醫(yī)學觀察性研究設計講座（連載三)

徐應軍

3.3 研究目的及優(yōu)缺點

3.3.1 研究目的

3.3.1.1 檢驗病因假設

病例對照研究屬于分析性研究，其主要作用是對描述性研究獲得的病因假設進行檢驗。假設檢驗的基礎是分析因素與疾病之間是否存在聯(lián)系，當病例組與對照組某個或某些因素暴露程度不同，如果統(tǒng)計學證明不是偶然機會造成的，那么就認為假設成立，即暴露與疾病有聯(lián)系，否則假設不成立，暴露與疾病無聯(lián)系。病例對照研究中，當?shù)玫郊僭O不成立的結論時具有肯定意義，即因素與疾病之間不存在因果關系;但當假設成立時沒有肯定意義，只能說明二者因果關系在假設的基礎上又進了一步，需要進行前瞻性研究的驗證。

3.3.1.2 篩選危險因素 病例對照研究設計的一個特點是可以同時對多個因素進行分析，首先經(jīng)過統(tǒng)計學檢驗將那些有統(tǒng)計學聯(lián)系的因素篩選出來，再將那些因偏倚造成的虛假聯(lián)系和非生物性效應的純數(shù)字關系的因素排除，剩余的就是該病的危險因素。篩選危險因素是疾病預防與控制的重要環(huán)節(jié)。

3.3.1.3 快速發(fā)現(xiàn)問題

病例對照研究是從“果”（疾病）出發(fā)，探尋過去的“因”，只要有病例存在，收集數(shù)據(jù)就可分析出結果，甚至當天或當時就可解決問題，因此對于急需探明原因的突發(fā)公共衛(wèi)生事件，病例對照研究是首選方法之一。例如集體性食物中毒時，那些病例食用過，而對照沒有食用過的食物，最有可能是毒物的載體。

3.3.2 優(yōu)缺點

病例對照研究的優(yōu)缺點是相對現(xiàn)況研究和隊列研究而言。

3.3.2.1 優(yōu)點

1）出結果快：病例對照研究調(diào)查的事件是已經(jīng)存在的，如疾病已經(jīng)確診，不需要等待，節(jié)省時間，是快速研究方法之一，在暴發(fā)調(diào)查、突發(fā)事件調(diào)查中常用。

2）可行性好：尤其是以醫(yī)院為基礎的病例對照研究更加容易組織實施，而且投入相對較少。

3）適用于罕見疾病的研究：病例對照研究是直接找病例作為研究的對象，不像現(xiàn)況研究和隊列研究那樣，從觀察人群中產(chǎn)生，越是罕見的疾病，觀察的人群越龐大，例如在隊列研究中，如果某病的發(fā)病率為1/10萬，那么僅僅調(diào)查10個病人就需要觀察100萬人，這是幾乎不可能做到的。因此對于某些罕見疾病的研究，病例對照研究可能是唯一的方法。在Herbst經(jīng)典研究范例中僅用了8個病例，就獲得成功，是典型的案例。

4）探索性：因為病例對照研究可以同時探討多個因素與一種疾病的關系，因此雖為分析性方法，同時可進行病因的探索性研究，即可進行假設檢驗，同時又是進一步假設的基礎。

3.3.2.2 缺點

1）不能計算發(fā)病率、患病率、死亡率：病例對照研究的病例和對照是分別選來的，沒有分子和分母的關系，因此不能計算類似發(fā)病率、患病率、死亡率等重要指標，不能評價疾病對人群健康的影響及其損害程度。

2）不能證明因果關系的時序性：因為先“果”后“因”的設計，所觀察到的因素與疾病的關系，有可能是由于患病導致的某種暴露的出現(xiàn)，例如在煤礦工人叁期矽肺發(fā)病因素的研究中，發(fā)現(xiàn)結核病與叁期矽肺關系十分密切，幾乎達到100%，而壹期、貳期矽肺患者較少。對于這個結果出現(xiàn)兩種解釋，一是結核感染會加速矽肺的晉期，由壹期、貳期迅速發(fā)展為叁期;另一種解釋是叁期矽肺，肺組織嚴重破壞，更容易感染結核。孰為因果，病例對照研究不能給出答案。

3）出現(xiàn)偏倚的環(huán)節(jié)較多：由于病例與對照是單獨選來，并非一個完整人群的兩個部分，因此外部影響因素難以完全控制，出現(xiàn)混雜偏倚機會增大;由于獲取信息是回顧過去，數(shù)據(jù)的準確性和可靠信性難以保障，信息偏倚比較嚴重。

4）不適合人群暴露率低的因素的研究：因素的暴露率低需要的樣本量大。

3.4 研究設計與實施步驟

3.4.1 設計思路及技術要點

3.4.1.1 技術路線

病例對照研究過程的主要環(huán)節(jié)及流程圖1。

3.4.1.2 技術要點

1）病例與對照選擇：在病例對照研究中，雖然不刻意追求研究對象的代表性，但病例與對照的可比性是必須要保證的。

2）研究因素：病例對照研究的主要目的是篩查危險因素，因此確定研究因素，制定調(diào)查表問卷，是病例對照研究的一項重要任務，關系到研究的質(zhì)量、水平和成敗。

3）偏倚控制：病例對照研究與其他類型的研究方法比較更容易出現(xiàn)偏倚，因此，采取有效措施識別與控制偏倚，保證研究質(zhì)量，是病例對照研究的關鍵技術。

3.4.2設計內(nèi)容與實施步驟

3.4.2.1 選題

根據(jù)現(xiàn)況調(diào)查提出的假設，在查閱文獻的基礎上確定研究的選題。

3.4.2.2 病例選擇

當研究的題目確定下來，病例選擇是病例對照研究的第一步，病例選擇步驟如下：

1）病例來源：以醫(yī)院為基礎的病例對照研究是在醫(yī)院選擇病例，這種方法選擇病例方便，容易取得病例的配合，通過病歷可以獲得準確的臨床信息，使研究的成本及難度大大降低，但這種病例的代表性差，容易出現(xiàn)選擇偏倚;以人群為基礎的病例對照研究是在社區(qū)選擇病例，這種方法雖然選擇病例的難度大，但可以明確源人群（source population）即產(chǎn)生病例的人群，研究樣本有較好的代表性。

在設計時具體選擇哪種方法，要根據(jù)研究者的能力和目的，如果不是為了把研究結果推論到一般人群，如果研究者沒有足夠的投入開展人群的研究，可以在醫(yī)院選擇病例，這時更多關注的不是代表性，而是病例組與對照組的可比性。

2）病例的定義：病例的定義應該包括疾病的名稱、診斷的標準、時間、地點等信息。定義中使用的診斷標準盡量采用國際或國內(nèi)通用的標準，便于被他人接受和進行相互比較。

3）納入與排除條件：為了保證入選的病例具有相同的性質(zhì)，排除特殊因素對病例的干擾作用，需要對病例的一些特征進行限定。另外病例對照研究不一定是對患病的全體進行研究，可以是自己感興趣的某種類型或某個人群，因此也需要對某些因素進行限定，例如患病部位、病理類型、患病時間、并發(fā)癥、治療史等，或?qū)Ψ茄芯恳蛩兀ㄍ獠恳蛩兀┘右韵薅ǎ缒挲g、性別、民族等。在病因?qū)W研究時，病例最好為新發(fā)病人。

4）病例選擇程序：即選擇病例的具體方法，如怎樣發(fā)現(xiàn)病例、如何核實診斷、由誰確定入選與排除、怎樣確保無遺漏和降低無應答等的具體操作程序。

3.4.2.3 對照選擇

在病例對照研究中，對照的意義十分重要，許多時候選擇對照的難度大于選擇病例。對照的代表性及可比性直接影響研究的結果，從某種意義上講，對照選擇是否合適關系研究的質(zhì)量和水平。理想的對照應該是能夠代表產(chǎn)生病例的源人群，對照組的危險因素暴露率應該能夠代表源人群的該因素的暴露水平。對照選擇的步驟如下：

（1）對照來源：不同來源的對照，研究的結論是不同的。對照的來源有：

1）醫(yī)療機構：以醫(yī)院為基礎的病例對照研究，可在產(chǎn)生病例的同一所醫(yī)院中選擇確診為其他疾病的患者為對照，這種對照選擇方便，容易實施，但選擇偏倚較大，而且不能代表源人群。因此，在醫(yī)院選擇對照時更多關注的是與病例的可比性。

2）社區(qū)人群：利用隨機抽樣的方法在社區(qū)無該病或健康人群中選擇對照組，這種對照代表性較好，但與病例組的可比性不易控制。

3）病例的鄰居：在病例生活的鄰居中選擇未患該病的人為對照，這種對照可以排除生活環(huán)境的混雜影響。

4）病例的親友：將病例的配偶、同胞、親戚、同學、同事中無該病的人選為對照，可以觀察來自環(huán)境與遺傳方面的作用。

在實際研究中，對照多在醫(yī)療機構中選，而一些大規(guī)模的研究選擇人群對照，鄰居和親友對照多用于匹配設計。

（2）對照定義：對照定義包括類別、診斷標準、時間、地點等信息，類別是指健康人或具體哪種疾病的患者，此時對照也必須有明確診斷標準。為了降低選擇偏倚，在一次病例對照研究中可以設置多組對照，例如肺癌的研究，在醫(yī)院可以選其他癌癥患者為第一組對照，再選非癌癥疾病患者為另一組對照，分別進行分析;也可以設計在醫(yī)院選擇一組對照，人群中選擇一組對照。多組對照設計不僅可以對疾病的危險因素的認識更加深入和全面，而且可以判斷對照有無選擇偏倚。

（3）納入與排除條件：為了保持與病例組的可比性，根據(jù)病例的某些要求限定對照組的一些外部特征，如年齡、性別等。另外對照中還應排除那些與所研究的疾病具有共同病因或共同發(fā)病機制的疾病，或身患多種疾病的人，或可能因與暴露因素有關的疾病入院的患者，例如肺癌研究，不能以慢性支氣管炎患者為對照。

（4）匹配條件：如果選擇匹配設計，需要制定匹配條件及匹配方式。

（5）對照選擇程序：與病例選擇一樣，對照選擇也需要按照嚴格設計的程序和方法進行，不能隨意或盲目進行。

匹配設計的對照選擇程序是每確定1例病例后，立即根據(jù)匹配條件和匹配的個體數(shù)，在規(guī)定的人群中選擇適合的對照，與病例組成分析的對子。

成組設計的對照是獨立完成的，但是選擇的過程需要設計清楚，最好與病例選擇同步進行。以人群為基礎的病例對照研究，需要按照隨機抽樣的方法選擇對照。如果涉及的人口比較廣泛，可以根據(jù)病例的某些特征在限定范圍內(nèi)抽樣選取，例如在產(chǎn)生病例的周圍，年齡接近、性別相同的人群中抽取。以醫(yī)院為基礎的病例對照研究，如果是利用既往住院患者病歷資料，則可以根據(jù)病例的數(shù)量計算抽樣比例（病例數(shù)/總患者數(shù)），采取系統(tǒng)隨機的方法選擇對照;如果是利用新住院的病例，則可根據(jù)每周獲得的病例數(shù)，確定每周選擇對照的數(shù)量及方法。

3.4.2.4 樣本量估計

當研究的顯著性水平α和把握度1-β確定后，影響病例對照研究樣本量的因素有①危險因素在人群中的暴露率，暴露率越低，所需要的樣本量越大;②危險因素預期的相對危險度（OR），OR值越大，所需要的樣本量越小。樣本量可以通過公式計算，或查表獲得。成組設計常用的計算公式如下：

式中n為病例組人數(shù)，對照組的人數(shù)可以等于或大于病例組，當α和β一定時zα、zβ是常數(shù)，可由標準正態(tài)分布界值表查得。P1是病例組某個因素的暴露率，P0是對照組該因素的暴露率，P0可以根據(jù)文獻報道的人群暴露率，或預調(diào)查獲得的對照人群的暴露率來估計，P1可根據(jù)公式計算。

式中OR（或RR）是某暴露因素的相對危險度（RR）的估計值，也需要根據(jù)文獻或預調(diào)查獲得。

例如，吸煙與心血管病關系的病例對照研究，預期吸煙者心血管病的OR=2.6，人群吸煙率P0=30%，當α=0.05，β=0.10時：

P1=（2.6×0.3）/（1+0.3×1.6）=0.527

n=2×0.414×0.586×（1.96+1.28）2/（0.527-0.3）2=99（人）

即每組需要調(diào)查99人。

3.4.2.5 研究因素選擇

病例對照研究的目的之一是篩選危險因素，因此選擇研究因素、擬定調(diào)查表是病例對照研究一個關鍵環(huán)節(jié)。選擇研究因素的原則是①包括一切可疑的危險因素和可能的混雜因素;②盡可能的采用量化和客觀的測量方法。

3.4.2.6 擬制調(diào)查表

將選定研究因素，按照問卷設計要求制定調(diào)查表，列入到問卷中的每個因素必須有明確的定義和測量的方法。

3.4.2.7調(diào)查與測量方法

調(diào)查表中大部分內(nèi)容是通過調(diào)查員詢問病例與對照獲得，部分可通過查閱歷史資料和臨床檢驗、檢測獲得。在調(diào)查過程中，病例與對照必需采用同樣的問卷和同樣的方式方法調(diào)查，而且每個調(diào)查員完成的病例與對照的比例相同，確保調(diào)查的質(zhì)量和數(shù)據(jù)的準確。如果需要檢驗和檢測收集資料，設計時要確定使用的儀器設施、試劑、操作方法和評價標準;需要查閱歷史資料的，需要明確資料的來源和記錄方法。

3.5 資料的整理與分析

3.5.1 資料錄入與整理

將經(jīng)過核實和整理過的每份問卷的數(shù)據(jù)錄入計算機，建立數(shù)據(jù)文件。

3.5.2 樣本的描述性分析

3.5.2.1 基本特征描述

分別計算病例組與對照組在年齡、性別、職業(yè)等人口學特征方面的構成，以及兩組各自疾病的類型、種類、病期等的構成。描述和分析究對象的特征，以便推測本次研究結果的適用范圍。

3.5.2.2均衡性分析

在成組設計時，需要對一些研究因素以外的，而且可能對研究結果產(chǎn)生干擾作用的因素，如年齡、性別等，進行病例組與對照組之間構成的比較分析，如果統(tǒng)計學檢驗，兩組間構成差異無統(tǒng)計學意義，則認為該因素組間均衡可比，該因素對研究結果的影響可以忽略;如果有統(tǒng)計學意義，則認為該因素組間不均衡，可能對研究結果產(chǎn)生一定影響，需要在分析時采取措施加以校正，如分層分析。匹配設計時，主要的因素已經(jīng)被控制，可以不進行均衡性分析。

3.5.3 危險因素分析

3.5.3.1 擬制分析表格

將要分析的因素按照暴露的有無或暴露的程度分類制定分析表格，成組設計時最基本的分析表格形式見表1。

3.5.3.2 分析內(nèi)容及指標

1）暴露與疾病是否有關聯(lián)：回答暴露與疾病是否有聯(lián)系的依據(jù)是 檢驗，如果病例組與對照組的暴露程度無統(tǒng)計學差別，則暴露與疾病之間無關聯(lián);如果有統(tǒng)計學意義，且病例組的暴露程度大于對照組，則認為有關聯(lián)，暴露是危險的;相反，對照組的暴露程度大于病例組，也認為有關聯(lián)，但暴露是有意的。對于四格表資料常用的檢驗公式為：

自由度為1，當 ≥3.84，P≤0.05，則差別具有統(tǒng)計學意義，此時暴露與疾病之間存在關聯(lián)，否則不存在關聯(lián)。

2）暴露與疾病聯(lián)系的強度：如果 檢驗證實暴露與疾病存在關聯(lián)，需要估計二者關聯(lián)的密切程度，即關聯(lián)的強度。表示因素間關聯(lián)強度的指標是相對危險度（relative risk， RR），即暴露人群的發(fā)病率與非暴露人群的發(fā)病率的比值。但是病例對照研究不能計算發(fā)病率，因此不能直接計算RR值，這也是病例對照研究的局限性之一。根據(jù)數(shù)學推理，比值比（odds ratio， OR），即病例組和對照組暴露比值之比，可以替代RR，尤其是疾病的患病率或發(fā)病率較低時（小于5%），OR可以在病例對照研究中表示暴露與疾病的聯(lián)系強度。

根據(jù)表3-7可知，病例組的暴露比值為：

對照組的暴露比值為：

比值比為：

OR的含義與RR值完全一致，表示暴露者的疾病危險性是非暴露者的多少倍，當OR=1時，病例與疾病無關聯(lián);當OR>1時，暴露增加疾病危險性，此時OR值越大，危險性越大，暴露與疾病的關聯(lián)強度越大;當OR<1時，暴露減少疾病危險性，此時OR值越小，危險性越低，暴露與疾病的關聯(lián)強度越大。當然，是否OR=1，取決于 檢驗，只有當 檢驗有統(tǒng)計學意義時，OR≠1，才能根據(jù)OR值的大小判斷關聯(lián)的強度。

3）暴露與疾病關聯(lián)的范圍：OR值是根據(jù)一個樣本對暴露與疾病聯(lián)系強度做出的點估計值，進一步可以根據(jù)抽樣誤差，進行區(qū)間估計，即總體OR值的范圍，通常以95%的可信區(qū)間表示。區(qū)間估計可以采用Meittnen卡方值法，其公式為：

在此區(qū)間內(nèi)如果包含1，例如0.8～1.2，則暴露與疾病無關聯(lián)，否則為有關聯(lián)，例如0.6～0.9或1.2～1.8，這個結果與 檢驗完全一致，不會出現(xiàn)矛盾現(xiàn)象。

3.5.3.3 示例

一項關于收縮壓與心急梗死關系的病例對照研究資料見表2。

1）χ2檢驗確定是否有關聯(lián)

χ2=（145×249-135×178）×707/（323×384×280×427）=6.95

因為χ2>6.63，P<0.01，具有統(tǒng)計學意義，表明收縮壓與心肌梗死有關聯(lián)。

2）計算OR值判斷關聯(lián)的強度

OR=（145×249）/（135×178）=1.50

表明收縮壓高于140mmHg的人心肌梗死的危險性是低于140mmHg人的1.5倍，收縮壓是心肌梗死的危險因素。

3）計算OR 95%可信區(qū)間

OR95%CI==1.11～2.03

區(qū)間不包含1，收縮壓與心肌梗死有關聯(lián)。

（未完待續(xù)）