流行病学研究设计
流行病学研究设计是流行病学家用于收集和比较数据，以估计暴露与健康结局之间关系的有结构策略。设计的选择决定了可以回答什么问题，必须防范哪些偏倚，以及由此产生的证据能多大程度地支持因果解释。本领域旨在引导读者了解主要的设计及其相互关系。
Definition
流行病学研究设计是观察或实验的计划结构——定义研究对象、如何确定暴露和结局，以及如何比较各组——旨在估计暴露与健康结局之间的关联，同时控制偏倚和混杂。
Scope
本领域介绍了用于研究人群健康分布和决定因素的设计家族：观察性设计（队列研究、病例对照研究、横断面研究）、实验性设计（随机对照试验）和准实验性方法（自然实验）。它是一个组织性的概述；每种设计都在其各自的主题中进行了深入探讨。本内容是方法论和教育性的，而非临床指导。
Sub-topics
Core questions
- 设计是根据暴露、结局还是在某一时刻同时对两者进行抽样？
- 暴露是由研究者分配（实验性）还是仅仅被观察（观察性）？
- 该设计自然产生哪种关联测量，以及在何种假设下？
- 该设计最容易受到哪些偏倚（选择偏倚、信息偏倚、混杂偏倚）的影响？
Key concepts
- 观察性设计与实验性设计
- 方向性（前瞻性、回顾性、同时性）
- 基于暴露的抽样与基于结局的抽样
- 随机化和可交换性
- 混杂和偏倚
- 关联测量（风险比、优势比、患病率）
- 证据等级
Mechanisms
设计主要沿两个轴线区分。第一个轴线是暴露是否由研究者分配：在实验（随机对照试验）中，研究者分配暴露，理想情况下是随机分配，这平均平衡了各组已知和未知的混杂因素，并允许进行因果解读；在观察性设计中，暴露仅被观察，因此必须通过设计或分析来控制混杂。第二个轴线是方向性：队列研究根据暴露进行抽样并向前追踪结局；病例对照研究根据结局进行抽样并向后追溯暴露；横断面研究则同时测量两者。自然实验介于两者之间，利用外部的、准随机的暴露变异来源，以近似于无法进行刻意随机化的实验。所选择的设计决定了可以估计哪种关联测量以及哪些偏倚占主导地位。
Clinical relevance
产生研究结果的设计是判断其可信度的主要信号，这也是证据评估和指南制定高度重视研究设计的原因。本领域帮助读者理解为什么对同一问题进行的随机试验和横断面调查可能得出截然不同的结论。它描述了证据是如何产生和分级的，而不是个体诊断或治疗决策的依据。
Epidemiology
没有一种设计适用于所有问题：罕见结局倾向于病例对照研究，罕见暴露和发病率问题倾向于队列研究，患病率和监测倾向于横断面调查，而干预措施效果的问题在伦理和可行时倾向于随机试验，当随机试验不可行时，自然实验则填补了空白。STROBE（用于观察性研究）和CONSORT（用于试验）等报告指南规范了每种设计的描述方式。
Evidence & guidelines
证据等级和分级框架根据设计对偏倚的敏感性对其进行排序，通常将良好实施的随机试验及其综合分析置于观察性设计之上，以回答干预效果问题，同时认识到设计质量和背景可以提高或降低任何个体研究的确定性。
History
现代研究设计思想在20世纪中叶逐渐形成，当时Doll和Hill对吸烟与肺癌的病例对照和队列研究，以及Hill对结核病的随机链霉素试验，展示了观察性和实验性方法的独特优势。随后的几十年里，设计分类、混杂和偏倚的逻辑以及报告标准得到了规范化，使研究设计成为一门连贯的方法学学科。
Debates
- 应如何权衡观察性证据和实验性证据？
- 随机试验减少了混杂，但可能不可行、范围狭窄或不具代表性；观察性设计更广泛、更实用，但容易出现混杂。如何结合和排序两者以进行决策仍然是一个活跃的方法学讨论。
Key figures
- Austin Bradford Hill
- Richard Doll
- Kenneth Schulz
- David Grimes
- Kenneth Rothman
- Sander Greenland
Related topics
Seminal works
- grimes-schulz-2002-overview
- rothman-2008
Frequently asked questions
- 观察性研究设计和实验性研究设计有什么区别？
- 在实验性设计中，研究者分配暴露或干预（理想情况下是随机分配），而在观察性设计中，研究者仅测量自然发生的暴露和结局。研究者分配是实验能够控制观察性研究无法控制的未知混杂因素的原因。
- 为什么研究设计会影响我对结果的信任程度？
- 每种设计都容易受到不同的偏倚影响，并支持不同的推断。随机分配暴露的设计比仅仅观察关联的设计更能直接支持因果主张，这就是为什么证据等级根据其抵抗偏倚的能力对设计进行排序。