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CLINICAL STUDY DESIGN · SAMPLE SIZE

临床研究样本量计算器

输入 α、β、预期效应量、标准差或事件率,即可得到基础样本量、失访调整后样本量、分组人数以及整群设计修正。每项结果均展示公式、代入过程和统计解释。

核心逻辑

控制假阳性 α→控制假阴性 β→设定效应 Δ→估计变异 σ→得到 n
一句话:效应越小、变异越大、α越严格、β越小,所需样本量越大。
α假阳性概率
β假阴性概率
1−β检验效能
Δ最小有意义差异
01

交互式样本量计算

先设置共同参数,再选择研究设计;所有样本量均向上取整。

共同参数

计算结果
—
基础总样本量—
最终入组量—
第1组—
第2组—
检验效能—
临界值 zα—
临界值 zβ—
设计效应 DE1.000
公式和代入过程将在这里显示。
解释说明将在这里显示。
02

α、β与样本量的直观示意

两条分布越重叠,越容易误判;效应越小,就需要更多样本来压缩标准误。

原假设与备择假设

H₀H₁临界线

效应量与样本量

在其他参数不变时,\(n\propto1/\Delta^2\):效应减半,样本量约变为4倍。
03

底层公式

大多数经典样本量公式都可以理解为“信号必须超过噪声与判定阈值”。

信号
效应量 Δ
÷
噪声
标准误 SE
→
Z统计量
Δ / SE
→
超过阈值
zα + zβ

两独立均值

\[ n_1=\frac{(z_{1-\alpha/s}+z_{1-\beta})^2(\sigma_1^2+\sigma_2^2/r)}{\Delta^2},\quad n_2=rn_1 \]

\(s=2\)为双侧,\(s=1\)为单侧。

配对均值

\[ n=\frac{(z_{1-\alpha/s}+z_{1-\beta})^2\sigma_d^2}{\Delta^2} \]

关键输入是“差值的标准差”。

Log-rank事件数

\[ D=\frac{(z_{1-\alpha/s}+z_{1-\beta})^2}{\pi_E\pi_C[\log(HR)]^2} \]

生存研究先计算事件数,再换算入组量。

失访修正

\[ n_{\rm final}=\frac{n_{\rm base}}{1-L} \]

失访10%应除以0.90,而不是乘1.10。

整群设计效应

\[ DE=1+\{(1+CV^2)m-1\}ICC \]

群内相似性降低有效信息量。

标准化效应量

\[ d=\frac{\Delta}{\sigma} \]

效应量本质是“信号相对噪声的大小”。

04

选择哪个计算模块?

研究问题模块关键输入常见错误
两种治疗比较血压、评分、实验室指标两独立均值均值差、两组SD把统计差异当作临床重要差异
同一对象治疗前后比较配对均值差值SD、平均差误用单次测量SD
比较治愈率、应答率、不良事件率两独立率两组预期率基线率来自不相似人群
验证某率是否不同于参考值单样本率参考率、预期率忽略单侧/双侧
死亡、复发、进展时间生存/Log-rankHR、事件比例只规划人数,不保证事件数
两个连续变量的相关性相关系数ρ₀、ρ₁忽略非线性与离群值
评价诊断试验诊断准确性Se、Sp、误差、患病率只按敏感度规划
证明新方案不劣于标准方案均值非劣效SD、预期差、非劣界值边界无临床依据
05

使用时必须注意

效应量不能乐观猜测

预期效应越大,算出的样本量越小。应优先依据既往高质量研究、预实验或最小临床重要差异。

参数也有不确定性

标准差、事件率、ICC和事件比例都是估计值,建议在多个合理情景下做敏感性分析。

样本量围绕主要结局

必须围绕预先指定的主要结局、主要比较与主要分析模型计算,不能事后更换。

复杂设计需要模拟

重复测量、多水平模型、稀有事件、适应性设计、复杂入组与删失过程,宜用R、PASS、nQuery或SAS复核。

说明:本计算器采用常用正态近似公式,适用于方案设计、教学和初步估算。正式临床试验仍需结合统计分析计划、监管要求和专业统计复核。
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