基于Web技术可扩展的临床试验中央随机系统研究

王晓锋（山西医科大学汾阳学院卫生信息管理系，汾阳　032200）

基于Web技术可扩展的临床试验中央随机系统研究

王晓锋
（山西医科大学汾阳学院卫生信息管理系，汾阳032200）

0　引言

动态随机化方法在中央随机系统中已经得到广泛的应用，在国内的临床研究中也得到越来越多的应用，国内外的一些医院、学术机构和公司也开发出了相关的软件并采用该方法，这些软件在临床试验中充分提高了临床试验到效率，在临床试验研究中取得较好的效果。

但是临床试验研究是持续的、发展的，随机医疗技术水平的发展，人们探知未知临床试验影响因素的能力逐步提高，如何能够有效、科学地扩展随机系统，把随机因素添加到动态随机算法中，提高临床试验的质量和效率，为更加科学、系统分析随机因素对质量效果的影响提供足够的数据支撑。

所以建立可扩展临床试验中央随机系统不仅是为了满足日益发展的医疗技术的需要，也是为节约人力物力，减少企事业单位维护系统升级的费用，因此积极推进可持续临床试验中央随机的研究具有重要的战略意义。

本课题研究的中央随机系统采用动态随机方法，在循证医学及药品临床试验管理规范 （Good Clinical Practice，GCP）的思想指导下，依托计算机、网络技术，成功地开发可扩展多临床试验中央随机系统。该系统打破时间、地域的限制，研究者可以通过登录网络随时进行受试者入组登记、筛选、随机管理等操作。

1　中央随机系统可扩展性研究

临床试验中央随机系统是为了在临床试验中实现盲法，排除人为或者其他未知因素对研究结果产生偏差影响，采用由计算机系统中央控制动态区组的方法，随将受试者分到相应的试验组别中，实现各组数量在随机因素中趋于平衡。

1.1系统特征

该系统设计时，按照科学、扩展、灵活的原则，在总结前人智慧基础上，结合现代医学研究最新需求，运用目前流行的计算机相关技术，研究和构建中央随机系统，主要特点有以下几个：

盲底的隐藏性：中央随机的盲底是动态产生的，在临床试验项目完成以前，不存在实质性的研究项目盲底，也就排除了对科学研究的人为倾向性选择和评价的出现；

样本的不固定性：中央随机研究方法样本的分中心序列分配不固定，分中心的数量可动态增加，其随机化区组的平衡是在综合考虑了分中心小区组均衡基础上加上研究项目级别的大区组平衡，这区别于中心随机所采用的分中心区组平衡；

各中心数量不固定性：中央随机可以根据科研项目的实际进度情况，调整分中心数量，增加分中心数目，以适应项目进度的要求。这也为长期（十年以上）超大大样本（上万）的大型研究提供了基础技术平台，中央随机系统应用的缺乏也是我国长期超大样本临床研究鲜见的原因之一。

随机因素扩展性：中央随机能在项目水平或多个自定义分层因素对影响科学研究的未知因素进行平衡和最小化处理，利用中央随机的自定义分层，由中央控制中心统一进行均衡运算控制。

1.2动态随机算法

本系统采用Taves最小化法的动态随机算法，最小化法由Taves于1974年在偏性掷币方法的基础上发展而来，其目标是减少对结果有较大影响的预后因素在组间分布的差别，以减少这些差别对治疗作用的影响。研究者在试验前先确定希望哪些重要的预后因素在各组基线水平尽可能一致，每例新病人分组时均根据已入组病人预后因素的分布综合评估组间的接近程度，调整分配概率，使新病例分到能使组间预后因素相差最小的那一组中。

Taves最小化有两个主要特征，一是组别，二是随机因素。例如组别有：A1，A2，A3，…，An，随机因素有X1，X2，X3，…，Xn，每个随机因素都有相对应的分组范围，根据受试者的检查结果t1，t2，t3，…，tn，分别假设入组A1，A2，A3，…，An，计算预期结果，计算过程是：

假设：

Y1是根据t1检查结果，获取已经入组A1组在X1某一范围内的病历数；

Y2是根据t2检查结果，获取已经入组A1组在X2某一范围内的病历数；

Y3是根据t2检查结果，获取已经入组A1组在X3某一范围内的病历数；

Yn是根据tn检查结果，获取已经入组A1组在Xn某一范围内的病历数；

对于该受试者，假设入组A1组，计算总和为：

MA1（t1，t2，t3，…，tn）=|Y1+Y2+Y3+…+YN|

按照同样的方法计算MA2，MA3，…，MAn，比较入组各组后的值的大小，哪个总和最小，该病人就入哪个组，如果相等按设定顺序入组。

实例说明：组别A，B，随机因素是年龄、性别，设定A，B计算结果相等时，先入组A，假设已经入组15例患者，先入组第16例，该患者性别：男，年龄：55。A组中与新病例在各因素的水平相同的总和为 （2+2）=4例。

在B组中（2+3）=5例，因此新入选的病人应该分配A组，这样使得两组在年龄和性别两个因素差别减小。

表1　临床试验中18例病人预后因素分别情况

1.3随机系统扩展设计

根据Taves最小化法的动态随机算法的特点，将试验分组和试验随机因素分别设计成二维表，这张表和试验关联，同时添加一张受试者基本表和受试者随机因素值表，将随机因素值表和受试者、随机因素、试验表进行关联，具体数据关联E-R如下图1所示：

图1　随机因素相关表E-R图

根据上述数据关系表，系统分组组别数量和随机因素是根据试验动态变化的，用户在创建一个临床试验后，根据临床试验的内容，确定分组组别个数（至少两个）和临床试验随机因素。

系统随机因素类型分为区间类型和比值类型，例如随机因素是患者年龄，随机因素是区间类型 （20-45，46-70，71-90），患者性别是比值类型（男，女），在添加随机因素时需要设置每一种的类型和值越范围。

试验开始后，研究者根据试验设置，输入随机因素值，按照动态随机算法，分别计算各个分组数据，把新入选病人分配到最小组别中，使各随机因素更加平衡。

2　系统设计

该系统主要包括：用户管理、研究中心管理、试验管理、患者管理、查询统计和系统设置几大模块。为了使研究者能根据自身使用习惯和条件使用系统，系统提供Web、手机App、微信三种接入方式，系统的整体架构如图2所示。

图2　系统整体架构

通过不同的接入方式，共享系统数据，实现多用户协同工作，有效提高临床试验进度。下面将系统主要的试验管理和患者管理模块进行介绍。

2.1试验管理

试验管理模块主要包括：新建试验、修改试验、删除试验、设置研究中心、设置随机参数等功能，试验处于不同的状态，用户能操作的功能也不同。试验有三个状态：未开始、进行中和结束。当处于未开始状态时，所有功能都可以使用，处于进行中，不能修改试验和设置随机参数，处于结束状态只能查看试验信息。

设置随机参数：当试验处于“未开始”状态，管理员可以进行随机参数设置，该功能操作如图3所示，管理员可以随意扩展随机参数，输入参数名称、选择参数类型、设置值越范围和单位、保存设置完成随机参数添加。该功能实现随机系统参数自定义功能，可以满足不用类型临床试验的需求。

图3　设置随机参数

设置研究中心：设置该试验参与的研究中心和研究者，只有添加到该试验的研究者，在登录系统后才能看到试验列表。

2.2患者管理

系统有三种角色，患者管理只有研究者可操作，根据设置的试验随机参数，研究者在添加患者时，系统自动出现输入随机参数值界面，如图4所示：

图4　添加患者

3　结语

基于Web可扩展中央随机系统应该能实现了试验管理、受试者管理、随机化、相关科学研究用品的发放和供应管理等功能，在实施跨地域多中心的临床试验研究中起到非常大的作用，解决了由于存在地域差异，各分中心在样本收集、随机入组和科研用品消耗等方面进度会不尽相同，而导致临床试验超期、用品浪费和用平超过保质期等问题。可扩展的随机参数使得系统具有更长的使用寿命，节约企事业单位的成本，同时利用手机，微信接入方式，更加方便用户使用。

可扩展中央随机系统已经在被多加公司采用，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

王晓锋（1978-），男，山西汾阳人，硕士

2015-05-05

2015-06-25

利用移动通讯和互联网技术，将计算机、手机和网络技术进行集成，采用动态随机算法数据模型，构建跨地域多中心可扩展临床试验中央随机系统。该系统采用动态随机模型，随机参数具有高度扩展能力，用户可以根据试验需要设置相关随机参数，解决以往随机系统中随机参数固定不变的现状，同时解决中心随机面临的一些弊端，提高随机系系统的科学性、适应性和使用寿命。

Web技术；动态随机算法；中央随机系统

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.