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

基于Web技術(shù)可擴(kuò)展的臨床試驗(yàn)中央隨機(jī)系統(tǒng)研究

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

0　引言

動(dòng)態(tài)隨機(jī)化方法在中央隨機(jī)系統(tǒng)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)的臨床研究中也得到越來(lái)越多的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外的一些醫(yī)院、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和公司也開(kāi)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(yàn)中充分提高了臨床試驗(yàn)到效率，在臨床試驗(yàn)研究中取得較好的效果。

但是臨床試驗(yàn)研究是持續(xù)的、發(fā)展的，隨機(jī)醫(yī)療技術(shù)水平的發(fā)展，人們探知未知臨床試驗(yàn)影響因素的能力逐步提高，如何能夠有效、科學(xué)地?cái)U(kuò)展隨機(jī)系統(tǒng)，把隨機(jī)因素添加到動(dòng)態(tài)隨機(jī)算法中，提高臨床試驗(yàn)的質(zhì)量和效率，為更加科學(xué)、系統(tǒng)分析隨機(jī)因素對(duì)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(kuò)展臨床試驗(yàn)中央隨機(jī)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(hù)系統(tǒng)升級(jí)的費(fèi)用，因此積極推進(jìn)可持續(xù)臨床試驗(yàn)中央隨機(jī)的研究具有重要的戰(zhàn)略意義。

本課題研究的中央隨機(jī)系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)隨機(jī)方法，在循證醫(yī)學(xué)及藥品臨床試驗(yàn)管理規(guī)范 （Good Clinical Practice，GCP）的思想指導(dǎo)下，依托計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，成功地開(kāi)發(fā)可擴(kuò)展多臨床試驗(yàn)中央隨機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)打破時(shí)間、地域的限制，研究者可以通過(guò)登錄網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)進(jìn)行受試者入組登記、篩選、隨機(jī)管理等操作。

1　中央隨機(jī)系統(tǒng)可擴(kuò)展性研究

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

1.1系統(tǒng)特征

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，按照科學(xué)、擴(kuò)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(yùn)用目前流行的計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)，研究和構(gòu)建中央隨機(jī)系統(tǒng)，主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)：

盲底的隱藏性：中央隨機(jī)的盲底是動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的，在臨床試驗(yàn)項(xiàng)目完成以前，不存在實(shí)質(zhì)性的研究項(xiàng)目盲底，也就排除了對(duì)科學(xué)研究的人為傾向性選擇和評(píng)價(jià)的出現(xiàn)；

樣本的不固定性：中央隨機(jī)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(dòng)態(tài)增加，其隨機(jī)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(xiàng)目級(jí)別的大區(qū)組平衡，這區(qū)別于中心隨機(jī)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(jī)可以根據(jù)科研項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)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(xiàng)目進(jìn)度的要求。這也為長(zhǎng)期（十年以上）超大大樣本（上萬(wàn)）的大型研究提供了基礎(chǔ)技術(shù)平臺(tái)，中央隨機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的缺乏也是我國(guó)長(zhǎng)期超大樣本臨床研究鮮見(jiàn)的原因之一。

隨機(jī)因素?cái)U(kuò)展性：中央隨機(jī)能在項(xiàng)目水平或多個(gè)自定義分層因素對(duì)影響科學(xué)研究的未知因素進(jìn)行平衡和最小化處理，利用中央隨機(jī)的自定義分層，由中央控制中心統(tǒng)一進(jìn)行均衡運(yùn)算控制。

1.2動(dòng)態(tài)隨機(jī)算法

本系統(tǒng)采用Taves最小化法的動(dòng)態(tài)隨機(jī)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(lái)，其目標(biāo)是減少對(duì)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(duì)治療作用的影響。研究者在試驗(yàn)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(shí)均根據(jù)已入組病人預(yù)后因素的分布綜合評(píng)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(gè)主要特征，一是組別，二是隨機(jī)因素。例如組別有：A1，A2，A3，…，An，隨機(jī)因素有X1，X2，X3，…，Xn，每個(gè)隨機(jī)因素都有相對(duì)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(jì)算預(yù)期結(jié)果，計(jì)算過(guò)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(duì)于該受試者，假設(shè)入組A1組，計(jì)算總和為：

MA1（t1，t2，t3，…，tn）=|Y1+Y2+Y3+…+YN|

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

實(shí)例說(shuō)明：組別A，B，隨機(jī)因素是年齡、性別，設(shè)定A，B計(jì)算結(jié)果相等時(shí)，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(gè)因素差別減小。

表1　臨床試驗(yàn)中18例病人預(yù)后因素分別情況

1.3隨機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展設(shè)計(jì)

根據(jù)Taves最小化法的動(dòng)態(tài)隨機(jī)算法的特點(diǎn)，將試驗(yàn)分組和試驗(yàn)隨機(jī)因素分別設(shè)計(jì)成二維表，這張表和試驗(yàn)關(guān)聯(lián)，同時(shí)添加一張受試者基本表和受試者隨機(jī)因素值表，將隨機(jī)因素值表和受試者、隨機(jī)因素、試驗(yàn)表進(jìn)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(jī)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(jī)因素是根據(jù)試驗(yàn)動(dòng)態(tài)變化的，用戶在創(chuàng)建一個(gè)臨床試驗(yàn)后，根據(jù)臨床試驗(yàn)的內(nèi)容，確定分組組別個(gè)數(shù)（至少兩個(gè)）和臨床試驗(yàn)隨機(jī)因素。

系統(tǒng)隨機(jī)因素類型分為區(qū)間類型和比值類型，例如隨機(jī)因素是患者年齡，隨機(jī)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(jī)因素時(shí)需要設(shè)置每一種的類型和值越范圍。

試驗(yàn)開(kāi)始后，研究者根據(jù)試驗(yàn)設(shè)置，輸入隨機(jī)因素值，按照動(dòng)態(tài)隨機(jī)算法，分別計(jì)算各個(gè)分組數(shù)據(jù)，把新入選病人分配到最小組別中，使各隨機(jī)因素更加平衡。

2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要包括：用戶管理、研究中心管理、試驗(yàn)管理、患者管理、查詢統(tǒng)計(jì)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(jī)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(guò)不同的接入方式，共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多用戶協(xié)同工作，有效提高臨床試驗(yàn)進(jìn)度。下面將系統(tǒng)主要的試驗(yàn)管理和患者管理模塊進(jìn)行介紹。

2.1試驗(yàn)管理

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

設(shè)置隨機(jī)參數(shù)：當(dāng)試驗(yàn)處于“未開(kāi)始”狀態(tài)，管理員可以進(jìn)行隨機(jī)參數(shù)設(shè)置，該功能操作如圖3所示，管理員可以隨意擴(kuò)展隨機(jī)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(jī)參數(shù)添加。該功能實(shí)現(xiàn)隨機(jī)系統(tǒng)參數(shù)自定義功能，可以滿足不用類型臨床試驗(yàn)的需求。

圖3　設(shè)置隨機(jī)參數(shù)

設(shè)置研究中心：設(shè)置該試驗(yàn)參與的研究中心和研究者，只有添加到該試驗(yàn)的研究者，在登錄系統(tǒng)后才能看到試驗(yàn)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(yàn)隨機(jī)參數(shù)，研究者在添加患者時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)出現(xiàn)輸入隨機(jī)參數(shù)值界面，如圖4所示：

圖4　添加患者

3　結(jié)語(yǔ)

基于Web可擴(kuò)展中央隨機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)管理、受試者管理、隨機(jī)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(shí)施跨地域多中心的臨床試驗(yàn)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(jī)入組和科研用品消耗等方面進(jìn)度會(huì)不盡相同，而導(dǎo)致臨床試驗(yàn)超期、用品浪費(fèi)和用平超過(guò)保質(zhì)期等問(wèn)題?？蓴U(kuò)展的隨機(jī)參數(shù)使得系統(tǒng)具有更長(zhǎng)的使用壽命，節(jié)約企事業(yè)單位的成本，同時(shí)利用手機(jī)，微信接入方式，更加方便用戶使用。

可擴(kuò)展中央隨機(jī)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(jī)分組設(shè)盲系統(tǒng)［J］.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)位論文，2006.

［2］文天才，閏世艷，劉保延.最小化隨機(jī)算法在中醫(yī)藥改善腦積水臨床研究中的應(yīng)用［J］.世界科學(xué)技術(shù)——中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2008，10（4），34-36.

［3］吳春芳，許金芳，陸健.臨床試驗(yàn)最小隨機(jī)化的方法概況和研究前景［J］.中國(guó)新藥雜志2010，19（10）：823～825.

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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(yáng)人，碩士

2015-05-05

2015-06-25

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

Web技術(shù)；動(dòng)態(tài)隨機(jī)算法；中央隨機(jī)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.