Размещение экспериментальных особей по группам

Всегда желателен формальный рандомизированный метод разделения экспериментальных особей по группам. Несомненно, использование данного метода дает преимущество полевому исследователю над перспективным когортным методом.

При когортном исследовании мы контролируем известные внешние факторы воздействия путем их учета, подбора сравнимых групп/особей или исключением.

Тем не менее, часто невозможно учесть все возможные внешние факторы, а неизвестные факторы просто игнорируются. При полевом эксперименте рандомизированное размещение объекта предотвращает любую систематическую разницу в группах, подвергшихся и не подвергшихся воздействию.

Соответственно, мы предотвращаем возникновение смещения и смешиваиия переменных (когда фактор влияет как на саму обработку, так и на результат), что гарантирует достоверность статистики.

Эта гарантия базируется не на том, что группы будут совершенно одинаковы по отношению ко всем известным и неизвестным факторам, а на том, что возможность всех возможных результатов воздействия равновелика для экспериментальной и контрольной групп.

Соответственно становится возможным рассчитать вероятность (уровень достоверности) того, что различия, интересующие нас, выше или такие же, как могли бы возникнуть только по причине размещения объектов по соответствующим группам.

Рандомизацию можно провести с помощью подручных средств («орел или решка» при подбрасывании монеты, вытягивание перемешанных номерков из шапки) или с помощью соответствующих таблиц или генератора случайных чисел.

Системное размещение отличается от рандомизированного выбором стартовой точки и также может использоваться при полевых испытаниях, но оно все же оно менее желательно, чем истинная рандомизация.

При проведении полевых испытаний вакцины, скажем, на 100 животных, из которых 50 следует вакцинировать, а 50 - оставить в качестве контроля, нельзя проводить размещение путем вакцинации первых отловленных в загоне 50 животных.

Следует всем животным случайным образом присвоить номера от 1 до 100, а затем опять же рандомизированным образом извлечь выборку в 50 номеров, которые вносим в список подлежащих вакцинаций.

Далее прогоняя животных через раско, мы идентифицируем их номер, сверяемся со списком и вакцинируем только тех животных, которых мы внесли в список.

В полевых исследованиях обобщенные факторы (обработки)- это, как правило, те виды обработок, которые реализуются на групповом уровне (например, аэрозольные обработки, лечебно-пролфилактические премиксы, пробиотики), тогда как остальные виды обработок проводят на индивидуальном уровне (например, вакцинация телят или поросят).

 

Контрольные вопросы

 

1. Что контролируют при когортном исследовании?

2. Отличие системного от рандомизированного размещение?

3. Приведите пример размещение экспериментальных особей по группам.

 

Методы размещения

 

Существует целый ряд различных способов размещения экспериментальных объектов по группам обработки, причем каждый метод требует несколько другого плана проведения исследования.

При выборе конкретного метода необходимо принимать во внимание следующие аспекты:

- число и план проведения обработок;

- особенности практической реализации обработок;

- стоимость проведения, поскольку именно этот параметр ограничивает не только общее число потенциальных объектов исследования, но и ограничивает географические и территориальные рамки исследования;

- возможность получения максимально точного результата.

В тех случаях, когда на предварительном этапе мы не идентифицировали возможные коварианты, смещающие результат, наилучшим следует признать индивидуальное рандомизированное размещение.

Это простейший и наиболее часто используемый план исследований, который именуется полностью рандомизированный план (completely randomized design).

В крупных полевых исследованиях (п> 100) при относительно гомогенной экспериментальной популяции такой план исследования в сочетании с аналогичным контролем возможных ковариант наиболее предпочтителен. (Напомним, что рандомизация сама по себе не гарантирует равномерное распределение ковариант по экспериментальным группам.)

Все потенциально возможные коварианты должны быть систематизированы до начала исследования с тем, чтобы их можно было зафиксировать и принять во внимание в должное время при проведении полевых испытаний.

В ряде полевых исследований вариабельность внутри групп можно снизить группировкой (блокирование или выравнивание) объектов с тем, чтобы они стали более однородны по основным показателям. Если объекты блока затем рандомизированным образом делятся на группы, мы имеем дело с рандомизированным блок-планом (randomized block design).

При этом в каждом блоке мы имеем все виды отработок и контроль.

В клинических испытаниях, как правило, проводят блокирование по одному-двум наиболее важным прогнозируемым факторам (например, тяжесть болезни, продолжительность болезни, возраст пациентов) с тем, чтобы равномерно распределить эти факторы по группам (как обрабатываемым, так и контрольным).

Определение эффектов обработок при этом проводят на основе внутриблокового (парного) сравнения.

В некоторых случаях экспериментальные объекты могут выступать в качестве контроля - это переходящий план (cross-over design). При переходящем плане исследований обработки проводят на одних и тех же индивидах в рандомизированном порядке через некоторые интервалы времени.

Если мы полагаем, что испытуемые обработки имеют остаточный эффект (например, титры антител после иммунизации), отданного плана исследования придется отказаться, или период остаточного эффекта необходимо идентифицировать и принять во внимание до начала опыта. В некоторых случаях все же возможно увеличить период между обработками и провести исследование.

Многофакторные планы (factorial designs) наиболее перспективны, поскольку позволяют не только сравнивать одновременное воздействие нескольких факторов на одном объекте, но и существенно сокращают число исследований, требуемых для получения информации о более чем 2-х факторах.

Кроме того, при сочетанном эффекте обработок (суммация, синергизм, антагонизм) только многофакторные эксперименты позволяют

выявить подобные эффекты. Наиболее эффективно использование многофакторных планов при оптимизации схем обработок, методов и прописей кормления, содержания, ухода.

К сожалению, факторные планы практически не используются при оценке биопрепаратов. Вызывает удивление появление без должного обоснования трех-, четырех - и даже пентавакцин, а тем более препаратов на основе БАД (биологически активных добавок) с числом компонентов, превышающих десяток.

Как правило, эффект комбинированных (не моновалентных) препаратов существенно отличается от монопрепаратов, что необходимо учитывать.

Недостатком многофакторных экспериментов в полевых условиях является то, что при числе факторов свыше трех число групп возрастает настолько, что испытание становится труднореализуемым. Указанный недостаток полных факторных планов удается преодолеть при переходе к дробным факторным планам (split-plot designs). Дробные планы имеют те же преимущества, что и полные факторные планы - они позволяют оценить взаимодействие обработок.

Пять планов размещения объектов эксперимента по группам, видимо, наиболее часто используемые в ветеринарной практике, были рассмотрены выше:

- план с полной рандомизацией;

- блокированный рандомизированный план;

- переходящий план;

- многофакторный план;

- дробный факторный план.

Другие планы размещения, а их число достаточно велико, безусловно, могут использоваться, однако в этом случае уже на начальном этапе планирования полевого испытания следует обратиться к специалисту по биостатистике.

Следует в заключении упомянуть о временном факторе при формировании групп и проведении обработки.

Дело в том, что под воздействием внешних факторов, которые неравномерно распределены во времени, возможно, появление серьезного смещения результатов. Например, в момент проведения обработки, скажем, вакцинации, наблюдалась чрезвычайно жаркая погода, которая держалась 2-3 недели, т.е. весь период формирования иммунитета.

Несомненно, в результате наш вывод об эффективности препарата будет серьезно смещен.

С тем, чтобы устранить подобное воздействие, необходимо прибегать к сбалансированному методу формирования групп (balancing).

Сбалансирование подразумевает постепенное формирование групп, т.е. в опытную и контрольную группы мы вводим, скажем, 4-8 объектов (животных), а затем, спустя фиксированный интервал времени, следующих и так далее, до полного формирования групп.

 

Контрольные вопросы

1. Основные методы размещения.

2. При выборе конкретного метода, какие аспекты необходимо принимать во внимание?

3. Что такое многофакторные планы?

 

5.4.2 Нерандомизированные методы размещения

Обобщения, сделанные на основе нерандомизированных исследований, «могут быть полезны, но могут варьировать от ошибочных до пагубных», потому что объекты исследования не являются представительными для популяции, а группы неоднородны.

Тем не менее, в связи с обострившейся дискуссией об этичности рандомизированных полевых-клинических испытаний, особенно в медицине, в последние годы большое число статей предлагает альтернативы рандомизированному методу размещения.

Большинство методов из данной группы использует предварительно накопленные данные об эффективности обработок, а полученные результаты используются с тем, чтобы принять решение о целесообразности/виде последующих обработок.

Иначе говоря, пока не получен результат после обработки одного объекта, новых животных не обрабатывают и каждая новая особь попадает в исследование через определенный период времени.

Подобный подход в виде планирования на симплексе широко используется при оптимизации лечебных прописей и схем лечения. Вариантом подобного метода является адаптивное размещение (adaptive allocation).

При использовании этого метода при начале исследования принимается решение об обработке первого объекта. Если ответ на эту обработку обнадеживающий (положительный), то каждый следующий объект подвергается такой же обработке до тех пор, пока не натолкнетесь на неблагоприятный результат.

Если наблюдается отрицательный эффект, то мы переходим к альтернативной обработке и продолжаем ее по аналогичной схеме до тех пор, пока опять не столкнемся с неблагоприятным результатом.

Подобный процесс длится до тех пор, пока не накопится желаемое число объектов, необходимое для исследования.

Данный план исследований гарантирует получение наиболее эффективной обработки для большинства животных в испытании, что снижает тревогу относительно этичности рандомизации, как со стороны общественности, так и со стороны владельцев животных.

Вместе с тем, при этом методе не только снижается контраст между эффектами обработок, но и теряется любое преимущество перед традиционным рандомизированным методом.

Необходимо, кроме того, чрезвычайно тщательно определить еще до начала проведения испытания, что же будет считаться неудачей и отсутствием эффекта. Если подобное суждение не внесено на предварительном этапе, то смещение за счет субъективного суждения (subjective bias) неизбежно.

Следует также заметить, что метод исторического контроля (сравнение данных до и после испытания) практически не используется в полевых испытаниях. (Крайне редко и при очень специфических условиях метод применим в клинических испытаниях.) Вероятно, метод может использоваться при анализе обработок при тяжелых и/или экзотических болезнях, когда мы проводим сравнение эффективности вмешательства с периодом до возникновения события, когда никакое вмешательство не имело места.

Но даже в этом случае и при игнорировании различий в статусе организмов животных хозяев в различные периоды времени вероятность, что на уровне стада проблема усугубится - меньше, чем вероятность того, что ситуация улучшится.

Это проистекает из синусоидального характера динамики эпизоотологического процесса и, как правило, запоздалости нашего вмешательства.

Иначе говоря, наше запоздалое вмешательство накладывается на естественную депрессию процесса. (Вряд ли следует ожидать, что мы распознаем проблему и начнем вмешательство на стадии депрессии, скорее это произойдет на стадии подъема эпизоотического процесса).

Контрольные вопросы

1.Что такое нерандомизированные методы размещения?2. При каких условиях переходят на альтернативную обработку?3. Что такое адаптивное размещение?