单病例随机对照试验设计提供了一种方法来对单个患者的治疗进行最佳决策，本文简要介绍单病例随机对照设计的适用对象、实施过程以及临床实际应用，探讨单病例随机对照试验的设计和实施要点。
引用本文： 王辉, 翟静波, 陈静, 李江, 商洪才. 单病例随机对照试验的设计和实施要点. 中国循证医学杂志, 2017, 17(3): 364-368. doi: 10.7507/1672-2531.201701076 复制
随机对照临床试验（randomized clinical trials，RCT）的设计要求以群体为研究对象，个体之间具有较好的同质性，能够代表所研究人群的总体[1]。由于 RCT 入选条件严格，样本对总体的代表性往往受到一定的限制。从 RCT 获取的证据一般是群体证据。但是，在临床实践中，临床医生和患者更关注个体服药后的疗效变化。这就导致基于 RCT 的群体证据不一定适合个体化的患者[2]。所以，用于个体患者疗效评价的研究方法不可或缺。
20 世纪 80 年代，加拿大 McMaster 大学 Guyatt 教授提出了单病例随机对照试验（N-of-1 trial），并多次应用于临床[3]。单病例随机对照试验是对传统随机对照试验方法的一种革新，以单个病例自身作为对照、双盲、随机、多次交叉的试验。通过观察患者对干预措施的反应，来评价某种药物与安慰剂或另一种药物比较的疗效，优选对于单个患者更好的治疗措施[4,5]。虽然单病例随机对照试验已经产生多年，但国内应用该试验的临床研究者并不多。国内单病例随机对照试验的概念最早于 1994 年报道[6]，2002 年国内有学者首次提出了单病例随机对照试验与中医“个体化诊疗”相契合的想法[7]，但直至 2010 年，才有团队首次将此方法应用于高血压的中医药临床研究实践当中[8]。因此，本文详细介绍了单病例随机对照试验的设计和实施，为促进其推广应用提供支撑。
1 单病例随机对照试验的适用范围
单病例随机对照试验设计针对单一试验对象，特别适用于慢性疾病或罕见病的疗效评价研究；可以用于新药研发的早期评价和后效评价；能在异质人群中发现对某药物治疗敏感的特殊人群亚组；从多种药物中，选择对单个患者“最”有效的药物或选择某种药物的“最”适剂量[9]。
2 单病例随机对照试验的应用条件
Guyatt 于 1988 年提出了单病例随机对照试验的实施指南[10]，指南提出合理实施单病例随机对照试验之前需要回答的 4 大方面的问题，只有当这些问题的答案均为“是”的时候才可以进行单病例随机对照试验（表 1）。具体阐释如下。
表1
单病例随机对照试验的指南条目
2.1 试验是否适用于该患者
开展单病例随机对照试验前需确定患者的疾病及接受的干预措施是否适用于此方法，单病例随机对照试验研究多为慢性疾病的药物干预研究，实施单病例随机对照试验，需要确定：① 医生或患者对现有的治疗方案存在相当的质疑，如证据的缺失、冲突或不足导致对治疗措施的不确定性，或对个体患者是否有效的存疑；② 疾病为慢性疾病，病情稳定，需要长期治疗，不适用于急性疾病或快速进展的慢性疾病，如中风，因其无法完成多个轮次的交叉对照。同样，也不适用于手术干预类的干预措施；③ 患者能充分理解试验，积极主动地参与到试验中。临床医生必须向患者解释试验过程，与他们一起制定最适合的结局指标并确定疗程，在整个试验中定期监测患者，评估和解释试验结果的意义。
2.2 试验是否切实可行
① 单病例随机对照试验要求干预措施能够快速起效；② 停药后作用快速消失。如治疗多动症的利他灵，起效时间为 0.5～1 h，4～6 h 药效即消失[11]。如果不能即刻消除药效，可以通过设置洗脱期消除药物的残余效应；③ 切实可行的合理疗程。疗程需要综合考虑药物起效时间，药效消除时间及洗脱期等来确定；④ 预设的结局指标能否被测量。多数情况下，直接测量患者的症状，健康或生活质量的指标非常适用。例如慢性阻塞性肺疾病的患者活动时的气短，纤维性肌炎的患者疲劳、疼痛、晨僵和睡眠障碍，均可采用量表等形式作为结局指标进行测量；⑤ 是否建立了终止试验的标准。举例来讲，如果在第一轮次就发现两组干预措施有显著性差异，医生和患者会想立刻停止试验，如果已经建立了终止试验标准，医师和患者就可以依据标准来执行；⑥ 是否需要一个非盲的磨合期。磨合期的设置，可以及时发现不良反应，区分应答者与非应答者，确定最优剂量。
2.3 试验是否有确保试验顺利可行的机制
① 通常单病例随机对照试验采用盲法来防止偏倚的产生，与研究药物具有相同外观，气味的安慰剂的制作、药物的重新包装、分发等均需药剂师提供帮助。药剂师更清楚药物的特点，有助于决定研究的持续时间，也可以帮助监测患者依从性和药物吸收情况等；② 数据分析策略需预先制定，一旦数据收集完整，就需要进行统计分析，可采用视觉/图形分析方法、参数检验、Meta 分析方法、贝叶斯分层模型等多种方法。
2.4 试验是否符合伦理
患者应该对试验完全知情，愿意参加试验并签署知情同意书，研究中如有选用安慰剂的话应如实向患者告知，避免欺瞒，患者有权利随时中止试验等。
3 单病例随机对照设计的实施
尽管单病例随机对照试验在单个患者身上进行，但是仍需遵循随机化的原则[10]。具体的实施如下：① 临床医生和患者同意接受治疗，来检验这一治疗措施在减少或控制患者疾病的症状和体征方面的能力；② 试验包括一个使用试验药物的观察期和一个使用对照药物的观察期。在试验过程中，受试者交替接受试验药与对照药。在每一轮试验开始时，采用随机的方法来确定是先接受试验药物还是对照药物，来确保每一个观察期有相同的机会接受两种治疗；③ 在每个观察期间及每轮试验间设有一段合理的药物洗脱期（Washout period），其目的是使前一阶段的作用不至于影响后一阶段；④ 患者和研究者共同商定符合患者自身情况的观察指标，通过记录患者日志和调查表，定量评估患者在每一阶段的症状，衡量效应指标，可用症状缓解，体征改善或有关实验室指标，并以治疗前后的动态变化值作为衡量效果依据；⑤ 试验将持续到患者和医师都能决定哪一种疗法更有效，直到干预措施的有效性被证实或者被驳倒才停止[12]。完整的试验通常需要 3 轮或 3 轮以上的交叉对照，如果有特殊原因，2 轮或 2 轮以上的对照也能够被认可。具体操作过程见图 1。
图1
单病例随机对照试验流程图
课题组依此进行了一项单病例随机对照试验[8]，考察并评价牛黄降压胶囊治疗轻、中度原发性高血压的剂量–效应关系。设计分为三轮，每轮分为两期，每期为 3 周，牛黄降压胶囊及其模拟剂制成相同外观、颜色、气味和包装的制剂，研究者和患者实施双盲。随机确定高、低剂量期，按照预先设计好的随机顺序发药，观察患者自测血压、诊室血压、中医症状积分、Mos-SF36 量表等的变化。以散点图来描述血压结果，并通过 Meta 分析进行合并，结果显示患者对应用牛黄降压胶囊的研究和治疗过程表示满意。牛黄降压胶囊高剂量可以用于轻中度高血压患者的治疗，尤其对单纯收缩压增高的患者。
4 单病例随机对照研究的临床应用
单病例研究首先应用于心理学领域，观察药物和行为干预措施的效果。近年来单病例随机对照设计在其它领域逐渐得到应用，国外陆续有学者运用单病例随机对照试验设计方法进行研究，例如：Kock 回肠造瘘术炎症的研究[13]、茶碱治疗不可逆的慢性气流受限[14]、非甾体抗炎药与扑热息痛治疗骨关节炎[15]、奎宁治疗骨骼肌痛性痉挛的有效性[16]、抗高血压药物疗效研究[17]、阿密曲替林治疗纤维组织炎[18]、糖尿病性神经病变的治疗研究[19]、抗组胺剂治疗异位性皮炎[20]、布洛芬治疗久咳[21]、大蒜控制高血压的效果[22]等等。Guyatt[3]总结了其三年间进行的 70 个单病例随机对照试验，认为此试验设计在临床实践中是有用的和可行的。Guyatt 及其合作者将该试验应用于下列疾患：纤维织炎（肌风湿病）、慢性阻塞性肺疾病、重症肌无力、运动失调例如帕金森综合症、慢性疼痛、焦虑、失眠、非溃疡性结肠炎、哮喘、阿狄森氏病、冠心病、家族性地中海热、骨骼肌炎、耳源性眩晕症、精神病等[23]。国内学者近年也进行了多项研究，尤其是在中医药领域，包括牛黄降压胶囊治疗原发性高血压[8]、芪明颗粒治疗糖尿病视网膜病变[24]、十味益元颗粒治疗化疗骨髓抑制[25]等。
然而，目前相关研究开展的还是比较少，有待于更多研究者的关注和研究。单病例随机对照试验设计执行简单，随机化可避免主观性选择偏倚，双盲法可避免实施和测量偏倚，个例研究可避免因个体差异带来的机遇影响。针对单个病例研究，可以使患者直接受益，提高患者依从性，早期发现副作用[26]。通过汇总分析，将不同患者的单个病例研究结果进行综合可以得出具有推广意义的结论[27]。单病例随机对照试验能够提供个体化的、高质量的临床研究证据，避免诊断假阳性和临床假治愈率的问题，是一种创建高质量的医疗证据的临床试验方法[28]。
5 小结
传统医学关注的是一般人群发生了什么，而临床医生和他们的患者更加想知道个体的疾病将会有什么变化。临床上患者更关注的是正确的给药方法，对疾病有更多的理解，以及改善疾病的症状，尤其是疼痛等。而单病例随机对照试验非常符合这样的情况，它可使用与患者密切相关的临床指标，如病死率、日常生活能力、生活质量等作为主要结局指标，而不仅是单纯的生物学指标来证明对个体患者确有疗效的治疗措施。它拉近了研究和实践的距离，增加了患者对自身情况的认知度[29,30]，增加了在疾病管理中患者的参与性[31]，患者与医生一起讨论决定将来的治疗，易被患者接受，失访者少；与随机对照试验比较，单病例随机对照试验评价的是对个体来说最好的治疗，患者要对医疗措施的有效性给予一个整体的评价，并在每轮试验结束后评价表明更倾向于哪一种治疗[32]，这样的评价是以患者为中心的，并且为单个患者治疗上的优势和缺点提供了更为客观的证据，因此对单个患者是完全有效的，它能在短时间内从多种治疗中选出最有效者，使患者直接获益[33]；这一方法在提高医疗质量，指导慢性疾病患者明智的使用价格昂贵并有潜在危害的药物方面有很大的潜力[10]；使用该设计所得的研究结果也是属于最高等级的证据[34]；另外，每一个病例都相当于一个完整的试验，研究目的、效应指标类似的单病例随机对照试验研究结果可以从统计意义上进行合并，通过循证医学的方法作系统评价，得出更普遍的结论，结论的外推性强；同时这样的方法也能减少伦理学的争议。在关注单病例随机对照试验的优势之外，同样需认识到它的一些局限性，如病情的自然变化，环境、气候、心理因素等因素的变化，可使基线不一、影响同一轮次前后的可比性；由于样本量的问题，导致犯Ⅱ型错误的可能性增大。所以，开展单病例试验时，需要全面考虑上述因素的利弊，开展对患者最有力的研究。
同时，单病例随机对照试验是对传统 RCT 方法和个案研究的革新，作为一种科学的设计方法，其设计体现了“以病人为中心”的精髓，契合中医学以人为本、因人制宜的思想，其理念很适于中医药临床观察。将单病例随机对照试验引入中医药临床研究中，通过单病例随机对照临床试验的实施，取得充分严谨的证据表明中医药不仅能够有效改善临床症状、调整某些生物学指标，而且能有效改善远期预后指标，既能应了现代医学模式的转变，又有利于显示中医药临床疗效的优势，进而客观地评价中医药的临床疗效。单个病例随机对照设计既能保持中医特色，又能使个案研究上升到科学研究的高度。将使中医药临床研究具有科学性的同时，更具真实性和实用性。
随机对照临床试验（randomized clinical trials，RCT）的设计要求以群体为研究对象，个体之间具有较好的同质性，能够代表所研究人群的总体[1]。由于 RCT 入选条件严格，样本对总体的代表性往往受到一定的限制。从 RCT 获取的证据一般是群体证据。但是，在临床实践中，临床医生和患者更关注个体服药后的疗效变化。这就导致基于 RCT 的群体证据不一定适合个体化的患者[2]。所以，用于个体患者疗效评价的研究方法不可或缺。
20 世纪 80 年代，加拿大 McMaster 大学 Guyatt 教授提出了单病例随机对照试验（N-of-1 trial），并多次应用于临床[3]。单病例随机对照试验是对传统随机对照试验方法的一种革新，以单个病例自身作为对照、双盲、随机、多次交叉的试验。通过观察患者对干预措施的反应，来评价某种药物与安慰剂或另一种药物比较的疗效，优选对于单个患者更好的治疗措施[4,5]。虽然单病例随机对照试验已经产生多年，但国内应用该试验的临床研究者并不多。国内单病例随机对照试验的概念最早于 1994 年报道[6]，2002 年国内有学者首次提出了单病例随机对照试验与中医“个体化诊疗”相契合的想法[7]，但直至 2010 年，才有团队首次将此方法应用于高血压的中医药临床研究实践当中[8]。因此，本文详细介绍了单病例随机对照试验的设计和实施，为促进其推广应用提供支撑。
1 单病例随机对照试验的适用范围
单病例随机对照试验设计针对单一试验对象，特别适用于慢性疾病或罕见病的疗效评价研究；可以用于新药研发的早期评价和后效评价；能在异质人群中发现对某药物治疗敏感的特殊人群亚组；从多种药物中，选择对单个患者“最”有效的药物或选择某种药物的“最”适剂量[9]。
2 单病例随机对照试验的应用条件
Guyatt 于 1988 年提出了单病例随机对照试验的实施指南[10]，指南提出合理实施单病例随机对照试验之前需要回答的 4 大方面的问题，只有当这些问题的答案均为“是”的时候才可以进行单病例随机对照试验（表 1）。具体阐释如下。
表1
单病例随机对照试验的指南条目
2.1 试验是否适用于该患者
开展单病例随机对照试验前需确定患者的疾病及接受的干预措施是否适用于此方法，单病例随机对照试验研究多为慢性疾病的药物干预研究，实施单病例随机对照试验，需要确定：① 医生或患者对现有的治疗方案存在相当的质疑，如证据的缺失、冲突或不足导致对治疗措施的不确定性，或对个体患者是否有效的存疑；② 疾病为慢性疾病，病情稳定，需要长期治疗，不适用于急性疾病或快速进展的慢性疾病，如中风，因其无法完成多个轮次的交叉对照。同样，也不适用于手术干预类的干预措施；③ 患者能充分理解试验，积极主动地参与到试验中。临床医生必须向患者解释试验过程，与他们一起制定最适合的结局指标并确定疗程，在整个试验中定期监测患者，评估和解释试验结果的意义。
2.2 试验是否切实可行
① 单病例随机对照试验要求干预措施能够快速起效；② 停药后作用快速消失。如治疗多动症的利他灵，起效时间为 0.5～1 h，4～6 h 药效即消失[11]。如果不能即刻消除药效，可以通过设置洗脱期消除药物的残余效应；③ 切实可行的合理疗程。疗程需要综合考虑药物起效时间，药效消除时间及洗脱期等来确定；④ 预设的结局指标能否被测量。多数情况下，直接测量患者的症状，健康或生活质量的指标非常适用。例如慢性阻塞性肺疾病的患者活动时的气短，纤维性肌炎的患者疲劳、疼痛、晨僵和睡眠障碍，均可采用量表等形式作为结局指标进行测量；⑤ 是否建立了终止试验的标准。举例来讲，如果在第一轮次就发现两组干预措施有显著性差异，医生和患者会想立刻停止试验，如果已经建立了终止试验标准，医师和患者就可以依据标准来执行；⑥ 是否需要一个非盲的磨合期。磨合期的设置，可以及时发现不良反应，区分应答者与非应答者，确定最优剂量。
2.3 试验是否有确保试验顺利可行的机制
① 通常单病例随机对照试验采用盲法来防止偏倚的产生，与研究药物具有相同外观，气味的安慰剂的制作、药物的重新包装、分发等均需药剂师提供帮助。药剂师更清楚药物的特点，有助于决定研究的持续时间，也可以帮助监测患者依从性和药物吸收情况等；② 数据分析策略需预先制定，一旦数据收集完整，就需要进行统计分析，可采用视觉/图形分析方法、参数检验、Meta 分析方法、贝叶斯分层模型等多种方法。
2.4 试验是否符合伦理
患者应该对试验完全知情，愿意参加试验并签署知情同意书，研究中如有选用安慰剂的话应如实向患者告知，避免欺瞒，患者有权利随时中止试验等。
3 单病例随机对照设计的实施
尽管单病例随机对照试验在单个患者身上进行，但是仍需遵循随机化的原则[10]。具体的实施如下：① 临床医生和患者同意接受治疗，来检验这一治疗措施在减少或控制患者疾病的症状和体征方面的能力；② 试验包括一个使用试验药物的观察期和一个使用对照药物的观察期。在试验过程中，受试者交替接受试验药与对照药。在每一轮试验开始时，采用随机的方法来确定是先接受试验药物还是对照药物，来确保每一个观察期有相同的机会接受两种治疗；③ 在每个观察期间及每轮试验间设有一段合理的药物洗脱期（Washout period），其目的是使前一阶段的作用不至于影响后一阶段；④ 患者和研究者共同商定符合患者自身情况的观察指标，通过记录患者日志和调查表，定量评估患者在每一阶段的症状，衡量效应指标，可用症状缓解，体征改善或有关实验室指标，并以治疗前后的动态变化值作为衡量效果依据；⑤ 试验将持续到患者和医师都能决定哪一种疗法更有效，直到干预措施的有效性被证实或者被驳倒才停止[12]。完整的试验通常需要 3 轮或 3 轮以上的交叉对照，如果有特殊原因，2 轮或 2 轮以上的对照也能够被认可。具体操作过程见图 1。
图1
单病例随机对照试验流程图
课题组依此进行了一项单病例随机对照试验[8]，考察并评价牛黄降压胶囊治疗轻、中度原发性高血压的剂量–效应关系。设计分为三轮，每轮分为两期，每期为 3 周，牛黄降压胶囊及其模拟剂制成相同外观、颜色、气味和包装的制剂，研究者和患者实施双盲。随机确定高、低剂量期，按照预先设计好的随机顺序发药，观察患者自测血压、诊室血压、中医症状积分、Mos-SF36 量表等的变化。以散点图来描述血压结果，并通过 Meta 分析进行合并，结果显示患者对应用牛黄降压胶囊的研究和治疗过程表示满意。牛黄降压胶囊高剂量可以用于轻中度高血压患者的治疗，尤其对单纯收缩压增高的患者。
4 单病例随机对照研究的临床应用
单病例研究首先应用于心理学领域，观察药物和行为干预措施的效果。近年来单病例随机对照设计在其它领域逐渐得到应用，国外陆续有学者运用单病例随机对照试验设计方法进行研究，例如：Kock 回肠造瘘术炎症的研究[13]、茶碱治疗不可逆的慢性气流受限[14]、非甾体抗炎药与扑热息痛治疗骨关节炎[15]、奎宁治疗骨骼肌痛性痉挛的有效性[16]、抗高血压药物疗效研究[17]、阿密曲替林治疗纤维组织炎[18]、糖尿病性神经病变的治疗研究[19]、抗组胺剂治疗异位性皮炎[20]、布洛芬治疗久咳[21]、大蒜控制高血压的效果[22]等等。Guyatt[3]总结了其三年间进行的 70 个单病例随机对照试验，认为此试验设计在临床实践中是有用的和可行的。Guyatt 及其合作者将该试验应用于下列疾患：纤维织炎（肌风湿病）、慢性阻塞性肺疾病、重症肌无力、运动失调例如帕金森综合症、慢性疼痛、焦虑、失眠、非溃疡性结肠炎、哮喘、阿狄森氏病、冠心病、家族性地中海热、骨骼肌炎、耳源性眩晕症、精神病等[23]。国内学者近年也进行了多项研究，尤其是在中医药领域，包括牛黄降压胶囊治疗原发性高血压[8]、芪明颗粒治疗糖尿病视网膜病变[24]、十味益元颗粒治疗化疗骨髓抑制[25]等。
然而，目前相关研究开展的还是比较少，有待于更多研究者的关注和研究。单病例随机对照试验设计执行简单，随机化可避免主观性选择偏倚，双盲法可避免实施和测量偏倚，个例研究可避免因个体差异带来的机遇影响。针对单个病例研究，可以使患者直接受益，提高患者依从性，早期发现副作用[26]。通过汇总分析，将不同患者的单个病例研究结果进行综合可以得出具有推广意义的结论[27]。单病例随机对照试验能够提供个体化的、高质量的临床研究证据，避免诊断假阳性和临床假治愈率的问题，是一种创建高质量的医疗证据的临床试验方法[28]。
5 小结
传统医学关注的是一般人群发生了什么，而临床医生和他们的患者更加想知道个体的疾病将会有什么变化。临床上患者更关注的是正确的给药方法，对疾病有更多的理解，以及改善疾病的症状，尤其是疼痛等。而单病例随机对照试验非常符合这样的情况，它可使用与患者密切相关的临床指标，如病死率、日常生活能力、生活质量等作为主要结局指标，而不仅是单纯的生物学指标来证明对个体患者确有疗效的治疗措施。它拉近了研究和实践的距离，增加了患者对自身情况的认知度[29,30]，增加了在疾病管理中患者的参与性[31]，患者与医生一起讨论决定将来的治疗，易被患者接受，失访者少；与随机对照试验比较，单病例随机对照试验评价的是对个体来说最好的治疗，患者要对医疗措施的有效性给予一个整体的评价，并在每轮试验结束后评价表明更倾向于哪一种治疗[32]，这样的评价是以患者为中心的，并且为单个患者治疗上的优势和缺点提供了更为客观的证据，因此对单个患者是完全有效的，它能在短时间内从多种治疗中选出最有效者，使患者直接获益[33]；这一方法在提高医疗质量，指导慢性疾病患者明智的使用价格昂贵并有潜在危害的药物方面有很大的潜力[10]；使用该设计所得的研究结果也是属于最高等级的证据[34]；另外，每一个病例都相当于一个完整的试验，研究目的、效应指标类似的单病例随机对照试验研究结果可以从统计意义上进行合并，通过循证医学的方法作系统评价，得出更普遍的结论，结论的外推性强；同时这样的方法也能减少伦理学的争议。在关注单病例随机对照试验的优势之外，同样需认识到它的一些局限性，如病情的自然变化，环境、气候、心理因素等因素的变化，可使基线不一、影响同一轮次前后的可比性；由于样本量的问题，导致犯Ⅱ型错误的可能性增大。所以，开展单病例试验时，需要全面考虑上述因素的利弊，开展对患者最有力的研究。
同时，单病例随机对照试验是对传统 RCT 方法和个案研究的革新，作为一种科学的设计方法，其设计体现了“以病人为中心”的精髓，契合中医学以人为本、因人制宜的思想，其理念很适于中医药临床观察。将单病例随机对照试验引入中医药临床研究中，通过单病例随机对照临床试验的实施，取得充分严谨的证据表明中医药不仅能够有效改善临床症状、调整某些生物学指标，而且能有效改善远期预后指标，既能应了现代医学模式的转变，又有利于显示中医药临床疗效的优势，进而客观地评价中医药的临床疗效。单个病例随机对照设计既能保持中医特色，又能使个案研究上升到科学研究的高度。将使中医药临床研究具有科学性的同时，更具真实性和实用性。
