二、Meta分析
案例二
患儿，女，4岁。反复发作的喘息、气促和咳嗽，因喘息加重，呼吸困难入院。查体：桶状胸，肺部哮鸣音，肺部粗湿啰音时现时隐。有鼻炎史。胸部X线检查：胸片呈间质性改变，有轻度肺气肿。诊断为支气管哮喘。入院后给予吸入型β2受体激动剂沙丁胺醇2.5～5.0mg，每4～6小时可重复吸入。症状有反复。
哮喘是一个全球性健康问题，近年来，美国、英国、澳大利亚、新西兰等国家哮喘患病率和死亡率有上升趋势，全世界约有1亿哮喘患者，哮喘已成为严重威胁公众健康的慢性疾病之一。我国哮喘的患病率约为1%，儿童可达3%，据测算全国约有1千万以上哮喘患者，故对哮喘治疗的研究有重要意义。早期治疗哮喘的药物主要有拟肾上腺药物、茶碱类药物、抗胆碱能类药物、钙拮抗药、肾上腺皮质激素、β2受体激动药等解痉抗炎的药物。随着对支气管哮喘的病因和发病机理的深入研究，人们逐渐认识到哮喘是一种气道慢性炎症，且其具有气道高反应性的临床特征，所以在哮喘的防治方面又有了新的概念，认为单独使用支气管舒张药物进行治疗是不够全面的，对于中、重度哮喘，仅仅靠规律地使用支气管舒张药（如β2受体激动药）有时不仅起不到应有的作用，甚至是有害的。因为β2受体激动药无抗感染作用，单纯对症治疗会掩盖炎症发展，使气道高反应性加重，因而必须联合应用抗感染药物，常用的糖皮质激素是目前治疗哮喘最有效的抗感染药物，但是在治疗哮喘中的确切作用机制还不完全清楚；色甘酸钠是一种治疗哮喘的非激素类吸入型的抗感染药物，其确切的作用机理也不被完全了解；而吸入型抗胆碱药物（异丙托溴铵，ipratropium bromide）可阻断节后神经元传出的迷走神经通路，降低气道内的迷走神经张力而扩张支气管，也可阻断吸入性刺激物所引起的反射性支气管收缩，该药吸入治疗虽起效较慢，但作用较持久，长期给药尚未发现耐药性。根据临床随机对照试验结果，其与吸入型β2受体激动药合用可提高临床效果。那么如何为该治疗方法提供可信的证据，这种治疗方法能不能作为临床指南指导临床用药？在2005年，Rodrigo和Castro-Rodriguez对吸入型异丙托溴铵联合β2受体激动药治疗中、重度哮喘做了Meta分析，得出该方法是治疗儿童和成人哮喘的标准疗法，并可用于成人急性哮喘发作。该结论被收录在2014年ERS/ATS重度哮喘国际诊疗指南中。由此可见Meta分析在指导临床用药治疗的过程中起到了重要的作用，它可以对已有的多项独立研究结果进行系统的、定量的综合性分析，从而给出可信的结论，供临床诊疗指南参考。
在世界范围内，对同一研究目的或项目可能有几个、几十个甚至上百个学者在不同地区、不同年代进行研究并报告结果，仅仅考虑抽样误差就可以预料到其结果并不会完全一致，而Meta分析正是对这些结果进行定量综合的常用方法。在医学领域中应用Meta分析可达到下列目的：
1.提高统计学检验效能
由于统计推断中样本含量的多少可影响到是否可以得到“有统计学意义”的结果，即检验效能的大小，而Meta分析合并多个同类研究结果时使得总样本含量增大，因而可提高统计检验的效能。
2.分析多个文献结果的异质性和评价其一致性
由于文献中多个研究在设计、对象选择、样本含量、试验条件等方面不同，其研究结果可能存在很大差异，Meta分析可以发现可能存在的偏倚以及探索其异质性的来源，在合理假设其异质性为随机效应时，可以对各个研究结果进行定量综合评价。
3.改善对效应量的估计
多个同类研究的效应大小存在差异，在满足一定条件时通过Meta分析可以估计各个研究效应量的平均水平，得到一个统一的明确结论。
4.发现既往研究未明确的新问题
Meta分析可以探讨单个研究的异质性来源和某些未阐明的问题，发现既往研究存在的缺陷，继而提出新的研究问题和研究思路。
【问题4】
如何选择统计模型？
思路：同质性检验
Meta分析的统计模型可分为固定效应模型（fixed effect model）与随机效应模型（random effect model）两大类。在选择Meta分析的统计模型时，首先要对各研究结果做同质性检验（homogeneity test），若检验结果不拒绝原假设，即各研究结果指标间的变异与随机误差相当，则认为这些研究来自同一总体，各研究结果指标之间的差异仅来自于抽样误差，可采用固定效应模型；若拒绝原假设，即各研究结果指标间的变异远超过随机误差引起的变异，则不能认为这些研究来自同一总体，若假设异质性是一种随机效应时可采用随机效应模型。
同质性检验的统计量Q服从自由度为k-1的χ2分布（k为纳入分析研究数）。若Q大于相应χ2界值，则拒绝原假设，可以认为纳入Meta分析的研究不同质，可选用随机效应模型。若Q小于相应χ2界值，则不拒绝原假设，可以认为纳入Meta分析的研究同质性较好，k个研究来自于同一总体。实际应用中，该检验水准要大于通常的0.05，如可取0.1以控制第二类错误。如果Q值在界值附近，应同时采用固定效应模型和随机效应模型进行敏感性分析，使Meta分析的结论更可靠。
由于统计量Q易受纳入研究文献数量的影响，可对其自由度进行校正得到I2统计量：I2>56%时认为存在较大异质性；I2<31%时可认为同质，介于二者之间的I2提示无足够理由排除其异质性的存在。
【问题5】
如何对效应值进行合并分析？
思路1：常见效应值的合并计算方法
根据研究资料效应指标不同，Meta分析的合并效应量或称效应尺度往往也不同。对于计量资料常用的效应尺度为加权均数差（weighted mean difference，WMD）、标准化均数差（standardized mean difference，SMD）等，对于分类资料常用的为OR、RR和率差（rate difference，RD）等，不同的指标及模型其合并计算方法也不同。针对数值型连续变量效应指标合并问题，固定效应模型常采用Inverse-variance法，随机效应模型常采用DerSimonian and Laird法；针对分类变量的OR、RR和RD效应值合并，固定效应模型常采用Mantel-Haenszel法、Peto法和Inverse-variance法，随机效应模型常采用DerSimonian and Laird法。
均数差或率差合并效应量的95%置信区间若包含0，则结论为试验组与对照组间差异无统计学意义，否则结论为试验组与对照组间差异有统计学意义。OR或RR合并效应量的95%置信区间若包含1，则结论为试验组与对照组间差异无统计学意义，否则结论为试验组与对照组间差异有统计学意义。
思路2：Meta分析的结果图示
为了直观表达Meta分析的统计结果，常用形式是森林图（forest plot）。图中间是一条垂直的无效线，平行于横轴的多条线段表示每个被纳入研究的效应量及其可信区间，用菱形表示合并效应量及其置信区间，当表示效应量的横线与无效线相交时，说明试验组与对照组的效应量相等，可认为干预无效；当横线与无效线不相交且落在无效线右侧时，表明试验组的效应大于对照组；反之落在左侧时，表明试验组的效应小于对照组。
思路3：偏倚分析
由于Meta分析实质上是一种观察性研究，在分析过程中可能存在使结果与实际之间产生差异的各种偏倚，因此，偏倚的识别和控制对Meta分析结果的真实性和可靠性是非常重要的。在Meta分析中可能出现的偏倚主要包括抽样偏倚（sampling bias）、选择偏倚（selection bias）和研究内偏倚（within study bias）等。
1.抽样偏倚
是指查找有关文献时产生的偏倚，包括发表偏倚、查找偏倚、索引偏倚、引文偏倚和语种偏倚等。
2.选择偏倚
是指根据文献的纳入和排除标准选择符合Meta抽样偏倚、选择偏倚和研究内偏倚分析的文献时产生的偏倚。包括纳入标准偏倚和选择者偏倚等。由于纳入标准不一样，对同一课题的Meta分析，不同的人可能得到不同的结论，甚至是相互矛盾的结论。
3.研究内偏倚
是指在资料提取时产生的偏倚。包括提取者偏倚、研究质量评分偏倚和报告偏倚。发表偏倚（publication bias）是指具有统计学意义的研究结果较无统计学意义或无效的结果被报告和发表的可能性更大，是Meta分析中最常见的偏倚。识别和控制发表偏倚的方法包括漏斗图（funnel plots）分析、线性回归法、秩相关检验法、失安全系数（fail-safe number）法和量表评价法等。
（1）漏斗图分析：
该方法以效应大小作为横坐标，以效应量方差的倒数（或样本含量）为纵坐标做散点图。若纳入的研究无发表偏倚，则图形呈现倒置的漏斗形；若漏斗图不对称或不完整，则提示可能存在发表偏倚。漏斗图的优点是简单易操作，缺点是只能做定性判定，适合于纳入的研究个数比较多的情况。如纳入的研究个数比较少，特别是当纳入研究的样本量变异很大时，往往难以判断是否存在发表偏倚。绘制漏斗图需要较多的研究个数，原则上要求有5个研究以上才能进行。
（2）线性回归法：
1977年Egger等提出线性回归法，把主观判断漏斗图的对称性改为用基于模型的假设检验来推断。该法以每个研究结果精度Pre为自变量，标准正态离差SND为应变量建立回归方程，可以得到形如SND=a+b×pre的回归方程。由于精度与样本量有关，样本量接近0时精度也接近0，SND也趋近0。故而小样本研究得到的散点在回归直线原点附近。如果样本不存在偏倚，对称的漏斗图所得到散点的分布能形成一条通过原点的直线，回归直线的截距a=0。截距a的大小用以评价不对称性，其绝对值越大，表示越可能存在偏倚；斜率b表示效应值的大小。也可以直接把效应值作为应变量，样本量作为自变量直接建立回归方程。
（3）秩相关法：
Begg等于1994年提出了基于Kendall秩相关检验法，检验标准化效应值与效应值方差或标准化效应值与样本含量之间的Kendall相关系数。若相关系数的假设检验拒绝原假设，即可认为结果可能存在发表偏倚。
（4）失安全系数法：
当Meta分析的结果有统计学意义时，为排除发表偏倚的可能，计算最少需要多少未发表的阴性结果的研究才能使研究结论发生逆转。即用失安全系数（Nfs）来估计发表偏倚的程度。P为0.05时的失安全系数计算公式如下：
式中k为研究个数，Z为各独立研究的标准正态得分Z值，通过各个研究得到的P值反查标准正态分布表获得Z值。失安全系数越大，说明研究的结果越稳定，结论被推翻的可能性越小。
例如，在某项专题的Meta分析中，共有9项研究纳入分析，所得结果具有统计学意义，通过查表得到各独立研究的Z值之和为12.71，根据上式计算则有：
即在P=0.05水平，需要51个阴性结果才能使研究结果发生逆转，结论被推翻。
（5）量表评价法：
采用量表进行评估的优点是研究者可以了解到偏倚来源，从而有助于针对异质性来源采用不同分析策略。如①亚组分析：可以将各研究按设计方案、研究质量等分为几个亚组，分别合并及评价；②敏感性分析：将所有研究纳入分析，得出结果，再将被认为是有异常的研究排除后重新分析，通过比较前后两次分析结果的差异来评价被排除的研究对综合结果的影响；③采用随机效应模型；④采用Meta回归，将可能的异质性来源作为协变量，分析其对效应指标的影响。常用的Jadad量表（Jadad scale）用于随机对照研究的文献质量评价，总分1～2分为低质量，3～5分为高质量。NOS量表（Newcastle-Ottawa quality assessment scale）适用于非随机对照研究的文献质量评价，常用于病例-对照研究及队列研究的文献质量评估。2003年和2011年Whiting等专家组讨论并制定了针对诊断性研究系统综述的循证质量评价工具，即QUADAS和QUADAS-2。
本案例中，电子检索数据库Medline（1966～2005.4），EMBASE（1974～2005.4），Cinahl（1982～2005.4），Cochrane临床对照试验（controlled clinical trial，CCT）；检索策略：［emergency OR acute asthma OR status asthmaticus OR severe asthma OR wheeze，AND anticholinergics OR ipratropium OR oxitropium，OR glycopyrrolate.］。文献纳入排除标准：目标人群：哮喘急性加重的儿童（18个月至17周岁）和成年人（大于等于18周岁）；干预：单纯用β2受体激动药治疗与吸入型异丙托溴铵联合β2受体激动药治疗，排除治疗过程中应用阿托品的对象；设计：随机化，安慰剂对照；治疗结果：住院情况，肺活量，临床评分，急诊治疗持续的时间，呼吸速率，血氧饱和度，心率和副作用。
按上述检索策略，共检索到相关文献88篇，经纳入排除标准筛选，得到符合标准的32篇文献纳入研究，此32个试验都是随机化的，其中26个为双盲试验，通过漏斗图分析（图4-1），没有证据提示存在系统性的偏倚。最终对纳入的研究资料结果进行同质性检验，其中二分类变量采用相对危险度RR作为检验统计量，连续性变量采用加权均数差或标准化均数差作为检验统计量。部分结果见图4-2。
图4-1 多剂量（重度哮喘）组研究结果的漏斗图
图4-2 在符合住院条件的哮喘儿童中联合抗胆碱药物治疗与单用β2激动剂治疗的RR比较
选取图4-2中的03层——多剂量（重度哮喘）组研究，以RR值作为横坐标，RR值的标准误（精度指标）作为纵坐标作漏斗图，图4-2中呈现对称形状，即没有证据提示存在系统性的偏倚。
以图4-2结果为例，对哮喘儿童中联合抗胆碱药物治疗与单用β2受体激动药治疗的住院情况进行比较，该资料为二分类资料，合并效应值为RR。首先分别根据抗胆碱能药物治疗强度（单剂量和多剂量组）和哮喘严重程度（中度和重度组）分层，对每一层用RR作为检验统计量进行同质性检验。以单剂量抗胆碱能药物治疗层为例，其同质性检验结果P=0.82，I2远远小于31%，可认为试验组与对照组有同质性，所有层合并后结果也类似（P=0.96），故其后的合并采用固定效应模型分析。图4-2所示为独立研究的森林图，竖线为无效线，其横坐标为1，即RR=1；每条横线为一项研究结果RR值的95%置信区间上下限的连线，其线条长短表示置信区间范围的大小，横线中央的小方块为该RR值的位置，其方块大小为该研究权重大小，最下方的菱形符号代表纳入全部试验的综合结果，其对应的合并RR值为0.73，置信区间0.63～0.85，按α=0.05水准可认为该研究有统计学意义。
基于该Meta分析的最终结果，对该案例患者急性发作期治疗方案：吸入型异丙托溴铵联合速效β2受体激动药特布他林2.5～5.0mg。静脉给予琥珀酸氢化可的松，每次5～10mg/kg，7天。症状缓解后改为哮喘的持续治疗：吸入型糖皮质激素丙酸倍氯米松等，白三烯受体拮抗药孟鲁司特，长效β2受体激动药福莫特罗或者丙卡特罗，肥大细胞膜稳定药色甘酸钠联合用药。患者病情控制后出院。
知识点
Meta分析报告
一份完整的Meta分析报告，应至少包括问题的提出、数据的收集和分析、结果报告等几个部分。
（1）提出问题，制订研究计划：问题的提出需要系统复习大量的文献，Meta分析所研究的问题一般可来自生物医学研究领域中不确定或有争议的问题。与其他研究一样，Meta分析课题的研究计划包括研究目的、现状、意义、方法、数据收集与分析、结果解释、报告撰写等。
（2）检索相关文献：一般从欲研究的问题入手，确定相应的检索词及其之间的逻辑关系，制订检索策略和检索范围。对检索结果要进行查全、查准与否的分析评价，这是至关重要的，否则会影响Meta分析结论的可靠性和真实性。
（3）筛选纳入文献：以明确的纳入和排除标准从检索出的文献中筛选合乎要求的文献。在制订文献纳入和排除标准时，要考虑研究对象、设计类型、处理因素、结局效应、样本大小、观察年限、文献发表时间和语种等方面的问题。
（4）提取纳入文献的数据信息：被Meta分析采用的数据信息一般包括基本信息、研究特征、结果测量等内容，确定和选择需要分析和评价的效应变量。
（5）纳入文献的质量评价：主要考察各个研究的质量之间是否存在差异。质量高低可用权重来表示，也可用量表或评分系统来评价。
（6）数据的统计学处理：主要包括明确资料类型、选择恰当的效应指标，进行同质性检验、选择适合的统计分析模型，效应合并值的参数估计与假设检验及其图示。
（7）敏感性分析：目的是了解Meta分析结论的稳健性。主要通过以下方法来考察Meta分析结论是否因为采取不同的分析措施而发生根本性的变化。
1）选择不同统计模型时，效应合并值点估计和区间估计的差异。
2）排除质量较差的文献前后，结论的差异。
3）对文献进行分层前后，结论的差异。
4）改变纳入和排除标准前后，结论的差异。
（8）结果的分析与讨论：包括异质性及其对效应合并值的影响；几种设计类型的亚组分析；各种差异的识别与控制；Meta分析结果的实际意义。