Рандомизация как способ контроля

Внешняя переменная и способы ее контроля в эксперименте

Способы контроля внешних переменных: элиминация, константность условий, балансировка, контрбалансировка, рандомизация.

Эти приемы, разумеется, не позволяют полностью избежать воздействий со стороны “прочих” переменных, однако их выполнение является своеобразной профилактической процедурой. Так, например, мытье рук перед едой не дает стопроцентной гарантии от заболевания дизентерией, но существенно снижает вероятность заболевания.

Последовательность шагов в процессе контроля внешних (“прочих”) переменных можно описать при помощи схемы Мак Гигана (1993) (рисунок 11).

Внешняя переменная не влияет на зависимую переменную	Переменная может влиять
Ее можно контролировать	Ее невозможно контролировать с помощью элиминации, создания константных условий, контрбалансировки или балансировки
Игнорируем переменную	Применяется техника контроля	Ее можно рандомизировать	Возможности для рандомизации нет
Продолжается эксперимент	Продолжается эксперимент	Продолжается эксперимент	Отказ от эксперимента

Рисунок 11. Схема Мак Гигана: последовательность шагов
в процессе контроля внешних (“прочих”) переменных

Элиминация является наиболее простым по сути, но не по возможностям осуществления “радикальным” способом контроля. Экспериментальную ситуацию контролируют таким образом, чтобы исключить какое-либо присутствие в ней внешней переменной. Например, в психофи-зических лабораториях часто создают экспериментальные камеры, изолирующие испытуемого от внешних звуков, шумов, вибрационного воздействия и электромагнитных полей. Но зачастую элиминировать влияние внешних переменных невозможно. Например, трудно представить себе, как можно исключить влияние таких переменных, как пол, возраст, интеллект.

Если внешние переменные не удается исключить из экспериментальной ситуации, то исследователю приходится делать их неизменными или создавать константные условия. При этом влияние внешней переменной остается неизменным по отношению ко всем испытуемым, при всех значениях независимой переменной и на протяжении всего эксперимента. Однако эта стратегия не позволяет полностью избежать эффекта смешения: данные, полученные при константных значениях внешних переменных, можно переносить только на те реальные ситуации, в которых значения внешних переменных такие же, какими они были при исследовании. Исследователь стремится сделать неизменными внешние пространственно-временные условия проведения эксперимента. В частности, экспериментальные пробы или наблюдение за поведением проводятся со всеми испытуемыми в одно и то же время суток и в один и тот же день недели, например в понедельник в 9 часов утра. Однако это не гарантирует от эффекта смешения. Также, достигая константных условий, следует стандартизировать технику проведения исследования и оборудования экспериментальных помещений (звуки, ароматы, окраску стен, вид фурнитуры, расположение мебели и т.д.).

Исследователь стремится сделать константными дополнительные переменные – уравнять группы испытуемых по основным значимым для исследования индивидуальным характеристикам (уровню образования, полу, возрасту). Экспериментатор должен предъявлять инструкцию одинаково всем испытуемым (разумеется, исключая те случаи, когда она изменяется в соответствии с планом эксперимента). Он должен стремиться сохранять неизменными интонацию и силу голоса. Рекомендуется записывать инструкцию на магнитофон и предъявлять запись (кроме особых случаев).

В тех случаях, когда отсутствует возможность создать константные условия проведения эксперимента или константности условий недостаточно, применяют технику балансировки эффекта от действия внешних переменных. Балансировка применяется в двух ситуациях:

1) если невозможно идентифицировать внешнюю переменную;

2) если ее можно идентифицировать и использовать специальный алгоритм для контроля этой переменной.

Существуют способы балансировки:

1) с применением контрольной группы (рисунок 12);

2) с выделением эффекта внешней переменной (рисунок 13).

Внешняя переменная 1
Эксперимен­тальная группа	Внешняя переменная 2	Зависимая переменная
Внешняя переменная 3
Позитивное значение независимой переменной
Внешняя переменная 1	Зависимая переменная
Контрольная группа	Внешняя переменная 2
Внешняя переменная 3
Нулевое значение независимой переменной	Нет эффекта

Рисунок 12. Способ балансировки с применением контрольной группы

	Внешняя переменная 1
Экспериментальная группа	Внешняя переменная 2	Зависимая переменная
Внешняя переменная 3
Позитивное значение независимой переменной
Внешняя переменная 1	Зависимая переменная
Контрольная группа	Внешняя переменная 2
Внешняя переменная 3
Нулевое значение независимой переменной	Нет эффекта
Внешняя переменная 1	Зависимая переменная
Контрольная группа	Внешняя переменная 2
Внешняя переменная 3
Нулевое значение независимой переменной	Нет эффекта

Рисунок 13. Способ балансировки с выделением эффекта внешней переменной

Способ балансировки влияния неспецифических внешних переменных состоит в том, что в дополнение к экспериментальной группе в план эксперимента включается контрольная группа. Экспериментальное исследование контрольной группы проводится в тех же условиях, что и экспериментальной. Отличие в том, что экспериментальное воздействие осуществляется только на испытуемых, включенных в экспериментальную группу. Тем самым изменение зависимой переменной в контрольной группе обусловлено лишь внешними переменными, а в экспери-ментальной – совместным действием внешних и независимой переменных.

Разумеется, при этом нельзя выделить специфическое влияние каждой внешней переменной и особенности такого влияния независимой переменной из-за эффекта взаимодействия переменных.

Для того чтобы определить, как влияет на зависимую переменную та или иная внешняя переменная, используют план, включающий более чем одну контрольную группу. В общем случае число контрольных групп в экспериментальном плане должно быть N = n + 1, где n – число внешних (“прочих”) переменных. Вторая контрольная группа помещается в экспериментальные условия, где исключено действие одной из внешних переменных, влияющих на зависимую переменную экспериментальной и контрольной групп. Различие в результатах первой и второй контрольных групп позволяет выделить специфическое влияние одной из внешних переменных.

Несколько отличается процедура балансировки при контроле известных внешних переменных. Типичный учет такой переменной – выявление уровня влияния принадлежности испытуемых к тому или иному полу на результаты эксперимента, поскольку известно, что многие данные, полученные на выборке мужчин, невозможно перенести на женскую выборку. Пол – это дополнительная переменная, поэтому планирование сводится к выявлению эффекта действия независимой переменной на зависимую в каждой из двух экспериментальных групп. Аналогично строится эксперимент по сравнению эффекта различных аппаратурных методик в зависимости от возраста испытуемых и др.

Контрбалансировка – это способ контроля дополнительной переменной, чаще всего применяемый тогда, когда эксперимент включает в себя несколько серий. Испытуемый оказывается в разных условиях последовательно, и предыдущие условия могут изменять эффект воздействия последующих условий. К примеру, при исследовании дифференциальной слуховой чувствительности не безразлично, какой звук, громкий или более тихий, предъявлялся испытуемому первым, а какой – вторым. Также при выполнении тестов интеллекта важен порядок предъявления испытуемому задач: от простой к сложной или от сложной к простой. В первом случае более интеллектуальные испытуемые больше утомляются и теряют мотивацию, так как вынуждены решать большее количество задач, чем менее интеллектуальные. При втором варианте предъявления заданий менее интеллектуальные участники эксперимента испытывают стресс неуспеха и вынуждены решать больше задач, чем их более интеллектуальные коллеги. В этих случаях для ликвидации эффекта последовательности и эффекта последствия используют контрбалансировку. Смысл ее заключается в том, что порядок предъявления разных задач, стимулов, воздействий в одной из групп компенсируется иным порядком предъявления заданий в другой группе.

План контроля за внешней переменной для двух условий представлен на рисунке 14.

Группа	Экспериментальная серия (порядок)
1-я	2-я
1-я	Громкий звук	Тихий звук
2-я	Тихий звук	Громкий звук

Рисунок 14. План контроля за внешней переменной для двух условий

Для трех независимых переменных применяется следующий план контрбалансировки: например, для предъявления трех цветов – красного, желтого и зеленого (рисунок 15).

Группа	Экспериментальная серия (порядок)
1-я	2-я	3-я
1-я	Красный	Желтый	Зеленый
2-я	Красный	Зеленый	Желтый
3-я	Желтый	Красный	Зеленый
4-я	Желтый	Зеленый	Красный
5-я	Зеленый	Красный	Желтый
6-я	Зеленый	Желтый	Красный

Рисунок 15. План контроля за внешней переменной для трех независимых переменных

Контрбалансировка применяется в тех случаях, когда есть возможность провести несколько серий. Следует лишь учитывать, что большое количество опытов может вызвать утомление у испытуемого. Но этот план позволяет контролировать эффект последовательности. Однако контрбалансировка не позволяет полностью исключить еще один эффект, а именно – влияние изменения порядка предъявления заданий на значение зависимой переменной. Он называется дифференцированным переносом: переход от ситуации 1 (когда она создается первой) к ситуации 2 отличается от перехода от ситуации 2 (когда она создается первой) к ситуации 1. Этот эффект приводит к тому, что реальные различия между двумя разными экспериментальными ситуациями при регистрации преувеличиваются.

Итак, техника контрбалансировки заключается в том, что каждый испытуемый получает более одного варианта воздействия (АВ или ВА), и эффект последовательности целенаправленно распределяется на все экспериментальные условия.

При балансировке каждый испытуемый получает лишь одно экспериментальное воздействие – внешняя переменная балансируется за счет выявления эффекта ее действия на членов экспериментальной группы по сравнению с эффектом, полученным при исследовании контрольной группы. Испытуемый может оказаться только в экспериментальной или же только в контрольной группе и получить воздействие какой-нибудь внешней переменной в обеих группах. Балансировка используется при исследовании независимых групп, тогда как контрбалансировка применяется в исследованиях с повторяющимися воздействиями.

Еще одним способом контроля внешних переменных является рандомизация. Рандомизацией называется процедура отбора, которая гарантирует каждому члену популяции равную возможность стать участником эксперимента. Каждому представителю выборки присваивается порядковый номер, а выбор испытуемых в экспериментальную и контрольную группы проводится с помощью таблицы “случайных” чисел. Рандомизация является способом, позволяющим исключить влияние индивидуальных особенностей испытуемых на результат эксперимента.

Рандомизация применяется в двух случаях:

1) когда известно, как управлять внешними переменными в экспериментальной ситуации, однако у нас нет возможности использовать одну из предшествующих техник контроля;

2) когда мы предполагаем оперировать какой-либо внешней переменной в экспериментальной ситуации, однако не можем ее специфицировать и применить другие техники.

Если предположить, что значение дополнительной переменной (переменных) подчиняется вероятностным законам (например, описывается нормальным распределением), то в состав экспериментальной и контрольных групп войдет выборка, которая имеет те же уровни дополнительных переменных, что и генеральная совокупность.

По мнению многих специалистов, уравнивание групп посредством процедуры рандомизации является единственно надежным способом элиминации влияния внешних (дополнительных) переменных на зависимую. Д. Кэмпбелл определяет рандомизацию как универсальный способ уравнивания групп перед экспериментальным воздействием. Другие способы, например метод попарного сравнения, характеризуются им как малонадежные и ведущие к невалидным выводам.

Источник

Рандомизированное контролируемое исследование в медицине

Введение в доказательную медицину

Читая статьи, и получая консультации на нашем сайте, вы част.

Это означает, что выпуская новый лекарственный препарат, новый метод диагностики или лечения, компания-производитель должна проверить как эффективность, так и безопасность своего метода исследования или лечения, проведя рандомизированное контролируемое исследование (РКИ).

На схеме показана т.н. пирамида доказательности. Как видите РКИ занимает первое место в этой иерархической системе.

Что же означают эти три слова в данном методе клинического анализа: рандомизированное контролируемое исследование?

Рандомизированное – означает, что решение о том, в какую группу попадет пациент, в испытательную (ту, в которой будут испытывать новый метод), традиционную (ту, в которой будет использоваться общепринятое лечение данного заболевания) или в контрольную (ту, в которой будут использовать плацебо, то есть «пустышку») принимается совершенно случайным образом.

Контролируемое – означает, что в исследовании обязательно будет осуществляться контроль, путем сравнения с традиционным методом лечения, или с группой плацебо.

Исследование – напоминает, что препарат проходит испытание, в ходе которого он обязан показать как свою эффективность в лечении этой патологии, так и свою безопасность, в противном случае ему никогда не попасть в аптеки.

Почему в клинических исследованиях требуется рандомизация?

Случайный отбор кандидатов крайне важен, поскольку в противном случае, если мы предоставим пациенту или врачу выбирать, в какую группу поместить участника исследования, это может сильно исказить полученные результаты.

Благодаря рандомизации мы избавляемся от всякой предвзятости и делаем группы максимально однородными: по полу, возрасту, анамнезу, длительности заболевания, осложнениям, сопутствующим заболеваниям и т.д., чтобы сократить количество искажений результатов исследования от посторонних факторов до минимума.

Скажем, если врач очень хочет получить положительные результаты от изобретенного им препарата, он может сознательно или неосознанно помещать более тяжелых пациентов в группу плацебо (т.е. в группу контроля), а менее тяжелых пациентов – в группу, получающую экспериментальный препарат. Тогда он гарантированно получит в экспериментальной группе лучшие показатели лечения, но таким показателям совсем нельзя будет доверять.

А теперь представьте себе, что врач не просто хотел бы получить хорошие результаты, но и подкуплен фармацевтической компанией, напрямую заинтересованной в самых положительных результатах исследования их нового препарата. В таком случае ставки очень высоки, и финансовые потоки – тоже. Именно поэтому, проводя тщательную рандомизацию пациентов, мы исключаем не только любую предвзятость, но и любое случайное искажение.

К СВЕДЕНИЮ: Еще одним методом объективизации данных, полученных в РКИ является ослепление. Слепой метод, или ослепление — это метод проведения исследования, заключающийся в сокрытии информации от того или иного участника исследования, призванный исключить субъективное воздействие участников исследования на результат. Если РКИ сопровождалось ослеплением, то в таком случае говорят о [двойном] слепом рандомизированном клиническом исследовании. Подробнее об ослеплении (слепом методе исследования): СЛЕПОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Зачем клинические испытания «контролируются»?

Исследование случай-контроль

Исследование типа «случай-контроль» является одной.

«После того – не значит вследствие того» — говорили еще древние римляне. Если не проводить сравнение с группами контроля, то можно получить выраженный положительный или выраженный негативный эффект, не имеющий ничего общего с исследуемым препаратом, и ошибочно утвердиться в мысли, что между приемом препарата и этим эффектом есть прямая причинно-следственная связь.

Еще одним обязательным свойством исследования, увеличивающим степень контроля, является наличие достаточно большого количества участников исследования. Это необходимо, чтобы случайные различия и необычные случаи не оказывали большого влияния на полученные результаты.

Контрольная группа обычно получает плацебо: это препарат-пустышка, который выглядит, пахнет, имеет вкус идентичный настоящему препарату, однако не содержит действующего вещества.

ЭФФЕКТ ПЛАЦЕБО (PLACEBO EFFECT) — как правило (но не обязательно или не всегда), благоприятный эффект, приписываемый пациентами лекарственному средству или лечению, назначенному лечащим врачом. Ощущаемое благоприятное действие плацебо связано с ожиданием эффекта от лечения, например, из-за внушения. Подробнее об эффекте плацебо.

Сравнение со стандартным лечением

Помимо группы плацебо, сравнение нередко происходит с группой, получавшей стандартное и общепринятое при изучаемой патологии, лечение. Целью такого сравнения является определить, каковы преимущества и каковы риски экспериментальной терапии по сравнению со стандартной.

Тот факт, что новый препарат оказывает терапевтический эффект при данном заболевании – недостаточен для его одобрения и широкого использования. Он должен быть более эффективен и/или более безопасен, нежели стандартная общепринятая терапия, хотя бы в некоторых случаях, при определенных известных условиях.

Кроме всего этого, немаловажным является стоимость новой терапии, в сравнении со стоимостью стандартного лечения. Если препарат менее эффективен, но значительно более дешев – это может стать аргументом в его пользу.

Непрактичность и неэтичность плацебо в некоторых РКИ

Оценка качества медицинской информации

Не все медицинские исследования предоставляют одинаково наде.

• Многие агрессивные или инвазивные процедуры (с применением специального медицинского аппарата, или с применением хирургической операции) невозможно, или неэтично имитировать. Нельзя разрезать человеку ткани, только чтобы он не догадался, где находится, в лечебной, или в контрольной группах.
• Заболевание может быть слишком редким, и у ученых нет возможности набрать такое количество пациентов, которое обеспечит достоверность полученных научных данных.
• Подбор пациентов к конкретному исследованию может быть слишком трудным.

Нередко плацебо-контроль просто невозможен, поскольку промедление с лечением может нанести непоправимый ущерб организму пациента, или даже привести к его гибели. В таком случае совершенно недопустимо отказывать пациенту в стандартном лечении, какая бы высокая научная цель не стояла за таким экспериментом.

Если подобные препятствия не позволяют провести РКИ, то для такого исследования выбирается иной, более подходящий дизайн. Решение о допустимости проведения РКИ принимается специальным этическим комитетом. Клиническое испытание не может быть начато без одобрения этого комитета

Источник