流行病学：偏倚及其控制课件.ppt

1、偏倚及其控制偏倚及其控制Biases and Their Control提出问题一 流行病学研究结果 真实结果 有偏差吗？原因？1 1 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 选择偏倚选择偏倚 第三节第三节 信息偏倚信息偏倚 第四节第四节 混杂偏倚混杂偏倚 随机误差和系统误差随机误差和系统误差 偏倚及其种类偏倚及其种类 第一节第一节 概概 述述 随机误差和系统误差随机误差和系统误差以测量血压为例说明随机误差与系统误差之间的关系。以测量血压为例说明随机误差与系统误差之间的关系。观观 察察 人人 数数 80 80 90 90 舒张压（舒张压（mmHgmmHg）图图1 1 动脉内插管法和血压计法测量

2、舒张压值的分布动脉内插管法和血压计法测量舒张压值的分布用动脉内插管测知的用动脉内插管测知的舒张压真实值舒张压真实值用血压计测知的用血压计测知的舒张压读数舒张压读数随机误差随机误差系统误差系统误差 随机误差随机误差 偏倚及其种类偏倚及其种类偏倚偏倚（Bias）指随机误差以外的，可导致研究结果与真实情况差异的系指随机误差以外的，可导致研究结果与真实情况差异的系统误差，有固定方向统误差，有固定方向，可发生于研究设计、实施、数据处可发生于研究设计、实施、数据处理和分析的各个环节。理和分析的各个环节。方向方向 假设假设 真实效应真实效应 RR(),测量效应测量效应 RR()RR()=2.0 RR()=0

3、.5 正偏倚正偏倚 RR()=3.0 RR()=0.2 负偏倚负偏倚 RR()=1.5 RR()=0.8 颠倒偏倚颠倒偏倚 RR()=0.6 RR()=1.4 分类分类选择偏倚选择偏倚 selection bias信息偏倚信息偏倚 information bias混杂偏倚混杂偏倚 counfounding bias提出问题 二偏倚是怎样影响研究结果的?如何控制或避免偏倚？第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 选择偏倚选择偏倚 第三节第三节 信息偏倚信息偏倚 第四节第四节 混杂偏倚混杂偏倚第一节第一节 选择偏倚选择偏倚 定义定义 种类种类 控制控制 定义定义 选择偏倚选择偏倚(selectio

4、n bias)是指由于被选入研究是指由于被选入研究的研究对象与未被选入者在某些特征上存在差异的研究对象与未被选入者在某些特征上存在差异所导致的系统误差。所导致的系统误差。容易产生选择偏倚的环节容易产生选择偏倚的环节确定研究样本确定研究样本 选择比较组选择比较组资料收集过程中资料收集过程中的失访或无应答的失访或无应答 现况研究中主观选择研究对象，现况研究中主观选择研究对象，随意抽样而不是随机抽样；随意抽样而不是随机抽样；病例对照研究中对照组与病例对照研究中对照组与病例组采用不同的诊断标准病例组采用不同的诊断标准破坏了原先确定的样本的代表性或破坏了原先确定的样本的代表性或不同比较组间的某些特征的均

5、衡性。不同比较组间的某些特征的均衡性。种类种类入院率偏倚（入院率偏倚（admission rate bias）亦称伯克森偏倚（亦称伯克森偏倚（Berksons bias）l指在以医院为基础的病例对照研究中，由指在以医院为基础的病例对照研究中，由于所比较各组入院率的不同而导致的偏倚。于所比较各组入院率的不同而导致的偏倚。l举例举例：社区人群中社区人群中 A病和病和B病各有病各有1000人人 A病和病和B病患者中各有病患者中各有100人暴露于因素人暴露于因素X 表表1 1 社区人群中疾病社区人群中疾病B与与X暴露的关系暴露的关系 X暴露暴露 X非暴露非暴露 总人数总人数 X暴露率暴露率()病例病例

6、(B)100 900 1000 10)100 900 1000 10 对照对照(A)100 900 1000 10)100 900 1000 10 OR=(100900)/(100900)=1X暴露与疾病暴露与疾病B无关联无关联 设设:患患B病的入院率为病的入院率为10%10%，A病的入院率为病的入院率为60%60%，暴露于暴露于X者的入院率为者的入院率为50%50%，这样实际住院人数应为：，这样实际住院人数应为：1.1.B病有病有X暴露暴露的的100100人中，人中，(1)(1)因因B病入院率为病入院率为1010，其住院人数为，其住院人数为1010人人 (2)(2)因因暴露暴露X入院率为入院

7、率为50%50%，余下的，余下的9090人中，人中，4545人住院人住院 合计合计:住院人数住院人数5555人人 2.2.B B病无病无X暴露暴露的的900900人中，人中，因因B B病入院率为病入院率为10%10%，住院人数住院人数9090人人3.3.A病有病有X暴露暴露的的100100人中，人中，(1)(1)因因A病入院率为病入院率为6060，其住院人数为，其住院人数为6060人人 (2)(2)因因暴露暴露X入院率为入院率为50%50%，余下的，余下的4040人中，人中，2020人住院人住院 合计合计:住院人数住院人数8080人人 4.4.A病无病无X暴露暴露的的900900人中，人中，因

8、因A A病入院率为病入院率为60%60%，住院人数住院人数540540人人表表2 住院的住院的A、B病患者及其与病患者及其与X X暴露暴露的关系的关系 X暴露暴露 X非暴露非暴露 合计合计 X暴露率暴露率(%)病例病例(B)55 90 145 37.9 对照对照(A)80 540 620 12.9 合计合计 135 630 765 17.6（OR=4.13 2=50.65 P0.01）由此可见，由于研究对象由此可见，由于研究对象入入院率的不同，院率的不同，B病与因素病与因素X之间出现了强的统计学联系。之间出现了强的统计学联系。表表3 3 现患病例现患病例-新发病例偏倚新发病例偏倚 （preva

9、lence-incidence bias）也称奈曼偏倚（也称奈曼偏倚（Neyman bias）。）。l以现患病例为对象进行研究，与以新病例为对象以现患病例为对象进行研究，与以新病例为对象进行研究时相比，因研究对象的特征差异所致的进行研究时相比，因研究对象的特征差异所致的偏倚。偏倚。表表4 4 美国美国FraminghamFramingham地区男性居民地区男性居民 血胆固醇水平与冠心病关联的研究血胆固醇水平与冠心病关联的研究胆固醇胆固醇百分位百分位队列研究队列研究（到第（到第6 6次检查）次检查）病例对照研究病例对照研究（到第（到第6 6次检查）次检查）冠心病冠心病非冠心病非冠心病合计合计冠心

10、病冠心病非冠心病非冠心病合计合计75 85 462 547 38 34 727511615111627113117230合计合计20119732174151151302OR=2.4，P 0.05胆固醇水平胆固醇水平第第1 1次基线测量值次基线测量值第第6 6次检查时的测量值次检查时的测量值检出症候偏倚（检出症候偏倚（detection signal bias）存在存在某因素某因素 出现出现该病相关症状该病相关症状 或体征或体征及早及早就医就医 该人群该人群该病检出率该病检出率 高于高于 一般人群一般人群得出该因素与该疾病相关联得出该因素与该疾病相关联某病早期某病早期尚无症状尚无症状子宫内膜癌子

11、宫内膜癌 病例病例 人群中人群中正常对照正常对照绝经期服用雌激素与子宫内膜癌的病例对照研究绝经期服用雌激素与子宫内膜癌的病例对照研究服用雌激素与服用雌激素与子宫内膜癌子宫内膜癌高度关联高度关联选自妇科选自妇科子宫出血病人子宫出血病人 选自妇科选自妇科子宫出血病人子宫出血病人服用雌激素与子宫内膜癌服用雌激素与子宫内膜癌关联强度明显减小关联强度明显减小病例病例 对照对照 检出检出症候症候偏倚偏倚无应答偏倚无应答偏倚（non-response bias）l无应答者是指调查对象中那些不回答调查研究工无应答者是指调查对象中那些不回答调查研究工作所提出的问题的人。作所提出的问题的人。l在特定研究样本中，无

12、应答者的患病状况或者对在特定研究样本中，无应答者的患病状况或者对某些研究因素的暴露上与应答者有区别，如无应某些研究因素的暴露上与应答者有区别，如无应答者超过一定的比例，将使研究结果产生偏倚答者超过一定的比例，将使研究结果产生偏倚,称称为无应答偏倚。为无应答偏倚。易感性偏倚易感性偏倚（susceptibility bias）l研究对象由于主、客观原因而暴露于某可疑致病研究对象由于主、客观原因而暴露于某可疑致病因素的概率不同，使得各比较组对所研究疾病的因素的概率不同，使得各比较组对所研究疾病的易感性有差异，从而夸大或缩小暴露因素与疾病易感性有差异，从而夸大或缩小暴露因素与疾病间的关联强度。这种现象

13、称为易感性偏倚。间的关联强度。这种现象称为易感性偏倚。l例如，在以职业人群为对象，对职业暴露相关疾例如，在以职业人群为对象，对职业暴露相关疾病研究中的病研究中的 健康工人效应健康工人效应（healthy worker effect）。这并不能表明，木尘暴露可降低呼吸系统疾病的危险性。这并不能表明，木尘暴露可降低呼吸系统疾病的危险性。相反，这可能反映出健康工人效应。相反，这可能反映出健康工人效应。因为非暴露组人群中包括未从事家具制造业的人员或由于因为非暴露组人群中包括未从事家具制造业的人员或由于工种（劳动强度较大）的要求被排除在外的人员（身体条件较工种（劳动强度较大）的要求被排除在外的人员（身体

14、条件较差或危险人群），因此所比较结果很可能是一种负偏倚。差或危险人群），因此所比较结果很可能是一种负偏倚。l举例举例 一项历史性队列研究，评价接触木尘对呼吸一项历史性队列研究，评价接触木尘对呼吸系统疾病死亡率的影响。系统疾病死亡率的影响。家具制造厂的工人家具制造厂的工人 暴露组暴露组 全人群全人群非暴露组非暴露组（年龄、性别、（年龄、性别、种族等可比）种族等可比）呼吸系统疾病呼吸系统疾病死亡率死亡率 选择偏倚的控制选择偏倚的控制掌握发生环节掌握发生环节严格选择标准严格选择标准研究对象的合作研究对象的合作采用多种对照采用多种对照 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 选择偏倚选择偏倚 第三节第

15、三节 信息偏倚信息偏倚 第四节第四节 混杂偏倚混杂偏倚第三节第三节 信息偏倚信息偏倚 定义定义 种类种类 控制控制 定义定义信息偏倚信息偏倚 （information bias)又称又称 观察偏倚观察偏倚（observational bias）指在研究实施过程中，获取研究所需信息时产生指在研究实施过程中，获取研究所需信息时产生的系统误差。的系统误差。错误分类错误分类 （misclassification）无差异错误分类无差异错误分类（non-differential misclassification）有差异错误分类有差异错误分类（differential misclassification）

16、种类种类 回忆偏倚回忆偏倚（recall bias）指研究对象在回忆以往研究因素的暴露指研究对象在回忆以往研究因素的暴露情况等信息时，由于准确性或完整性上情况等信息时，由于准确性或完整性上的差异而导致的系统误差。的差异而导致的系统误差。关节炎关节炎 病例（病例（%）对照（对照（%）OR A 双亲均无双亲均无 3 (15.8)111 (55.2)1.0 双亲之一有双亲之一有 10 (52.6)74 (36.8)5.0 双亲均有双亲均有 6 (31.6)16 (8.0)13.9 合计合计 19 201 B 双亲均无双亲均无 11 (27.5)20 (50.0)1.0 双亲之一有双亲之一有 23 (

17、57.5)17 (42.5)2.5 双亲均有双亲均有 6 (15.0)3 (7.5)3.6 合计合计 40 40（Schull and Cobb，1969）表表5 5 类风湿关节炎家族史调查、分析结果类风湿关节炎家族史调查、分析结果A A：以无该病的一般人群为对照：以无该病的一般人群为对照B B：以无该病的同胞为对照：以无该病的同胞为对照报告偏倚报告偏倚（reporting bias）在收集研究信息时，由于某些原因，研究对象有在收集研究信息时，由于某些原因，研究对象有意夸大或缩小某些信息而导致的系统误差。意夸大或缩小某些信息而导致的系统误差。暴露怀疑偏倚暴露怀疑偏倚（exposure susp

18、icion bias）研究者研究者事先了解研究对象的患病情况或某结局，事先了解研究对象的患病情况或某结局，可能会对其采取与对照组不可比的方法，探寻认为与可能会对其采取与对照组不可比的方法，探寻认为与某病或某结局有关的因素，由此而导致的系统误差。某病或某结局有关的因素，由此而导致的系统误差。（了解病例与对照相关因素暴露情况，方法不同）（了解病例与对照相关因素暴露情况，方法不同）诊断怀疑偏倚诊断怀疑偏倚（diagnostic suspicion bias）研究者事前已知研究对象的暴露史，在主观上怀研究者事前已知研究对象的暴露史，在主观上怀疑他们已患某病，在进行诊断或分析时，有意无疑他们已患某病，在

19、进行诊断或分析时，有意无意地倾向于自己的判断，由此而导致的系统误差。意地倾向于自己的判断，由此而导致的系统误差。内用卫生棉条内用卫生棉条中毒性休克综合征中毒性休克综合征医生获得上述两者之间的关系后，会有意或无意地将：医生获得上述两者之间的关系后，会有意或无意地将：有相关症状有相关症状经期内卫生棉条经期内卫生棉条使用使用史史+的妇女，大多的妇女，大多经期内卫生棉条使用史经期内卫生棉条使用史-的妇女，较少的妇女，较少诊断：诊断：中毒性中毒性休克综休克综合征合征因而夸大了内用卫生棉条与中毒性休克综合征间的关系。因而夸大了内用卫生棉条与中毒性休克综合征间的关系。测量偏倚测量偏倚（detection b

20、ias）研究者对研究所需数据进行测量时所产生研究者对研究所需数据进行测量时所产生 的系的系统误差。统误差。例如，实验仪器、设备测量不准确，例如，实验仪器、设备测量不准确，试剂不符合要求，试剂不符合要求，测量方法的标准或程序不统一，测量方法的标准或程序不统一，检测人员的操作不规范，检测人员的操作不规范，调查表设计不合理，调查表设计不合理，记录不完整，记录不完整，调查人员的调查方式不正确等。调查人员的调查方式不正确等。信息偏倚的控制信息偏倚的控制 l严格信息标准严格信息标准 调查表设计，项目检测方法等调查表设计，项目检测方法等l盲法收集信息盲法收集信息 对于不同比较组对于不同比较组l采用采用客观指

21、标客观指标 现场测量，实验室分析，现场测量，实验室分析，查阅健康档案查阅健康档案 l调查技术的应用调查技术的应用 敏感问题调查法敏感问题调查法l统计学处理统计学处理 根据信息重测校正根据信息重测校正 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 选择偏倚选择偏倚 第三节第三节 信息偏倚信息偏倚 第四节第四节 混杂偏倚混杂偏倚第四节第四节 混杂偏倚混杂偏倚定义定义 测量测量控制控制 定义定义混杂偏倚混杂偏倚（confounding bias）或称或称 混杂（混杂（confounding）在研究某一因素与疾病之间的关系时在研究某一因素与疾病之间的关系时,由于一个或多由于一个或多个潜在的混杂因素的影响，掩

22、盖或夸大了所研究因素与疾个潜在的混杂因素的影响，掩盖或夸大了所研究因素与疾病（事件）的联系。这些影响称为混杂偏倚。病（事件）的联系。这些影响称为混杂偏倚。混杂偏倚常发生于队列研究、病例对照研究。混杂偏倚常发生于队列研究、病例对照研究。混杂因素及其特点混杂因素及其特点l混杂因素混杂因素（confounding factor）亦称亦称 混杂因子、混杂变量、混杂因子、混杂变量、外来因素（外来因素（extraneous factor）是指与研究的因素和疾病均有关是指与研究的因素和疾病均有关,若在比较的人群若在比较的人群组中分布不均衡，可以歪曲（缩小或夸大）研究组中分布不均衡，可以歪曲（缩小或夸大）研究

23、因素与疾病之间真实联系的因素。因素与疾病之间真实联系的因素。l 混杂因素的特点混杂因素的特点是所研究疾病的危险因素；是所研究疾病的危险因素；与所研究的因素有关；与所研究的因素有关；不是研究因素与研究疾病因果链上的中间变量。不是研究因素与研究疾病因果链上的中间变量。肺癌肺癌年龄年龄 吸烟吸烟比较组的年龄分布比较组的年龄分布不均衡时，年龄成不均衡时，年龄成为混杂因素为混杂因素 测量测量以效应估计值以效应估计值RR为例：为例：若若cRR=aRR(f)f 无混杂作用无混杂作用,cRR不存在不存在f 的混杂偏倚。的混杂偏倚。若若cRRaRR(f)f 有混杂作用有混杂作用,cRR存在存在f 的混杂偏倚。的

24、混杂偏倚。-若若cRRaRR(f)为正混杂为正混杂（positive confounding）-若若cRR0.05）以以Mantel-Haenszel分层分析方法计算所得调整年分层分析方法计算所得调整年龄后的龄后的RR,即即aRR为为:iiiiiioiiT/NcT/NaaRR17818817818113372348627612042159048811028411374018386211624218303././././././././.a ai i:各层暴露组死亡人数各层暴露组死亡人数N Noioi:各层非暴露组观察人年数各层非暴露组观察人年数c ci i：各层非暴露组死亡人数：各层非暴露组死

25、亡人数N Noioi:各层暴露组观察人年数各层暴露组观察人年数T Ti i:各层观察人年数各层观察人年数以万为观察人年计算单位以万为观察人年计算单位0.830.83万万+0.59+0.59万万l混杂偏倚混杂偏倚=(cRR-aRR)/aRR =(3.44-1.78)/1.78=0.933得值得值0，且为正值。，且为正值。说明年龄对轻、中度体力劳动强度与冠心说明年龄对轻、中度体力劳动强度与冠心病死亡关系的估计，起正混杂作用，使病死亡关系的估计，起正混杂作用，使RR值高估了值高估了93.3%。混杂偏倚的控制混杂偏倚的控制限制限制 （restriction）随机化随机化（randomization）匹

26、配匹配 （matching）统计学处理统计学处理（分层分析、标准化、多因素分析等）（分层分析、标准化、多因素分析等）术前危险因素：年龄、心功能、冠脉阻塞程度等对术前危险因素的不同进行分层分析，则两医院各层的病死率相同。表表2 2 冠冠状状动动脉脉旁旁路路移移植植手手术术的的病病死死率率比比较较 （分分层层比比较较）甲甲医医院院乙乙医医院院术术前前危危险险因因素素病病人人数数死死亡亡数数病病死死率率（%）病病人人数数死死亡亡数数病病死死率率（%）高高5 50 00 03 30 06 6.0 00 04 40 00 02 24 46 6.0 00 0中中4 40 00 01 16 64 4.0 0

27、0 08 80 00 03 32 24 4.0 00 0低低3 30 00 02 20 0.6 67 71 12 20 00 08 80 0.6 67 7合合计计1 12 20 00 04 48 84 4.0 00 02 24 40 00 06 64 42 2.6 60 0表表 1 1 冠状动脉旁路移植手术的病死率比较冠状动脉旁路移植手术的病死率比较 （粗率比较）（粗率比较）病人数病人数死亡数死亡数病死率病死率（%）甲医院甲医院1200120048484 4乙医院乙医院2400240064642 2.6.6表表 3 3 冠状动脉旁路移植手术的病死率比较冠状动脉旁路移植手术的病死率比较 （标准化

28、）（标准化）甲医院甲医院乙医院乙医院术前术前危险因素危险因素病人数病人数构成比构成比%病人数病人数病死率病死率（%）%(%(构成比构成比（甲）病死率（甲）病死率)高高5005004141.7.74004006.006.002 2.5050 （0.4170.4176 6.0000%）中中40040033.333.38008004.004.001.33 (0.3331.33 (0.3334.00%)4.00%)低低30030025.025.012001200 0.67 0.670.17 (0.250.17 (0.250.67%)0.67%)合计合计 1200 1200100100.0 024002

29、400 2.67 2.674.00 4.00 (标化病死率标化病死率)标准化后，乙医院和甲医院的病死率相等（标准化后，乙医院和甲医院的病死率相等（4.00%)4.00%)，说明两所医院的手术病死率之差异是由于两所医院病人术前说明两所医院的手术病死率之差异是由于两所医院病人术前高危因素者所占的比例不同而引起的偏倚所致。甲医院病人高危因素者所占的比例不同而引起的偏倚所致。甲医院病人中，中，4242属高危因素者，而乙医院只有属高危因素者，而乙医院只有1717的病人属高危险的病人属高危险因素者。因素者。结束语结束语 研究的真实性是指观察结果与真实情况的符合程研究的真实性是指观察结果与真实情况的符合程度度,或某一研究的推断反映真实情况的程度。或某一研究的推断反映真实情况的程度。与真实性相反的是偏倚或系统误差，偏倚越大，与真实性相反的是偏倚或系统误差，偏倚越大，真实性越小。真实性越小。流行病学研究中，一般将偏倚分为三类：选择偏流行病学研究中，一般将偏倚分为三类：选择偏倚、信息偏倚和混杂偏倚。倚、信息偏倚和混杂偏倚。偏倚可产生于研究的各个环节，应设法控制或避偏倚可产生于研究的各个环节，应设法控制或避免。免。思思 考考 偏倚的概念，分类？偏倚的概念，分类？何谓混杂偏倚，混杂因素，如何控制混杂？何谓混杂偏倚，混杂因素，如何控制混杂？