章研究設計總論演示文稿目前一頁\總數六十八頁\編于十六點（優選）章研究設計總論目前二頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計3PocockSJItisacommonmistaketoassurethatthestatisticianneedonlybeconcernedwiththeanalysisofresults.Ofcoursethestatisticianplaysamajorroleasdataanalystbutheshouldalsobeinvolvedbeforehandinthestudy’sdesignandconduct.Ithinkanexperiencedstatisticianshouldbeacollaboratingscientistinensuringthatbothprotocoldesignandtheinterpretationoftrialfindingsconformtosoundprinciplesofscientificinvestigation.Inaddition,thestatisticianisofteninagoodpositiontoactasa‘policeman’inensuringthatsatisfactoryorganizationalstandardsaremaintainedthroughoutatrial.ClinicalTrials,APracticalApproach.Chichester:JohnWiley&Sons,1983:35.目前三頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計4主要內容研究設計的作用研究設計的形式研究設計的基本要素研究因素與混雜因素研究指標研究設計的基本原則目前四頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計5研究設計的作用

合理安排試驗因素，提高研究質量。如規定實驗組的條件，配置適當的對照組，選擇研究方法等。控制誤差，使研究結果保持較好的穩定性。如對混雜因素的處理，對不同來源變異的分析，維護必要的均衡性等。通過較少的觀察例數，獲取盡可能豐富的信息。如采用定量指標，選擇線性或非線性回歸分析，為使用高效率設計創造條件等。

目前五頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計6研究設計的形式前瞻性與回顧性先設定原因經過實施后評定結果（試驗或調查）先確認結果經過實施后推斷原因（搜集試驗資料或調查）目前六頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計7研究設計的形式試驗研究與調查研究研究條件觀察對象例數目前七頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計8四種組合前瞻性試驗研究前瞻性調查研究回顧性試驗研究回顧性調查研究目前八頁\總數六十八頁\編于十六點EpidemiologyStudyDesignCase-controlstudy(retrospectivestudy)Cohortstudy(prospectivestudy)Cross-sectionalstudyHistoricalCohortstudy(prospectivestudy)Case-controlstudyCohortstudyTime目前九頁\總數六十八頁\編于十六點FamousCohortStudies

FraminghamHeartStudy(US)

NationalChildDevelopmentStudy(UK)MillenniumCohortStudy(US)Nurses'HealthStudy(US)ShanghaiCohortStudy...研究設計目前十頁\總數六十八頁\編于十六點人群隊列研究的經典--Framingham心臟研究美國馬薩諸塞州一城市人口64,9941948年，5,209人開始3代人、60余年的努力發表了3,000余篇科學論文確定了心臟病、腦卒中和其他一些循環系統疾病的主要危險因素開啟了危險因素流行病學的研究，并為各種疾病的防治指南提供了科學證據研究設計MiddlesexCounty1,064,5691,503,08528,08668,318目前十一頁\總數六十八頁\編于十六點Framingham心臟研究大事記1948年Framingham心臟研究開始1960年發現吸煙可以增加心臟病的危險1961年發現高膽固醇、高血壓和心電圖異常可以增加心臟病的危險1967年發現體育鍛煉可以降低心臟病的危險，而肥胖可以增加心臟病的危險1970年發現高血壓可以增加腦卒中的危險1976年發現更年期發生心臟病的危險增加1978年發現心理社會因素對心臟病的發生有影響1988年發現高密度脂蛋白膽固醇水平高可以降低死亡危險1994年發現左心室擴大可以增加卒中危險1996年描述了從高血壓到心衰的發展過程1997年強調了吸煙，高血壓，高膽固醇對動脈粥樣硬化的累積效應1998年提出冠心病危險預測的新模式，以及基因與男性高血壓的聯系研究設計目前十二頁\總數六十八頁\編于十六點Framingham心臟研究大事記1999Lifetimeriskatage40yearsofdevelopingcoronaryheartdiseaseisoneintwoformenandoneinthreeforwomen2001High-normalbloodpressureisassociatedwithanincreasedriskofcardiovasculardisease,emphasizingtheneedtodeterminewhetherloweringhigh-normalbloodpressurecanreducetheriskofcardiovasculardisease.2002

Lifetimeriskofdevelopinghighbloodpressureinmiddle-agedadultsis9in10.2002Obesityisariskfactorforheartfailure.2004

Serumaldosteronelevelspredictfutureriskofhypertensioninnon-hypertensiveindividuals.2005Lifetimeriskofbecomingoverweightexceeds70percent,thatforobesityapproximates1in2.2006TheNationalHeart,LungandBloodInstitute(NHLBI)oftheNationalInstitutesofHealthannouncesanewgenome-wideassociationstudyattheFraminghamHeartStudyincollaborationwithBostonUniversitySchoolofMedicinetobeknownastheSHAReproject(SNPHealthAssociationResource).2007Basedonevaluationofadenselyinterconnectedsocialnetworkof12,067peopleassessedaspartoftheFraminghamHeartStudy,networkphenomenaappeartoberelevanttothebiologicandbehavioraltraitofobesity,andobesityappearstospreadthroughsocialties.2008Basedonanalysisofasocialnetworkof12,067peopleparticipatingintheFraminghamHeartStudy(FHS),researchersdiscoverthatsocialnetworksexertkeyinfluencesondecisiontoquitsmoking.2008DiscoverybyFraminghamHeartStudyandpublicationoffourriskfactorsthatraiseprobabilityofdevelopingprecursorofheartfailure;new30-yearriskestimatesdevelopedforseriouscardiacevents.研究設計目前十三頁\總數六十八頁\編于十六點大型人群隊列研究的特點和意義大樣本：數萬乃至數十萬的人群樣本前瞻性：長期隨訪幾年乃至幾十年多學科：基礎醫學、臨床醫學和預防醫學等多學科的合作多病種：心血管疾病、糖尿病、腫瘤、呼吸系統疾病等多因素：環境暴露、生活方式、遺傳因素、衛生服務及其相互作用整合性：發病監測系統、死亡登記系統、醫療服務信息系統、社區健康信息系統及醫療保障、保險信息系統的整合利用共享性：生物標本、數據資源庫的共享和建立共享信息平臺研究設計目前十四頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計15例:Doll和Hill

關于吸煙與肺癌關系的研究

(1948~1952年)回顧性病例-對照研究

組別不吸煙吸煙合計 OR

P男 病例 6222764914.0430.000

對照 647 2649女 病例2832602.4660.026

對照411960目前十五頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計16例:Doll和Hill關于吸煙與肺癌關系的研究前瞻性研究(1951~1976年)

4次階段小結：1954,1956,1964,1976

共隨訪59600位醫生，得到40701位的滿意答復。吸煙者肺癌死亡率0.9‰，不吸煙者肺癌死亡率0.07‰，

RR＝12.86。

目前十六頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計17研究設計分類實驗設計臨床試驗設計現場調查設計

平行組設計配對設計區組設計析因設計拉丁方設計交叉設計裂區設計不完全設計

新藥的臨床試驗設計臨床診斷試驗設計臨床隨訪研究設計

病例-對照研究設計橫斷面調查設計隊列研究設計現場干預設計目前十七頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計18研究設計的三個要素處理對象效應觀察某藥物的降壓效果,采用陽性對照處理:服用試驗藥、對照藥(一個處理因素,兩個水平)對象:原發性，輕、中度高血壓效應:收縮壓、舒張壓的下降值

目前十八頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計19研究因素與混雜因素研究因素：主要研究指標，與研究結果(效應)相聯系。混雜因素：干擾研究結果的指標。目前十九頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計20例：電針引產研究因素：產婦狀況。產婦狀況成功失敗合計成功率初產42817660470.9%

經產1283916776.6%

P=0.145目前二十頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計21例：電針引產混雜因素：胎膜狀況。胎膜狀況成功失敗合計成功率已破3188039879.9%

未破23813537363.8%

P=0.000目前二十一頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計22例：電針引產混雜因素在兩組的分布胎膜產婦狀況已破未破已破率初產33127354.80%

經產6710040.12%

P=0.001目前二十二頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計23例：電針引產混雜因素不同狀態時，研究因素的分析。胎膜產婦狀況例數成功成功率P已破初產33125877.9%0.030

經產676090.0%未破初產27317062.3%0.332

經產1006868.0%

目前二十三頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計24常見的混雜因素年齡、性別病程、病情疾病史、家族史、伴發疾病職業、工種年齡、性別、種系、體重、窩別目前二十四頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計25對混雜因素的處理：采用良好的設計：排除，平衡；將混雜因素作為一個實驗條件加以控制，即把它控制在不起作用的水平上或使各組處于同一水平上。平衡法，如患者的病情嚴重程度常常是影響藥物療效判定的一個混雜因素，若試驗組與對照組患者的病情嚴重程度分布是均衡的，則兩者在病情嚴重程度這個因素上就是可比的。目前二十五頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計26對混雜因素的處理設計時考慮：改為修飾因素(協變量)。轉為實驗因素，有時將明顯的混雜因素就作為一個實驗因素來對待。在資料分析階段用統計學手段控制或調整。標準化法分層分析協方差分析多元回歸分析等。目前二十六頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計27研究指標客觀指標與主觀指標定量指標與定性指標指標的連續性與非連續性目前二十七頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計28客觀指標與主觀指標客觀指標是指觀察對象之客觀狀態或經儀器測定之結果計算的統計指標，是研究設計中應著重選取的主要指標。主觀指標包括研究者依據自己的判斷和觀察對象本身的感覺、記憶、陳述等所得結果計算的統計指標，在研究設計中僅可作為輔助指標。目前二十八頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計29定量指標與定性指標某地方病研究中，用兩種食物配方飼養大白鼠，測量其固定部位的心肌切片壞死面積，并以顯微鏡下占有格子數表達其嚴重程度，結果見表，試分析二組間的差異。目前二十九頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計30例：心肌壞死面積的格子數甲組乙組01.00001.600.202.200.202.600.203.300.304.300.405.100.405.400.905.500.906.101.30.26.201.70.39.702.80.413.807.40.436.0013.00.6用兩種食物配方作大白鼠實驗之結果（心肌壞死面積的格子數）目前三十頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計3131資料的二組數據分布心肌壞死面積（格子數）甲組（n1=29）乙組（n2=28）50101520253035目前三十一頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計3232分析思路首先，看作定量資料，采用成組設計的t檢驗比較組間差別其次，將定量資料轉化為定性資料，比較兩組心肌壞死率最后，視為等級資料，采用Wilcoxon秩和檢驗比較兩組心肌壞死嚴重程度的等級分布目前三十二頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計33定量分析定量分析結果顯示：兩組心肌壞死面積差別無統計學意義。目前三十三頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計34定性分析2=2.108，P=0.147。定性分析結果顯示：兩組心肌壞死率差異亦無統計學意義。組別無心肌壞死有心肌壞死心肌壞死率(%)甲組101965.52乙組151346.43合計253256.14資料的定性表達結果

目前三十四頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計35等級比較u=2.119，P=0.034等級比較結果顯示：兩組心肌壞死嚴重程度的等級分布差別有統計學意義。結合實例，可見甲組心肌壞死程度較嚴重。目前三十五頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計36指標的連續性與非連續性例：小兒成長過程之免疫水平變化組序：123456年齡段：0～3月～6月～1歲～3歲～7歲～14歲缺點：

(1)6個均數，未能形成免疫水平動態變化的完整概念；

(2)各組確切年齡分布不規范；

(3)免疫水平的變化趨勢不是簡單的線性趨勢，如IgG先降后升；分段不恰當可能看不到這種趨勢。

(4)總例數60名，而只得到了6個均數，設計效率低。目前三十六頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計37研究設計的基本原則1935年,Fisher系統介紹研究設計，首次提出研究設計的基本原則。TheDesignofExperimentsRAFisher(1890~1962)R.A.Fisher(1925)系統介紹近代統計學方法TheStatisticalMethodsforResearchWorkers目前三十七頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計38研究設計的基本原則對照(control)隨機(randomization)重復(replication)對照的作用對照的形式對照組設置的要求隨機化的作用隨機的含義分層隨機、分段隨機重復的作用重復的次數目前三十八頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計39基本原則之一：對照(control)吃黃金搭檔一年，小孩長高了5CM，起效了？目前三十九頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計40基本原則之一：對照(control)對照組的作用處理組處理因素+非處理因素處理效應+非處理效應對照組(無)非處理因素(無)非處理效應

比較結果處理因素

襯托處理因素的作用。

處理效應

目前四十頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計41設置對照的基本要求均衡性(1)對等除處理因素外，對照組具備與實驗組對等的非處理因素。(2)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。(3)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的結果或其它研究的資料作為本研究之對照。目前四十一頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計42基本原則之二：隨機(random)客觀性(1)抽樣隨機

每一個符合條件的實驗對象參加實驗的機會相同，即總體中每個個體有相同的機會被抽到樣本中來；(2)分組隨機

每個實驗對象分配到不同處理組的機會相同；(3)實驗順序隨機

每個實驗對象接受處理先后的機會相同。目前四十二頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計43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。目前四十三頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計44簡單隨機隨機分組隨機排列分層隨機隨機的方法目前四十四頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計45(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)簡單隨機分組示意136 643 557 604 384 708 218 061 555 871136

643 557 604

384

708

218 061 555

871A B B B A B A A A B(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)A組B組目前四十五頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計46隨機排列示意(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 136 643 557 604 384 708 218 061 555 871排列(8) (1) (7) (5) (9) (3) (4) (2) (6) (10) 目前四十六頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計47基本原則之三：重復(repeated)可靠性(1)整個實驗的重復。確保實驗的重現性，以提高實驗的可靠性；(2)用多個實驗單位進行重復(樣本含量)。避免把個別情況誤認為普遍情況，把偶然性或巧合的現象當作必然的規律，通過一定數量的重復，使結論可信；(3)同一實驗單位的重復觀察。保證觀察結果的精度。目前四十七頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計48影響樣本含量的因素數據的種類個體的變異組間的差別I型錯誤和II型錯誤指標間的相關程度設計方法各組例數的分配研究的質量目前四十八頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計49例：兩均數比較時的樣本含量估計(兩組相等)：I類誤差，常取0.05：II類誤差，常取0.20，0.101-：把握度：標準差，個體變異：臨床上能接受的最小差別目前四十九頁\總數六十八頁\編于十六點目前五十頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計51例：兩均數比較時的樣本含量估計(兩組不等)目前五十一頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計52例：降血脂=20mg/L；=30mg/L；=0.051-=90%時

Q1:Q2

N

1:1964:61003:71142:81501:92701:19500N＝96時

Q1:Q2

1-(%)1:190.04:689.23:785.12:874.01:951.41:1930.6目前五十二頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計53例：n1

固定，n2

增加時，Power的變化趨勢n1=20Q1:Q2

Power

Q1:Q2

Power

1:10.5589 1:60.78821:20.68241:70.79601:30.7330 1:80.80261:40.7601 1:90.80741:50.7769 1:100.8113=20mg/L；=30mg/L；=0.05目前五十三頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計54圖n1固定，n2增加時，Power的變化趨勢

(r=n2:n1)powerr12345678910.5.6.7.8.9目前五十四頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計55試驗組和對照組樣本含量不等兩組的比例不超過

1:4~4:1目前五十五頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計56例：兩個率比較時樣本含量的估計目前五十六頁\總數六十八頁\編于十六點兩個率比較的樣本含量估計=0.05,=0.20,power=80%p0=0.2p1=0.8, N=n1+n2=32p1=0.7, N=n1+n2=46p1=0.6, N=n1+n2=70p1=0.5, N=n1+n2=116p1=0.4, N=n1+n2=238p1=0.3, N=n1+n2=824p1=0.25, N=n1+n2=3008研究設計目前五十七頁\總數六十八頁\編于十六點兩個率比較的樣本含量估計=0.05,=0.20,power=80%p1-p0=0.2p1=0.5,

p0=0.3, N=n1+n2=268p1=0.4,

p0=0.2,

N=n1+n2=238p1=0.3,

p0=0.1,

N=n1+n2=92p1=0.25,

p0=0.05,

N=n1+n2=75研究設計目前五十八頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計59例：相關與回歸分析時的樣本含量估計目前五十九頁\總數六十八頁\編于十六點研究設計60例：相關與回歸分析時的樣本含量估計＝0.05；＝0.10

相關系數n 0.1 1047 0.2 259 0.3 113 0.4 62 0.5 38 0.6 25 0.7 17 0.8 12 0.9 8 0.95 7Correlations,r.1.2.3.4.5.6.7.8.9.95SampleSize,n0020040060080010001200目前六十頁\總數六十八頁\編于十六點