第二節(jié) 病例對(duì)照研究
一、概 念
病例對(duì)照研究（case control study）是觀察性研究的一種，常用于疾病發(fā)生原因與危險(xiǎn)因素的探討，是分析流行病學(xué)中最重要也是最基本的研究方法之一，是檢驗(yàn)病因假設(shè)的重要工具。由于腫瘤潛伏期長，特別是一些罕見腫瘤如陰道腺癌，進(jìn)行隊(duì)列研究成本較高，因此在腫瘤流行病學(xué)研究中，病例對(duì)照研究應(yīng)用十分廣泛。
基本原理是以目前確診患有目標(biāo)疾病的患者作為病例組，在病例的源人群中隨機(jī)選取未患有目標(biāo)疾病的人群作為對(duì)照組，收集病例組和對(duì)照組過去的暴露史，分析比較兩組之間各種因素暴露的頻率，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，如果兩組之間暴露因素的頻率存在的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，則該因素與疾病存在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的關(guān)聯(lián)，在平衡各種潛在的混雜因素和偏倚之后如果關(guān)聯(lián)依舊存在，那么通過借助病因推斷技術(shù)，可以推出某個(gè)因素是目標(biāo)疾病的危險(xiǎn)因素，從而達(dá)到對(duì)病因假設(shè)的檢驗(yàn)和推導(dǎo)。研究示意圖如圖12-2所示。
病例對(duì)照研究基本特點(diǎn)為：時(shí)序上由后向前；按研究對(duì)象發(fā)病與否分為病例組與對(duì)照組；暴露是從現(xiàn)在對(duì)過去的回顧；從“果”到“因”。
二、類 型
（一）不匹配
這種研究設(shè)計(jì)比較多見，主要是在研究設(shè)計(jì)所確定的人群中選擇病例和對(duì)照，一般而言對(duì)照人數(shù)要大于病例人數(shù)。
圖12-2 病例對(duì)照模式圖
（二）匹配
匹配（matching）又稱為配對(duì)，指對(duì)照在某些方面或者某些特征上與病例組保持一致或者相當(dāng)，主要目的就是在進(jìn)行病例組和對(duì)照組比較時(shí)排除匹配因素的干擾。其具體可以分為頻數(shù)匹配和個(gè)體匹配。
1.頻數(shù)匹配（frequency matching）
此種匹配指的是匹配的因素在對(duì)照組和病例組中所占的比例一致，先明確匹配因素每一層中的病例數(shù)，然后從選定的對(duì)照人群中隨機(jī)抽取一定的對(duì)照，與病例進(jìn)行匹配，匹配時(shí)不要求對(duì)照組與病例組人數(shù)絕對(duì)數(shù)相等，重要的是要求比較組間的構(gòu)成比例相同，如病例組和對(duì)照組的性別比例構(gòu)成是一致的。
2.個(gè)體匹配（individual matching）
此種類型指的是以病例和對(duì)照個(gè)體為匹配單位進(jìn)行匹配，1∶1匹配稱為配對(duì)，也就是說一個(gè)病例匹配一個(gè)對(duì)照，1∶2，1∶3，1∶n時(shí)直接稱為匹配。匹配比例越大，統(tǒng)計(jì)效率越高，但是比例數(shù)的增加和研究效率的提高是不成比例的，隨著比例超過4，研究效率的增長幅度越來越小，這樣會(huì)加大研究成本，進(jìn)而降低研究整體效率。
3.匹配注意問題
匹配時(shí)需要確定匹配范圍，這個(gè)可以通過預(yù)調(diào)查進(jìn)行，同時(shí)需要關(guān)注匹配范圍所導(dǎo)致的殘余混雜。一般而言，匹配可以提高研究效率，控制混雜因素，但是匹配因素過多會(huì)使得研究結(jié)果推廣性欠佳，且難以獲取滿足要求研究對(duì)象，甚至?xí)斐蛇^度匹配（over matching），降低整體研究效率。
三、研究對(duì)象的選擇
病例對(duì)照研究中，研究對(duì)象的選擇是非常重要的一部分。病例的來源決定著對(duì)照的來源，而正確選擇對(duì)照是病例對(duì)照研究中非常重要的問題。
病例與對(duì)照的來源主要有兩個(gè)方面：一個(gè)是研究對(duì)象均來自醫(yī)院稱為以醫(yī)院為基礎(chǔ)的病例對(duì)照研究（hospital based case control study）；另一個(gè)是來自于社區(qū)人群稱為以社區(qū)為基礎(chǔ)的病例對(duì)照研究（community based case control study）。
（一）病例的選擇
病例的選擇需要明確疾病診斷標(biāo)準(zhǔn)，所獲得的病例一般需要通過權(quán)威醫(yī)療機(jī)構(gòu)診斷證明或者經(jīng)過專家的確診。
病例選擇類別通常有新發(fā)病例、現(xiàn)患病例、死亡病例三種選擇。新發(fā)病例對(duì)于自己患病前暴露回憶清晰，較少引入回憶偏倚；現(xiàn)患病例易于配合研究，但是對(duì)暴露回憶時(shí)準(zhǔn)確性較新發(fā)病例要差，會(huì)引入回憶偏倚；死亡病例資料的收集主要是依據(jù)死者親屬、鄰居等人的回憶而獲得，其準(zhǔn)確性不佳。
（二）對(duì)照選擇
在病例對(duì)照研究中對(duì)照是否能合理正確的選擇關(guān)系到研究的成敗。腫瘤流行病學(xué)研究中對(duì)照需要注意以下幾個(gè)方面。
1.對(duì)照選擇的原則
（1）排除選擇偏倚，縮小信息偏倚，縮小不清楚或不能很好測量的變量引起的殘余混雜，滿足真實(shí)性跟邏輯限制的前提下使統(tǒng)計(jì)把握度達(dá)到最大。
（2）來源是與產(chǎn)生病例源人群中的無偏樣本，其患病狀態(tài)也應(yīng)該經(jīng)過相應(yīng)的金標(biāo)準(zhǔn)診斷確定。
（3）對(duì)照能代表源人群的暴露水平。
2.對(duì)照的來源及選擇
（1）醫(yī)院對(duì)照：選擇與病例所在同一家醫(yī)院的非患目標(biāo)疾病的病人作為對(duì)照。以醫(yī)院病人為對(duì)照具有數(shù)量多，來源廣，資料易收集的特點(diǎn)。雖然存在明顯的選擇偏倚，研究結(jié)果的可靠性受限，但是由于其實(shí)施較易，所以通常采用較多。
（2）人群對(duì)照：主要是選擇病人所在社區(qū)中的健康人群，此對(duì)照的代表性好，可以減少選擇偏倚，研究結(jié)果的外推性較佳。
（3）鄰居、同胞、配偶及朋友對(duì)照：鄰居對(duì)照可以避免社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的混雜作用；同胞對(duì)照可以避免早期環(huán)境因素混雜，控制遺傳因素，使其達(dá)到平衡；配偶對(duì)照可以控制成年期環(huán)境暴露的混雜作用。
3.以醫(yī)院為基礎(chǔ)病例對(duì)照研究選擇對(duì)照原則
（1）對(duì)照應(yīng)該包含多種疾病，可以避免過多地代表某一類病人。
（2）病例盡量來自新發(fā)病例，避免研究因素受到疾病遷延的影響。
（3）納入的病例不能同時(shí)患有多種疾病，尤其是影響暴露資料收集的疾病。
（4）對(duì)照不能患有與研究因素有關(guān)的疾病，而且對(duì)照所患疾病不能與目標(biāo)疾病有共同危險(xiǎn)因素。
四、樣本大小的確定
（一）影響樣本大小的四個(gè)參數(shù)
1.研究因素在對(duì)照組（一般人群）中的暴露率（ p 0）。
2.估計(jì)的該因素引起的相對(duì)危險(xiǎn)度（ RR）或暴露的比值比（ OR）。
3.希望達(dá)到的檢驗(yàn)顯著性水平，即假設(shè)檢驗(yàn)第Ⅰ類錯(cuò)誤的概率α。
4.希望達(dá)到的檢驗(yàn)把握度（1 -β），亦稱功效。產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)學(xué)假設(shè)檢驗(yàn)第Ⅱ類錯(cuò)誤的概率。
5.同時(shí)需要考慮到可能出現(xiàn)的無應(yīng)答率，病例與對(duì)照之間的比例。
（二）成組設(shè)計(jì)樣本量估計(jì)
計(jì)算公式：
式中n為病例組或?qū)φ战M人數(shù)，U α和U β分別為與α和β值對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布分位數(shù)。 p 0和 p 1分別為對(duì)照組及病例組估計(jì)的某因素暴露率。
例：擬進(jìn)行一項(xiàng)病例對(duì)照研究，研究吸煙與肺癌的關(guān)系。預(yù)期吸煙者的相對(duì)危險(xiǎn)度為2.0，人群吸煙率約為20%，設(shè)α=0.05（雙側(cè)），β=0.10，估計(jì)樣本含量n。
即每組需要調(diào)查232人。配對(duì)設(shè)計(jì)及多組匹配設(shè)計(jì)樣本量計(jì)算較為復(fù)雜，可以參考統(tǒng)計(jì)學(xué)書籍。
五、研究因素的選定及測定
研究中需要收集的信息有研究因素、其他可疑的因素以及可能的混雜因素等。變量信息的獲取主要是靠調(diào)查表，所以病例組和對(duì)照組應(yīng)該使用相同的調(diào)查表，采用相同方式進(jìn)行調(diào)查。
1.變量的選定
變量的選擇與研究目的緊密相關(guān)，與研究有關(guān)的變量一個(gè)不能少，而且應(yīng)該細(xì)致和深入。比如研究吸煙和肺癌之間關(guān)系的時(shí)候，需要明確吸煙這個(gè)變量，具體到吸煙的劑量、種類、次數(shù)等都需要明確。與研究無關(guān)的變量最好不要納入調(diào)查表中。
2.變量的定義
采用公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)或者國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)變量進(jìn)行定義，以便進(jìn)行研究之間的比較。
3.變量的測定
變量的測定需要采用標(biāo)準(zhǔn)的測定方法，通過詢問和儀器的測量可以獲得定量資料，因此在研究中應(yīng)該盡可能地采用定量或者半定量的量度。
六、資料收集及整理
（一）資料收集
在對(duì)研究進(jìn)行設(shè)計(jì)之后，需要明確資料收集的相關(guān)內(nèi)容，以獲取能夠滿足研究需求的可靠資料。
1.資料來源
醫(yī)院病案記錄，疾病登記報(bào)告等；檢測病人的標(biāo)本獲得；病例或?qū)φ盏脑儐栒{(diào)查中獲得。
2.資料收集方式
問卷調(diào)查；閱讀文獻(xiàn)；采樣化驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)室檢查；家庭成員的詢問。
（二）資料整理 1.原始資料的核查
收集的資料需要經(jīng)過核查、驗(yàn)收、修正、歸檔等一系列步驟，以保證所獲得資料盡可能地完整和高質(zhì)量。
2.原始資料的錄入
資料核查結(jié)束之后需要經(jīng)過編碼，輸入計(jì)算機(jī)，建立數(shù)據(jù)庫。
七、資料分析
流行病學(xué)資料的分析比較注重對(duì)暴露效應(yīng)的估計(jì)和因果關(guān)聯(lián)的推斷分析。其中核心的內(nèi)容是：比較病例和對(duì)照中暴露因素的比例；估計(jì)暴露因素和疾病之間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度；計(jì)算疾病和暴露之間的劑量反應(yīng)關(guān)系；估計(jì)因素之間可能的交互作用等。
（一）描述性分析 1.描述入選研究對(duì)象的一般特征
主要是人口學(xué)特征及既往疾病史，頻數(shù)匹配應(yīng)該描述匹配因素的頻數(shù)比例。
2.均衡性檢驗(yàn)
主要是比較病例組和對(duì)照組的基本特征是否相同，檢驗(yàn)比較組間的可比性。
（二）統(tǒng)計(jì)性推斷
病例對(duì)照研究中表示疾病和暴露之間關(guān)聯(lián)強(qiáng)度的指標(biāo)稱比值比（odds ratio，OR）。比值即為某事物發(fā)生的可能性與不發(fā)生的可能性之比。表12-2為病例對(duì)照研究資料整理的基本格式。
表12-2 病例對(duì)照研究資料整理
根據(jù)表12-2，可以得出病例對(duì)照研究中病例組的暴露比值：
對(duì)照組中暴露比值：
由此可得比值比：
病例對(duì)照研究中一般難以估計(jì)發(fā)病率，更無法直接計(jì)算相對(duì)危險(xiǎn)度，但是相關(guān)研究證明當(dāng)疾病的頻率小于5%時(shí)，OR為RR的極好近似值，可以用OR對(duì)RR值進(jìn)行估計(jì)。其中OR值的含義與RR含義是相似的，表示暴露組人群患目標(biāo)疾病的風(fēng)險(xiǎn)為非暴露組人群的多少倍。OR＞1，說明疾病與暴露之間的關(guān)聯(lián)是正相關(guān)，疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)隨著暴露的增加而增大；OR＜1，說明疾病與暴露因素之間是負(fù)相關(guān)，疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)隨著暴露程度的增加而減小。
1.暴露與疾病的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)
檢驗(yàn)病例組和對(duì)照組兩組暴露率差異是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。公式如下：
值得注意的是此公式在N＜40，或者四格表中有一個(gè)格子理論數(shù)小于5時(shí)，需要進(jìn)行校正，校正公式為：
2.不匹配不分層的資料分析
例如吸煙與食管癌的病例對(duì)照研究中，數(shù)據(jù)見表12-3。
表12-3 吸煙與食管癌關(guān)系病例對(duì)照研究結(jié)果
檢驗(yàn)結(jié)果： p＜0.05，表明吸煙與食管癌有關(guān)聯(lián)，但是到底關(guān)聯(lián)強(qiáng)度多大，需要計(jì)算 OR值：
按照Miettinen卡方值計(jì)算OR值的95%置信區(qū)間CI：
結(jié)果表明吸煙者患食管癌的危險(xiǎn)性是不吸煙者的2.87倍，95%可信區(qū)間是2.18～3.78之間。
3.分層資料的分析
用以分層的因素是可能的混雜因素，通過分層可以控制這些因素對(duì)研究結(jié)果的干擾。
（1）分層分析的目的：
評(píng)價(jià)分層因素本身的作用；評(píng)價(jià)分層因素與暴露時(shí)間的交互作用。基本整理形式如表12-4。
表12-4 分層資料的整理表
例如研究吸煙與食管癌關(guān)系的病例對(duì)照中，按飲酒與食管癌的關(guān)系列表計(jì)算見表12-5。
表12-5 飲酒和食管癌關(guān)系
X 2=31.9， OR =2.29，可見飲酒與食管癌有聯(lián)系。
（2）分層分析：
按飲酒與否分層如表12-6。
表12-6 按飲酒與否分層分析食管癌與吸煙的關(guān)系
飲酒者中吸煙的OR（2.98）稍高于不分層OR（2.87），不飲酒者中吸煙的OR （1.67）卻低很多，表明飲酒是混雜因素，飲酒是可加強(qiáng)吸煙的作用。
（3）計(jì)算分層后合并OR值
按照Mantal-Haenszel提出的公式：
本例中OR MH=2.42，可見合并后OR＞1，意味著吸煙可能是食管癌的危險(xiǎn)因素，但是具體結(jié)果還需要進(jìn)一步檢驗(yàn)。
（4）用Mantel-Haenszel提出的公式計(jì)算總的X2值
式中∑E（a i）為∑a i的理論值：∑E（a i）=∑m 1in 1i/t i
式中∑V（a i）為∑a i的方差：
根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果：
（5）估計(jì)總OR值95%可信區(qū)間：
本例采用Miettinen法計(jì)算
OR MH的95%CI為1.83～3.21。合并后的 OR值區(qū)間不包含1，表明所求 OR值具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
經(jīng)飲酒分層調(diào)整后，吸煙的X 2與 OR（即合并X 2與合并 OR）雖較未調(diào)整的X 2 （55.5）與OR（2.87）為低，但是關(guān)聯(lián)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。吸煙與食管癌之間有顯著的關(guān)聯(lián)，飲酒是吸煙與食管癌之間的混雜因素，似能加強(qiáng)吸煙的作用。
4.1∶1配對(duì)資料的分析
匹配資料是由病例與對(duì)照結(jié)合成對(duì)子，分析結(jié)果時(shí)不應(yīng)把對(duì)子拆開分析，先將資料列成下表的格式，注意表12-7內(nèi)的數(shù)字a、b、c、d是病例與對(duì)照配成對(duì)的對(duì)子數(shù)。
表12-7 1∶1配對(duì)研究中疾病與暴露的關(guān)系
食管癌發(fā)病因素的研究中發(fā)現(xiàn)，吸煙與發(fā)病有關(guān)，男性的資料歸納成表12-8。
表12-8 93對(duì)男性食管癌與對(duì)照的吸煙史
X 2=11.28，OR =4.33，表明男性吸煙者患食管癌的危險(xiǎn)性是不吸煙者的4.3倍。
OR的95%可信區(qū)間： =（1.84，10.18）
5.分級(jí)暴露資料的分析
如果獲得某因素不同水平的資料，可以用來分析暴露和疾病的劑量反應(yīng)關(guān)系，以增強(qiáng)因果推斷的效能。其大體的分析過程：將資料整理歸納成列聯(lián)表，對(duì)列聯(lián)表內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行X 2檢驗(yàn)計(jì)算各分級(jí)的OR值。相應(yīng)計(jì)算及公式可以參考統(tǒng)計(jì)學(xué)書籍。
八、偏 倚
常見的偏倚主要有選擇偏倚、信息偏倚、混雜偏倚。
（一）選擇偏倚（selection bias）
在選擇病例組和對(duì)照組研究過程中產(chǎn)生的各種偏倚稱為選擇偏倚，主要表現(xiàn)為入選的研究對(duì)象不具有代表性。
1.入院率偏倚（admission bias）
又稱為Berkson bias當(dāng)利用醫(yī)院的病人作為研究對(duì)象時(shí)，由于所能抽取的病例是某家醫(yī)院或者某幾家醫(yī)院的特定病例，而且醫(yī)院和病例之間存在雙向選擇，同時(shí)所選擇的對(duì)照只是醫(yī)院的部分病人，不是全體目標(biāo)人群的一個(gè)隨機(jī)樣本，因此難免產(chǎn)生偏倚，特別常見于因?yàn)槿朐郝实牟煌鴮?dǎo)致的選擇偏倚。
2.現(xiàn)患病例-新發(fā)病例偏倚（prevalence-incidence bias）
又稱為Neyman bias如果研究對(duì)象選自現(xiàn)患病例，所得到的信息很多是與存活相關(guān)，而不一定與發(fā)病相關(guān)；現(xiàn)患者可能改變了以往的生活習(xí)慣，減少了某些因素的暴露水平，從而導(dǎo)致某一因素與疾病錯(cuò)誤的關(guān)聯(lián)，由此而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差為現(xiàn)患病例-新發(fā)病例偏倚。
3.檢出癥候偏倚（detection signal bias）
又稱為暴露偏倚（unmasking bias）某種因素與研究疾病在病因?qū)W上無關(guān)，但是由于這種因素的存在，導(dǎo)致與該目標(biāo)疾病相關(guān)的一些癥狀表現(xiàn)出來，使得該病部分患者及早就醫(yī)，使得該人群中疾病的檢出率高于一般人群，從而得出該因素與疾病之間存在關(guān)聯(lián)性的錯(cuò)誤結(jié)論。由此而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差稱為檢出癥候偏倚，此偏倚在對(duì)一些慢性疾病如腫瘤、動(dòng)脈粥樣硬化（AS）中有著重要的研究意義。
4.時(shí)間效應(yīng)偏倚（time effect bias）
對(duì)于腫瘤、冠心病等慢性疾病而言，從開始暴露于危險(xiǎn)因素到出現(xiàn)病變，往往經(jīng)歷了一個(gè)比較長的時(shí)期。在開展病例對(duì)照研究中，那些暴露了即將發(fā)生病變的人，已經(jīng)發(fā)生病變但是不能檢出的人或者在調(diào)查中已有病變但是缺少早期檢出的手段而錯(cuò)誤認(rèn)為非病例的人，都可能被選入對(duì)照組，進(jìn)而產(chǎn)生結(jié)論上的誤差。
（二）信息偏倚（information bias）
指在研究實(shí)施階段從研究對(duì)象獲取研究所需信息時(shí)所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。在腫瘤流行病學(xué)病例對(duì)照研究中可以分為以下兩種：回憶偏倚（recall bias）和調(diào)查者偏倚（investigation bias）。
1.回憶偏倚
病例對(duì)照研究主要是調(diào)查研究對(duì)象既往的暴露情況，由于被調(diào)查者對(duì)過去暴露回憶不準(zhǔn)確而造成的系統(tǒng)誤差。與調(diào)查時(shí)間和事件發(fā)生的時(shí)間間隔、事件的重要性、被調(diào)查者的構(gòu)成以及詢問技術(shù)有關(guān)。
2.調(diào)查者偏倚
此類偏倚可以來自調(diào)查對(duì)象、調(diào)查者雙方。病例與對(duì)照的調(diào)查環(huán)境與條件不同調(diào)查技術(shù)，調(diào)查質(zhì)量不高或差錯(cuò)以及儀器設(shè)備的問題均可導(dǎo)致偏倚產(chǎn)生。如調(diào)查者在收集資料時(shí)對(duì)病例組和對(duì)照組的態(tài)度不一樣、詢問仔細(xì)程度不一樣，對(duì)病例組仔細(xì)或?qū)ψ陨黻P(guān)心問題仔細(xì)，對(duì)對(duì)照組不仔細(xì)等。
（三）混雜偏倚（confounding bias）
研究某個(gè)因素與某種疾病的關(guān)聯(lián)時(shí)，由于某個(gè)因素既與疾病有關(guān)又與研究因素有關(guān)，進(jìn)而掩蓋或夸大了所研究的暴露因素與疾病的聯(lián)系而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。此類偏倚的特點(diǎn)：不易識(shí)別，不易確定，需認(rèn)真細(xì)致地去解決。偏倚的控制可以參考其他流行病學(xué)書籍。
九、研究實(shí)施過程
病例對(duì)照研究實(shí)施過程如圖12-3所示。
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圖12-3 研究實(shí)施過程