临床试验中,提前因无效中止试验可以一定程度上降低受试者暴露于无效治疗中(特别是肿瘤试验),有效中止则可以加快试验进程,加速药物研发上市。提前终止考虑引入期中分析,期中分析可能引入偏移,因此需要在方案中提前计划并描述。
特殊情况下,可能需要做一些非计划的期中分析,此时应在任何分析进行前撰写方案修订声明,描述期中分析的合理原因。
涉及揭盲的期中分析,Data Monitoring Committee (DMC) 需在方案中计划并引入以保证试验的完整性。
期中分析涉及的问题-->
Error-inflation:
同一试验涉及多终点、多组间、多次分析比较时,一类错误(在H0为真时拒绝H0)会一定程度膨胀,膨胀到1−(1−α )k,(实际上,因为期中分析的数据具有相关性,不能直接这样计算,错误膨胀会比这个公式小一点)。如进行5次期中分析,根据文献α=0.025会膨胀到0.071。
*那是否可以用比如Bonfferroni的方法校正?也可以。比如2阶段设计,总α为0.05,则每次检验的α为0.05/2=0.025,双侧检验对应的界值为2.241(即),最终的一类错误为0.0428,小于0.05,没有穷尽alpha。我们希望找到一种方法可以穷尽α,增加试验成功的可能性。
*Repeated Significance Tests - Repeated Confidential Interval
Stopping Boundaries:
每个stage设置范围(L,U),超过这个范围则无效或有效中止,在范围内则继续试验。最终分析时,α、β需重叠(此时L=U),因为在最后一次分析时,只能拒绝或接受原假设。
在同时考虑有效或者无效均提前中止的试验中,L和U的选择基于控制alpha和beta分别计算。进行期中分析时,对于申办方来说都希望因为有效而提前中止,这样药物可以尽早上市,而考虑无效终止标准时,有时并不希望过早因无效而提前中止,而希望能观察更多的受试者。因此设置futility boundary时,可以考虑降低界值,这样试验更不容易因无效中止,符合试验实际考虑。也就是说alpha和beta的界值并不一定要求对称
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假设一个试验同时考虑因efficacy或futility提前终止,因为考虑了futility boundary时的efficacy boundary会导致一类错误小于α,因此在前期试验设计时会放大一些efficacy boundary来保证最后的α=0.025。但在实际试验中,并不一定会完全按照早期的方案设计进行,如虽然达到了futility boundary,但DMC不打算提前因无效终止试验,此时因为efficacy boundary已经放大了,因此最终的α会大于0.025,导致α膨胀。需要再一次将efficacy boundary调高以控制一类错误,但此时此类试验进行时的调整时不允许的。因此目前监管部门建议使用Non-Binding boundary以有效控制α。
- Binding Bounday:即结果达到futility boundary时就一定要终止试验,否则将无法控制一类错误(一类错误会放大)
因为是通过Pr(a1<Z1<b1, a2<Z2<b2,…,Zn<an) 联合概率密度函数求解的 Low&upper boundary
- Non-Binding Boundary(监管要求):结果达到futility boundary时,可以不终止试验。不会影响一类错误的控制。
Pr(a1<Z1, a2<Z2,…,Zn<an) 联合概率密度函数求解
Stopping boundaries图示:
理论-->
来源:Group Sequential and Confirmatory Adaptive Designs in Clinical Trials(by Gernot Wassmer &Werner Brannath)
对于常规的统计检验,原假设为:
检验统计量为
每个阶段(非累积样本)的均值为
各个阶段分析是累加的,统计量很明显是相关的(后面的阶段包含了前面阶段的样本量)。当期中分析次数较多时,可以用协方差表示。任意两次协方差可以表示为
各个阶段的统计量向量为,为多元正态分布,对应的均值向量为
, 为标准化的效应量(Standardized effect size)
由(1.4)得任意两个统计量的
知道了各个阶段分布和参数之后,通过计算H0或H1下的界值来控制α和β。
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一类错误
假设为拒绝域,当为拒绝H0, 为接受域,为接受H0
一类错误的联合概率,即至少一次期中分析时拒绝H0的概率。
两阶段协方差为:
一类错误为:
一类错误>0.05,因此需要进行校正。即考虑使
,这里a和b可以是有很多组合,所以可以采用某些特定规则来确定a和b的取值,如后面提到的Pocock和OBF。假如直接采用Bonferroni法,最终的一类错误为
,没有穷尽α。
查找a/b使α等于或接近0.05,有不同的组合,a/b可以相等也可以不等。如:
当期中分析数大于2时,界值的计算复杂,文献中提到采用Recursive Integration formula来进行计算。 -
二类错误
二类错误跟一类错误类似,但需要注意的是在H1下统计量对应的多元分布是不同的,此时μ=μ1,
参考:Group Sequential and Confirmatory Adaptive Designs in Clinical Trials(by Gernot Wassmer &Werner Brannath)