基于Web技術可擴展的臨床試驗中央隨機系統研究

王曉鋒（山西醫科大學汾陽學院衛生信息管理系，汾陽　032200）

基于Web技術可擴展的臨床試驗中央隨機系統研究

王曉鋒
（山西醫科大學汾陽學院衛生信息管理系，汾陽032200）

0　引言

動態隨機化方法在中央隨機系統中已經得到廣泛的應用，在國內的臨床研究中也得到越來越多的應用，國內外的一些醫院、學術機構和公司也開發出了相關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的、發展的，隨機醫療技術水平的發展，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、科學地擴展隨機系統，把隨機因素添加到動態隨機算法中，提高臨床試驗的質量和效率，為更加科學、系統分析隨機因素對質量效果的影響提供足夠的數據支撐。

所以建立可擴展臨床試驗中央隨機系統不僅是為了滿足日益發展的醫療技術的需要，也是為節約人力物力，減少企事業單位維護系統升級的費用，因此積極推進可持續臨床試驗中央隨機的研究具有重要的戰略意義。

本課題研究的中央隨機系統采用動態隨機方法，在循證醫學及藥品臨床試驗管理規范 （Good Clinical Practice，GCP）的思想指導下，依托計算機、網絡技術，成功地開發可擴展多臨床試驗中央隨機系統。該系統打破時間、地域的限制，研究者可以通過登錄網絡隨時進行受試者入組登記、篩選、隨機管理等操作。

1　中央隨機系統可擴展性研究

臨床試驗中央隨機系統是為了在臨床試驗中實現盲法，排除人為或者其他未知因素對研究結果產生偏差影響，采用由計算機系統中央控制動態區組的方法，隨將受試者分到相應的試驗組別中，實現各組數量在隨機因素中趨于平衡。

1.1系統特征

該系統設計時，按照科學、擴展、靈活的原則，在總結前人智慧基礎上，結合現代醫學研究最新需求，運用目前流行的計算機相關技術，研究和構建中央隨機系統，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產生的，在臨床試驗項目完成以前，不存在實質性的研究項目盲底，也就排除了對科學研究的人為傾向性選擇和評價的出現；

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，分中心的數量可動態增加，其隨機化區組的平衡是在綜合考慮了分中心小區組均衡基礎上加上研究項目級別的大區組平衡，這區別于中心隨機所采用的分中心區組平衡；

各中心數量不固定性：中央隨機可以根據科研項目的實際進度情況，調整分中心數量，增加分中心數目，以適應項目進度的要求。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技術平臺，中央隨機系統應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，由中央控制中心統一進行均衡運算控制。

1.2動態隨機算法

本系統采用Taves最小化法的動態隨機算法，最小化法由Taves于1974年在偏性擲幣方法的基礎上發展而來，其目標是減少對結果有較大影響的預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已入組病人預后因素的分布綜合評估組間的接近程度，調整分配概率，使新病例分到能使組間預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的分組范圍，根據受試者的檢查結果t1，t2，t3，…，tn，分別假設入組A1，A2，A3，…，An，計算預期結果，計算過程是：

假設：

Y1是根據t1檢查結果，獲取已經入組A1組在X1某一范圍內的病歷數；

Y2是根據t2檢查結果，獲取已經入組A1組在X2某一范圍內的病歷數；

Y3是根據t2檢查結果，獲取已經入組A1組在X3某一范圍內的病歷數；

Yn是根據tn檢查結果，獲取已經入組A1組在Xn某一范圍內的病歷數；

對于該受試者，假設入組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，如果相等按設定順序入組。

實例說明：組別A，B，隨機因素是年齡、性別，設定A，B計算結果相等時，先入組A，假設已經入組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例病人預后因素分別情況

1.3隨機系統擴展設計

根據Taves最小化法的動態隨機算法的特點，將試驗分組和試驗隨機因素分別設計成二維表，這張表和試驗關聯，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、試驗表進行關聯，具體數據關聯E-R如下圖1所示：

圖1　隨機因素相關表E-R圖

根據上述數據關系表，系統分組組別數量和隨機因素是根據試驗動態變化的，用戶在創建一個臨床試驗后，根據臨床試驗的內容，確定分組組別個數（至少兩個）和臨床試驗隨機因素。

系統隨機因素類型分為區間類型和比值類型，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置每一種的類型和值越范圍。

試驗開始后，研究者根據試驗設置，輸入隨機因素值，按照動態隨機算法，分別計算各個分組數據，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　系統設計

該系統主要包括：用戶管理、研究中心管理、試驗管理、患者管理、查詢統計和系統設置幾大模塊。為了使研究者能根據自身使用習慣和條件使用系統，系統提供Web、手機App、微信三種接入方式，系統的整體架構如圖2所示。

圖2　系統整體架構

通過不同的接入方式，共享系統數據，實現多用戶協同工作，有效提高臨床試驗進度。下面將系統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、設置研究中心、設置隨機參數等功能，試驗處于不同的狀態，用戶能操作的功能也不同。試驗有三個狀態：未開始、進行中和結束。當處于未開始狀態時，所有功能都可以使用，處于進行中，不能修改試驗和設置隨機參數，處于結束狀態只能查看試驗信息。

設置隨機參數：當試驗處于“未開始”狀態，管理員可以進行隨機參數設置，該功能操作如圖3所示，管理員可以隨意擴展隨機參數，輸入參數名稱、選擇參數類型、設置值越范圍和單位、保存設置完成隨機參數添加。該功能實現隨機系統參數自定義功能，可以滿足不用類型臨床試驗的需求。

圖3　設置隨機參數

設置研究中心：設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，在登錄系統后才能看到試驗列表。

2.2患者管理

系統有三種角色，患者管理只有研究者可操作，根據設置的試驗隨機參數，研究者在添加患者時，系統自動出現輸入隨機參數值界面，如圖4所示：

圖4　添加患者

3　結語

基于Web可擴展中央隨機系統應該能實現了試驗管理、受試者管理、隨機化、相關科學研究用品的發放和供應管理等功能，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，而導致臨床試驗超期、用品浪費和用平超過保質期等問題。可擴展的隨機參數使得系統具有更長的使用壽命，節約企事業單位的成本，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已經在被多加公司采用，已

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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，Fenyang 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網技術，將計算機、手機和網絡技術進行集成，采用動態隨機算法數據模型，構建跨地域多中心可擴展臨床試驗中央隨機系統。該系統采用動態隨機模型，隨機參數具有高度擴展能力，用戶可以根據試驗需要設置相關隨機參數，解決以往隨機系統中隨機參數固定不變的現狀，同時解決中心隨機面臨的一些弊端，提高隨機系系統的科學性、適應性和使用壽命。

Web技術；動態隨機算法；中央隨機系統

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.