在进行一项临床科研设计时,一般都会涉及两组或两组以上患者的药物疗效或治疗措施效果间的对比问题,如果这些组的患者之间在很多方面几乎都一致,其区别仅仅在于单药的种类不同或同一种药物的剂量不同或手术的类型不同,那么,研究结果就具有较高的说服力。进行科研设计时要求各组患者之间在病情构成（即轻、中、重的比例）、平均病程及病程分布、平均年龄及年龄分布、性别构成（男女比例）等任何可能影响疗效评价的方面尽可能一致,这就是“均衡”的真实含义。这些方面在统计学上常被称为重要的非实验因素。
均衡是对一个实验因素的各水平而言的,例如前面提到的“单药的种类不同或同一种药物的剂量不同或手术的类型不同”,这句话中包含了三个“单因素实验研究”。在一项实验研究中,仅涉及其中之一时,才称其为单因素实验研究。若需考察的实验因素为两个或两个以上时,则称为多因素实验研究。此时,谈论“均衡”仍应限定在每个实验因素各水平之间。例如,在考察三种药物的疗效时,三个药物组中的患者若用了不同的剂量,应该确保各药物组涉及相同数目的剂量种类。也就是说,当你想考察不同药物组患者之间的均衡性如何时,应在特定剂量下来考察才有实际价值。
均衡原则的概念与作用
均衡原则就是要求同一个实验因素各水平组之间,除了所考察的因素取不同水平外,其余一切非处理因素都应均衡一致。例如,临床上经常有这样的资料,一组为正常人,测定其血压值,另一组是高血压患者,测定治疗前、治疗后的血压值,这样得到三组血压值,很多人将这三组定量数据视为来自“单因素3水平设计的定量资料”,这显然是不妥的。因为它既不是一个标准的“单因素3水平设计”,也不是一个标准的两因素析因设计或重复测量设计。这三组之间是不均衡的,没有一个统一的名称（即实验因素）能将这3个组概括进去又能明确地区分开来,若将这3组所代表的实验因素取名为“受试者的类型”,它只有2个水平（不是3个水平）,即“正常人与高血压患者”,不能明确区分测自患者的两组数据;若将这3组所代表的实验因素取名为“测定时间”,它也只有2个水平（不是3个水平）,即“治疗前与治疗后”,不能明确区分测自正常人的那一组数据。但是,若观测三组患者在治疗后某个时间点的血压,则可以叫做“单因素3水平设计定量资料”,因为此时的因素可叫做“患者组别或治疗方法”;若在患者治疗前、后测定血压值的同时,对正常人也各测定一次,此时,有4组血压值,其中测自正常人的两组数据之间有较好的可比性,而测自患者的两组数据之间也有较好的可比性。这样做实际上就是一个标准的两因素实验设计,具体名称为“具有一个重复测量的两因素实验设计”,其设计格式见表1。值得注意的是:在记录实验结果时,重复测自同一个人的两个数据必须写在同一行上,以便选用相应设计定量资料的统计分析方法处理资料,消除来自个体差异对观测结果的影响。
临床科研中均衡原则的作用为,确保实验因素各水平组间不受其他实验因素或重要的非实验因素不平衡的干扰与影响,以便使所考察的实验因素取不同水平条件下对观测结果的影响真实地显露出来。
如何提高实验设计均衡性
均衡性的道理很简单,即对比组之间除了所考察的因素取不同水平外,其他方面都尽可能一致,但在实践中是很难做到的。这就要求研究设计者要有很强的责任感,要清醒地认识到,“违背均衡原则”将会得出错误的结论。因此,提高实验设计均衡性的方略在于“研究设计者自身”、“同行专家”与“统计学工作者”三方面的高度重视和深思熟虑。具有丰富专业与统计学知识的研究者制定出实验设计方案后,应请同行专家多提补充和修改意见,使其在专业和统计学方面有所改进,最好还应请有丰富实验设计经验的统计学工作者把关,使实验设计方案得到进一步完善,尤其是在均衡性方面,往往可以获得很多建设性的建议。一般来说,经过这三方面人的共同努力制定出来的实验设计方案会比较理想。
违背均衡原则的实例
实例1原文题目:血清高敏C-反应蛋白在心血管病变中的表达特性。研究者意在探讨心血管病变血清高敏C-反应蛋白的表达特性。采用胶乳增强免疫（超敏）比浊法,定量检测健康对照组340名,男191名,女149名,年龄19~72岁（排除明显炎症感染个体）;冠脉造影患者341例,男245例,女96例,年龄29~80岁;急性心肌梗死患者86例,男70例,女16例,年龄42~89岁。在健康对照组年龄分组中,50岁以上的人数只有20名。
差错辨析与释疑:根据常识,心血管系统疾病大都发生在年龄较大的患者,就是说年龄越大,患心血管病的几率就越大,而该实例中健康人年龄分组在50岁以上的人数大大少于其他组。
在实验设计时,结合专业知识,各性别组样本例数、各年龄段例数都应接近。该实例中,健康人对照组患者应多在年龄较大人群中选取,这样,与其他组相比较更有说服力。
实例2原文题目:硬膜外注入布比卡因吗啡复合液治疗不稳定型心绞痛的临床观察。不稳定型心绞痛患者60例,随机分为三组,每组20例。三组病例性别、年龄及病程构成无显著差异。布比卡因组（A组）先胸椎硬膜外穿刺,首次注入0.5%布比卡因5ml,然后连接电脑控制微量注射泵以4ml/h速度连续给予0.0625%布比卡因,连续（15.6±2.8）天（9~22天）;布比卡因吗啡复合液组（B组）胸椎硬膜外穿刺后,用微量泵以4ml/h速度给予0.0625%布比卡因与10μg/ml吗啡复合液,连续（12.6±2.3）天（7~16天）;对照组（C组）采用内科常规治疗心绞痛的药物如硝酸异山梨酯、美托洛尔等连续治疗（19.8±2.6）天（13~27天）。另外,三组患者根据病情需要静脉滴注硝酸甘油。观察指标为:①心绞痛变化:记录每日发作次数和持续时间,以观察心绞痛症状治疗的效果;②心电图变化:治疗前与治疗后每天做心电图,并记录ST-T变化程度,到治疗截止时心电图恢复情况（恢复、部分恢复、无恢复）;③观察治疗前后血压和心率的变化。
差错辨析与释疑:原文的目的是比较三种治疗方法的疗效,但在设计时却规定可根据病情需要加用硝酸甘油。硝酸甘油可改善心绞痛的症状,这就使得各组的效应既包括各试用药物的疗效,又包括硝酸甘油的疗效,混杂在一起,分析完毕也不能说清到底是三种药物的作用还是硝酸甘油的作用。另外,三组中各患者的治疗检测时间从7天到27天不等,一般说来,治疗的时间越长,其治疗效果就会越好。各组患者的治疗时间不等,对三种药物的疗效进行评价也是缺乏说服力的。进行实验设计时,对混杂因素的处理特别重要,有些方案,表面上考虑了一些重要的非实验因素的均衡问题,但如果考虑不周,哪怕忽略了一个混杂因素,也会导致实验设计失败。
在该试验中,各组患者应禁止加用硝酸甘油,如果出于治疗的需要必须加用,要注明加用的次数和剂量,以便后期统计分析时加以处理。各组患者的治疗应根据专业知识确定统一的观察时间,以使各组具有较好的可比性。
实例3原文题目:高血压病患者肾脏早期损害指标的探讨。原作者探讨高血压患者早期肾脏损害的诊断方法。研究对象为74例高血压患者,男43例,女31例,平均年龄61岁（40~73岁）;对照组为53名体检健康的职工。
差错辨析与释疑:年龄越大的人患高血压病的几率就越高,即年龄对高血压的影响具有重要作用,而对照组并未说明健康人的年龄段,若该单位的职工中多数为年轻人,则该案例的两组人就不具有可比性。
在实验设计时,应结合专业知识,考虑重要的非实验因素对实验结果可能带来的影响,以免考虑不周造成重要非实验因素（如年龄）在实验组与对照组之间很不平衡,而使组间可比性下降。此试验应在设计时,考虑“年龄”这一重要的非实验因素对观测结果的影响,对照组应选取年龄与实验组年龄相近的健康人群。
实例4原文题目:臀部注射原形硬结物理治疗比较。研究者入选臀部注射硬结患者117例,男62例,女55例,年龄18月龄至68岁,病程1周至15年,注射硬结（1cm×1cm）~（5cm×7cm）。超声碘离子透入组30例,采用超声药物透入机,于肌注硬结处涂以10%碘化钾软膏。音频电组55例,采用音频电疗机。红外线组32例,采用红外线治疗灯,局部照射。以上各组均每日治疗1次,15次为1疗程。疗效标准为,痊愈:疼痛、硬结均消失;显效:疼痛明显消失,硬结缩小1/2以上;有效:疼痛减轻,硬结软化缩小不足1/2;无效:无明显改善（见表2）。各组治愈率比较,认为超声碘离子透入法与音频电法的治愈率要高于红外线法。
差错辨析与释疑:根据病理常识,硬结预后与年龄、病程及硬结本身的大小都有很大关系（年龄小、病程短、硬结小,预后相对好）。从资料可以看出,研究对象年龄跨度大（从18个月龄至68岁）,病程差距大（从1周至15年）,并且硬结的大小也存在较大的差距[（1cm×1cm）~（5cm×7cm）]。研究者对采取何种方法使重要的非实验因素在各组间达到均衡未作任何说明,只是一味地对三组患者疗效进行直接比较,如果均衡性原则掌握得不好,则有可能结论的可靠性不高,甚至得出错误的结论。
在进行实验之前,最好进行完善的实验设计,明确所要考察的实验因素、受试对象、观察的指标,以及对实验结果可能产生影响的重要的非实验因素,务必使各重要的非实验因素在各组间尽量达到均衡一致,这样得出的结论才具有较强的可信性与说服力。该案例可根据情况按“不平衡指数最小的分配原则”来安排试验,将重要的非实验因素划分成多个水平,将每个新就诊的患者加入各个治疗组,计算出在各种情形下的不平衡指数,找出最小的不平衡指数所在的组,说明新就诊的患者如果加入此组,各重要的非实验因素在各组间的均衡性最好。
