第一節　藥物臨床試驗的設計原則

一、概述

隨機對照試驗（randomized controlled trial，RCT）是一種對醫療衛生服務中某治療方法或藥物的療效與安全性進行檢驗評價的手段，是在人群中進行前瞻性的、用于評估醫學干預措施效果的試驗性對照比較研究。它把研究對象隨機分配到不同的比較組，每組施加不同的干預措施，通過適當時間的隨訪觀察，估計比較組間重要臨床結局發生頻率的差別，以定量估計不同療法或療效的差別。除對照和隨機分組外，隨機對照試驗通常還會采用分組隱匿、安慰劑、盲法、提高依從性和隨訪率、使用維持原隨機分組分析等降低偏倚的措施。

RCT已被國際上公認為臨床防治性研究方法的“金標準”，主要有兩種設計形式：解釋性隨機對照試驗（explanatory randomized controlled trial）和實用性隨機對照試驗（pragmatic randomized controlled trial）。解釋性隨機對照試驗廣泛應用于藥物研究，發揮了重要的作用，但是解決臨床復雜干預的研究尚有缺陷；而實用性隨機對照試驗卻滿足這種循證需求，彌補了單純解釋性隨機對照試驗設計的不足。

公認的第一個RCT研究是1948年英國醫學會進行的鏈霉素治療肺結核的試驗。其主要目的是確定鏈霉素治療肺結核的效果。該試驗對107例急性進展型雙側肺結核新發病例進行了研究。符合入選標準的患者，55人被隨機分入治療組，52人分入對照組。治療組患者接受鏈霉素治療和臥床休息，對照組只臥床休息。試驗開始前，治療組患者不知道將接受特殊治療，對照組病例也不知道他們在住院期間將會是一個特殊研究的對照組患者，通常他們和治療組病例不住同一個病房。治療組病例每天接受一日4次、每隔6小時一次共計2g的鏈霉素注射治療，未發現由于毒副作用需要終止治療的病例。

結果發現，6個月后，7%的治療組病例和27%的對照組病例死亡。影像學顯示51%的治療組病例和8%的對照組病例病情有明顯改善。18%的治療組病例和25%的對照組病例略有改善。治療組病例臨床癥狀的改善也比對照組病例明顯。8例治療組病例和2例對照組病例結核桿菌試驗結果呈陰性。由此可得出鏈霉素治療肺結核有效。

該試驗首次將數理統計理論應用于臨床醫學的科研設計之中，評價了鏈霉素治療肺結核的療效。隨著循證醫學越來越強調一切醫學實踐活動都必須基于現有的最好證據，RCT也成為評價干預效果最科學的研究方法。圖2-1是RCT的基本框架。臨床RCT一般要遵循隨機化、對照、盲法的三大原則，下面逐一介紹。

二、隨機化

影響轉歸的因素在組間有可比性是準確估計和比較干預效果大小的前提。要獲得組間的可比性，分組的程序必須與任何已知和未知的可能影響患者轉歸的因素無關，這種分組方式就是常說的隨機化（randomization）分組。隨機化是獲得組間可比性最可靠的方法，是隨機對照試驗重要的科學基礎之一。隨機化包括兩個層面的內容：一是從人群中選取所需要的目標，也即隨機抽樣；一是對所有選取的目標分組，即隨機分組。無論是隨機抽樣還是隨機分組，都是以保證受試者有相同的機會進入不同的研究組為目標的。

臨床試驗中，采用隨機化方法分配受試者接受不同的處理措施，使每位受試者均有同等機會接受任何一種處理措施，而且一個受試者的分配不會影響其他受試者的分配，即所謂隨機化分配。隨機化方法是基于隨機事件（random event）的隨機性（randomness）而使用的。隨機性是偶然性的一種形式，是指具有某一概率的事件集合中的各個事件表現出來的不確定性。具有不確定性的這類現象，稱為隨機現象。

有很多方法可以達到隨機分組的目標，隨機性通過隨機序列來實現，而隨機序列可由隨機數發生器（randomizer generator）產生。20世紀初期，統計學家用紙牌、機械轉盤等人工方法產生了大量的隨機數字，這些簡單方法都可以在一定程度上得到隨機的樣本，但是往往在臨床研究中經常會有誤解和誤用。如，按照出生日期（奇偶年份）、醫院病案記錄數字或受試者參與試驗的時間（單雙日），交替將患者分配到不同研究組的方法，它們經常被用作隨機分組的方法，但是都無法使得受試者有相同的機會進入不同的研究組。因此，這些方法不是嚴格意義上的隨機分組，屬于假隨機分組（pseudo-randomization）或類隨機分組（quasi-randomization）。隨著數理統計學研究的深入，用人工方法產生的隨機數字已經不能滿足需要。20世紀中葉以后，電子計算機技術的高速發展，為隨機數字的產生提供了另一個源泉。人們利用預編程序或算法在電子計算機上產生了在統計意義上具有“隨機性”的數值系列。這些數值系列由于是完全確定的、具有周期性的，不同于真正均勻分布的隨機數，故被稱偽隨機數。20世紀40年代中期，John von Neumann提出用蒙特卡羅法（Monte Carlo method）產生偽隨機數。隨機對照試驗中，為了便于控制和檢查，常用隨機數字表進行隨機化。隨著試驗規模的加大，隨機數字表的操作顯得煩瑣和不便，因而計算機產生的偽隨機數代替隨機數字表被廣泛用于臨床試驗的隨機化。例如，用統計分析軟件SAS的偽隨機函數或PROCPLAN程序進行隨機化分配。

1.隨機化分配

可分為簡單隨機化、區組隨機化和分層隨機化。此外，尚有中央隨機化、動態分配、Zelen隨機化等方法。

（1）簡單隨機化：

為基本的隨機化方法，操作簡便，但例數較少時易出現各組例數不平衡的情況。

（2）區組隨機化：

即隨機化區組設計（randomized block design），是指先按一定規則將試驗單元劃分為若干同質組，稱為“區組”（block），然后再將各種處理隨機地指派給各個區組的一種設計。可以改善簡單隨機化的組間不平衡傾向。實際操作時，區組的長度（block lengths）應恰當，以防止不平衡和區組內最后序列的可預測性。較好的方法是對研究者隱藏區組長度，設定多個區組長度且進行隨機選擇。采用序列可變的區組隨機化（permuted blocks randomization），可明顯保證隨機化結果的隱匿性（allocation concealment）。

（3）分層隨機化：

是指按研究對象特征，即可能產生混雜作用的某些因素（如年齡、性別、種族、文化程度、居住條件等）先進行分層，然后在每層內隨機地把研究對象分配到甲（實驗組）和乙（對照組）。當需考慮在基線（觀察零時點）測得的重要預后因素（如疾病嚴重程度、性別或年齡）的影響時，可以采用先分層再在層內用簡單隨機化或區組隨機化的方法進行分配，這可使層內分配達到均衡，此即分層隨機化。在多中心臨床試驗中，中心應作為分層因素考慮。在樣本含量較大（例如200以上）時，簡單隨機化常可保證組間的平衡，一般不需要進行分層隨機化；樣本太小，分層過多，則難以實施。通常受試對象在100~200例，有2~3個分層因素，每個因素僅有2個水平時，應用分層隨機化較恰當。當分層因素較多時，可用一個綜合了多個分層因素的概括性預后指標作為單個分層因素去實現各因素間的平衡。事先分層時，這些分層因素必須在隨機化前完全知道，而且這些因素對預后的影響作用應較為明確。如果用于分層的因素沒有明確定義或涉及主觀判斷的話，誤分層的機會將會增大，可能導致將受試者分在錯誤的層中。

（4）中央隨機化：

嚴格來說不歸屬于隨機化方法分類中的一種，它只是在隨機化操作上的不同而已。多中心臨床試驗中，各個分中心的隨機化分配和藥物配給集中由一個獨立的機構或組織來安排和實施，這種隨機化分配稱中央隨機化（central randomization）。各個分中心與此機構通常需通過電話或計算機網絡進行聯系或操作。中央隨機化可以采用嚴格程序來確認入選病例，從而保證入組病例不會被錯誤分層。進行中央隨機化時，可以選擇不同的方法諸如區組隨機化、分層隨機化或進行動態分配（dynamic allocation）等。

（5）動態分配：

是結合中央隨機化和分層隨機化的一種隨機化方法，也稱動態中央隨機化（dynamic central randomization）。在這種隨機化中，受試者接受何種處理取決于當前各組的平衡情況，當采取分層隨機化時，則取決于受試者所在層內的各組平衡情況，因而各組的各種預后因素易于達到平衡。動態分配常通過電話或網絡來實現。由于動態分配隨時可對試驗進度或脫落情況作出反應，可以節省試驗藥物和經費，特別適合在大型的昂貴藥物的臨床試驗中應用。

（6）Zelen隨機化：

1979年，Zelen對臨床試驗的隨機化分配提出新的設計，受試者隨機地分配到兩組：A組和B組。若A組的受試者接受對照的標準治療，B組的受試者則根據其是否接受試驗治療而決定去留，不愿意接受試驗治療者令其接受A組的標準治療。上述這種設計因為只詢問B組的意愿，也稱單組意愿設計（single-consent design）。此外，還有雙組意愿設計（double-consent design），即隨機分配到兩組的受試者均詢問其治療意愿，同意接受該組預定措施的則給予預定措施治療，否則改用另一組的措施。這種隨機化方法存在較多弊端，諸如志愿者偏倚等，且難以實現隨機化結果的隱匿性。

2.隨機化分配操作

無論是手工操作，還是用計算機系統進行隨機化分配，通常需先擬訂隨機化分配的計劃。該計劃由獨立于臨床研究者的人員或組織來制訂和執行，而且隨機化的細節不應寫入臨床試驗方案中，以確保臨床試驗隨機化結果的隱藏和雙盲的實施。隨機化分配操作一般遵循以下的步驟：

（1）選擇隨機化方法：根據設計需要選擇簡單隨機化、區組隨機化或分層隨機化等。

（2）確定隨機數發生器：通常是隨機數字表或計算機預編程序（如SAS軟件的PROC PLAN程序）。

（3）確認隨機化分配的總例數、分組組數及其比例、分層因素個數及其水平。

（4）區組規定：長度，是否可變或隨機選擇。

（5）分組規定：各組對應的隨機數字的規定。

（6）抽取或產生隨機數字：用計算機預編程序時此步可自動進行。

（7）隨機分配結果：按照分組規定將受試者按順序逐個與隨機序列關聯并記錄此關聯結果。計算機預編程序時可自動進行并記錄此結果。

（8）制作隨機分配卡：將上述隨機化結果制成卡片，或由計算機程序將結果輸出成卡片，此卡片供臨床研究者使用。

（9）隨機分配結果的隱藏：能使隨機化結果的產生與臨床研究者的執行保持獨立，常采用不透光信封將分配結果密封。在非盲法或單盲試驗中，隨機化結果在被執行前臨床研究者不應知道；而雙盲試驗中，臨床研究者在試驗整個過程均不知道隨機化結果和藥物編碼，此時為保證受試者安全，應制作緊急破盲信封或有其他措施滿足緊急狀態下任何一個受試者破盲的需要。

三、對照

隨機對照試驗中的對照有兩層含義：一是指施加于不同比較群組的干預措施間的對比或比較；二是為此目的而形成的可比的比較群組，即對照組。具有可比性的對照組是比較的基礎，是所有臨床試驗都必須遵循的科學原則，而不同組干預措施的對比則完全取決于具體的研究目的，因研究目的不同而不同。

臨床試驗應選擇合理的對照。對照有下列類型：安慰劑對照、陽性對照、自身對照、試驗藥物劑量間對照、無治療對照、歷史對照等。對照的選擇應依據試驗目的而定，在倫理學風險可控的情況下，還應符合科學性的要求。一般建議采用安慰劑對照，其優點是可以克服研究者、受試者、參與評價療效和安全性的工作人員等由于心理因素所形成的偏倚，控制安慰作用，盡可能可靠地證明受試藥物的療效。其他對照的選擇根據研究目的而定。歷史（外部）對照通過論證后，在極個別情況下也可以采用，但應特別注意推論錯誤有可能增大的風險。

陽性對照藥物要謹慎選擇，一個合適的陽性對照藥物應當是：①公認的、廣泛使用的；②有良好循證醫學證據的；③有效性預期可重現的。試驗設計中還應充分考慮相關的臨床研究進展。

解釋性試驗常常使用安慰劑對照，其目的是研究藥物的特異性療效。實用性試驗的目的是比較一項新的治療和當前公認的治療，用于幫助臨床醫師做出治療決策，醫師決策時并不關心這項干預是否只比安慰劑有效，所以實用性研究很少應用安慰劑，往往采用當前公認的最好的常規治療作對照，或者是一種特殊的治療與沒有治療的空白對照比較。

影響疾病轉歸的一個重要因素是疾病發生、發展和轉歸的自然趨勢，又稱自然病史，它與致病因素、患者個體狀況以及周圍環境等有密切關系，有相當一部分患者在與疾病的斗爭中會自然好轉和痊愈。例如急性丙型肝炎患者中約30%病情會自發好轉，80%的急性腰痛患者在3個月內癥狀會明顯減輕。再以感冒為例，即使沒有任何治療，大部分患者在2周左右會痊愈，如果某新藥能使90%的感冒患者在2周內痊愈，并不能說明此藥在縮短病程上具有任何價值。

臨床工作中的很多干預措施對病情都有一種非特異的安慰作用，安慰作用的產生與很多因素有關，如患者和醫師對治療的信心與期望、醫師在治療過程中的態度、治療環境、疾病特征等。安慰作用一般來說主要有改善病情的良性作用，但在某些情況下，如患者對治療持懷疑和悲觀態度時，也會對疾病預后產生不良影響。安慰作用與治療的實質無關，為無特異治療作用的“假”治療或安慰治療，如，由淀粉制作的在形狀、顏色甚至味道等方面都與真實藥片相同的安慰劑，會產生與真實治療同樣大小的安慰作用。安慰作用的大小因情況不同變化很大，有時其作用的顯著程度令人吃驚。例如，在接受假的磨牙治療后，64%的面肌功能失調性患者疼痛會完全或幾乎完全緩解；腰背痛患者在接受假的電刺激儀治療后，疼痛程度、頻率以及功能評分均可改善20%~40%。

由此可見，治療的特異作用、非特異安慰作用、疾病自然轉歸作用以及回歸中位作用交織在一起，共同影響疾病的轉歸。在一組受治患者中，無法將這些因素的作用彼此區分開。為了確定治療特異作用的存在和大小，只有通過對照的方法，設立相對于治療組的無治療對照組，使兩組非特異作用大小相當，相互抵消，則組間臨床結局之差將真實反映治療特異作用的大小（圖2-2）。對照是準確測量治療作用的基礎。

加載（add on）設計，是在基礎治療藥物時加用試驗藥物（新藥）的一種設計，證明聯合用藥（試驗藥與基礎治療藥物合用）的安全有效性。例如在躁狂性發作中，抗精神病藥通常與“情緒穩定劑”聯合治使用，新藥的臨床療效和安全性也可以在疊加治療的臨床情況下進行研究。對雙相障礙雙相發作（躁狂發作和抑郁發作）可以采用加載設計，在6~12周的時間內比較新的化合物、適當增加的化合物以及二者合用或者先以一種藥物開始治療，然后再加用另一種藥物，證明聯合用藥（試驗藥與基礎治療藥物合用）對雙相障礙單相發作（躁狂發作或抑郁發作）是否具有治療作用。對精神分裂癥的陰性癥狀或認知癥狀的藥物治療試驗也可以采用加載設計。

四、盲法

隨機分組只保證了研究開始時組間的可比性，研究過程中可能會發生一些事件，如退出、失訪和組間治療替換等，這些事件的發生往往不是隨機的，可能與治療的組別有關，從而會破壞組間的可比性，當這些事件同時又與臨床結局相關時，偏倚便會產生。為避免這種不可預見的偏倚，藥物臨床試驗中經常需要使用盲法。

盲法（blinding）是一種蒙蔽治療分組的措施，就是在治療和追蹤隨訪期間，保密每一個研究對象的治療分組，使參與研究的人員（包括研究對象、醫師、資料收集人員和統計分析人員）不知道受試者的分組情況。盲法會在一定程度上幫助降低這些事件在組間發生的不均衡性，從而維持組間可比，一般分為單盲、雙盲、三盲。

1.單盲（single blind）

只有研究者了解分組情況，研究對象不知道自己是試驗組還是對照組。優點是研究者可以更好地觀察了解研究對象，在必要時可以及時恰當地處理研究對象可能發生的意外問題，使研究對象的安全得到保障；缺點是避免不了研究者方面帶來的主觀偏倚，易造成試驗組和對照組的處理不均衡。

2.雙盲（double blind）

研究對象和研究者都不了解試驗分組情況，而是由研究設計者來安排和控制全部試驗。其優點是可以避免研究對象和研究者的主觀因素所帶來的偏倚；缺點是方法復雜，較難實行，且一旦出現意外，較難及時處理。因此，在試驗設計階段就應慎重考慮該方法是否可行。

3.三盲（triple blind）

不但研究者和研究對象不了解分組情況，而且負責資料收集和分析的人員也不了解分組情況，從而較好地避免了偏倚。其優、缺點基本上同雙盲，從理論上講該法更合理，但實際實施起來很困難。

選擇盲法還應注意使用時要考慮以下幾方面：①應盡可能“蒙蔽”所有參與研究的人員；②與無治療比較時，需使用安慰劑對照；③比較兩種不同藥物時也應該使用盲法；④即使是不完美的盲法，也應盡可能使用；⑤有時盲法是不可行的，如比較外科手術和藥物治療。