《臨床試驗的統計設計與分析:原則與方法》內容連載
在開始之前,請思考以下兩個問題:
●誰是開創性的英國臨床醫生,他建立了吸煙與肺癌之間的聯繫?
●誰是於1940年首次使用隨機對照臨床試驗測試鏈黴素治療肺結核的主要研究者?
1.1 什麼是臨床試驗
在本書中,我們將臨床試驗定義為「使用人類受試者去研究某疾病或病症與一項進行預防、診斷或治療的醫學介入之間的關係的實驗」。臨床試驗的最終目標應該是提高醫學知識並且改善醫療實踐,使患者受益。
為了適切地理解這個定義,我們將首先回答上面提出的兩個問題:兩者的正確答案是奧斯汀.布瑞德福.希爾爵士(Sir Austin Bradford Hill, 1897-1991),倫敦衛生和熱帶醫學學院院長(1955-1957)。希爾進行了兩種類型的臨床研究,均涉及人類受試者;然而,第一項研究,將吸煙與肺癌聯結起來(1950),是以觀察性研究為基礎,第二項是前瞻性檢定鏈黴素治療肺結核,是一項實驗,也就是一個臨床試驗。
在醫學院進行的臨床研究包括臨床數據的回顧性調查或累積的病例報告,這些報告通常是橫斷面的。醫學院也進行臨床試驗,這些試驗總是具有前瞻性,因此需要一個基線和一個追蹤期。並非所有臨床研究都是臨床試驗,但所有臨床試驗也都是臨床研究。
在希爾關於統計方法「General Summary and Conclusions」(1937)的文章中,他指出「在臨床和預防醫學以及許多實驗室工作中,我們都無法擺脫這樣的結論……我們希望解決的許多問題是統計的,並且除了統計方法,沒有辦法處理它們。」這一陳述強調了統計學在醫學科學中的重要角色。換句話說,生物統計學方法已成為評估醫學訊息的基本工具之一。
許多(但不是全部)在臨床試驗中使用的統計學原理和方法,也適用於其他類型的臨床研究。一位統計學家或流行病學家應該區分研究的性質,以便適當地解釋結果。因此,統計分析是理解所有形式的臨床研究中的結果和意義的工具。統計學家、流行病學家,和甚至臨床試驗者都需要了解他們依賴的統計工具來解釋數據,就像木匠需要了解錘子能做什麼或不做什麼一樣。
一些作者將臨床試驗定義為「一項前瞻性研究,在受試人中比較醫學介入對比於一個對照控制的所有影響和價值」(Friedman, Furberg, & DeMets, 1996)。在我們看來,這個強調需要對照控制描述了良好的臨床試驗的要求,但它是一個限制性的定義,排除了大部分沒有同步對照的臨床試驗。我們當然對良好的臨床試驗感興趣。事實上,了解什麼是良好的臨床試驗是本書的核心目標。但如果我們說癌症試驗中的單臂劑量研究不是臨床試驗,那麼很多研究者會反對。作為指導醫學知識並在非控制設定中定義了護理標準的臨床研究的一個例子,考慮宮頸癌的Papanicolaou測試,從1930年初到1974年將宮頸癌的特定疾病死亡率降低了近70%。(Cramer, 1974; Michael, 1999)。醫學知識的途徑是不同類型的臨床研究產生不同水準的證據的過程,如表1.1所示。隨機對照試驗無疑是證據等級中的最高水準。
1.2 良好實驗的要求
一個實驗應始終由主要研究者根據一套明確的條件和程序進行。對於一個臨床試驗,應在計劃書中記錄這組條件和程序。試驗計劃書也可作為所有參與同一個試驗的研究者和工作人員的操作手冊。該系統類似於任何實驗室實驗中的操作方法。
1.2.1 古籍中最早的例子
閱讀下面摘錄自舊約聖經「但以理書」1:1-16(公元前606年),這可能是古代歷史裡最早提到的一個飲食介入的臨床研究。
猶大王約雅敬在位第三年,巴比倫王尼布甲尼撒來到耶路撒冷,將城圍困。……
王吩咐太監長亞施毘拿,從以色列人的宗室和貴冑中帶進幾個人來,就是年少沒有殘疾、相貌俊美、通達各樣學問、知識聰明俱備、足能侍立在王宮裡的,要教他們迦勒底的文字言語。王派定將自己所用的膳和所飲的酒,每日賜他們一分,養他們三年。滿了三年,好叫他們在王面前侍立。他們中間有猶大族的人:但以理、哈拿尼雅、米沙利、亞撒利雅。……。但以理卻立志不以王的膳和王所飲的酒玷污自己,所以求太監長容他不玷污自己。神使但以理在太監長眼前蒙恩惠,受憐憫。太監長對但以理說:「我懼怕我主我王,他已經派定你們的飲食;倘若他見你們的面貌比你們同歲的少年人肌瘦,怎麼好呢?這樣,你們就使我的頭在王那裡難保。」但以理對太監長所派管理但以理、哈拿尼雅、米沙利、亞撒利雅的委辦說:「求你試試僕人們十天,給我們素菜吃,白水喝,然後看看我們的面貌和用王膳那少年人的面貌,就照你所看的待僕人吧!」委辦便允准他們這件事,試看他們十天。過了十天,見他們的面貌比用王膳的一切少年人更加俊美肥胖。於是委辦撤去派他們用的膳,飲的酒,給他們素菜吃。這四個少年人,神在各樣文字學問上賜給他們聰明知識;但以理又明白各樣的異象和夢兆。尼布甲尼撒王預定帶進少年人來的日期滿了,太監長就把他們帶到王面前。王與他們談論,見少年人中無一人能比但以理、哈拿尼雅、米沙利、亞撒利雅,所以留他們在王面前侍立。王考問他們一切事,就見他們的智慧聰明比通國的術士和用法術的勝過十倍。到古列王元年,但以理還在。
課堂討論:
這個故事是否可以被視為臨床研究以及臨床試驗?你可以提供哪些信息來支持你的答案?你認為它是一個「好的」臨床試驗嗎?為什麼是或不是?
1.2.2 臨床試驗的必要步驟
更多細節將在後面的章節中討論,但以下概述了一個臨床試驗的基本步驟:
◎想法開始:一個試驗的想法來自解決一個科學理論和一個醫學需求。研究者需要捕捉到適當的時間機會進行臨床試驗: 公眾對疾病負擔的認識,因為這與對研究產生足夠的興趣有關。如果未經檢定的介入程序已經廣被接受為標準做法,此時提出一個臨床試驗可能為時已晚。在提出一個臨床試驗時,一些出資(贊助、申辦)機構可能要求研究者提交一份簡短的意向書(letter of intent, LOI),這是對一個試驗計劃書的基本元素的一個簡要概述,包括試驗原由、目標、參與者、方法,和初步對於樣本數與試驗持續時間的估計。
◎規劃:規劃包括準備研究計劃書、計算樣本數、安排研究醫院,和簽約人員。 它還包括已經被批准的適當的法規文書工作,例如美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration, FDA)的研究性新藥(Investigational New Drug, IND)申請、獲得當地機構審查委員會(institutional review board, IRB)審查和批准,確保醫學供給和設備、預算、案例報告表(case report form, CRF)準備,及評估受試者樣本數目和其他所需資源的可行性,以啟動和進行試驗。
◎執行和監測:該步驟包括篩選、登記、安排,和管理所有受試者的研究介入。 它還涉及數據收集、完成所有的案例報告表,和數據庫管理。監測正在進行的臨床試驗是必要的,因為試驗在金錢成本和人力資源方面非常昂貴,所以仔細監測對於確保試驗的質量和道德至關重要。
◎數據分析:數據分析實際上是在規劃樣本數和統計方法時就開始的,也在試驗的監測期間進行,直到完成試驗後,統計分析產生研究結果並且賦予解釋。
◎報告撰寫和出版:有一句流行的說法是「在完成所有文書工作之前,工作永遠尚未結束」。對於產業贊助的試驗,臨床研究報告(clinical study report, CSR)由試驗出資(贊助、申辦)單位撰寫並提交給衛生機構以獲得商業許可批准。期刊出版物有助於向醫學界通報結果;這些出版物也經常作為製造商的營銷方式。對於由政府組織和基金會(如美國國家衛生研究院(National Institutes of Health, NIH)、退伍軍人事務部、國防部,和國家科學基金會)的研究出資贊助的試驗,研究報告和期刊出版物是資助經費的文件。 換句話說,這些出版物是經費的「可交付成果」。
◎下一階段試驗:產業贊助的試驗通常涉及新藥申請(New Drug Application, NDA)策略中的一系列步驟。一個試驗結果可能會影響NDA一攬子計劃中的其他相關試驗。完成的學術試驗通常可以產生新的或修訂的假設。在任何一種情況下,臨床試驗都會提高科學知識。因此,所有臨床試驗的最終目標應該是提高醫學知識和改善醫療實踐,使所有的患者受益。
統計師需要參與以上所有的這些步驟。臨床試驗中的統計師需要的不僅僅是一名顧問。事實上,他或她應該是研究團隊的一名正式成員,必須對研究的科學完整性負責,並對其安全性、有效性,和無效性進行評估。正如Ederer(1979)所指出的,在研究期間,參與一個臨床試驗的統計師應該準備好成為一位科學的學生和統計學使用的教師。這個過程須要詳細研究和學習臨床事物,並經常向合作者傳授基本的統計和研究概念。
1.2.3 臨床試驗計劃書的必要章節
試驗計劃書(或試驗方案)是在整個工作過程中指導研究的中心文件,並作為準則。它也是一本操作手冊,因此必須以極其詳細的方式編寫,特別是對於多中心試驗,以確保醫院之間的一致性,其中任何模糊性可能導致解釋上差異。一個完整的計劃書通常包含以下部分(某些主題的細節將在後面的章節中討論):
◎簡介:包括試驗的原由和目的(即,背景和意義)。
◎所有目標和所有指標:包括要檢定的所有科學假設(主要和次要)以及要達成的具體目標。
◎設計:包括隨機化、盲瞞法、對照治療、樣本數,和研究持續時間。
◎患者資格:納入和排除標準,用於定義受試者群體。這些標準將部分影響試驗結果的進一步的推廣性。
◎執行程序和訪視時間表:劑量和劑量調整、化驗室和臨床檢查時程表、患者退出試驗指導,和更複雜試驗的試驗流程圖。
◎所有測量:臨床和化驗室檢查結果的評估標準,用於衡量療效和安全性的結果。
◎統計考量:包括樣本數說明、隨機分派過程(如果相關)、研究監測、期間分析(如果適用),以及統計分析和處理缺失數據的方法。
◎質量控制和保證程序。
◎附錄:包括知情同意書、參考資料或醫療標準/反應定義、生活質量,或其他問卷(如果適用)等等。
1.2.4 完善設計的研究的定義和評估計劃書的指導
Baumgardner(1997)總結了一個完善設計的臨床試驗的基本要求如下:
◎追求明確、可定義,和相關的目標。
◎有適當的對照。
◎隨機選擇樣本。
◎盲態下測量,不具有偏差。
◎採用適當的統計分析
遵循這些指導,我們可以制定一個檢查試驗計劃書的清單:
總體方面:
◎所有目標的陳述
◎與所有目標相關的假說的陳述
(清楚地傳達上述兩個項目的重要性,否則研究結果將被視為探索性、假說生成,或一個「釣魚式的探險」。)
◎背景,通常以文獻回顧呈現
(解釋為何研究問題在邏輯上遵循文獻中先前的研究。確定臨床試驗要填補的具體空白。)
◎試驗所用的藥品訊息,包括藥品的來源以及所知的藥性。
設計方面:
◎對照類型、隨機分派、分層,和盲瞞程度。
◎受試者資格標準。必須包括疾病風險和相關的人口特徵、疾病階段、疾病史,和先前的以及伴隨的治療對於納入與排除標準。
◎樣本數的要求和理由。預測療效的大小、招募期、醫療期和醫療中心的所在地理位置都需要應計,都和可行性有密切關係。
◎療效指標的指定。
(確定主要、次要、和其它指標的優先順序。它們應該與所有的假設相對應並必須解決所有的目標。)
◎診斷標準。
(此方面與疾病、條件,或風險以及其研究的階段/重要相關。每項研究都應使用對於所有研究人員都是可行的當前診斷方法。)
◎測量可靠度
(測量的可靠度有助於解釋研究結果。需要以測量誤差來判斷一個治療的有意義療效。)
◎質量控製或質量保證程序。
(確保數據質量和一致性的操作程序對於多中心試驗非常重要。)
執行方面:
◎定義治療前評估(篩查)、研究開始(基線值)、追蹤,和研究結束的時間表
(隨訪時間的長度應考慮疾病的嚴重程度、對疾病的干預效果假設,以及治療作用或達到指定指標所需的時間。如果研究時間過長,則應將這些考量與受試者退出試驗的機會以及所研究的概念將會過時的機會取得平衡。)
◎研究參數、化驗室檢測,和患者監測
◎與患者接觸的頻率、時間,和類型,以及與研究問題或目標相關的長期追蹤規定
(例如,定期門診訪視、患者的日記或與照顧者的訪談,和電話訪問。)
◎由患者或由為患者安全著想的臨床醫師所判定的毒性或不耐受性情況下的治療管理、劑量調整、中斷、急救藥物和中止研究治療的說明。
◎毒性監測和不良事件報告
◎治療評估和標準
◎數據收集、記錄保存,和數據處理
(對於多中心研究,擁有一個化驗中心設施對於較新的檢驗和方法是有利的,以避免實驗室之間的差異並標準化正常範圍。)
◎所有統計方法
(包括對第一型誤差率/假陽率的適當控制、對主要和關鍵次要指標具有足夠的把握度、子群的考量、試驗監測、期間評估、缺失數據問題等。)
◎人類受試者保護
(由IRB批准,並根據需要不斷獲得批准。)
◎參考書目
◎所有的附錄
(包括知情同意書、指標評估標準、毒性標準和其他程序參考。)
在審查一個已發表的臨床試驗報告時,除了上面列出的項目外,我們還應注意以下幾點:
◎隨機分派後的任何病例排除
◎治療組或比較組之間基線特徵的可比性
◎治療過程的依順或順從程度
◎適當的統計分析
◎適當的數據摘要和圖形展示
◎有效性和安全性的主要發現
◎明確的結論陳述
◎完整的討論,包括研究的可能局限性和未來研究的建議
◎在「負面」結果的情況下,對研究過程中的對立假設或阻礙(意想不到的困難)進行評估
1.3 道德與安全優先
因為臨床試驗涉及對人類受試者的實驗,所以它們引起了倫理和安全問題。在本書的一開始,學生需要完成涉及人體科目的在線培訓計劃,並獲得證書作為他們的第一個家庭作業;許多人使用CITI培訓計劃。CITI為「機構合作訓練倡議」即Collaborative Institutational Training Initiative的簡稱(https://www.citiprogram.org/)。該計劃包括一系列主題,為保護研究中的人類受試者提供最新的法規要求(作業1.2)。這些法規要求是檢討過去臨床研究的結果,哪些研究今天被認為不道德、不恰當,或濫用,無視基本人權和正義。檢視一下十五世紀「輸血」到教皇英諾森八世所帶來的問題,或者在現代,納粹對囚犯(和種族「不受歡迎的人」)的人體實驗、Tuskegee實驗研究梅毒(於少數民族中)的自然行為,以及Willowbrook在智障兒童中傳播肝炎的實驗。作為課堂討論練習,提出以上這些研究的理由,並說明它們為什麼不合適。這些和其他此類實驗產生了若干文件來規範臨床研究中的行為。在接下來的章節中,我們將簡單回顧一些歷史文獻的重點;它們導致所有對於臨床試驗行為的現行規定。#台灣蘭臺出版社
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