Design and Analysis of Clinical Study 1. Research Questions & Study Design

1. Design and Analysis of Clinical Study 1. Research Questions & Study Design Dr. Tuan V. Nguyen Garvan Institute of Medical Research Sydney, Australia

2. The Utility of Science “The utility of all science consists alone in its method, not in its material” (Giá trị của khoa học hàm chứa ở phần phương pháp, chứ không phải ở chất liệu nghiên cứu). (K. Pearson, 1892)

3. Deduction and Induction Deduction (Suy diễn) Induction (Qui nạp) Theory (Lí thuyết) Observation Hypothesis (Giả thuyết) Pattern Observation (Quan sát) Tentative hypothesis Confirmation (Xác nhận) Theory

4. Ví dụ về phương pháp suy diễn • Lí thuyết: Thiếu vận động dẫn đến loãng xương • Giả thiết: Bệnh nhân tai biến có mật độ xương thấp hơn người không bệnh • Quan sát: Đo lường mật độ xương trong hai nhóm tai biến và đối chứng. • Xác định: Khác nhau hay không khác nhau

5. The Scientific Method • Observation, description and measurement • Generalisation (Khái quát hóa) • Hypotheses (Giả thuyết) • Theories (Lí thuyết) • Deduction (Suy diễn) • Controlled Observation (Quan sát có kiểm soát) • Verification / Falsification (Kiểm định và phản nghiệm)

6. Observation, description and measurement • Unbiased observation is the hallmark of science • Observation can be quantitative or qualitative • Example: “deltoid fibrosis is commonly seen in children with multiple injections”.

7. Generalization • Statements arising out of observation are often generalized. • For example, “Penicillin cures pneumonia.”

8. Hypotheses • Hypothesis of interest is a statement which specifies the nature of relationships between 2 or more sets of observations. • Clinical observations • Previous research data • New treatment Example: • Observation 1: Administration of penicillin • Observation 2: Cure of pneumonia • Null hypothesis is a statement which is opposite to the hypothesis of interest Example: • There is no effect of penicillin in curing pneumonia

9. Research Questions • Must be specific (not vague, not too broad) • Avoid: Does agent orange cause birth defect? • Subjects must be available • Investigators’ skill • Clinical, epidemiology, chemistry, biostatistics • Not too expensive • Relevance • Benefit to patients? • Novelty • Will the research yield new finding? • Must be ethically acceptable • Not to harm patients

10. Theories • Hypotheses get integrated into theories • Theories bring together observations from many sources. • For example, microbiology; cell physiology, medicine, and so on. • Theories specify causes of events and help to predict events and outcomes.

11. Research Process Truth in Universe Truth in the study Phenomenon of Interest Actual Study Study Plan Findings in the Study Operational Variables Actual Data Research Question Sample Population Target Population Actual Subjects

12. Sources of Error Wrong study design Research Question Study population different from target population Target Population Outcome variables not appropriate Phenomenon of Interest Inappropriate analysis Analysis

13. Internal and External Validity Sampling Sample Sample Target Population Internal validity Comparison Measurement External Validity Analysis Conclusion

14. Study Designs PAST PRESENT FUTURE time Cross-sectional study Case-control study Cohort study, RCT (longitudinal, prospective)

15. Distinction of Various Study Designs Experimental Observational Prospective Prospective Retrospective Longitudinal Longitudinal Cross-sectional Longitudinal Cross-sectional

16. Intuition and Logic in Research Dominant Mental Activity Intuition Feeling Judgement Experience Analysis Experiment Clinical trials High Cohort Study Case-control Cross-sectional Control over variance Case Report Case Series Qualitative Research Low Potential for Misinterpretation Low High

17. Ba nguyên tắc của một thí nghiệm • Ngẫu nhiên hóa (randomization) • Đảm bảo tính hợp lí của nghiên cứu và phân tích thống kê, quân bình hóa các yếu tố can thiệp • Lặp lại nhiều lần (replication) • Đảm bảo khoa học tính • Phân nhóm (blocking) • Giảm độ dao động trong từng nhóm

18. Nguyên lí thí nghiệm: một ví dụ • Nghiên cứu: • Sinh tố C cho điều trị cảm cúm • 50 đối tượng tình nguyện • Nên thiết kế như thế nào ? • Phương án 1. • Cho50 người uốngsinh tố C trong vòng 6 tháng • Ghi nhận số lần cảm cúm. • Kết quả: tần số cảm cúm trung bình là 1.4 lần / đối tượng. • Phương án 2. • Chia 50 người thành 2 nhóm nam và nữ. • Cả hai nhóm được điều trị bằng sinh tố C trong vòng 6 tháng. • Tần số cảm cúm trung bình trong nhóm nam là 1.4 lần / đối tượng, còn nhóm nữ tần số này là 1.9 lần / đối tượng.

19. Nhóm 1 Sinh tố C 50 người Nhóm 2 Giả dược Nguyên lí thí nghiệm: một ví dụ • Phương án 3. • Ngẫu nhiên chia thành 2 nhóm và điều trị 6 tháng: • 25 người nhóm sinh tố C • 25 người nhóm placebo • Kết quả: tần số cảm cúm trung bình trong nhóm 1 là 1.4 lần / đối tượng, còn nhóm placebo là 1.9 lần / đối tượng .

20. Sinh tố C So sánh tần số cảm cúm Nam Giả dýợc 50 người Sinh tố C Nữ So sánh tần số cảm cúm Giả dýợc Nguyên lí thí nghiệm: một ví dụ • Phương án 4. • Sản xuất 50 hộp thuốc sinh tố C, và 50 hộp giả dược sinh tố C. • Ngẫu nhiên chia thành 2 nhóm 50 người thành 2 nhóm • 25 người nhóm sinh tố C • 25 người nhóm placebo. • Tần số cảm cúm trung bình trong nhóm 1 là 1.4 lần / đối tượng, còn nhóm đối chứng là 1.4 lần / đối tượng