王曉鋒（山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院衛(wèi)生信息管理系，汾陽　032200）

基于Web技術(shù)可擴展的臨床試驗中央隨機系統(tǒng)研究

王曉鋒
（山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院衛(wèi)生信息管理系，汾陽032200）

0　引言

動態(tài)隨機化方法在中央隨機系統(tǒng)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，在國內(nèi)的臨床研究中也得到越來越多的應(yīng)用，國內(nèi)外的一些醫(yī)院、學(xué)術(shù)機構(gòu)和公司也開發(fā)出了相關(guān)的軟件并采用該方法，這些軟件在臨床試驗中充分提高了臨床試驗到效率，在臨床試驗研究中取得較好的效果。

但是臨床試驗研究是持續(xù)的、發(fā)展的，隨機醫(yī)療技術(shù)水平的發(fā)展，人們探知未知臨床試驗影響因素的能力逐步提高，如何能夠有效、科學(xué)地擴展隨機系統(tǒng)，把隨機因素添加到動態(tài)隨機算法中，提高臨床試驗的質(zhì)量和效率，為更加科學(xué)、系統(tǒng)分析隨機因素對質(zhì)量效果的影響提供足夠的數(shù)據(jù)支撐。

所以建立可擴展臨床試驗中央隨機系統(tǒng)不僅是為了滿足日益發(fā)展的醫(yī)療技術(shù)的需要，也是為節(jié)約人力物力，減少企事業(yè)單位維護系統(tǒng)升級的費用，因此積極推進可持續(xù)臨床試驗中央隨機的研究具有重要的戰(zhàn)略意義。

本課題研究的中央隨機系統(tǒng)采用動態(tài)隨機方法，在循證醫(yī)學(xué)及藥品臨床試驗管理規(guī)范 （Good Clinical Practice，GCP）的思想指導(dǎo)下，依托計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，成功地開發(fā)可擴展多臨床試驗中央隨機系統(tǒng)。該系統(tǒng)打破時間、地域的限制，研究者可以通過登錄網(wǎng)絡(luò)隨時進行受試者入組登記、篩選、隨機管理等操作。

1　中央隨機系統(tǒng)可擴展性研究

臨床試驗中央隨機系統(tǒng)是為了在臨床試驗中實現(xiàn)盲法，排除人為或者其他未知因素對研究結(jié)果產(chǎn)生偏差影響，采用由計算機系統(tǒng)中央控制動態(tài)區(qū)組的方法，隨將受試者分到相應(yīng)的試驗組別中，實現(xiàn)各組數(shù)量在隨機因素中趨于平衡。

1.1系統(tǒng)特征

該系統(tǒng)設(shè)計時，按照科學(xué)、擴展、靈活的原則，在總結(jié)前人智慧基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究最新需求，運用目前流行的計算機相關(guān)技術(shù)，研究和構(gòu)建中央隨機系統(tǒng)，主要特點有以下幾個：

盲底的隱藏性：中央隨機的盲底是動態(tài)產(chǎn)生的，在臨床試驗項目完成以前，不存在實質(zhì)性的研究項目盲底，也就排除了對科學(xué)研究的人為傾向性選擇和評價的出現(xiàn)；

樣本的不固定性：中央隨機研究方法樣本的分中心序列分配不固定，分中心的數(shù)量可動態(tài)增加，其隨機化區(qū)組的平衡是在綜合考慮了分中心小區(qū)組均衡基礎(chǔ)上加上研究項目級別的大區(qū)組平衡，這區(qū)別于中心隨機所采用的分中心區(qū)組平衡；

各中心數(shù)量不固定性：中央隨機可以根據(jù)科研項目的實際進度情況，調(diào)整分中心數(shù)量，增加分中心數(shù)目，以適應(yīng)項目進度的要求。這也為長期（十年以上）超大大樣本（上萬）的大型研究提供了基礎(chǔ)技術(shù)平臺，中央隨機系統(tǒng)應(yīng)用的缺乏也是我國長期超大樣本臨床研究鮮見的原因之一。

隨機因素擴展性：中央隨機能在項目水平或多個自定義分層因素對影響科學(xué)研究的未知因素進行平衡和最小化處理，利用中央隨機的自定義分層，由中央控制中心統(tǒng)一進行均衡運算控制。

1.2動態(tài)隨機算法

本系統(tǒng)采用Taves最小化法的動態(tài)隨機算法，最小化法由Taves于1974年在偏性擲幣方法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其目標是減少對結(jié)果有較大影響的預(yù)后因素在組間分布的差別，以減少這些差別對治療作用的影響。研究者在試驗前先確定希望哪些重要的預(yù)后因素在各組基線水平盡可能一致，每例新病人分組時均根據(jù)已入組病人預(yù)后因素的分布綜合評估組間的接近程度，調(diào)整分配概率，使新病例分到能使組間預(yù)后因素相差最小的那一組中。

Taves最小化有兩個主要特征，一是組別，二是隨機因素。例如組別有：A1，A2，A3，…，An，隨機因素有X1，X2，X3，…，Xn，每個隨機因素都有相對應(yīng)的分組范圍，根據(jù)受試者的檢查結(jié)果t1，t2，t3，…，tn，分別假設(shè)入組A1，A2，A3，…，An，計算預(yù)期結(jié)果，計算過程是：

假設(shè)：

Y1是根據(jù)t1檢查結(jié)果，獲取已經(jīng)入組A1組在X1某一范圍內(nèi)的病歷數(shù)；

Y2是根據(jù)t2檢查結(jié)果，獲取已經(jīng)入組A1組在X2某一范圍內(nèi)的病歷數(shù)；

Y3是根據(jù)t2檢查結(jié)果，獲取已經(jīng)入組A1組在X3某一范圍內(nèi)的病歷數(shù)；

Yn是根據(jù)tn檢查結(jié)果，獲取已經(jīng)入組A1組在Xn某一范圍內(nèi)的病歷數(shù)；

對于該受試者，假設(shè)入組A1組，計算總和為：

MA1（t1，t2，t3，…，tn）=|Y1+Y2+Y3+…+YN|

按照同樣的方法計算MA2，MA3，…，MAn，比較入組各組后的值的大小，哪個總和最小，該病人就入哪個組，如果相等按設(shè)定順序入組。

實例說明：組別A，B，隨機因素是年齡、性別，設(shè)定A，B計算結(jié)果相等時，先入組A，假設(shè)已經(jīng)入組15例患者，先入組第16例，該患者性別：男，年齡：55。A組中與新病例在各因素的水平相同的總和為 （2+2）=4例。

在B組中（2+3）=5例，因此新入選的病人應(yīng)該分配A組，這樣使得兩組在年齡和性別兩個因素差別減小。

表1　臨床試驗中18例病人預(yù)后因素分別情況

1.3隨機系統(tǒng)擴展設(shè)計

根據(jù)Taves最小化法的動態(tài)隨機算法的特點，將試驗分組和試驗隨機因素分別設(shè)計成二維表，這張表和試驗關(guān)聯(lián)，同時添加一張受試者基本表和受試者隨機因素值表，將隨機因素值表和受試者、隨機因素、試驗表進行關(guān)聯(lián)，具體數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)E-R如下圖1所示：

圖1　隨機因素相關(guān)表E-R圖

根據(jù)上述數(shù)據(jù)關(guān)系表，系統(tǒng)分組組別數(shù)量和隨機因素是根據(jù)試驗動態(tài)變化的，用戶在創(chuàng)建一個臨床試驗后，根據(jù)臨床試驗的內(nèi)容，確定分組組別個數(shù)（至少兩個）和臨床試驗隨機因素。

系統(tǒng)隨機因素類型分為區(qū)間類型和比值類型，例如隨機因素是患者年齡，隨機因素是區(qū)間類型 （20-45，46-70，71-90），患者性別是比值類型（男，女），在添加隨機因素時需要設(shè)置每一種的類型和值越范圍。

試驗開始后，研究者根據(jù)試驗設(shè)置，輸入隨機因素值，按照動態(tài)隨機算法，分別計算各個分組數(shù)據(jù)，把新入選病人分配到最小組別中，使各隨機因素更加平衡。

2　系統(tǒng)設(shè)計

該系統(tǒng)主要包括：用戶管理、研究中心管理、試驗管理、患者管理、查詢統(tǒng)計和系統(tǒng)設(shè)置幾大模塊。為了使研究者能根據(jù)自身使用習(xí)慣和條件使用系統(tǒng)，系統(tǒng)提供Web、手機App、微信三種接入方式，系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)整體架構(gòu)

通過不同的接入方式，共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多用戶協(xié)同工作，有效提高臨床試驗進度。下面將系統(tǒng)主要的試驗管理和患者管理模塊進行介紹。

2.1試驗管理

試驗管理模塊主要包括：新建試驗、修改試驗、刪除試驗、設(shè)置研究中心、設(shè)置隨機參數(shù)等功能，試驗處于不同的狀態(tài)，用戶能操作的功能也不同。試驗有三個狀態(tài)：未開始、進行中和結(jié)束。當(dāng)處于未開始狀態(tài)時，所有功能都可以使用，處于進行中，不能修改試驗和設(shè)置隨機參數(shù)，處于結(jié)束狀態(tài)只能查看試驗信息。

設(shè)置隨機參數(shù)：當(dāng)試驗處于“未開始”狀態(tài)，管理員可以進行隨機參數(shù)設(shè)置，該功能操作如圖3所示，管理員可以隨意擴展隨機參數(shù)，輸入?yún)?shù)名稱、選擇參數(shù)類型、設(shè)置值越范圍和單位、保存設(shè)置完成隨機參數(shù)添加。該功能實現(xiàn)隨機系統(tǒng)參數(shù)自定義功能，可以滿足不用類型臨床試驗的需求。

圖3　設(shè)置隨機參數(shù)

設(shè)置研究中心：設(shè)置該試驗參與的研究中心和研究者，只有添加到該試驗的研究者，在登錄系統(tǒng)后才能看到試驗列表。

2.2患者管理

系統(tǒng)有三種角色，患者管理只有研究者可操作，根據(jù)設(shè)置的試驗隨機參數(shù)，研究者在添加患者時，系統(tǒng)自動出現(xiàn)輸入隨機參數(shù)值界面，如圖4所示：

圖4　添加患者

3　結(jié)語

基于Web可擴展中央隨機系統(tǒng)應(yīng)該能實現(xiàn)了試驗管理、受試者管理、隨機化、相關(guān)科學(xué)研究用品的發(fā)放和供應(yīng)管理等功能，在實施跨地域多中心的臨床試驗研究中起到非常大的作用，解決了由于存在地域差異，各分中心在樣本收集、隨機入組和科研用品消耗等方面進度會不盡相同，而導(dǎo)致臨床試驗超期、用品浪費和用平超過保質(zhì)期等問題。可擴展的隨機參數(shù)使得系統(tǒng)具有更長的使用壽命，節(jié)約企事業(yè)單位的成本，同時利用手機，微信接入方式，更加方便用戶使用。

可擴展中央隨機系統(tǒng)已經(jīng)在被多加公司采用，已

［1］蔡宏偉.基于網(wǎng)絡(luò)的最小化隨機分組設(shè)盲系統(tǒng)［J］.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)位論文，2006.

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Web Technology；Dynamic Stochastic Algorithm；Central Stochastic System

Research on the Scalable Clinical Trial Central Stochastic System Based on Web Technology

WANG Xiao-feng
（Fenyang College，Shanxi Medicine University，F(xiàn)enyang 032200）

1007-1423（2015）21-0077-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.21.019

王曉鋒（1978-），男，山西汾陽人，碩士

2015-05-05

2015-06-25

利用移動通訊和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將計算機、手機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行集成，采用動態(tài)隨機算法數(shù)據(jù)模型，構(gòu)建跨地域多中心可擴展臨床試驗中央隨機系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用動態(tài)隨機模型，隨機參數(shù)具有高度擴展能力，用戶可以根據(jù)試驗需要設(shè)置相關(guān)隨機參數(shù)，解決以往隨機系統(tǒng)中隨機參數(shù)固定不變的現(xiàn)狀，同時解決中心隨機面臨的一些弊端，提高隨機系系統(tǒng)的科學(xué)性、適應(yīng)性和使用壽命。

Web技術(shù)；動態(tài)隨機算法；中央隨機系統(tǒng)

Uses mobile communication technology and Internet technology，to integrate the computer，mobile phone and network technology.Uses data model of dynamic stochastic algorithm，the central stochastic system of the cross regional multi center can be expanded.Uses dynamic stochastic model in this system.Random parameters has high expansion.The user can set the relevant parameters according to the test and solve the present situation of random parameters fixed previous stochastic systems.At the same time，it solves some of the problems of the center and improves the scientific nature，adaptability and service life of the system.