的干擾

——使兩組樣本盡量一致，消除或縮小組間差異，使處理因素產(chǎn)生的效應符合實際，得出正確的實驗結果

——只有經(jīng)過隨機處理的結果，數(shù)理統(tǒng)計的顯著性才有意義

隨機原則隨機與隨意隨機：random機會均等，客觀性隨意：aswill隨主觀意愿，主觀性隨機化分組，不僅能控制已知的混雜因素（非研究因素），而且還能控制未知的混雜因素。隨機原則隨機的含義抽樣隨機－代表性每一個符合條件的研究對象被收入研究范疇的機會相同，即總體中每個個體有相同的機會被抽到樣本中來。分組隨機－均衡性每個研究對象被分配到不同處理組的機會相同。實驗順序隨機－平衡順序每個研究對象先后接受處理的機會相同。二、隨機抽樣的方法

單純隨機

拈鬮（摸球、抽簽）

計算器法：抽簽改用按RAN鍵

隨機數(shù)字表法：查隨機數(shù)字表

均衡隨機

首先將易于控制的主要影響因素人為地使實驗組、對照組達到均衡一致，而一些次要因素則按隨機處理。如，將病情、性別作為主要因素達到均衡處理的方法違背隨機原則的案例分析

原文目的：藥物療效評價實驗設計：根據(jù)患者來院就診的先后順序對他們進行分組,即將先來的10例患者分入對照組,將中間來的患者分入A藥組,將最后來的10例患者分入B藥組。這樣分組合適嗎?辨析與解釋:

在某一段時間內,患者來醫(yī)院就診的先后順序中,可能暗含著病情輕重不等的因素,按“先后順序”分組的結果,很可能造成某些組內重癥者居多,而另一些組內輕癥者居多。

在未進行實驗研究之前,各組患者在“病情”方面的差別就已存在了,沒有通過“隨機化”方法盡量降低重要非實驗因素對觀測結果的影響,同時也就嚴重地違背了實驗設計中的“均衡原則”,其實驗結果的可靠性必然要受到影響。三、隨機性檢查

使用簡單隨機方法易受鬮形、簽形與硬幣的對稱性等因素的影響。在臨床上有些醫(yī)師以入院號碼的單或雙決定分組，實際上，這只是半隨機，對于簡單隨機與半隨機得來的樣本分組排列，應當進行隨機性檢查。樣本分配隨機性采用游程檢驗，當τ值(或μ值)<1.96，即P>0.05時，表示這種樣本分配是隨機的，當

τ值≥1.96，即P≤0.05時，則樣本分配不是隨機的。只有游程檢驗證明是隨機的，由此得來的資料才能進行統(tǒng)計處理。第三節(jié)重復原則

一、重復的意義要使樣本代表總體，除用隨機抽樣方法縮小抽樣誤差外，重復(replication)實驗是保證結果可靠的另一基本方法，是實驗設計的另一基本原則。

重復的含義：一是實驗樣本必須夠大，在一次試驗中有充分的重復。二是如果一批實驗結果可靠，應經(jīng)得起重復實驗的考驗。重復實驗是檢查科研結果可靠性的唯一方法，也是消除非處理因素影響的另一重要手段。

重復程度表現(xiàn)為樣本含量的大小和重復次數(shù)的多少。

重復化原則可對在臨床設計中樣本的大小做出估計，使樣本在最低程度可達到滿足顯著性檢驗。在臨床設計中的重復化可以解決選擇病人的“基本例數(shù)”，以達到統(tǒng)計的要求

——對象的自身變異大小

——影響控制因素

——允許誤差大小無限地增加樣本含量，將加大實驗規(guī)模，延長實驗時間，浪費人力物力，反而增加系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的可能性。

樣本含量不足，檢驗效能（Power，1－β）偏低，導致總體中本來具有的差異無法檢驗出來。二、決定重復數(shù)(樣本數(shù))的因素1.處理的效果處理的效果越明顯，得到組間的均值差別越大，所需要的重復數(shù)越??；反之，效果不明顯。組間的均值差小，則需較大樣本才能達到統(tǒng)計學有顯著性。2.實驗誤差實驗方法越準確，誤差越小，越容易達到統(tǒng)計學的顯著性，所需樣本越?。悍駝t，樣本要大。3.抽樣誤差樣本的個體差異越小，反應越一致，所得結果的標準差越小，代表抽樣誤差的標準誤越小，統(tǒng)計學越易有顯著性，所需樣本越小。反之所需樣本較大。

4.資料性質在一般情況下，計數(shù)資料樣本要大才能達到統(tǒng)計學的顯著性，計量資料則相對需較少樣本即可達到統(tǒng)計學的顯著性。但如果計數(shù)資料結果相差懸殊，對照組全為陰性，實驗組全為陽性，則少數(shù)樣本也可達到統(tǒng)計學的顯著性。5.顯著性檢驗要求的水平實驗所需樣本數(shù)與實驗設計規(guī)定的顯著性檢驗水平成反比，P<O.01所需樣本數(shù)大于P<O.05所需樣本數(shù)。6.實驗結果的可能性雙向結果(存在A≥B和A≤B兩種可能性)所需樣本數(shù)多，單向結果(只存在A≥B或A≤B一種可能性)所需樣本數(shù)少。7.實驗設計的類型從常用實驗設計來看，完全隨機實驗設計所需樣本多，配對設計與隨機區(qū)組實驗設計所需樣本較少，拉丁方實驗設計所需樣本更少。與常用實驗設計相比，序貫實驗設計所需樣本數(shù)又可少30％～50％?？梢姡喝绻幚硇Ч@著，抽樣誤差和實驗誤差小，則小樣本即可達到統(tǒng)計學的顯著性。反之，如果需要很大樣本才有顯著性，說明處理效果不佳或誤差較大。故不是樣本越大越好越可靠，與其用工作粗糙的大樣本，不如用周密設計方法嚴密的小樣本。但樣本又必須夠大才有代表性。

三、研究對象的樣本量問題

設計中的樣本量體現(xiàn)了科研設計中的重復原則，不管是在實驗設計、臨床實驗還是調查性研究中都必須考慮樣本量的問題。(一）確定樣本量的意義和基本原則在確定研究對象的觀察數(shù)量時，應估算一個合適的樣本量，即能保證檢驗效能又能節(jié)省物力，財力并縮短研究時間。

樣本量的估計根據(jù)不同的設計方案有不同的方法，但有幾條基本的原則：1．動物性實驗可作如下預計：大動物（犬、貓）5～15只；中等動物