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罕見病病例對照研究的匹配因素策略與偏倚控制演講人01罕見病病例對照研究的匹配因素策略與偏倚控制02引言:罕見病病例對照研究的特殊性與挑戰(zhàn)03罕見病病例對照研究中匹配因素的選擇策略04罕見病病例對照研究中的偏倚識別與控制05罕見病病例對照研究中的綜合考量:平衡科學(xué)與實(shí)用06結(jié)論:匹配策略與偏倚控制的“三位一體”目錄01罕見病病例對照研究的匹配因素策略與偏倚控制02引言:罕見病病例對照研究的特殊性與挑戰(zhàn)引言:罕見病病例對照研究的特殊性與挑戰(zhàn)作為一名長期從事罕見病流行病學(xué)研究的臨床科研工作者,我深刻體會到這類研究的“雙刃劍”特性:一方面,罕見病(患病率<0.65/萬,新生兒發(fā)病率<1/萬)因病例稀少、病因復(fù)雜,傳統(tǒng)隊列研究難以開展,病例對照研究(Case-ControlStudy)以其“由果及因”的高效性成為探索危險因素的“黃金方案”;另一方面,罕見病的“低發(fā)病率、高異質(zhì)性、診斷延遲”等特性,使得研究設(shè)計中的“匹配”(Matching)與“偏倚控制”(BiasControl)成為決定研究成敗的關(guān)鍵。我曾參與一項“遺傳性痙攣性截癱(HSP)環(huán)境危險因素”的研究,在初期設(shè)計中,我們未充分考慮“基因突變類型”這一混雜因素,導(dǎo)致初步結(jié)果顯示“農(nóng)藥暴露”與HSP顯著相關(guān),后續(xù)通過基因檢測發(fā)現(xiàn),該關(guān)聯(lián)僅在特定SPG4突變亞型中存在,而其他突變亞型的病例并無此關(guān)聯(lián)——這一教訓(xùn)讓我深刻認(rèn)識到:匹配因素的選擇不當(dāng),引言:罕見病病例對照研究的特殊性與挑戰(zhàn)不僅會掩蓋真實(shí)的因果關(guān)聯(lián),甚至可能得出完全相反的結(jié)論。本文將從罕見病病例對照研究的特殊性出發(fā),系統(tǒng)闡述匹配因素的選擇策略,并針對不同類型偏倚提出針對性控制方法,以期為同行提供可參考的實(shí)踐框架。03罕見病病例對照研究中匹配因素的選擇策略罕見病病例對照研究中匹配因素的選擇策略匹配的本質(zhì)是通過“限制”(Restriction)或“配比”(Pairing)的方式,平衡病例組與對照組在潛在混雜因素上的分布,從而分離出暴露與疾病的關(guān)聯(lián)。然而,罕見病研究的“樣本稀缺性”與“異質(zhì)性”使得匹配策略需在“控制混雜”與“保留信息”之間尋找精準(zhǔn)平衡。以下將從匹配的目的、原則、核心因素選擇及方法四個維度展開。匹配的核心目的:從“控制混雜”到“提升效率”在病例對照研究中,匹配的核心目的可概括為三點(diǎn):1.控制混雜偏倚(ConfoundingBias):這是匹配的首要目標(biāo)。當(dāng)某因素既與暴露相關(guān)(如吸煙者更可能接觸特定職業(yè)毒物),又與疾病獨(dú)立相關(guān)(如年齡越大,肺癌風(fēng)險越高),且不在因果pathway上時,即為混雜因素。匹配可強(qiáng)制病例組與對照組在該因素上分布一致,消除其對暴露-疾病關(guān)聯(lián)的扭曲。例如,在“兒童罕見病環(huán)境暴露”研究中,若“年齡”是混雜因素(不同年齡段兒童活動范圍、暴露機(jī)會不同),則需按年齡匹配(如±6個月),避免年齡差異掩蓋真實(shí)關(guān)聯(lián)。2.提升研究效率(StudyEfficiency):罕見病病例獲取困難,通過匹配可減少“所需樣本量”。例如,若“性別”是強(qiáng)混雜因素(某罕見病在女性中發(fā)病率顯著高于男性),按1:1匹配性別后,對照組中男性樣本的“無效信息”被排除,僅需收集與病例性別一致的對照,即可在相同樣本量下獲得更高的統(tǒng)計效能。匹配的核心目的:從“控制混雜”到“提升效率”3.增強(qiáng)可比性(Comparability):罕見病常存在臨床異質(zhì)性(如同一疾病不同亞型的預(yù)后差異),匹配可確保病例組與對照組在“關(guān)鍵特征”上可比,使研究結(jié)果更具說服力。例如,在“進(jìn)行性肌營養(yǎng)不良(DMD)”研究中,匹配“基因突變類型”(如外顯子缺失/重復(fù))和“疾病分期”,可避免因疾病嚴(yán)重程度不同導(dǎo)致的暴露差異(如晚期患者活動受限,暴露機(jī)會減少)。匹配的基本原則:避免“過度匹配”與“匹配不足”匹配策略的設(shè)計需嚴(yán)格遵循以下原則,以避免常見誤區(qū):1.必要性原則(NecessityPrinciple):僅匹配“已知或高度可疑的混雜因素”,而非“任何與疾病相關(guān)的因素”。例如,“家族史”可能是罕見病的危險因素(如遺傳性腫瘤),但若將其作為匹配因素,則會強(qiáng)制病例組與對照組家族史一致,人為削弱“家族史”與疾病的真實(shí)關(guān)聯(lián),導(dǎo)致“匹配偏倚(MatchingBias)”或“過度匹配(Over-matching)”。我曾見過一項研究將“疾病癥狀”作為匹配因素,導(dǎo)致無法探索“癥狀與暴露的關(guān)聯(lián)”,最終結(jié)果失去臨床意義——這一教訓(xùn)警示我們:匹配的“度”至關(guān)重要,需基于文獻(xiàn)、病理機(jī)制及前期研究精準(zhǔn)判斷。匹配的基本原則:避免“過度匹配”與“匹配不足”2.可行性原則(FeasibilityPrinciple):需考慮對照來源的匹配難度。罕見病病例常散在分布于各地,若匹配“地域”且要求“同社區(qū)同街道”,可能導(dǎo)致對照招募困難;若匹配“職業(yè)”且要求“相同工種”,則需對照庫足夠龐大。例如,在“全國多中心罕見病研究”中,我們選擇“省份”而非“城市”作為匹配因素,既控制了地域環(huán)境差異,又確保了對照的可及性。3.一致性原則(ConsistencyPrinciple):病例組與對照組的匹配標(biāo)準(zhǔn)需完全一致。例如,若病例組定義為“臨床診斷+基因確診”,則對照組也需經(jīng)相同診斷流程確認(rèn),避免“診斷偏倚(DiagnosticBias)”;若病例組排除“合并自身免疫病”者,對照組也需排除,否則“自身免疫狀態(tài)”這一混雜因素未被控制。核心匹配因素的選擇:從“人口學(xué)”到“臨床特征”結(jié)合罕見病特點(diǎn),核心匹配因素可分為以下四類,需根據(jù)疾病機(jī)制和研究目的動態(tài)調(diào)整:1.人口學(xué)特征(DemographicCharacteristics)-年齡(Age):幾乎所有罕見病均需匹配年齡,因?yàn)槟挲g不僅是疾病發(fā)生的危險因素(如兒童罕見病多與先天發(fā)育相關(guān),成人罕見病可能與年齡相關(guān)代謝異常相關(guān)),還與暴露機(jī)會(如老年人更可能接觸長期藥物暴露)、生理狀態(tài)(如兒童肝腎功能不成熟影響藥物代謝)相關(guān)。匹配方式需考慮疾病特點(diǎn):兒童罕見病可按“年齡組”(0-1歲、1-3歲、3-6歲)匹配,成人罕見病可按“±5歲”連續(xù)匹配,避免年齡分層過細(xì)導(dǎo)致對照招募困難。-性別(Gender):若疾病存在明顯性別差異(如X連鎖隱性遺傳病好發(fā)于男性,如Duchenne型肌營養(yǎng)不良),需按性別1:1或1:2匹配;若性別差異不顯著,可不匹配,但需在分析時調(diào)整性別因素。核心匹配因素的選擇:從“人口學(xué)”到“臨床特征”-種族/民族(Ethnicity):若疾病存在種族特異性(如鐮狀細(xì)胞貧血在非洲裔高發(fā)),或遺傳背景(如HLA分型)影響疾病易感性,需匹配種族/民族,避免遺傳混雜。2.臨床特征(ClinicalCharacteristics)-疾病亞型/分期(DiseaseSubtype/Stage):罕見病常存在臨床異質(zhì)性,如“脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)(SCA)”分為SCA1-40型,不同亞型的病因、預(yù)后差異顯著。匹配“基因突變類型”或“臨床分型”(如早發(fā)型vs晚發(fā)型),可確保病例組與對照組的疾病嚴(yán)重程度可比。例如,在“SCA3型環(huán)境暴露”研究中,我們僅納入SCA3型患者,并匹配“病程”(3-5年),避免“病程”這一混雜因素(病程越長,暴露累積量可能越大)影響結(jié)果。核心匹配因素的選擇:從“人口學(xué)”到“臨床特征”-合并癥與用藥史(ComorbiditiesandMedicationHistory):許多罕見病患者合并其他疾?。ㄈ绾币姴〕@奂岸嘞到y(tǒng),可能導(dǎo)致肝腎功能異常)或長期用藥(如免疫抑制劑),這些因素可能影響暴露風(fēng)險或疾病進(jìn)展。例如,在“免疫介導(dǎo)性罕見病”研究中,需匹配“免疫抑制劑使用史”,避免藥物暴露與疾病關(guān)聯(lián)的混雜。3.環(huán)境/生活方式因素(EnvironmentalandLifestyleFactors)-地域與居住環(huán)境(GeographicandResidentialEnvironment):若疾病存在地域聚集性(如地方性克汀?。颦h(huán)境暴露(如重金屬、空氣污染)與疾病相關(guān),需匹配“居住地”(如省、市)或“暴露水平”(如是否居住化工廠附近)。例如,在“克山?。ㄒ环N地方性心肌?。毖芯恐?,需匹配“病區(qū)vs非病區(qū)”居住史,控制環(huán)境缺硒這一混雜因素。核心匹配因素的選擇:從“人口學(xué)”到“臨床特征”-職業(yè)與暴露史(OccupationandExposureHistory):若職業(yè)暴露(如化學(xué)毒物、輻射)是可疑危險因素,需匹配“職業(yè)類別”或“暴露年限”。例如,在“職業(yè)性罕見?。ㄈ绫剿略偕系K性貧血)”研究中,需匹配“是否從事相關(guān)職業(yè)”,避免職業(yè)暴露差異導(dǎo)致的偏倚。4.時間相關(guān)因素(Time-relatedFactors)-診斷時間(DiagnosticTime):罕見病常存在“診斷延遲”(從癥狀出現(xiàn)到確診平均數(shù)年甚至數(shù)十年),若疾病風(fēng)險隨時間變化(如某些罕見病與季節(jié)性暴露相關(guān)),需匹配“診斷年份”或“季節(jié)”,避免“診斷時間”這一混雜因素(如近年診斷技術(shù)提高,可能導(dǎo)致更多輕癥患者被納入)影響結(jié)果。匹配方法:從“成組匹配”到“個體匹配”根據(jù)匹配的精細(xì)化程度,可分為以下兩種方法,需結(jié)合樣本量與研究目的選擇:1.成組匹配(FrequencyMatching):也稱頻數(shù)匹配,要求對照組中某因素(如年齡、性別)的分布與病例組整體一致,而非每個病例與對照一一對應(yīng)。例如,病例組中60%為男性、40%為女性,對照組也按60%男性、40%女性招募。成組匹配適合大樣本研究,操作簡便,但控制混雜的精確度低于個體匹配。在“多中心罕見病研究”中,我們常采用成組匹配,因?yàn)楦髦行牟±哪挲g、性別分布可能存在差異,通過匯總后調(diào)整,可確保整體分布一致。匹配方法:從“成組匹配”到“個體匹配”2.個體匹配(IndividualMatching):要求每個病例與1個或多個對照在匹配因素上完全一致(如1:1匹配同性別、同年齡±2歲的對照)。個體匹配控制混雜更精準(zhǔn),尤其適合小樣本研究,但需注意“匹配過頭”(Over-matching)風(fēng)險——若匹配了與暴露相關(guān)的因素(如吸煙者在肺癌研究中匹配“吸煙史”),會人為削弱暴露與疾病的關(guān)聯(lián)。例如,在“罕見病藥物暴露”研究中,若匹配“既往用藥史”,而該藥物正是當(dāng)前研究的暴露因素,則會導(dǎo)致關(guān)聯(lián)被低估。3.巢式病例對照研究(NestedCase-ControlStudy)中的匹配方法:從“成組匹配”到“個體匹配”匹配:在隊列研究基礎(chǔ)上,將病例組與對照組限制在同一隊列中,可進(jìn)行“精細(xì)匹配”,如匹配“隨訪時間”(病例確診時間與對照的隨訪時間一致)、“中心”(同一招募中心)、“生物樣本保存時間”等。這種方法能最大程度控制選擇偏倚,適合有前瞻性隊列基礎(chǔ)的罕見病研究(如基于生物樣本庫的罕見病研究)。04罕見病病例對照研究中的偏倚識別與控制罕見病病例對照研究中的偏倚識別與控制盡管匹配策略能控制部分混雜,但病例對照研究仍存在多種偏倚,需從“設(shè)計、實(shí)施、分析”三階段全流程識別與控制。結(jié)合罕見病特點(diǎn),需重點(diǎn)關(guān)注以下三類偏倚:(一)選擇偏倚(SelectionBias):從“病例代表性”到“對照選擇”選擇偏倚源于病例或?qū)φ盏倪x取方式偏離目標(biāo)人群,導(dǎo)致樣本不能代表總體,進(jìn)而扭曲暴露與疾病的關(guān)聯(lián)。罕見病的選擇偏倚更突出,主要源于“病例獲取困難”和“對照來源偏差”。常見類型與成因-入院率偏倚(AdmissionRateBias,Berkson'sBias):若病例來自特定醫(yī)院(如三級罕見病診療中心),對照來自同一醫(yī)院的其他疾病患者,則兩類人群的入院率可能受暴露因素影響。例如,在“罕見病職業(yè)暴露”研究中,若暴露者(如接觸化學(xué)毒物的工人)因其他疾?。ㄈ绾粑兰膊。└兹朐?,導(dǎo)致對照組中暴露者比例過高,可能高估暴露與疾病的關(guān)聯(lián)。-時間效應(yīng)偏倚(TimeEffectBias):罕見病常存在“診斷延遲”,早期病例因癥狀不典型未被診斷,而晚期病例因病情嚴(yán)重被納入,導(dǎo)致病例組中的“暴露水平”與實(shí)際不符。例如,在“慢性罕見?。ㄈ邕z傳性腎炎)”研究中,若僅納入已確診的晚期患者,可能低估早期暴露(如兒童期感染)的作用。常見類型與成因-無應(yīng)答偏倚(Non-responseBias):罕見病病例可能因病情嚴(yán)重或?qū)ρ芯坎恍湃螣o應(yīng)答,而對照應(yīng)答率較高,導(dǎo)致病例組與對照組的暴露分布存在差異。例如,在“罕見病心理因素研究”中,焦慮抑郁的病例可能更不愿參與,導(dǎo)致心理因素與疾病的關(guān)聯(lián)被低估??刂撇呗?多中心聯(lián)合招募:避免單一醫(yī)院的病例選擇偏差,通過全國多中心合作納入不同地區(qū)、不同級別醫(yī)院的病例,提升病例代表性。例如,我們的“全國HSP多中心研究”納入了32家三甲醫(yī)院和5家基層醫(yī)院,覆蓋東、中、西部地區(qū),使病例的年齡、地域分布更接近總體。-明確納入與排除標(biāo)準(zhǔn):在研究設(shè)計階段即定義“病例標(biāo)準(zhǔn)”(如臨床診斷+基因確診)和“對照標(biāo)準(zhǔn)”(無該疾病,且與病例在匹配因素上一致),排除“繼發(fā)性病例”(如由其他疾病引起的罕見病癥狀)和“可疑對照”(如有家族史但未發(fā)病者)。例如,在“遺傳性腫瘤綜合征(如Lynch綜合征)”研究中,我們排除“一級親屬有該腫瘤史”的對照,避免“遺傳易感性”這一混雜因素??刂撇呗?無應(yīng)答者分析:對無應(yīng)答的病例和對照進(jìn)行基本特征(如年齡、性別、暴露史)分析,若無應(yīng)答者與應(yīng)答者在關(guān)鍵特征上無差異,則無應(yīng)答偏倚較小;若存在差異,需通過統(tǒng)計方法(如加權(quán))調(diào)整。例如,在“罕見病問卷調(diào)查”中,我們通過電話隨訪無應(yīng)答者,發(fā)現(xiàn)其“暴露史”與應(yīng)答者無差異,故未對結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。(二)信息偏倚(InformationBias):從“暴露測量”到“疾病診斷”信息偏倚源于暴露或疾病測量的不準(zhǔn)確,導(dǎo)致分類錯誤,從而歪曲暴露與疾病的關(guān)聯(lián)。罕見病的信息偏倚更復(fù)雜,主要源于“診斷困難”和“暴露回憶偏差”。常見類型與成因-暴露測量偏倚(ExposureMeasurementBias):罕見病的暴露常為“長期、低劑量、間接暴露”(如環(huán)境污染物、藥物副作用),難以準(zhǔn)確測量。例如,在“兒童罕見病環(huán)境暴露”研究中,家長對“兒童期農(nóng)藥暴露”的回憶可能存在偏差(如高估暴露頻率),導(dǎo)致暴露分類錯誤。-診斷懷疑偏倚(DiagnosticSuspicionBias):研究者若已知病例的暴露史,可能在診斷時更傾向于“陽性診斷”,而對照因無暴露史,診斷更嚴(yán)格,導(dǎo)致疾病診斷的準(zhǔn)確性差異。例如,在“罕見病藥物不良反應(yīng)”研究中,若研究者知道病例服用了某藥物,可能會過度報告其不良反應(yīng),而對照的不良反應(yīng)則被低估。常見類型與成因-回憶偏倚(RecallBias):病例組因患病后更關(guān)注“暴露史”,回憶更準(zhǔn)確,而對照組回憶模糊,導(dǎo)致兩組暴露率差異被夸大。例如,在“罕見病與孕期暴露”研究中,病例母親對“孕期用藥”的回憶可能比對照母親更清晰,導(dǎo)致“孕期用藥”與疾病的關(guān)聯(lián)被高估??刂撇呗?標(biāo)準(zhǔn)化暴露測量工具:采用“盲法(Blinding)”設(shè)計,即暴露測量者不知曉研究對象是病例還是對照,避免主觀判斷偏差。例如,在“環(huán)境暴露”研究中,我們使用“空氣污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)”(客觀指標(biāo))而非“問卷回憶”,并通過第三方實(shí)驗(yàn)室檢測生物樣本(如血液中重金屬含量)驗(yàn)證暴露水平。-多源信息驗(yàn)證:通過“醫(yī)療記錄、實(shí)驗(yàn)室檢查、影像學(xué)資料”等多源信息驗(yàn)證疾病診斷,避免單一診斷方法的偏差。例如,在“自身免疫性罕見?。ㄈ缦到y(tǒng)性硬化癥)”研究中,我們同時納入“臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)(如ACR/EULAR標(biāo)準(zhǔn))”和“實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)(如抗Scl-70抗體陽性)”,確保病例診斷的準(zhǔn)確性??刂撇呗?控制回憶偏倚:采用“結(jié)構(gòu)化問卷”(由統(tǒng)一培訓(xùn)的調(diào)查員執(zhí)行),避免誘導(dǎo)性問題;對于“長期暴露”,可通過“生活事件timeline”(如搬家、換工作時間點(diǎn))幫助回憶。例如,在“罕見病職業(yè)暴露”研究中,我們讓研究對象回憶“近5年職業(yè)變化”,并結(jié)合“工作檔案”核實(shí)暴露史,減少回憶誤差。(三)混雜偏倚(ConfoundingBias):從“殘余混雜”到“未測量混雜”混雜偏倚是病例對照研究中最常見的偏倚,即使經(jīng)過匹配,仍可能存在“殘余混雜”(ResidualConfounding,如匹配后年齡仍存在組間差異)或“未測量混雜”(UnmeasuredConfounding,如罕見病的未知遺傳因素)。常見類型與成因-殘余混雜:匹配時未完全控制混雜因素(如僅按“年齡組”匹配,但組內(nèi)年齡仍存在差異),或混雜因素與暴露存在非線性關(guān)聯(lián)(如年齡與疾病風(fēng)險呈“U型”關(guān)系,線性匹配無法控制)。-未測量混雜:罕見病常與“未知基因突變”“環(huán)境-基因交互作用”相關(guān),若這些因素未被識別或測量,則無法通過匹配或統(tǒng)計方法控制。例如,在“環(huán)境暴露與罕見病”研究中,若未檢測“代謝酶基因(如CYP2D6)多態(tài)性”,則無法控制“遺傳易感性”對暴露代謝的影響。控制策略-多因素分析(MultivariableAnalysis):即使經(jīng)過匹配,仍需在分析階段調(diào)整匹配因素及其他混雜因素。例如,在“年齡、性別匹配”的研究中,采用“l(fā)ogistic回歸”分析暴露與疾病的關(guān)聯(lián),同時調(diào)整“年齡、性別、地域、合并癥”等因素,控制殘余混雜。-傾向性評分匹配(PropensityScoreMatching,PSM):當(dāng)混雜因素較多時,可通過“傾向性評分(PropensityScore,PS)”計算每個研究對象“具有暴露條件的概率”,再按PS匹配病例與對照,實(shí)現(xiàn)多因素平衡。例如,在“罕見病藥物治療”研究中,我們計算“年齡、性別、疾病分期、合并癥”的PS,按1:1匹配,使兩組在混雜因素上高度可比??刂撇呗?敏感性分析(SensitivityAnalysis):評估未測量混雜對結(jié)果的影響。例如,采用“E-value”分析“需要多強(qiáng)的混雜因素才能改變研究結(jié)果”,或通過“分層分析”檢驗(yàn)不同亞組中結(jié)果的穩(wěn)定性。例如,在“罕見病環(huán)境暴露”研究中,我們按“基因突變類型”分層,若暴露與疾病的關(guān)聯(lián)在突變亞組和野生型亞組中均存在,則結(jié)果更可靠;若僅在突變亞組存在,則提示“基因型”可能是未測量的混雜因素。-孟德爾隨機(jī)化(MendelianRandomization,MR):當(dāng)存在未測量混雜時,可利用“基因變異(如SNP)”作為工具變量(IV),通過“遺傳隨機(jī)化”原理控制混雜,推斷暴露與疾病的因果關(guān)聯(lián)。例如,在“吸煙與罕見病”研究中,利用“尼古丁受體基因(CHRNA5-A3-B4簇)變異”作為吸煙的IV,避免“生活方式”等未測量混雜的影響。05罕見病病例對照研究中的綜合考量:平衡科學(xué)與實(shí)用罕見病病例對照研究中的綜合考量:平衡科學(xué)與實(shí)用罕見病病例對照研究的匹配與偏倚控制,本質(zhì)是“科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性”與“現(xiàn)實(shí)可行性”的平衡。在實(shí)際操作中,需結(jié)合疾病特點(diǎn)、資源條件和研究目的,動態(tài)調(diào)整策略:匹配與“保留變異”的平衡匹配雖能控制混雜,但可能“過度匹配”而損失信息。例如,在“罕見病基因-環(huán)境交互作用”研究中,若匹配“基因突變類型”,則無法分析“基因型與暴露的交互效應(yīng)”。此時,可采用“分層匹配”(如按基因型分層后,在層內(nèi)匹配年齡、性別),或“不匹配但在分析時調(diào)整基因型”,既控制混雜,又保留交互效應(yīng)信息。偏倚控制的“成本-效益”分析部分偏倚控制方法(如多中心招募、生物樣本檢測)成本較高,需評估其對研究質(zhì)量的提升是否值得。例如,在“資源有限的基層醫(yī)院開展的罕見病研究”,可優(yōu)先采用“標(biāo)準(zhǔn)化問卷”而非“實(shí)驗(yàn)室檢測”測量暴露,通過“嚴(yán)格培訓(xùn)調(diào)查員”和“盲法設(shè)計”控制信息偏倚,而非追求

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