一、案例数据
采用平行组设计比较两组止痛药物对晚期癌症患者的止痛效果,将疼痛患者随机分配到两个治疗组进行治疗,记录对受试者的阵痛作用(有效、无效)。研究者欲检测出小、中、大效应,取α=0.05,β=0.20,进行双侧差异性检验,试估计至少需要多少样本量?
二、案例分析
两组止痛药物治疗组是两个独立总体,效果评估为二分类变量(有效、无效),欲根据小、中、大效应以比较两组药物治疗效果,宜采用效应大小的两独立样本比例的差异性检验。两独立样本比例的差异性检验(效应大小法)样本量估算,需要以下几个参数:
1. 效应大小值h,h=φ1-φ2,其中φi=2arcsine(\(\ \sqrt{\pi i}\))。
2. 检验水准α (通常取0.01至0.1,本例取0.05)。
3. 检验功效1-β (通常为0.8或更高,本例取0.8)。
4. 脱失率DR (通常不宜超过20%,本例取10%)。
三、软件操作
(一) 方法选择
在左侧界面中依次选择“Procedures (程序)”—“Proportions (比例)”—“Two Independent Proportions (两独立样本比例)”— “Test (Inequality) [非均衡检验]”—“Tests for Two Proportions using Effect Size (使用效应大小的两独立样本比例的差异性检验)”,见图1。
(二) 参数设置
在“Design (设置)”模块中按以下参数设置相应选项(图2):
①Solve For:选择“Sample Size”,表示本分析的目的是用于计算样本量。
②Test Direction:“Alternative Hypothesis”表示检验假设的方式,本例选择“Two-Size”双侧检验。
③ Power and Alpha:Power为把握度,填写“0.80”;Alpha为检验水准,填写“0.05”。
④ Simple Size:“Group Allocation”表示研究对象如何分配到不同组别中,根据不同的需求选择,本例中选择“Equal (N1=N2)”试验组和对照组的样本含量相等。
⑤ Effect Size:h表示效应大小值h=φ1-φ2,其中φi=2arcsine(\(\ \sqrt{\pi i}\)),h值可以为任意非0值,且h必须介于-6.28318~6.28318之间,Cohen(1988)建议h接近0.2时为小效应;h接近0.5时为中效应;h接近0.8时为大效应。本例填“0.2 0.5 0.8”。
(三) 脱失率设置
在“Reports (结果报告)”模块中,勾选“Show Dropout-Inflated Sample Size Report (报告脱失样本量)”,在“Dropout Rate”中填写“10%”(图3),表示按照10%的脱失率计算样本量。设置好上述参数后点击“Calculate (计算)”。
四、结果及解释
图4列出了该研究设计的相关参数和样本量计算结果,可知检测出小、中、大效应时,每组分别至少需要393、63和25例受试者。
图5“References (参考文献)”列出了该计算过程中参考的相关文献;“Report Definitions (报告定义)”列出了各个参数的具体解释;“Summary Statements (报告概述)”为整个分析报告的摘要。
图6“Dropout-Inflated Sample Size (脱失样本量)”为考虑了脱失率的样本量(N'),也是研究实际开展过程中需要达到的最低样本量,检测出小、中、大效应时,每组分别至少需要437、70和28例受试者。
图7为此次样本量估算整个过程的详细参数设置汇总。
五、结论
该案例为使用效应大小的两个比例检验的样本量计算,设定小、中、大效应值分别为0.2、0.5、0.8,取检验水准0.05、检验功效0.80,则每组至少需要393、63和25例受试者。若考虑10%的脱失率,检测出小、中、大效应时,则每组至少需要437、70和28例受试者。