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　　 臨床試驗設計要素

　　研究設計是醫(yī)學科學研究中的重要組成部分。完善科學的試驗設計方案能夠有效指導試驗的順利開展，合理安排實驗觀察內容，以較經濟的人力、物力和時間獲得相對準確可靠的結果。完善的科研設計要求我們明確科研設計中的基本要素，遵循隨機、對照、重復、盲法和均衡等設計原則。其中，研究對象、處理因素和試驗效應組成科研設計的三要素，在任何一項試驗中都包括這三個基本要素。三要素在整個實驗設計中的安排是否科學、合理、完善，是科研設計中的關鍵問題。

　　 研究對象

　　一般來說，在醫(yī)藥科研實踐中，研究對象主要有人、動物、植物及微生物等，其次還有人或動物的材料。根據具體情況可以采用整體作為研究對象，即在完整的機體內進行實驗（整體實驗）；也可以采用器官、組織、細胞、亞細胞甚至分子作為研究對象，即體外試驗（離體實驗）或者先體內后體外的試驗（半體內試驗），究竟在什么層次上進行科研，必須服從于科學假說的需要。

　　研究對象的確定主要取決于研究的目的。人體是醫(yī)學研究中常選用的對象。人體試驗研究是基礎理論和動物實驗后與臨床應用前的中間環(huán)節(jié)，是醫(yī)學科研的重要手段。以人體為研究對象時，試驗設計首先必須符合并通過生物醫(yī)學研究機構的倫理審查。在設計過程中，應考慮個人條件如種族、性別、年齡、嗜好、生活習慣、居住地區(qū)的外環(huán)境和其社會因素如職業(yè)、居住條件、家庭情況、心理狀況等。如果是選擇患者作為研究對象時，篩選合格的病例是人體觀察的重要環(huán)節(jié)之一，其中要考慮患者的病種、病型、病期、病程、病情、診斷方法和診斷標準等。最基本的要求是正確診斷、正確分期及正確判斷病情等。無論選擇正常人或患者為研究對象，都應注意“納入和排除標準”。

　　在醫(yī)學科研實驗中進行動物實驗是一項重要的方法，它對生命科學研究不可或缺，已逐漸形成為許多學科發(fā)展的基礎，推動了諸多領域取得突破性進展。常用的實驗動物有：小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、魚、蛙、猴、貓、雞等。實驗動物的選擇涉及經費開支、研究方法、研究結果及實驗成敗，更關系到研究的科學性和可靠性，因此研究者必須閱讀大量相關文獻，了解實驗動物學知識。以便正確選擇實驗動物種類。一般來說需要選擇與人的功能、代謝及疾病特點相似的動物，利用實驗動物與人類某些相近的特性，通過動物實驗對人類疾病的發(fā)生、發(fā)展及規(guī)律進行推斷和探索。選擇近似人體反應的高等動物作為研究對象，其研究結果的實際意義好，但這并不是一條通用的規(guī)律。試驗中還應根據試驗目的和設計要求，結合動物的習性、解剖學、生理學及病理學特點等，參考已有的經驗和資料，合理的選擇動物種類。另外，同一種類的動物其不同個體之間對某一處理因素的反應也有差別。因此，還要注意動物個體包括年齡、性別、窩別、體重、營養(yǎng)和健康狀況等的選擇。

　　樣品或藥物作為研究對象時，要注意品種、批號、有效期、用量等因素的影響。用離體器官、活體組織、分泌物、體液等作為研究對象時，應考慮取材條件、部位、新鮮程度和保存、培養(yǎng)情況等。以細胞作為研究對象是近現代醫(yī)學科研中廣泛應用的重要生物技術，通過細胞試驗有利于觀察細胞周期、細胞分裂、細胞增殖與分化、細胞凋亡與壞死、細胞間相互作用、細胞遷移及其相關信號通路調控機制等細胞生物學行為，從而更精確了解生物體的生長、發(fā)育、分化、繁殖、運動、遺傳、變異和衰老等基本生命現象。值得注意的是，盡管原代細胞與人或動物的反應特性相似，但依然難以精確模擬體內環(huán)境，難以真實反映機體的整體調節(jié)，且來自不同個體的細胞間也有較大差異，隨著培養(yǎng)時間的變化其反應也不夠穩(wěn)定。研究者需熟練掌握細胞生物學知識，根據實驗目的選擇合適的細胞作為研究對象。

　　 研究對象條件

　　作為研究對象，必須同時滿足兩個基本條件：1、必須對處理因素/干預措施敏感；2、對處理因素/干預措施反應比較穩(wěn)定。

　　存在以下情況之一者，不宜作為一般臨床科研的研究對象：

　　研究對象的純化

　　所謂研究對象的純化（一致性），即應考慮研究對象構成的均勻性，減少個體差異，提高樣本的同質性。首先，研究對象的具體指標應是明確的，且不受其他因素的影響。如在臨床科研中，要求研究對象的癥狀、體征、輔助檢查結果具有典型性與代表性。其次疾病的病史明確、符合流行病學規(guī)律。第三，疾病診斷與病情分級的標準務必按照有關規(guī)定，且表現具有典型性，非典型性的特殊病例不宜作為受試對象，因為特殊病例提示機體或致病因素與一般存在差異。第四，研究對象要有可靠的依從性，中途不可間斷。故研究對象的病情一般應是中等的，若病情過重，死亡率很高，不易反映處理因素的療效；若病情過輕，稍加處理即可痊愈，難以區(qū)分不同被試因素的優(yōu)劣。因此，只有通過對病情中等病例得到肯定的結論后，才會擴大觀察輕、中、重三類不同病情的患者。

　　研究對象的依從性

　　研究對象的依從性是指他們按預定計劃接受處理因素的合作程度。在醫(yī)學科研中，尤其是在臨床科研中，患者由于其心理、社會、經濟等多方面的原因而可能出現忘記服藥、中途退出實驗或換組等不依從的表現，從而干擾試驗計劃的完成。因此，提高研究對象的依從性是十分重要的。絕對的依從只有在麻醉狀態(tài)下才能見到。在實驗設計時，應制定一旦出現不依從情況的補救措施。

　　干預措施/處理因素

　　處理因素/干預措施：是指在醫(yī)學科學研究中，有目的地作用于研究對象的因素，又稱被試因素、研究因素、干預措施或特異性影響因素，是根據不同的研究目的而給出研究對象施加的各種干預措施。處理因素可以是研究對象本身相關的特征，如性別、年齡、職業(yè)、遺傳、心理等內因；也可以是生物、化學、物理和地理等外因。按照是否可由研究者控制，則將處理因素分為自然存在和人為干預兩大類。自然存在的處理因素是客觀存在的，包括各種環(huán)境、體內的因素。人為干預因素是指研究者外部施加的，如治療的藥物、手術、檢查、健康教育、心理咨詢等。

　　處理因素又有數量和質量之分，所謂數量因素，就是因素水平的取值是定量的，如藥物的劑量、藥物作用的時間等；所謂質量因素，就是因素水平的取值是定性的，如藥物的種類、處理方法的種類等，應結合實際情況和具體條件。一項科學研究中必須明確和選擇合理可行的處理因素。

　　處理因素的選擇

　　處理因素的選擇取決于試驗目的。但是在選擇處理因素時，我們往往抓不住試驗中的主要處理因素，選擇過多或過少的處理因素，因此研究者應在研究設計前，先充分查閱文獻，了解所在研究領域的研究基礎和相關信息，再根據研究目的的需要，以及人力、物力及時間的實施可行性，選定合適的主要處理因素。另外，科研中必須明確處理因素與混雜因素。所謂混雜因素，是指非有意作用于研究對象身上，而在研究中可能起干擾作用的因素?；蚍Q非處理因素。由于混雜因素往往干擾研究結果，產生混雜效應，影響處理因素產生效應的對比分析，因此，在科研設計時要結合具體研究注意區(qū)分處理因素和混雜因素，并設法控制混雜因素，消除干擾。

　　處理因素的數目和水平的選擇

　　處理因素作用于研究對象引起的效應與處理因素的數目和水平有關。在科研中，處理因素的數目和水平的選擇，取決于試驗目的。一般來說，一項科研的處理因素不宜過多或過少。過多的處理因素容易導致試驗分組和研究對象數量增多，實驗誤差難以控制，而過少的處理因素則使得研究工作缺乏足夠的深度和廣度。

　　所謂處理因素的水平，即一個處理因素有程度、劑量、方法、時間、空間、性質等方面的不同。研究人員應根據自身試驗目的設計合理的試驗方案。

　　單因素水平：最常見的實驗類型。如我們平時做的注冊前臨床研究。

　　單因素多水平：比如比較同一刺激不同強度時的反應，比較不同藥物劑量對某病的療效觀察。

　　多因素單水平，多因素多水平研究，常見于藥物研究。

　　處理因素的標準化

　　即保證處理因素在整個研究過程中保持一致和穩(wěn)定，按照同一標準進行。處理因素一旦確立，在整個研究過程中應保持一致和穩(wěn)定，其實施方法應標準化與固定化。

　　混雜因素的控制

　　在科研設計時，一般來說，確定處理因素較為容易。而充分估計到各種混雜因素是需要認真考慮的。因此在確定處理因素后，還要充分估計到自然存在和人為干預的各種混雜因素，并在設計中加以消除。

　　對于混雜因素，一般可通過設立對照的方法加以控制。通過對照組的設立，使得試驗組和對照組間除處理因素不同外，其他條件盡量一致，以此區(qū)別和控制混雜因素，排除混雜因素產生的效應，減少誤差，確保處理因素效應的真實性和可比性。此外，不可借用之前的試驗結果或其他資料作為本次實驗的對照，各組試驗必須同步進行。為此，只有準確預判可能的混雜因素，才能設計好實驗對照，準確合理的實驗對照可使組間的混雜因素影響互相相等或抵消，充分保證組間均衡可比，進而提高試驗結果的真實性和可靠性。

　　試驗效應/主要評價指標

　　處理因素作用于研究對象所產生的相應效應或反應，即為試驗效應。試驗效應通過具體檢測的效應指標來體現，也被稱為反應指標或研究指標。一項科學研究的結果就是從這種反應即效應指標中顯現出來的。因此，合理的效應指標是實驗設計科學性的體現，是實驗結果準確性、特異性和客觀性的體現，是保證科研獲得成功的又一重要條件。

　　效應指標按其主客觀性質可分為定量指標（量反應）和定性指標（質反應）兩大類。定量指標是指可以用各種儀器測量的客觀指標，如血壓、心率、血糖、血氣分析、呼吸動力學指標、肌肉收縮程度、各種蛋白質和核酸的測量等。這類指標能在數量上反應變化的特點，較為客觀、準確、精確，統(tǒng)計學分析的效率較高，應當盡可能多用，這類指標的數據也稱為計量數據。定性指標是指標的數值不能以定量的方法獲得，僅能根據某種反應出現與否作為指標，如癥狀的有與無、生存與死亡、治愈與未愈、有效與無效、嘔吐、驚厥等。這類指標只能反映某些性質的變化，難以判斷反應的程度，這類指標的數據稱為計數資料。在研究中，往往定量與定性指標之間有時可互相轉換，以滿足不同統(tǒng)計分析方法的要求。

　　另一類客觀存在但以主觀形式表達的指標，如形態(tài)學上對各種復雜病理狀態(tài)變化的程度和用于某些精神神經癥狀的評價，這些指標可以通過受試者的主訴記錄下來。

　　效應指標按其變量性質可分為計量指標、計數指標和等級指標三大類。計量指標是指實際測量得到的數值，有度量衡的單位，又可分為連續(xù)型和離散型兩種。計數指標是按照研究目的將資料分類并計數所得到的指標，常用能反映效應的指標有發(fā)病率、死亡率、治愈率、陰性率、緩解率等。等級指標沒有具體數量，也沒有量綱，但可區(qū)分程度或嚴重性的類指標，嚴格來講，仍屬于定性指標，如制定療效的痊愈、顯效、好轉、無效等。

　　效應指標的選定

　　效應指標的選擇，須根據實驗內容和目的合理確定所選指標的多少和種類。效應指標可以是一個指標，也可以是多個指標，選用多少指標、選用哪些指標會根據研究所涉及的專業(yè)知識、研究基礎、儀器設備條件、所投入的工作量及經費情況等綜合考慮。此外，許多效應只采用單一指標檢測來判斷結果容易導致其可信度不足，因此往往采取兩種或多種指標聯合驗證。選擇效用指標時應注意以下幾個問題：

　　1、客觀性：客觀存在的，可以通過一定的方法測量或記錄，可以用客觀方法測量與記錄，如體溫、血壓、心率、心電圖等客觀存在的指標，這些可以通過受試者的主訴記錄下來。主觀指標易受心理狀態(tài)與暗示程度的影響，并且感覺器官的感受往往由于背景條件與對比誘導可發(fā)生較大的差異，因此，在科研中應盡量少用。必須選用主觀指標時，可采取多人觀察法、盲法判定，而后采取加權平均值法，以減輕主觀因素的影響。

　　2、特異性：特異性即指標的排他性。所選效應指標能準確地反應處理因素的作用效果，不易受混雜因素的干擾，確實代表所研究的對象。

　　3、關聯性：所選用的指標必須與所研究的目的具有本質聯系，能夠確切反映處理因素的效應。指標的選擇可通過查閱文獻資料或理論推導來確定，也可通過預備實驗或用標準陽性對照來驗證。所選指標是否符合關聯性要求，往往反映科研工作者的專業(yè)知識和技術水平。

　　4、精確性：包括指標的精密度與準確度的雙重含義。準確度是指觀察值與標準值（真值）的接近程度，也就是說，準確度是測定正確性的量度。精密度是指重復觀察時觀察值與其平均值的接近程度，平時強調試驗結果的可重復性，就是在相同條件多次取樣測定結果的精密度。評價效應指標主要看準確度，準確度差則不可取，如精密度差，則容易影響準確度。在設計時應首選既準確又精密的方法，精確性的選擇受測量儀器和方法的影響，有賴于預實驗加以確定。

　　5、可能性：指效應指標在技術上有可能做得到。在選擇效應指標時，除考慮客觀性、特異性、合理性、靈敏性及精確性之外，還要考慮在技術上容易掌握、經過努力能夠辦得到的指標。

　　實驗誤差及其控制

　　在醫(yī)學科研活動中，不可能對所有的實驗對象進行觀察或檢查，只能通過抽樣方法進行研究，由于研究對象的個體差異、內外因素的影響，樣本的有限性，認識能力和目前觀測技術的限制，以及一些假象迷惑，可能會產生沒有真實地反應事物變化的本質，即研究結果偏離了客觀真實的情況。由任何原因造成的這種偏離都可稱其為誤差，誤差雖然不能消除，但如果把誤差控制在一定的限度內，研究結果依然可以反應真實情況；如果研究者對這個問題不予考慮、不予控制，即使對這些資料做了統(tǒng)計處理，得出具有明顯效果的結論，但由于誤差的存在而經不起重復，終究會導致錯誤的結論。所以，研究者認識和掌握研究中的各種誤差的性質、來源、規(guī)律以及控制誤差的方法，將對臨床研究工作有著非常重要的意義。

　　誤差的定義

　　泛指測量值與真值之差。在醫(yī)學研究中，由于多種原因，使得研究結果和真實情況往往有一定差異，有時甚至得出錯誤結論，就是由于誤差而造成的。誤差就其來源和性質不同可歸納為兩類，一類是隨機誤差，一類是系統(tǒng)誤差。誤差雖然是不可避免的，但在醫(yī)學研究中應盡量減少這兩種誤差的出現，以提高研究結果的真實性。

　　隨機誤差

　　隨機誤差是一類不恒定、隨機變化的誤差，可由多種尚無法控制的因素引起。如可以是測量方法本身的隨機變異，也可以是被測定的生物現象的隨機變異以及抽樣過程中產生的抽樣誤差。隨機誤差雖是不可避免的，但可以通過對測量儀器的選擇、統(tǒng)計技術的應用等加以控制或估計其大小。隨機誤差沒有固定的方向，一般總是在真值左右，主要來源于： 1、隨機測量誤差：是指在同樣條件下，用同一種方法，對同一研究對象的某項指標重復進行測量，在極力控制或消除系統(tǒng)誤差后，每次測量結果仍會存在出現差異的現象。隨機測量誤差是不可避免的，沒有固定傾向，而是有高有低，所以也叫偶然誤差，受測量儀器的準確度與精密度和測定次數的影響，準確度與精密度高的儀器，隨機測量誤差?。划敎y定次數增多時，這種誤差也可相互抵消或減少。 2、抽樣誤差：醫(yī)學研究中不可能對總體的每一個個體都進行觀察或測量，一方面是由于總體很大甚至是無限的，另一方面即使總體有限，限于人力、物力、財力、時間等因素，不可能也沒必要逐一研究，常通過總體中隨機抽取一定的樣本，通過對樣本中每個個體觀察或測量的結果來推論總體。由于生物間個體差異的存在，抽得的樣本指標并不恰好等于總體指標，這種在抽樣過程中所造成的樣本指標與總體指標間的差異，稱為抽樣誤差。雖然抽樣誤差也是不可避免，但是可以通過統(tǒng)計學的手段估算其大小或通過增加樣本含量使其降低。

　　控制隨機誤差方法

　　1、選擇符合要求的測量方法和工具；

　　2、按統(tǒng)一的標準進行多次重復測量；

　　3、改善研究設計和抽樣方案；

　　4、增加樣本含量；

　　5、統(tǒng)一調查的時間和/或被調查者的生理狀態(tài)等。

　　系統(tǒng)誤差

　　系統(tǒng)誤差是指由各種已知或可控制的因素造成的研究結果或推論有傾向性地偏離真實值的誤差。系統(tǒng)誤差是醫(yī)學研究中有可能客服、也應盡量努力去克服的誤差，他可以產生在研究過程的任何一個階段，常呈傾向性地偏大或偏小，多次重復測量及增加樣本含量可以減少隨機誤差，但不能減少系統(tǒng)誤差。

　　系統(tǒng)誤差的來源

　　1、人為因素 在醫(yī)學研究中，參與研究的各類人員（包括調查者、實驗操作者、數據錄入者）等有意或無意間由于個人原因而帶來的誤差。

　　2、測量因素 在研究指標測量時由于測量儀器或量具的不準確性、試劑不純、測量手段不標準、操作人員技術不熟練等因素造成的誤差。

　　3、環(huán)境因素

　　測量環(huán)境和調查環(huán)境。醫(yī)學研究中，許多指標需要測量，測量時對測量的環(huán)境有一定的要求，如溫度、濕度、風速等的要求，當與所要求的差別較大時，將帶來一定的誤差；

　　由于同一種因素引起的系統(tǒng)誤差，其大小、方向一般是固定的。在重復調查（測量）時，系統(tǒng)誤差可以重復出現。因此增加樣本量和重復次數，不能減少系統(tǒng)誤差。但如果采用統(tǒng)一標準，提高調查（測量）者的技術水平，以及加強工作責任感，系統(tǒng)誤差是可以消除的。

　　誤差的控制

　　在醫(yī)學科研中，從研究設計，實驗實施到結果分析、解釋的整個過程都可能出現不同程度的誤差。因此應在研究設計階段分析可能會發(fā)生的誤差及其原因，并在各個環(huán)節(jié)中可采取如下措施來控制誤差。

　　1、嚴格按照隨機化原則抽樣和分組

　　2、合理設置對照

　　3、保持組間均衡

　　4、充分利用交叉方法

　　5、實驗結果的重復驗證

　　6、選擇合適的樣本含量

　　7、實驗操作的標準化

　　今天的分享先暫時到這兒，下一篇文章，將圍繞臨床試驗設計的三大原則與注冊前臨床研究的方式方法進行重點介紹，感謝朋友們的支持，辛苦了一天的朋友們，好好休息下吧
　　作者：王艷娜