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临床研究及其样本量的估算:哲学思考与技术实现


猴急的,可直接跳到最后。

前戏

首先,我们澄清一个概念,什么是「临床研究」?或许我们听过类似的很多术语,如临床医学研究临床试验实效研究比较效果研究登记注册研究......,但很可惜的是,说了这么久,提得这么响亮的临床研究」,鲜有人认真地留意过其含义,把临床研究=临床医学研究」或=临床试验」的也大有人在。

其实,临床研究」是一个更为宽泛的概念。NIH认为任何直接或间接涉及人的研究都是临床研究」,NIH定义临床研究为:

Clinical research is research that either directly involves a particular person or group of people or uses materials from humans, such as their behavior or samples of their tissue, that can be linked to a particular living person.

这个定义显然有些大而无形,因此NIH又补充认为,临床研究」可以分成如下类别,由此可见,我们所说的临床试验」、流行病学研究以及实效研究」都属于临床研究」的范畴。


如果这个分类还不甚明朗的话,那么Lancet期刊的16篇流行病学系列讲座开篇就给出了一个更为亲民的分类体系。看完此图,不知流统的同学作何感想?


铺垫完了,进入正题,说说样本量的估算吧!

哲学思考篇

临床研究设计中,研究者最容易向统计人员求助的是:

  • 帮我算算样本量多少吧?

  • 能不能再少点?

  • 就这么点人了,直接做行不行?

其实,临床研究的设计是一个复杂的系统工程,统计学家要解决的,不单单只是算一个样本量的问题。研究问题和研究假设的提炼细化,研究数据的定义、收集、清洗,这些都是需要统计专家的参与。统计分析方法的确定和选择,统计结果的解读以及统计报告的撰写等,这些环节里,统计专家更是主力军。因此,如果您是一位临床研究者,请不要简单粗暴的向您身边的统计人员索要一个样本量了,正确的姿势是邀请他们从源头参与您的研究项目,共商研究大计。

不过,既然说到样本量的估算,那就分享一点个人的思考吧。

样本量的估算是一个哲学问题


说样本量估算是一个哲学问题,是因为样本量的估算,是在初步摸清了研究状况后,对将来进行一个科学的预判。前期的摸底,就是研究中的一些必备参数的掌握,如各研究组的有效率,均数标、标准差等;对将来的预判就是基于这些参数的摸底,假定如果这些参数摸底比较正确,也就是这些参数接近将来研究的真实情况,从而反推现在我们应该招募多少研究对象。由此可见,样本量的估算是一个类似由「果」到「因」的过程。但是 ,就研究本身而言,这是一个由「因」到「果」的过程。为了得到研究的「果」,在样本量估算阶段就需要尽可能摸清这个「果」,从而由「果」到「因」完成样本量设计,再继续进行研究,完成研究,实现由「因」到「果」的统计分析。说到这里,是否感觉到「因」「果」已经有点纠缠不清了?是的,本来是要求解「未知」,但我们确需要先把「未知」变成「已知」,再在反过来求解「未知」。有意思吧? 哲学问题啊!

样本量的估算是一个模糊问题


说样本量的估算是一个模糊问题,这里面有两层含义:

  • 对于前期参数的摸底,只能是一个近似。对于参数的摸底,要么基于预实验,要么基于文献报道,要么干脆基于团队或者个人经验。这个参数,不可能是准确的,我们只能祈祷它尽可能接近我们所研究的真实情况。

  • 样本量的求解结果,是一个>=的结果。也就是说,公式求解的其实是至少需要多大的样本量。如果研究团队财大气粗,也不着急,多招募一些研究对象,估计也没人拦着,当然,我们不鼓励铺张浪费。

样本量的估算是一个动态问题


说样本量的估算是一个动态问题,这是因为样本量的估算不是一锤定音的买卖。一方面,为了使估计更为科学合理,我们需要依据研究进程,更新摸底的参数,以便获得更准确的样本量,这在成组序贯、适应性设计中体现得更为明显。另一方面,

在研究过程中,研究对象的脱落和剔除、病例依从性差等原因,会导致可评价例数的减少,需要对样本量做一定的补充。

样本量的估算是一个配套问题


样本量的估算,是在研究假设,对照的类型,比较类型,设计模型,主要指标,以及统计分析方法等设计因素下进行的,因此,研究进行末期,在统计分析时,需要记得此前的研究设计,分析方法和研究设计需要对应。

样本量的估算还是一个现实的问题


从科学性上讲,样本量应该最少达到多少,就应该尽量去满足,然而实际研究中,常常受制于与课题经费、课题时间的限制。

样本量的估算确实比较「灵活」,有一定的调整空间。临床研究者也常常会刻意在估算时把效应量估大一些,把握度降低一些,以期获得更小的样本量估计。殊不知,这种做法无异于掩耳盗铃。刻意提高效应量,不等于研究真的有那样的好的效应,刻意抬高的效应量,就是一块举上头顶的石头,说不准,哪天就砸到自己的脚了。慎重,慎重!

技术实现篇

上一篇,闲聊了临床研究中样本量估算的哲学问题,这一次,说说技术问题。

或许我们或多或少都曾见过一些对样本量估算的零散论述。如果是统计人员,有两本专著可以推荐:

1. Sample Size Calculations in Clinical Research


眼尖的筒子们或许已经看到了,这是CRC出版社出版的生物统计系列中的一本。书中对临床研究的各种设计类型:均数比较、率比较、拟合优度及列联表检验、生存数据、成 组序贯、生物等效性以及剂量反应研究设计、microarray studies等均有较为系统的论述。不过里面涉及的公式和理论推导较多,需要一定的时间和精力消化。此外,缺乏具体的操作指导,这对临床研究者来说,也是一个很大的遗憾。

2. Sample sizes for clinical trials with Normal data


这其实STATISTICS IN MEDICINE期刊里的一篇论文。但是论文系统的从优效性试验、非劣效试验以及等效性试验三种比较类型,以及平行组,交叉组对照两组形式分别进行了详细论述。较为可贵的是,作者给出了不仅给出了公式,基于nQuery软件做了操作截图。不过,遗憾的。nQuery软件是要掏钱的。

样本量的计算工具


样本量的计算工具, 传统的统计软件如SAS、Stata、R只要编程得当,理论上都可以进行各种计算。但问题是:编程如何得当?专业的统计人员可能都畏惧三分。

其他专业软件,大名鼎鼎的有nQuery和PASS,但是用他们的话,一是要掏银子购买;二是新软件也有一定的学习和操作成本。难道就没有更好的临床研究样本量计算工具呢?

当然有了,那就是基于Excel的临床研究样本量计算工具。

这里就有一款美观,优雅,易用的临床研究样本量计算工具, 我命其名为CRESS。

同其他Excel样本量计算工具相比,CRESS具有如下特点:

1. 模块清晰。各颜色底色不同。白色部分是可以输入的参数,灰色可选参数,绿色为计算结果。



2. 内容丰富。包括两组,单组,生存分析,诊断试验以及调查研究等均有相应模块。



3. 参考具细。右侧部分附录参考公式,各模块底部附有将要说明。



获取

每次介绍带操作性的方法时,我基本都设置回复关键词推送,但这次,我希望我的时间和精力能获得您的尊重和认同。

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