Design and Analysis of Clinical Study 1. Research Questions & Study Design

Prevalence of Breast and Bottle Feeding Design and Analysis of Clinical Study 1 Research Questions & Study Design Dr Tuan V Nguyen Garvan Institute of Medical Research Sydney, Australia The Utility of[.]

Design and Analysis of Clinical Study

1 Research Questions & Study Design

Dr Tuan V Nguyen Garvan Institute of Medical Research

Sydney, Australia

The Utility of Science

“The utility of all science consists alone in its

method, not in its material”

(Giá trị của khoa học hàm chứa ở phần phương pháp, chứ không phải ở chất liệu nghiên cứu).

(K Pearson, 1892)

Deduction and Induction

Deduction (Suy diễn)

Theory (Lí thuyết)

Hypothesis (Giả thuyết)

Observation (Quan sát)

Confirmation (Xác nhận)

Observation

Pattern

Tentative hypothesis

Theory

Induction (Qui nạp)

Ví dụ về phương pháp suy diễn

• Lí thuyết: Thiếu vận động dẫn đến loãng xương

• Giả thiết: Bệnh nhân tai biến có mật độ xương thấp hơn

người không bệnh

• Quan sát: Đo lường mật độ xương trong hai nhóm tai

biến và đối chứng

• Xác định: Khác nhau hay không khác nhau

The Scientific Method

• Observation, description and measurement

• Generalisation (Khái quát hóa)

• Hypotheses (Giả thuyết)

• Theories (Lí thuyết)

• Deduction (Suy diễn)

• Controlled Observation (Quan sát có kiểm soát)

• Verification / Falsification (Kiểm định và phản nghiệm)

Observation, description and measurement

• Unbiased observation is the hallmark of science

• Observation can be quantitative or qualitative

• Example: “deltoid fibrosis is commonly seen in children with multiple injections”

• Statements arising out of observation are often generalized

• For example, “Penicillin cures pneumonia.”

• Hypothesis of interest is a statement which specifies the nature

of relationships between 2 or more sets of observations

– Clinical observations

– Previous research data

– New treatment

Example:

– Observation 1: Administration of penicillin

– Observation 2: Cure of pneumonia

• Null hypothesis is a statement which is opposite to the

hypothesis of interest

Example:

– There is no effect of penicillin in curing pneumonia

Research Questions

• Must be specific (not vague, not too broad)

– Avoid: Does agent orange cause birth defect?

• Subjects must be available

• Investigators’ skill

– Clinical, epidemiology, chemistry, biostatistics

• Not too expensive

• Relevance

– Benefit to patients?

• Novelty

– Will the research yield new finding?

• Must be ethically acceptable

– Not to harm patients

• Hypotheses get integrated into theories

• Theories bring together observations from many sources

• For example, microbiology; cell physiology, medicine, and

so on

• Theories specify causes of events and help to predict

events and outcomes

Research Process

Phenomenon

of Interest

Research

Question

Target

Population

Study Plan

Operational Variables

Sample Population

Actual Study

Actual Data

Actual Subjects

Findings in the Study Truth in the study

Truth in Universe

Sources of Error

Research Question

Target Population

Phenomenon of

Interest

Wrong study design

Study population different from target population

Outcome variables not appropriate

Analysis Inappropriate analysis

Internal and External Validity

Sample

Target

Population

Sample

Sampling

Comparison

Measurement

Analysis Conclusion

Internal validity

External Validity

Study Designs

time

Cohort study,

RCT (longitudinal, prospective)

Case-control study

Cross-sectional study

Distinction of Various Study Designs

Experimental

Prospective

Longitudinal

Observational

Longitudinal Longitudinal

Cross-section al

Cross-section al

Intuition and Logic in Research

Dominant Mental Activity

Intuition

Feeling

Judgement

Experience

Analysis Experiment

Control over variance

High

Potential for Misinterpretation

Qualitative

Research

Case Report Case Series

Cross-sectional

Case-control

Cohort Study

Clinical trials

Low

Low High

Ba nguyên tắc của một thí nghiệm

• Ngẫu nhiên hóa (randomization)

– Đảm bảo tính hợp lí của nghiên cứu và phân tích thống kê, quân bình hóa các yếu tố can thiệp

• Lặp lại nhiều lần (replication)

– Đảm bảo khoa học tính

• Phân nhóm (blocking)

– Giảm độ dao động trong từng nhóm

Nguyên lí thí nghiệm: một ví dụ

• Nghiên cứu:

– Sinh tố C cho điều trị cảm cúm

– 50 đối tượng tình nguyện

– Nên thiết kế như thế nào ?

• Phương án 1

– Cho 50 người uống sinh tố C trong vòng 6 tháng

– Ghi nhận số lần cảm cúm

– Kết quả: tần số cảm cúm trung bình là 1.4 lần / đối tượng

• Phương án 2

– Chia 50 người thành 2 nhóm nam và nữ

– Cả hai nhóm được điều trị bằng sinh tố C trong vòng 6 tháng

– Tần số cảm cúm trung bình trong nhóm nam là 1.4 lần / đối tượng, còn nhóm nữ tần số này là 1.9 lần / đối tượng

Nguyên lí thí nghiệm: một ví dụ

• Phương án 3

– Ngẫu nhiên chia thành 2 nhóm và điều trị 6 tháng:

• 25 người nhóm sinh tố C

• 25 người nhóm placebo – Kết quả: tần số cảm cúm trung bình trong nhóm 1 là 1.4 lần / đối tượng, còn nhóm placebo là 1.9 lần / đối tượng

50 người

Nhóm 1

Nhóm 2

Sinh tố C

Giả dược

Nguyên lí thí nghiệm: một ví dụ

• Phương án 4

– Sản xuất 50 hộp thuốc sinh tố C, và 50 hộp giả dược sinh tố C – Ngẫu nhiên chia thành 2 nhóm 50 người thành 2 nhóm

• 25 người nhóm sinh tố C

• 25 người nhóm placebo

– Tần số cảm cúm trung bình trong nhóm 1 là 1.4 lần / đối tượng, còn nhóm đối chứng là 1.4 lần / đối tượng

50 người

Nam

Nữ

Sinh tố C

Giả dýợc

So sánh tần

số cảm cúm

Sinh tố C

Giả dýợc

So sánh tần

số cảm cúm