医学临床设计原则

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[关键词]临床研究设计原则

一、对照的原则

（一）对照的概念和意义

对照指的是在调查研究或实验研究的过程中，确立可供相互比较的组别。

“没有比较就没有鉴别”，这是唯物辨证法认识事物的基本法则。疾病的发生

、转归、预后往往不是单因素作用的后果，而是受着许多因素的影响，如气候、饮

食、社会状况、个体禀赋、心理活动等，不同疾病也有其不同的自然进程和预后。

不少疾病如感冒、溃疡病、早期高血压、红班狼疮等有自愈或自行缓解的倾向。如

果不通过对照，对非处理因素加以控制，则难以识别研究过程中有关因素对于疾病

的发生或结局的影响作用，这样就大大降低了研究结果的真实性和可靠性。在评价

药物疗效的临床试验中，不设立对照组所带来的缺陷尤其显而易见。例如黄疸的消

退、支气管哮喘的缓解，红班狼疮的缓解究竟是其它的因素影响的结果，或者疾病

自身的表现，抑或药物的治疗效应，没有对照，无从得出结论。

对照的主要作用正是鉴别处理因素、非处理因素的差异，从而确认处理因素的

真实效应。合理的均衡的对照可使组间的非研究性措施处于相等状态，使组间的基

线特征具有均衡性或可比性，从而提高了结论的真实性。

必须强调，均衡是十分重要的。没有对照，难以比较、鉴别；而有了对照，但

不是均衡，就失去对照的意义。我们以后将要谈到的对于实验数据的统计学分析，

也是以对照的均衡为前提的。

（二）对照的方法

1、空白对照

指在对照组不加任何处理的“空白”条件下进行观察、研究。如动物中的诱癌

试验，需设立与实验组动物种属、窝别、性别、体重均相同的空白对照组，以排除

动物本身可能自然患癌的影响。在观察某种新免疫制剂对某种传染病的预防效果时

，采取免疫组与空白组的对比观察，比较两组的血清学和流行病学的效果，这样才

能真正说明这种免疫制剂的作用。

2、实验对照

指在一定实验条件下所进行的观察、对比。例如观察中药雾化吸入剂对于支气

管哮喘的作用，为了排除单纯雾化作用的效应，应该设立包括不加中药的雾化吸入

组（如水液雾化吸入）。临床试验中的复合对照属于实验对照的范围。

3、标准对照

以正常值或标准值作为对照，以及在所谓标准条件下进行观察的对照。研究药

物的疗效时，可以公认的常规有效疗法作为对照。

“标准”的建立，或疗效的“公认”是一个较为复杂的问题。应用标准对照的

研究，在进行结论推导时要特别慎重。

4、自身对照

如用药前后的自身对比观察；或是对照与实验在同一对象身上进行，例如身体

对称部位的比较观察或同一对？在观察的不同时期接受不同的疗法，然后比较它们

的差异，这种方法也称为自身交叉对照。自身对照或自身交叉对照的应用受一定条

件的限制，结论的推导也应慎重。

5、相互对照

各实验相互为对照。如中医各种不同证候的对照；中药组、西药组、中西药结

合组治疗急性心梗的对照等。

两组或多组在同一时间的比较、观察也称平行对照。

6、配对对照

根据研究目的，把对实验结果（或效应指标）有影响的有关条件（如年龄、性

别、病情、病程等）相近似的研究对象配成对子，再把每一对子中的研究对象随机

地分配到各比较组中去。在临床试验中，如果实施随机双盲对照，配对对照的使用

常受到限制。病例-对照研究，常要求病例组与对照组的个体按一定条件（可能的

混杂因素）进行配比，也称配对对照。

7、历史对照

又称文献对照或回顾对照。是以本人或他人过去的研究结果与本次研究结果作

比较。历史对照要特别注意比较资料之间是否具有可比性。通常由于既往的资料中

的研究对象、条件、环境等都很难与本次试验保持一致，可比性差，历史对照一般

是不宜采用的。但是如果某种疾病（如癌肿）治疗过程中的非处理因素（如生活条

件、心理、一般药物治疗）不易影响它的疗效，且误诊率低，评价疗效指标（如生

存率、病死率）相当稳定，历史对照的结论还是可取的。既往在评价链霉素对于粟

粒型肺结核时，就是以历史对照为依据的。

8、安慰对照

是空白对照的特殊类型。目的在于克服对照组病人由于心理因素所造成的偏倚

。常用无明显药理作用的制剂，如乳糖、淀粉、注射用水等安慰剂要求在外观、颜

色、形状与试验药物完全一致。假操作如假手术也被视为安慰对照。临床试验中，

使用安慰剂对照要特别谨慎，注意其在医疗道德上的可行性。

中药的安慰对照在不少方面仍有困难，有待探索解决。

二、随机的原则

（一）随机化（Randomization）的概念和意义

在抽样研究中，抽取或分配样本时，每一个研究对象或观察单位都有完全均等

的机会被抽取或分配到某一组，而不受研究者或研究对象主观意愿所左右。

随机化的概念是根据“随机事件”的“不确定性”的特性而规定的。

随机化的意义在于使被抽取的观察对象能最好地代表其所来源的总体人群，并

使各比较组间具有最大程度的可比性。在临床研究或实验研究过程中，对照组与实

验组除研究因素（如服用某种药物）有所不同外，其它非研究因素（如年龄、性别

、病情轻重、疾病分期等）应该是尽量一致的，均衡的。达到这一目的的主要手段

之一就是随机化。

（二）常用随机分配的方法

随机化的方法很多，现将临床研究中常用的随机分配方法简述如下：

1、简单随机化（SimpleRandomization）

简单随机化可通过抛掷硬币、抽签、摸球、查随机数字表或应用操作计算器的

随机数字健来完成。

抛硬币、抽签或摸球通常用于从理论上说明随机分配方法的实施和意义。当试

验涉及的例数较少时，也不无视为简单可行的方法，但因临床试验的例数往往较多

，使用这几种方法对研究对象分组，便显得很不方便。

随机数字表常用于抽样研究及对样本的分组随机化。表中各数字相互独立，并

可按需要视相邻的数字为任意位数的组合，无论从横行、纵列或斜向等各种顺序均

呈随机状态。使用时可任意从任何一个数字开始，按任意顺序取用，但起始数字代

表的位数（如个位、十位、百位）和录用顺序应预先有所规定，不能在同一次录用

中随意变更。

数字的随机排列也可通过操作计算器（通常为供统计用的计算器，如Casio

fx-180上的INV，RAN键来完成。

下面是应用简单随机化方法将20名合格受试者随机分配至甲、乙两组的例子，

其步骤如下：

（1）依次编好1、2、3……20的顺序，（此顺序即为以后进入研究的合格

受试者的序号）

（2）通过随机数字表或操作计算器上的INVRAN键完成随机数字的排

列，将所得之随机数字，按1、2、3……20的顺序排列，（每按一次INVR

AN键即得一个0－1之间的随机数字，可仅取末两位数）。

现将所得之随机数字依次排列如下表：

──────────────────────────────────

序号：1234567891011121314151617181920

随机2132664435784319774859677234335688916127

数字:

──────────────────────────────────

（3）令末位数为单数的随机数字相应的序号的研究对象分配至甲组（也可为

乙组），双数和零者进入乙组（也可为甲组）。

按此规定则有：

甲组：序号为1，5，7，8，9，11，12，15，18，19，20的

受试者。

乙组：序号为2，3，4，6，10，13，14，16，17的受试者。

（4）平衡两组例数：上述甲乙两组例数不等，甲组为11例，乙组为9例，

若要使两组例数相等，可用下述方法：

续查随机数字，再按INVRAN键，得一随机数字36，将其除以甲组例

数，得余数，如本例为36÷11得余数3，则原属甲组中第三位（即序号为7）

的受试者需调至乙组。

若两组例数仍不等，依上法继续操作，直至两组例数相等。

（5）随机分配卡的编制：随机分配卡的内容包括：

序号：组别：

随机数字：治疗方法：

按（1）－（4）步骤所得分组结果，分别填写好1－20的随机分配卡，则序

号为1的随机分配卡为：

序号：1组别：甲

随机数字：21治疗方法：（可根据具体研究计划填上，如止咳Ⅰ号冲剂）

（6）随机分配卡片用信封密封，信封上编上号码，信封编号应与内含之卡片

序号相同。

（7）将内含随机卡之信封按编号依次排好。

（8）随机分配卡由专人保管，当合格受试者进入研究时，按其进入之顺序拆

开序号相同的信封，根据其中卡片的规定分组和医嘱给予治疗，不得作任何更改。

简单随机化的方法简便，可行。随着受试病例数的增加，两组间例数不等的机

会减少，如受试病例达到100名时，两组的病例数比为6∶4的概率稍大于0.05。

在超过200例时，两组例数更为接近，其组间的可比性也较好。新药的临床研究

，常为多中心协作，同一单位的观察例数常有限，因而常需平衡组间例数。

若确需进行组间例数不等比例的随机分组，如甲组：乙组＝3∶1，则可规定

遇随机数字末位数为：

1，2，3，5，6，7者分至甲组

4，8者分至乙组

0，9弃去

（这种不等的随机对照，有它的缺陷，这将在后面加以讨论。）

2、区组随机化

根据受试者进入研究的时间先后顺序，将其分成内含相等例数的若干区组，而后，

区组内的受试者被随机分配至不同组别。举例如下：将24名病人作区组随机分配

至甲、乙两组。其步骤为：

（1）令每一区组内含4名受试者，则有下列六种排列方式：

①－－甲甲乙乙

②－－甲乙甲乙

③－－甲乙乙甲

④－－乙乙甲甲

⑤－－乙甲乙甲

⑥－－乙甲甲乙

（2）查随机数字表，得1－6这六个数字的随机顺序，若为5，3，2，1

，6，4，则最早进入研究的4名病者按上述第5种方式被分配至甲、乙组，即依

次为乙、甲、乙、甲。其余类推。

区组随机化具有下述的优点：

（1）有利于保持组间例数的均等，即使末一区组的分配未全部完成，两组相

差的例数最多不超过区组所包含的例数的一半；

（2）有利于保持组间的可比性。若疾病的严重程度有明显的时间性或季节性

，则轻重病例进入研究的时间可能相对集中。如用简单随机化方法分组，在研究的

最早阶段，两组例数相等的机会甚少，这样有可能使重症（或轻症）病人较多地被

分配至某一组别，造成组间轻、重病人的构成不一样。按区组随机化分配病例时，

有可能克服这一缺陷。这是由于同一区组的病例总是在相对集中的时间被纳入研究

，他们同属于重症或轻症，而任一区组的分配结束时，两组例数又总是相等，因此

，即使在研究过程的任一时点中止，组间轻、重病人的构成总是十分接近。

区组随机化的主要缺点在于如果不是双盲试验，同时研究者又知道区组的含量

大小，则很容易事先知道每一区组最后一名病人的分组去向，而导致选择性偏倚或

期望性偏倚的产生。

1、分层随机化

根据对疾病的转归，预后可能产生影响的有关因素或临床特征（如年龄、性别

、病情、病程等），将进入研究的受试者分为若干层次，然后在层内再将受试者随

机分配至不同组别。例如，已知急性心肌梗塞（AMI）的重要预后因素包括起病

后至接受治疗的时间、梗塞部位，是否有合并症等。据此，可作如下分层：

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

发病到治疗时间梗塞部位合并症

────────────────────

≤24小时前壁否

＞24小时非前壁有

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

上述各层次进行组合，可得2×2×2＝8层次，则其分层随机分组将如下如所示

：

表5-1急性心肌梗塞病者分层随机分组示意图

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合格受试者发病至治疗时间梗塞部位合并症分组

────────────────────────────────────

┌试验组───┐

┌─有─R││

│└对照组.....│

┌─前壁│.│

││┌试验组─.─┤

│└─无─R│.│

│└对照组....│

│.│

┌─≤24h│┌试验组──┤

││┌─有─R│.│

│││└对照组...│

│││.│

│└─非前壁│┌试验组───→试

验

│└─无─R│.│组

│└对照组...│

AMI│.│

│┌试验组──┤

│┌─有─R│.│

││└对照组.....对

照

│┌─前壁│.│组

│││┌试验组──┤

││└─无─R│.│

││└对照组...│

││.│

└─＞24h│┌试验组──┤

│┌─有─R│.│

││└对照组...│

└─非前壁│.│

│┌试验组─┘

└─无─R│.

└对照组..

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

━R：随机分配

由上表可见：分组的最后结果是两组中病者有关接受治疗时间、梗塞部位、合

并症的有无等重要预后因素或临床特征得到了均衡。

在样本含量较大（例如200以上）时，简单随机化常可保证组间的可比性，显

然不需要进行分层随机分配；样本太小，分层过多，则难以实施。研究对象在100

－200之间，有2至3个重要影响因素，每个因素又有2－3个水平时，应用分层

随机较恰当。

（三）与随机化有关的某些问题的讨论

1、半随机化分配

除上述随机化方法外，尚有半随机化分配者，即根据受试者的生日（单、双数

）、住院号（单、双数）安排组别。当进行大样本研究时，如社区人群的试验，半

随机化分配受试者具有简便，同时也能较好地达到组间均衡。临床试验常因研究对

象数量尚少，半随机化难以达到组间均衡，因而其使用受到限制。

2、非随机化分配

临床研究中，有的研究者按病人就诊顺序的单、双数分配至甲、乙组，并称之为“

半随机化”分配方法。这实际上是对半随机化含义的误解，因为按这种方法，在确

定第一名病人的组别后，其余所有研究对象将会分配到哪一组，就完全可以预先知

道，这与随机事件的“不确定性”及随机分配的“同等可能性原则”相去甚远。这

种方法属于非随机化的分配。

2、不等的随机化对照

临床试验中试验组与对照组的例数比例以1∶1为佳。这是因为这种1∶1的比例

符合随机化的“同等可能性原则”，在1∶1的情况下，进行组间数据的统计学处理

时，统计效能最高（当α＝0.05时，其统计效能─把握度，达95％）。因为临床试

验中的药物属于试验性药物，其有效性和安全性尚待证实，因而有可能更多地关注

试验药物，让其在较多的受试者身上进行重复，可以适当地增加试验组与对照组的

例数比例，然而这种比例的扩大也应受到限制。有研究表明，在其它条件（例如，

总例数、显著性水平α）固定不变的情况下，随着试验组例数的增加，统计效能在

逐步降低，如试验组与对照组例数之比为2∶1时，则统计效能降低至0.925；若为

4∶1，则降低至0.82。由此可见，若将其比例控制在2∶1或3∶2的范围内，尚属

可行，若超过3∶1的比例，则将使结论真实性受到较大影响。新药临床试验有关法

规关于组间例数比的要求（3∶1）是一个“合格”线的要求，但不是最佳的比例。

笔者希望，研究者在进行新药临床试验设计时，充分理解有关规定，同时也高度重

视统计学的有关原则。

4、关于非随机化对照

若以一病区的病例为试验组，另一病区为对照组；或一医院的病例为试验组，

另一医院为对照组，这是非随机化的对照，其结果必然导致组间的不均衡性，影响

研究结论的真实性。

遵循随机化原则分配研究对象的目的在于达到“组间的均衡”。因而，随机化

的成功与否自然也以“组间均衡”为主要衡量标准。研究者如果书写有关临床试验

的报告，除应扼要描述应用随机分配的具体方法外，也应报告有关组间均衡性（可

比性）的资料和数据。