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医疗器械临床试验设计中的统计学挑战

发布于:2013-10-18 17:36    

编者按:医疗器械的临床试验在其范围、复杂程度方面应不亚于药物临床试验,医疗器械所涵盖的产品类别远远多于药品,比较常见的就有治疗类、支持类和替代类等,不同类别的产品其临床试验和验证要求截然不同,如何将试验偏倚降到最低、制定适合医疗器械特征的临床试验指导原则,是我们应该在医疗器械临床试验设计阶段仔细考量的问题。

文/ 李卫 国家心血管病中心医学研究统计中心

李卫 国家心血管病中心医学研究统计中心主任、研究员、博士研究生导师;国家食品药品监督管理局及北京市食品药品监督管理局药物/医疗器械临床试验审评专家;北京市科委审评专家;美国统计学会及药物信息学会会员、美国临床试验学会会员、中国临床试验生物统计学组成员、中国卫生统计学会统计理论与方法专业委员会常务委员。


众所周知,在临床研究中,医学证据级别是呈现金字塔式的(图1),位于塔底部分的往往是一些动物实验、评论及个案研究等,单个研究最高级别的是随机对照试验(Randomized Controlled Trial,RCT)。塔尖部分则是由多个设计良好的随机对照研究组成的荟萃分析(Meta-Analysis)。良好设计的随机对照试验是临床研究的金标准。因此,这种试验设计方法在药物临床中得到了非常广泛的运用。但是器械临床试验的设计能够沿用药物临床试验的设计吗?要回答这个问题,我们首先来了解一下器械与药物的区别有哪些:


1.  作用机理不同:药物通过消化系统,进入血液循环系统,从而作用于人体的全身,但是器械一般只是作用于人体的局部。此外,药物主要通过生化机制作用于人体,而器械则主要是通过物理机制作用于人体。
2.  用途不同:药物主要用作治疗手段,很少有药物用作诊断。而器械既可用于治疗,也可用于诊断。
3.  作用时间不同:药物一般是一过性,其作用时间与其代谢时间有关。但器械可以植入很长时间,有的甚至是终身的。
4.  研发机制不同:对于药物,我们需要的是筛选,发现有效成份,我们不能创造有效成分。而对于器械,我们可以根据需要进行设计,研制,并不断改进。
5.  上市的生命周期不同:药物可以上市数十年,但器械上市的生命周期要比药物短得多,通常只有1~2年。

6.  法规要求不同:药物需要进行I-IV 期的多个临床试验,对于器械,只需要一个确证性研究。


从上可知,器械与药物在诸多方面存在着不同,也正是因为器械临床试验的自身特性、伦理学考虑以及真实临床实践的复杂性所决定了器械临床试验的设计不能完全照搬药物临床试验的设计方法。下面举几个器械临床试验的例子予以说明。

1. 神经刺激器系统用于治疗多种药物治疗无效的帕金森综合征(图2)

帕金森综合征是中老年人最常见的一种中枢神经系统变性疾病,迄今为止对本病的治疗均为对症治疗,但尚无根治方法可以使变性的神经细胞恢复。图2展示了一种用于多种药物治疗无效的帕金森综合征的神经刺激器系统。由于这是一种植入系统,要进行对照试验,在操作上不可行,因为目前国内还没有类似的器械或有效的药物;在伦理上也不可行,因为植入后疗效立即显现,且与不治疗相比疗效差距巨大,因此也无法实施盲法。因此,传统的随机对照试验对此行不通。这时,我们就要考虑单组目标值法这种试验设计方法了。但问题是,目标值该如何选取?这是我们需要考虑的首要问题,这对统计学家、临床专家及法规部门都是一个挑战。




2. 颈动脉支架与颈动脉手术比较
由于患者的病情不同,适应证不同,使得既不能做随机、也不能做盲法,此时,就会带来一系列的潜在偏倚,如:研究者偏倚、患者

的选择偏倚等。如何控制这些偏倚?这也是我们需要面对的挑战。


3. X 射线机的诊断效果比较
对于诊断试验,通常会设计自身对照试验。即一个患者先后用两种诊断方法进行检查,然后比较诊断效果。但是如果要评价X射线机

和 MRI 机的诊断效果,我们就需要同一个患者经历两次辐射。一次被试X射线机、一次对照X射线机。由于辐射对人体有很大的伤害,这样设计的试验,肯定会带来伦理问题。


因此,医疗器械临床试验将给经典的统计学设计带来巨大的挑战。比如:
- 不同术式试验,术者偏倚如何控制?
- 非随机对照试验,研究者偏倚及患者的选择偏倚如何控制?
- 非盲法试验,疗效的评价偏倚如何控制?
- 无对照时,如何进行疗效评价?
- 单组目标值试验时,目标值的确定依据是什么?

- 罕见病例,样本量应满足哪些统计学要求?


如何应对挑战、将诸多偏倚降到最低、制定适合医疗器械特征的临床试验指导原则,是我们应该在医疗器械临床试验设计阶段仔细考

量的问题。鉴于欧美发达国家法规部门的经验,应该针对不同医疗器械产品的特性,分别制定产品临床试验的指导原则,以解决生产企业在产品注册过程中所遇到的统计学设计问题。只有当研发产品在安全的前提下,其有效性既具有临床意义,又具有统计学意义时,所研发的产品性能才具有人群的意义,能够用于真实临床实践中具有相同适应证患者的治疗。


来源于:《医心评论》第66期






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