实验流行病学.ppt

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1、实 验 流 行 病 学（Experimental Epidemiology）,实践是检验真理的唯一标准实验是验证假设的最好方法,第一节 概 述 一 简史 二 实验的概念 三 实验流行病学研究的基本原则 四 实验流行病学研究的分类,一 简 史1919年 实验流行病学方法 英国Topley 动物群感染模型 英国的Wilson和Greenwood 德国的Neufeld 美国的Webster,第一节 概述简史,18世纪 经典的人群流行病学实验研究 James Lind vitC与坏血病 George Baker 铅与腹绞痛 Golderger vitB与糙皮病,第一节 概述简史,1955年 Franc

2、is进行的疫苗现场试验是迄今规模最大的人群实验,第一节 概述简史,1979年前后 中国医学科学院卫生研究所在东北某地区开展向人群投硒制剂以预防克山病的现场实验 苏德隆等在启东进行的水源与肝癌发生关系的类实验（quasi-experiment）,Topley的动物实验,原理：某些因素保持不变，变动其他因素，观察所发生的情况。他们用纯种小鼠做实验动物，并用小鼠自然易患的三种疾病作研究，即巴斯德氏菌病，一种细菌性呼吸道疾病，鼠伤寒，一种细菌性肠道病和鼠痘，一种病毒病。他们可经直接接触在鼠间传播。,第一节 概述简史,观察从间断接触改为连续接触的影响,感染小鼠25只和正常小鼠100只放入笼中，每笼一鼠

3、每周一、三、五将这些小鼠聚集在一个大笼中 每次聚集四小时 聚集之日，加进正常小鼠两只 实验结果如图：,第一节 概述简史,Topley的动物实验,70天后,180只,15天后,44只,由150只减少到20只,第一节 概述简史,观察分散对一个感染鼠群的影响,将感染的鼠群分散为数量不等的小组对该鼠群发病的影响,鼠群分散后不加进新鼠。实验的方法和结果如下：,第一节 概述简史,开始流行时：将100只的鼠群分为4组，对流行的影响不大;将鼠群分为10小组，后者的死亡率要比前者对照小鼠的死亡率低得多 流行已传开：将鼠群分组，即使所分的鼠群较多，对流行的影响也不大 感染持续传播时：将每鼠置于单个鼠笼中，这些鼠的

4、平均死亡率要比留在鼠群中其他同龄鼠的死亡率低。,第一节 概述简史,上述实验得出 动物群分散为数量相当小的组，可影响流行过程；分散为数量较大的组，对流行过程影响不大；分散时所处的流行阶段也有一定的作用。,第一节 概述简史,观察“组队组”的感染,一组已感染的小鼠与另一组正常小鼠接触一段时间 把正常组小鼠移开并与另一组正常鼠接触 感染从前一组传到另一组，接触过程就会持续下去,第一节 概述简史,实验的结果鼠伤寒或巴斯德氏菌病未能持续传播三组以上。,当时未用鼠痘病毒唑这个实验，他们认为各组鼠的数量大一些，或组间接触的时间长一些也许能够观察到感染可持续传播超过三个组。实验说明有效接触感染因素在感染传播中所

5、起的作用,第一节 概述简史,Goldberger 关于糙皮病的研究,Goldberger的人群实验主要分为两个方面：用限制性膳食（低蛋白质）引起人体糙皮病 用改良膳食（增加动物蛋白质）治愈和预防人体糙皮病,防治实验,诱发试验,第一节 概述简史,Goldberger的结论：糙皮病可以通过适当的膳食来预防，而无需其他因素（如卫生状况）干预。根据富裕人家膳食特征（富人很少患糙皮病）以及流行病学观察结果，提示食物因素为新鲜动物蛋白。该实验研究中可能是鲜肉和牛奶起了保护作用，即它们提供了糙皮病预防因子。,第一节 概述简史,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

6、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。,二 概 念,第一节 概述概念,实验流行病：将来自同一总体的研究人群随机分为实验组和对照组，研究者对实验组人群施加某种干预措施后，随访并比较两组人群的发病（死亡）情况或健康状况有无差别及差别大小，从而判断干预措施效果的一种前瞻性、实验性研究方法。,第一节 概述概念,对照的原则 随机的原则 盲法的原则,三 基 本 原 则,第一节 概述基本原则,按研究场所划分现场试验（field trial）临床试验（clinical trial）按所具备设计的基本特征划分真实验（true experiment）类实验（quasi-experi

7、ment）即半实验（semi-experiment）,第一节 概述分类,四 分 类,现场试验（field trial）,第一节 概述分类,个体试验,社区试验,个体分组试验研究的结构示意图,第一节 概述分类,研究对象（未患病者）,实验组(干预组）,无效,无效,有效,对照组,有效,现场随机对照试验研究的结构示意图,第一节 概述分类,选择社区,测定基线值，建立监测系统,随机选择实验组和对照组,对照组（无干预）实验组（有干预）,迁移,继续监测,迁移,失访（结局不知）,失访（结局不知）,结局可知,临床试验研究的结构示意图,临床试验（clinical trial）,第一节 概述分类,研究对象（病人）,实验

8、组(干预组）,无效,无效,有效,对照组,有效,真实验（true experiment）,具备这四个基本特征的实验称为真实验,前瞻性研究 施加一种或多种干预措施 对象必须是来自一个总体的随机抽样人群 平行的实验组和对照组,第一节 概述分类,类实验（quasi-experiment）即半实验（semi-experiment）,不设对照组,设对照组,第一节 概述分类,第二节 现场试验研究 一 定义 二 原理 三 设计基本原则与步骤 四 资料收集与分析 五 伦理问题 六 应用实例,以正常人为研究对象，以个体或群体为研究单位，将研究对象随机分为实验组和对照组，将所研究的干预措施给予实验组人群后，随访观察

9、一段时间并比较两组人群的结局，如发病率、死亡率、治愈率、健康状况改变情况等，对比分析两组之间效应上的差别，从而判断干预措施的效果的一种前瞻性、实验性研究方法。,一 定 义,第二节 现场试验研究定义,研究对象是正常人，即未患所研究疾病的人群 选择可比性的社区随机分为实验组和对照组 给实验组施加干预措施 随访取得两组人群的结局资料 判断或评价干预措施的效果,第二节 现场试验研究原理,二 原 理,（一）明确研究目的（二）研究对象的选择（三）确定实验现场（四）样本大小的确定（五）随机化分组（六）设立对照（七）盲法的应用,三 基本原则与步骤,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,（一）明确研究目的,（二）

10、研究对象的选择,对干预措施有效预期发病率较高干预对其无害能将实验坚持到底依从性(compliance)好,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,人口稳定，流动性小，并有足够的数量疾病发病率在该地区较高而且稳定评价疫苗免疫学效果时，选择近期内未发生该疾病流行的地区有较好的医疗卫生条件领导重视，群众愿意接受，协作条件较好,（三）确定实验现场,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,（四）样本量确定,干预措施实施前、后研究人群中研究事件的发生率第I型（）错误出现的概率第II型（）错误出现的概率单侧检验或双侧检验研究对象分组数量,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,样本量计算：,非连续变量样本量计算：,p1

11、：对照组发生率p2：试验组发生率,：（p1+p2）/2Z:为水平相应的标准正态差Z：为1-水平相应的标准正态差N：为计算所得一个组的样本大小,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,例如：假设对照组的发病率为40%，通过干预措施发病率下降到20%才有推广使用价值，规定水平为0.01，水平为5%，把握度（1-）为95%，本研究为双侧检验，问两组要观察多少人？,p1=40%，p2=20%，Z和Z可从表6-1 查出，双侧检验时Z为2.58，Z为1.64,=（0.4+0.2）/2=0.3 代入公式:,即每组需观察184例,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,不同或水平的Z和Z值的标准正态差简表,*双侧检验

12、时Z与单侧检验时相同,查表法确定样本大小，首先要提供以下数据：两组中较小率为：20%两组间率之差为：20%=0.01，=0.05用查表法（参考有关统计书），每组需样本大小为180例，与公式计算法近似。,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,连续变量样本量计算：,：为估计的标准差d：为两组连续变量均值之差Z、Z和N所示意义同上述计数资料的计算公式 以上公式适用于N30时,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,例如：假设合理膳食可以使干预组的血清胆固醇水平较对照组降低15mg/dl，已知从其他资料获得胆固醇方差为（25mg/dl）2，本设计为双侧检验，水平为0.05、为0.05，试计算各组样本数。,为

13、25，d为15，从表62查得Z为1.96，Z为1.64，代入公式：,即每组需观察72例,查表法，首先计算,每组需样本大小为74例，与公式计算法接近,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,（五）随机化分组,简单随机分组（simple randomization）,分层随机分组（stratified randomization）,整群随机分组（cluster randomization）,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,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：,简单随机分组（simple rando

14、mization）,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,优点：简单易行，随时可用，不需要专门工具。缺点：要求在随机分组前抄录全部研究对象的名单并编号。因此，研究对象数量大时，工作量大，有时难以做到。但它是理解和实施其他随机分组方法的基础。,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,分层随机分组（stratified randomization）,例如：根据实验研究要求，将年龄分成3层，即04岁、59岁、1014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。,第二节 现场试验研究基本原则与步骤

15、,优点:增加组间均衡性，提高实验效率缺点:分组前需要有一个完整的研究对象名单 这一点上具有简单随机分组同样的缺点,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,整群随机分组（cluster randomization）,优点:实际工作中易为群众所接受，抽样和调查比较方便，节约人力、物力，因而多用于大规模调查。缺点:抽样误差大，分析工作量大。,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,（六）设立对照,原因：,不能预知的结局 霍桑效应（Hawthorne effect）安慰剂效应（placebo effect）潜在的未知因素的影响,方式：,安慰剂对照 自身对照 交叉对照,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,（七）

16、盲法的应用,单盲（single blind）研究对象不知分组情况 双盲（double blind）研究对象、研究者不知分组情况 三盲（triple blind）研究对、研究者、负责资料收集者不知分组情况,第二节 现场试验研究基本原则与步骤,盲法(blinding)减少研究对象和研究者主观因素的影响(信息偏倚),博君一笑：双盲实验,单盲(single blind),双盲(double blind),三盲(triple blind),开放试验(open trial),不可能实现盲法外科手术锻炼饮食教育,（一）偏倚的防止,1排除（exclusions）,经过排除后，其结果可减少偏倚，但可能影响研究结

17、果的外推（extrapolation of the result），被排除的研究对象愈多，结果推广的面愈小。,第二节 现场试验研究资料收集与分析,四 资料收集与分析,研究对象,不合格（ineligibility）不依从（noncompliance）失 访（loss to follow-up）,2退出（withdrawal）,实验组成员不遵守干预规程，相当于退出（drop-out）实验组，对照组成员不遵守对照规程而私下接受干预规程，相当于加入（drop-in）实验组。研究对象不遵守实验规程的原因一般有以下几种：实验或对照措施有副作用。研究对象对实验不感兴趣。研究对象的情况发生改变，如病情加重等。

18、,第二节 现场试验研究资料收集与分析,（二）实验效果的主要评价指标,用定性指标并尽可能用客观定量指标 测定方法有较高的真实性和可靠性 易于观察和测量，易为受试者所接受,第二节 现场试验研究资料收集与分析,有效率（effective rate）,评价治疗措施效果主要指标,治愈率（cure rate）,病死率（case fatality rate）,生存率（survival rate）,第二节 现场试验研究资料收集与分析,有效率（effective rate）,治疗有效例数应包括治愈人数和好转人数,治愈率（cure rate）,第二节 现场试验研究资料收集与分析,生存率（survival rate

19、）,病死率（case fatality rate）,第二节 现场试验研究资料收集与分析,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,抗体几何平均滴度（GMT）,第二节 现场试验研究资料收集与分析,保护率（protective rate，PR）,n1、n2分别为对照组、实验组人数 P1、P2分别为对照组、实验组发病率Q1=1-P1，Q2=1-P2,第二节 现场试验研究资料收集与分析,效果指数(index of effectiveness,IE),抗体阳性率,抗体几何平均滴度（GMT）,C：编

20、码滴度为零时，血清稀释倍数之倒数。M:编码滴度之算术均数。,第二节 现场试验研究资料收集与分析,或,治疗措施效果的考核还可用病情轻重、病程长短及病后携带病原状态、后遗症发生率、复发率等指标评价考核病因预防可用疾病发病率、感染率等指标评价,第二节 现场试验研究资料收集与分析,慢性非传染性疾病评价指标常用中间结局变量：人群认知、态度、行为改变 行为危险因素变化，如控烟、合理膳食、体育运动、高危人群的生活指标等 生存质量变化，包括生理机能、心理机能、社会机能、疾病症状体征、对健康感受和满意程度等主要方面 干预投入、产出效果评价等,第二节 现场试验研究资料收集与分析,必须具有科学依据 公平选择研究对象

21、 获得社区知情同意 对照组选择和“善后”处理 较长试验期限导致“延误”问题,五 伦 理 问 题,第二节 现场试验研究-伦理问题,例1：国产血源性乙型肝炎疫苗接种后9年效果评价（中华预防医学杂志，1998；32（4）：205）。,（一）目的,采用随机、双盲、有安慰剂对照的试验方法，观察乙型肝炎疫苗接种后9年效果。,第二节 现场试验研究应用实例,六 应 用 实 例,（二）对象,（三）方法,1、分组,2、预防接种,3、随访和实验室检测,1986年4月，经筛检ALT（丙谷转氨酶）在正常范围，HBV3项指标（HBsAg、抗-HBs和抗-HBc）全阴性者180名，单项抗-HBs低水平（2.1S/N10者8

22、5名，共265名59岁小学生作为研究对象。,第二节 现场试验研究应用实例,（四）观察的标准,1、HBV感染2、病例诊断3、自然加强4、无、弱应答,（五）结果,1、资料的完整性2、疫苗接种效果3、在9年观察期间，疫苗和安慰剂组HBV感染情况,第二节 现场试验研究应用实例,第三节 临床随机对照试验 一 定义 二 原理 三 基本特征 四 基本原则 五 主要用途 六 注意的问题 七 应用实例,一 定 义,在病人中进行的，通过比较治疗组与对照组的结果而确定某项治疗或预防措施的效果与价值的一种前瞻性研究。,第三节 临床随机对照试验定义,二 原 理,选定患有某种疾病的病人(住院病人或非住院病人），将他们随机

23、分为两组，实验组和对照组，对实验组病人施加某种预防或治疗的干预措施后，随访并观察一段时间，比较两组病人的发病结局，从而判断干预措施的预防或治疗效果。,第三节 临床随机对照试验原理,一种特殊的前瞻性研究 干预（intervention）必须有正确的实验设计 在人体上进行的，不能强迫病人,三 基 本 特 征,第三节 临床随机对照试验基本原则,四 基 本 原 则,对照 随机化分组 盲法试验 常使用标准疗法对照,第三节 临床随机对照试验基本原则,五 主 要 用 途,治疗研究 诊断研究 筛检研究 预后研究 病因研究,第三节 临床随机对照试验主要用途,（一）临床依从性,六 注 意 问 题,（二）临床不一致

24、性,（三）安慰剂效应,（四）向均数回归,第三节 临床随机对照试验注意问题,指患者执行医嘱的程度,（一）临床依从性（clinical compliance）,第三节 临床随机对照试验注意问题,衡量依从性方法：,计数患者剩余的处方药量 药物水平测定方法 从治疗预期效果分析依从性 直接询问病人,第三节 临床随机对照试验注意问题,低依从性原因：,患者文化素养及医学知识限制 疾病症状不明显或轻微，尚未影响患者健康、生活和工作 因经济和社会原因不能接受有效、系统的治疗 某些治疗过于复杂或疗程太长，患者不易坚持 某些措施毒副作用太大，使患者终止治疗 医务人员服务态度差或技术水平低，患者不满或失去信任 就诊手

25、续繁杂困难,第三节 临床随机对照试验注意问题,宣教患者遵从医嘱并提高医生人际能力 防治措施简单方便 提高医疗技术水平，用药高效低副作用 将服药习惯的养成与日常生活行为结合起来 改进管理，改善医疗服务质量 社会和家庭的关怀和支持,改善依从性措施：,第三节 临床随机对照试验注意问题,（二）临床不一致性（clinical disagreement）,临床医生在工作中经常发生临床意见分歧即同一医生对同一病人连续几次检查结果，或者不同医生对同一病人的检查结果不相符。,第三节 临床随机对照试验注意问题,临床不一致性产生原因：,被检查者生理、心理反应差异 检查者感觉的生理变异 检查仪器、方法、试剂问题，检查

26、环境中的干扰因素等,第三节 临床随机对照试验注意问题,减少临床不一致性措施：,创造良好的诊断环境 加强责任心，建立良好的医患关系 加强人员训练，熟练掌握操作技术,统一检查、诊断和治疗标准 复查病史，引用资料，避免主观臆断、先入为主 邀请专家和不了解病情的医生会诊，核实资料的准确性 用辅助检查技术 进行复查,第三节 临床随机对照试验注意问题,临床不一致性描述：,常用Kappa值，实际一致率与非机遇一致率的比来表示不一致性。例如：甲乙两位眼科医生检查同样的眼底图象100张，结果,第三节 临床随机对照试验注意问题,2名眼科医生对100张眼底图象的诊断结果,Kappa值=55.14%,具体计算方法如下

27、：,第三节 临床随机对照试验注意问题,第三节 临床随机对照试验注意问题,或者用推算公式：,第三节 临床随机对照试验注意问题,根据判断标准可知两者的检查结果具有中度一致性。,判断Kappa一致性的强度,第三节 临床随机对照试验注意问题,测 量 值,（三）安慰剂效应,第三节 临床随机对照试验注意问题,（四）向均数回归,七 应 用 实 例,例2：氟罗沙星与氧氟沙星治疗细菌性感染228例临床研究,（一）目的 用随机对照研究方法，评价氟罗沙星治疗细菌性感染的效果,（二）病例的选择标准,（三）排除条件,1、有严重的脏器功能不全者2、感染严重者、怀孕和授乳妇女、对喹诺酮类有过敏史者,（四）分组,（五）治疗方

28、法,第三节 临床随机对照试验应用实例,（六）疗效及安全性评价,1、疗效判断标准为：痊愈：治疗后、症状、实验室及病原学检查均转为正常病情明显好转，上述痊愈4项指标中有1项未转正常进步：病情有好转，但不明显，上述痊愈4项指标中有2项未转正常无效：治疗72小时病情无好转或有恶化者，痊愈及显效者为有效病 例据此计算有效率。,2、安全性评价,第三节 临床随机对照试验应用实例,（七）细菌学检查及药敏测定,（八）结果评价,1、疗效评价,FLX组与OFX组基本情况,第三节 临床随机对照试验应用实例,FLX组与OFX组基本情况和感染比较,第三节 临床随机对照试验应用实例,FLX组与OFX组治疗尿路感染115例效

29、果比较,FLX组和OFX组对尿路感染治疗效果的比较,将上表整理为：,第三节 临床随机对照试验应用实例,H0：两种药物有效率无差别，即1=2H1：两种药物有效率有差别，即12该四格表最小理论值为T22=57*17/115=8.43，故按下列公式计算：,=0.09,查表得p0.75，说明两组药物效果差别无显著性意义。其余计算方法同上。,第三节 临床随机对照试验应用实例,FLX组与OFX组治疗下呼吸道感染88例效果比较,FLX组与OFX组对下呼吸道感染治疗的效果比较,第三节 临床随机对照试验应用实例,FLX组与OFX组治疗腹腔感染25例效果比较,FLX组与OFX组对腹腔感染治疗效果比较,第三节 临床

30、随机对照试验应用实例,FLX组与OFX组各类感染总治疗效果比较,FLX组与OFX组对各类感染总治疗效果比较,2、不良反应：,3、临床分离菌药敏测定：对FLX组和OFX组分离菌纸片药敏测定结果 显示两组细菌对该药的敏感性相仿。,（九）结论,第三节 临床随机对照试验应用实例,第四节 类 实 验 一 定义 二 原理 三 研究设计 四 实例,一 定 义,完全流行病学实验必须有四个基本特征：对照随机抽样分组干预措施随访观察结局 如果一项实验研究缺少其中一个或几个特征，这种实验就称为类实验。,第四节 类实验定义,二 原 理,与真实验研究基本一致 与真实验研究不同的是：有对照组但没有随机分配 没有对照组，作

31、自身前后对照或与已知结果作比较,第四节 类实验原理,三 研 究 设 计,（一）不对等比较组设计,就是没有随机分配的平行对照设计,（二）分组方法,组间分配不是随机的，采用的是配比技术。个体配比成组配比整群配比,第四节 类实验研究设计,（三）样本大小,参照社区实验中陈述的样本大小公式,（四）干预随访,注意,1、如何确定随访结局,2、避免组间“沾染”（串组）,（五）资料分析方法,同现场试验一样,第四节 类实验研究设计,（1）个体配比 基本情况（如年龄、性别、教育程度和社会经济地位等）相似的两个（配比）或多个（配伍）个体，人为地分配进入实验组和对照组。这种分组方法在选择合适的配比个体上比较困难。（2）

32、成组配比 使配比组间在各基本情况的频率分布上相似，如组间年龄构成比或平均收入水平相近。这种分组方法不能保证基本情况的联合分布式相似，如中年组并且高收入水平者的频率在组间相近，但这种方法较为方便。（3）整群配比 分配方法同成组配比相似，只是分组单位不是个体而是群组。,第四节 类实验研究设计,四 实 例,中国改水降氟措施效果评价科研组，于1998年报道中国改水降氟措施效果评价和标准研究，就是一个没有对照组（为自身前后对照）的类实验。在全国饮水型地方性氟中毒流行严重的10省市，整群抽样调查了1960个改水降氟工程，约占全部工程的10%。评价指标一是改水降氟设施出口处水氟浓度1mg/L，二是改水后出生

33、并饮用该水8年以上的812岁儿童其氟斑牙患病率30%。,第四节 类实验实例,结果表明：改水前氟浓度平均为3.1mg/L,改水后尚有20%以上的工程超过卫生标准1mg/L；随着改水年数的延长，水氟浓度有增加趋势；改水前儿童氟斑牙患病率为81.90%，改水后降为34.84%。,第四节 类实验实例,改换水源工程后812岁人群氟斑牙分级患病率变化情况,第四节 类实验实例,H0：改水前后儿童氟斑牙患病率无差别，即1=2H1：改水前后儿童氟斑牙患病率有差别，即12 该表最小理论值为T25=5504*669/12744=289，故不需校正，按下列公式计算：,查表，p0.01,则改水前后儿童氟斑牙患病率有明显

34、变化，改水后儿童氟斑牙患病率下降了。,=2975,第四节 类实验实例,第五节 与队列研究优缺点的比较 一 优点 二 缺点,一 优 点,不存在回忆误差带来的信息偏倚 研究对象来自同一总体的随机抽样样本，且随机分为实验组和对照组，均衡性好 实验组和对照组同步比较，最终作出肯定性的结论，因而检验假设的能力比队列研究强 有助于了解疾病自然史，并且可以获得一种干预与多种结局的关系,第五节 与队列研究优缺点比较优点,二 缺 点,要求高、控制严、难度大 研究费时间、费人力、花费高 受干预措施适用范围约束，影响结果推论到总体 依从性不易做得很好，影响实验效应的评价 长期的随访造成的失访难以避免 涉及医德问题,第五节 与队列研究优缺点比较缺点,