临床试验统计篇-交叉设计方差分析原理

2021-12-14 22:47:54 浏览数 (2)

1.试验目的

评价在健康受试者中,受试制剂与参比制剂生物等效性。

2.试验设计

临床试验中,较低变异度(intra-subject CV%<30%)的仿制药,在判定生物等效性时常采用2交叉试验设计:

组别

第一周期

第二周期

TR组

T

R

RT组

R

T

假设一共20例受试者经筛选合格后进入本研究,TR组和RT组各10例,试验结束后会有20例受试者服用T药,20例受试者服用R药,每1例受试者会有1条T药的药时曲线和1条R药的药时曲线,如图:

药时曲线图药时曲线图

3.原始浓度数据获取

原始数据有6个变量,Subject,Period ,Formulation,Sequence,Time,Concentration:

Subject

Period

Formulation

Sequence

Time

Concentration

K001

1

R

RT

0

0

K001

1

R

RT

0.5

200

K001

1

R

RT

1

150

K001

2

T

RT

0

0

K001

2

T

RT

0.5

160

K001

2

T

RT

1

120

数据为胡编乱造,请以原始数据为准。

4.药代参数计算

采用非房室模型(NCA)计算各位受试者的药代动力学参数(Cmax、AUC0-t和AUC0-∞),结果示例如下:

subject

seq

period

seq(N)

Formu

Cmax

Cmax取对数

K002

RT

1

1

R

15.8

2.76000994

K004

RT

1

1

R

18.7

2.928523524

K006

RT

1

1

R

14.7

2.687847494

K007

RT

1

1

R

13.3

2.587764035

K010

RT

1

1

R

18.2

2.901421594

K001

TR

1

2

T

36.4

3.594568775

K003

TR

1

2

T

15.9

2.766319109

K008

TR

1

2

T

16.7

2.815408719

K009

TR

1

2

T

31.8

3.45946629

K002

RT

2

1

T

16.3

2.791165108

K004

RT

2

1

T

20.7

3.0301337

K006

RT

2

1

T

16

2.772588722

K007

RT

2

1

T

15.6

2.747270914

K010

RT

2

1

T

14.4

2.667228207

K001

TR

2

2

R

30.9

3.430756184

K003

TR

2

2

R

14.8

2.694627181

K008

TR

2

2

R

23.7

3.165475048

K009

TR

2

2

R

28.8

3.360375387

数据为胡编乱造,请以原始数据为准。

5.生物等效性评价

将Cmax、AUC0-t和AUC0-∞经对数转换后进行方差分析(ANOVA)。方差分析模型中序列、药物、周期作为固定效应,受试者(序列)作为随机效应。计算Cmax、AUC0-t、AUC0-∞几何均值比率(受试制剂/参比制剂)的90%置信区间,如全部落在等效区间(80.00-125.00%)之内,则判断为生物等效。同时进行双单侧t检验分析。同时计算参数的个体内变异系数。

各参数的计算和ANOVA的基本原理

在多因素的方差分析中,把T药和R药药代参数的不同归因于序列、受试者、药物、周期和误差项,序列和受试者可解释的变异称为个体间变异,药物、周期、误差项可解释的变异称为个体内变异。

各项平方和计算变异度的计算:

  • 序列平方和:利用单因素方差分析原理,仅把序列作为单因素进行组间平方和计算。
  • 受试者剔除序列因素后的平方和:利用单因素方差分析原理,仅把受试者作为单因素进行组间平方和计算,取得的值减去序列平方和。
  • 制剂平方和:利用单因素方差分析原理,仅把制剂作为单因素进行组间平方和计算。
  • 周期平方和:利用单因素方差分析原理,仅把周期作为单因素进行组间平方和计算。
  • 误差:总变异-(序列、受试者、制剂、周期变异)。
平方和计算平方和计算

有感兴趣的读者可联系我取得原Excel计算表格。

经过上述计算后,可把各项平方和、自由度、均方误差、P值,整理成如下表格:

变异来源

SS

df

MS

F

p

个体间

序列

0.619941154

1

0.619941154

4.771938754

0.065208

受试者

0.909397271

7

0.129913896

7.023302239

0.009878

个体内

制剂

0.000900989

1

0.000900989

0.048708572

0.831625

周期

0.001168686

1

0.001168686

0.063180598

0.808757

误差

0.129482862

7

0.018497552

在此表中,个体间变异为受试者的MS,个体内变异即为误差的MS。故本例中为个体间变异inter-subject=12.99%,个体内变异intra-subject为1.85%。

点估计值的计算:将Cmax取对数后,分别计算T药和R药Cmax取对数后的算术均值,分别记为ln(Cmax)T和ln(Cmax)R,再取反对数,分别为CmaxT,CmaxR,几何均值比为Ratio%=CmaxT/CmaxR,则上述例子数据代入为CmaxT=19.00,CmaxR=18.78,Ratio%=1.01;与先求Δ=ln(Cmax)T-ln(Cmax)R差值,取Δ反对数,得结果与上述计算结果一致。同理可计算AUC点估计值。

点估计值置信区间计算:ln(Cmax)服从正态分布,则采用定量数据服从正态分布计算置信区间公式:Δ±1.895*SE,Δ=ln(Cmax)T-ln(Cmax)R,1.895为90%置信度下对应的正态分布横坐标值,SE为总体标准误,MSE=误差项的平方和/(N-2),SE=sqrt(2*MSE/N)。故可计算点估计值的置信区间。

双单侧t检验t值和p值计算

t值、power、p值计算:双单侧t检验时,构建t统计量,t=(T-R)-边界/SE,把T-R的效应计算出来。对于RT序列来说:每例受试者R-T;对于TR序列来说,每例受试者T-R;则(RT序列 TR序列)/2,即得到T-R的点估计值。SE的计算方式如下:

SE计算公式SE计算公式

也可采用ANOVA中SE的值。故可得双单侧检验的t1、t2值。有t值,根据t分布,可用r语言pt函数根据上下限界值求得总power和双侧p值。

代码语言:txt复制
power <- pt(-1.895-t2,N-2)-pt(1.895-t1,N-2)
power

6.参考文献

[1]徐金燕. 生物等效性评估的置信区间计算方法[J]. 中国药物经济学, 2016, 11(7):27-31.

[2]Phoenix.Phoenix WinNonlin User's Guide.v8.1.

[3]https://www.zhihu.com/question/21744800.2021.09.07访问

[4]医学统计学,李晓松版,t检验和方差分析章节.

[5]临床试验统计学.陈峰主编,交叉试验生物等效性章节.

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