【收藏】医疗器械临床试验中的定性非劣效两平行组试验设计类型

在医疗器械领域，创新不仅体现在新产品的开发上，更体现在如何科学地证明新产品至少与现有解决方案同样有效。非劣效试验设计在这一过程中扮演着至关重要的角色，它帮助制造商在确保安全性和有效性的前提下，加速新产品的市场推广。本文将深入探讨定性资料的非劣效试验中的两平行组设计类型及其在医疗器械临床试验中的应用，旨在为医疗器械研发人员和临床试验设计者提供参考。

（一）非劣效试验的定义

非劣效试验（Non-Inferiority Trial）是一种统计方法，用于证明试验器械（T）的效果不低于已有的对照器械（C）。具体而言，试验器械的疗效在临床意义上不劣于对照器械C，即试验器械T与对照器械的疗效差异在预先设定的非劣效界值L=-Δ（Δ＞0），即L＜0）范围内。与传统的优效性试验不同，非劣效试验的目标并非证明试验器械T优于对照器械C，而是证明其疗效不会显著低于对照器械C。

（二）非劣效试验的应用价值

1.成本效益：与优效性试验相比，非劣效试验通常需要的样本量较少，从而降低了研究的整体成本。

2.时间效率：通过减少所需的参与者数量和研究持续时间，非劣效试验可以加速产品的市场进入。

3.市场竞争力：证明新产品至少与现有产品同样有效，有助于企业在竞争激烈的市场中占据一席之地

非劣效试验的假设检验分为高优指标和低优指标两种情况。假设检验公式如下表所示：

■无效假设（H0）：试验器械T与对照器械C的疗效差异的绝对值大于非劣效界值的绝对值。

■备择假设（H1）：试验器械T的疗效虽稍劣于对照器械C，但其差异的绝对值小于非劣效界值的绝对值。

注：

1.非劣效试验只需进行一次单侧检验（One-Sided Test）。若检验结果拒绝H0，则可推论试验器械T非劣效于对照器械C；若不拒绝H0，则不能认为试验器械T非劣效于对照器械C。

2.α（显著性水平）表示当试验器械T的疗效实际上劣于对照器械C时，错误地得出试验器械T非劣效于对照器械C的概率。

（一）定义：

当试验器械T和对照器械C按照r：1随机化分组，主要评价指标为预期事件发生率，其方差齐且不接近于0%或100%时，样本量估算公式为：

注：根据《医疗器械临床试验设计指导原则》，使用该公式计算样本量为Z值计算的结果，小样本时宜使用t值迭代，或总例数增加2—3例。

（二）延拓：

考虑到定性非劣效试验设计的通用性，在α=0.025、β=0.2、r=1、L=-10%、试验器械与对照器械疗效相当情况下，将90%-99%的有效率在考虑10%和20%脱落率后的样本量总结如下：

（一）样本量估算

以某胶原蛋白敷料的临床试验为例，假设对照产品的疗效为96%，试验产品的疗效与对照产品相当，且试验产品的疗效比对照产品最多差10%可以接受。假设单侧检验水准，第二类错误，按1:1的比例估算样本量。

◆按样本量估算公式计算：

试验组和对照组各需61例样本量。考虑20%的脱落率后，每组需77例，总样本至少为154例。根据指导原则建议，总样本至少为156-157例。

◆按精确概率法计算：

试验组和对照组各需62例样本量。考虑20%的脱落率后，每组需78例，总样本至少为156例。

（二）统计分析

◇当两组事件发生率都为100%时：

可选择“Miettinen_Nurminen法（MN法）”、“Newcombe_Wilson法（NW法）”、或“Newcombe_Wilson_连续校正法（NWC法）”进行分析。计算的95%置信区间分别为：

❖MN法：0%[-4.72%,4.72%]

❖ NW法： 0%[-4.69%,4.69%]

❖NWC法：0%[-5.85%,5.85%]

置信区间的下限都大于-10%，非劣效结论成立。

注：Newcombe_Wilson法（NW法）在覆盖率上表现出较好的统计性能，在n较小或较大时都可以应用，被美国FDA及相关组织的有关指南中予以推荐！

◇当两组事件发生率不均为100%时：

假设试验组无效3例，对照组无效2例，统计分析结果如下表所示：

表1.1 治疗疗效的非劣效统计量（正态近似法）（FAS）

统计结论：就研究参与者的“治疗疗效(FAS)”而言，非劣效统计量： Z=3.093, P=0.001<0.025,-1.28[-6.81%,4.24%]，按照单侧检验水准：α=0.025 和非劣效界值：L=-10.00%，拒绝H₀，接受H₁，结合统计学结论可认为“试验器械”非劣效于“对照器械”。

表1.2 治疗疗效的非劣效统计量（精确概率法）（FAS）

统计结论：就研究参与者的“治疗疗效(FAS)”而言，非劣效统计量： t=3.093, P=0.0012<0.025,-1.28%[-6.85%,4.29%]，按照单侧检验水准：α=0.025 和非劣效界值：L=-10.00%，拒绝H0，接受H1，结合统计学结论可认为“试验器械”非劣效于“对照器械”。

定性非劣效两平行组试验设计在医疗器械临床试验中具有重要的应用价值。通过科学合理的试验设计、严谨的统计分析和准确的样本量估算，可以有效证明试验器械的非劣效性，为新产品的市场推广提供有力支持。未来，随着医疗器械技术的不断发展和临床试验方法学的持续完善，非劣效试验设计将在医疗器械的研发和应用中发挥更加重要的作用。