医学研究之生存分析的样本量计算——竞争风险模型的Logrank检验

关键词：样本量计算; PASS; 生存分析;竞争风险模型

竞争风险是指除研究危险因素以外的其他因素导致的死亡。在生存分析中，往往会发生研究对象死于与研究因素无直接关系的死亡，如果不调整这些竞争事件，其目标因素的功效可能被高估。假设已知对照组生存率和竞争风险生存率以及对照组与实验组的风险比，其样本量计算可采用计算竞争风险的Logrank检验(Logrank Tests Accounting for Competing Risks)法，本文将介绍计算过程及注意事项。

一、案例数据

某研究者计划开展一项两组1∶1平行对照设计的临床研究，以比较新旧疗法对某癌症患者生存状况的影响。已知旧疗法组的3年生存率为50%，竞争风险下的3年生存率为40%，处理组与对照组的风险比为0.5。计划让受试者进组的时间为1年，且全部受试者均匀地进入研究。随访时间为5年，预计研究中失访率为0.10。取α=0.05，β=0.1，试估计所需的样本含量？

二、案例分析

本研究中欲比较旧疗法与新疗法的生存状况，研究过程中考虑竞争风险，可使用竞争风险模型的Logrank检验法计算样本量，需要以下几个参数：

• 受试者入组时间(年)，本例中为1
• 随访时间(年)，本例为5
• 计算生存率或事件发生率的固定时间点，本例为3
• 风险比，本例为0.5
• 对照组在固定时间点时研究事件的生存率，本例为0.5
• 对照组在固定时间点时存在竞争风险的生存率，本例为0.4
• 两组总失访率，本例为0.10
• 检验水准α (常取0.01至0.1)，本例取0.05
• 检验功效1-β (常为0.8或更高)，本例取0.9

三、软件操作

(一) 方法选择

在左侧界面中依次选择“Procedures (程序)”—“Survival (生存分析)”—“Two Survival Curves (两样本生存曲线)”—“Competing Risks (竞争风险)”—“Logrank Tests Accounting for Competing Risks (计算竞争风险的Logrank检验)”。

(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)：

• Solve For：选择“Sample Size”，表示本分析的目的是用于计算样本量。
• Alternative Hypothesis：指定备择假设的单双侧。选择“Two-Sided”，表示进行备择假设为H₁ ：HR≠0的双侧检验。
• Power and Alpha：Power为把握度，填0.90；Alpha为检验水准，填0.05。
• Group Allocation：选择“Equal (N1=N2)”，表示两组样本量相等。
• W (Proportion Lost to Follow-Up)：表示两组在随访时间内的总失访率，范围介于0~1。本例填0.10。
• R (Accrual Time)：即入组时间，表示受试者进入研究的时间长度。本例填1。
• T-R (Follow-Up Time)：即随访时间，指最后一个受试者入组到研究结束之间的时间长度。本例填5。
• Specify the Hazard Ratio Using： 选择用于计算风险比HR的指标，本例选择“Control Survival Proportions and Hazard Ratio(对照组中研究事件和竞争风险的生存率和风险比)”，该选项假设两组竞争风险的风险率相等。
• T₀ (Fixed Time Point)：即固定时间点，用于计算生存率和累积发生率的时间点。本例填3。
• S_ev1(T₀) (Control)：表示对照组在固定时间点时研究事件的生存率，本例填0.5。
• HR (Hazard Ratio = h_ev2/h_ev1)：即风险比，表示处理组与对照组的风险率之比。本例为0.5。
• S_cr1(T₀) (Control)：表示对照组在固定时间点时存在竞争风险的生存率，本例填0.4。

(三) 报告设置

在“Reports (结果报告)”模块中按图3设置输出结果格式，然后点击“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，可知计算的两组样本例数(N)为149×2=298。

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

该案例为竞争风险模型的Logrank检验法计算样本量。比较旧疗法(对照组)和新疗法(处理组)中某癌症患者的生存状况，采用1∶1平行组设计。已知两组样本量相等，且在1年内均匀地进入研究，共需随访5年。预计整体失访率共为0.1，对照组研究事件和竞争风险下的生存率分别为0.5和0.4，处理组与对照组的风险比为0.5，若取检验水准0.05、检验功效0.90，则共至少需要298例癌症患者参与研究。