样本量计算：匹配设计的病例对照研究

1、问题与数据

某研究者拟探讨吸烟与肺癌的关系，考虑到年龄可能和肺癌的发生有关，因此设计一项按照年龄1:1匹配的病例对照研究。选择肺癌患者为病例组，并对于每一个病例组研究对象，选择一个与其年龄差在±3岁以内的非肺癌患者为对照组研究对象。预期OR=2.0，对照组人群中的吸烟率约为20%，设α=0.05，β=0.10。请问如何估计病例组和对照组的样本量？

2、对问题的分析

研究者的设计为病例对照研究，并且病例组和对照组按照年龄1:1匹配，因此该设计类型为匹配设计的病例对照研究。病例对照研究中，我们把想要探讨的危险因素称为暴露。

要计算样本量，首先应当拟定拟定检验水准α和检验效能1-β。一般情况下，我们默认选取α=0.05，β=0.10。此外，还需要根据既往文献或预试验的结果，给定两个参数：1）预期的OR值；2）对照组人群中（非肺癌患者）有暴露因素的研究对象（对照人群中吸烟者）的比例；（关于OR值的意义，请戳“看了文中这么多例子，还怕分不清OR和RR？”）3）病例与第一个匹配的对照之间的危险因素相关程度Phi。（一般情况下可令Phi为0.2，如果你想具体搞明白Phi是什么的话，欢迎留言哦。）

如果我们关注的暴露因素有多个，则计算样本量的原则一般如下：1）以最想关注的那个暴露因素计算得到的样本量为准；2）计算所有的暴露因素应有的样本量，然后取最大值。

3、PASS软件计算样本量方法

1）选择Proportions→Two Correlated Proportions→Test (Inequality)→Test for Two Correlated Proportions in a Matched Case-Control Design

2）Find (Solve for)中选择N(Cases)，Power (1-Beta)中选择0.9，Alpha (Significance Level)中选择0.05，M (Number of Controls per Case)中选择1，P0 (Probability that a is Exposed)中填入0.2，OR (Odds Ratio)中填入2.0，Phi (Correlation between Case and Control)中填入0.2。其它选择为默认选项后，点击RUN。

4、结果解读

PASS软件给出了样本量计算的结果、参考文献、报告中的名词定义和总结性描述。在样本量计算结果中我们需要关注以下两列：

1）Cases (N)：病例组样本量。本研究的病例组需要294例研究对象。

2）Controls Per Case (M)：对照组样本量。本研究对1个病例匹配1个对照，对照组需要294例研究对象。

5、撰写结论

本研究为匹配设计的病例对照研究。病例组为肺癌患者，对照组为非肺癌患者，吸烟为主要观察的暴露因素。匹配原则为病例组研究对象与对照组研究对象的年龄差在±3岁以内，匹配比例为1:1。根据既往文献报道，对照组（非肺癌患者）人群中的吸烟率约为20%。预期吸烟者发生肺癌的比值比为2.0，病例与第一个匹配的对照之间的危险因素相关程度Phi=0.2，设α=0.05，β=0.10。利用PASS 11软件计算得到病例组和对照组的样本量N1=N2=294例。假定研究对象的无应答率为10%，则需样本量N1=N2=294÷0.9=327例。假定问卷合格率为90%，则共需样本量为N1=N2=327÷0.9=363例。

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