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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 公共衛生學院
  3. 流行病學與預防醫學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/65311
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor陳秀熙(Hsiu-Hsi Chen)
dc.contributor.authorWei-Ju Tsaien
dc.contributor.author蔡薇茹zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-16T23:35:53Z-
dc.date.available2012-09-17
dc.date.copyright2012-09-17
dc.date.issued2012
dc.date.submitted2012-07-26
dc.identifier.citation1. Day, N.E. and S.W. Duffy, Trial design based on surrogate end points - Application to comparison of different breast screening frequencies. Journal of the Royal Statistical Society Series a-Statistics in Society, 1996. 159: p. 49-60.
2. Chen, H.H., T.C. Prevost, and S.W. Duffy, Evaluation of screening for nasopharyngeal carcinoma: trial design using Markov chain models. Br J Cancer, 1999. 79(11-12): p. 1894-900.
3. Prentice, R.L., Surrogate Endpoints in Clinical-Trials - Definition and Operational Criteria. Statistics in Medicine, 1989. 8(4): p. 431-440.
4. Shapiro S, V.W., Strax P, Venet L., Periodic screening for breast cancer: the Health Insurance Plan Project and its sequelae. Baltimore7 Johns Hopkins Press, 1988.
5. Smith, R.A., et al., The randomized trials of breast cancer screening: what have we learned? Radiol Clin North Am, 2004. 42(5): p. 793-806, v.
6. Cox, D.R. and H.D. Miller, The theory of stochastic processes. Wiley publications in statistics1965, New York,: Wiley. x, 398 p.
7. Duffy, S.W., et al., Estimation of Mean Sojourn Time in Breast-Cancer Screening Using a Markov-Chain Model of Both Entry to and Exit from the Preclinical Detectable Phase. Statistics in Medicine, 1995. 14(14): p. 1531-1543.
8. Chen, T.H., et al., Estimation of sojourn time in chronic disease screening without data on interval cases. Biometrics, 2000. 56(1): p. 167-72.
9. Tabar, L., et al., Swedish Two-County Trial: Impact of Mammographic Screening on Breast Cancer Mortality during 3 Decades. Radiology, 2011. 260(3): p. 658-663.
10. HH Chen, S.D., L Tabar, NE Day, Markov chain models for progression of breast cancer Part I:tumour attributes and the preclinical screen-detectable phase. Journal of Epidemiology and Biostatistics, 1997. 2: p. 9-23.
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/65311-
dc.description.abstract背景 利用主要終點做癌症篩檢的評估通常需要長期的追蹤以及龐大的成本,尤其針對年輕婦女或規劃不同篩檢間隔計畫時,此問題特別嚴重。使用替代終點藉由降低變異數進而減少所需樣本數是一個可行的方法。過去很少有研究針對使用主要終點與替代終點間的樣本數估計進行比較。
目的 本論文的研究目的主要針對替代終點之統計操作型定義評估,驗證因替代終點導致變異數之減少進而降低樣本數需求,及如何應用此替代終點提升評估篩檢間隔頻率之統計檢定力。
1. 利用Prentice替代終點之定義探討替代終點之統計操作型定義,應用此定義評估乳房攝影篩檢降低死亡效益之替代終點,如腫瘤大小(Tumour size)、淋巴結侵襲(Lymph node involvement)及組織分化程度(Histological grade)。
2. 利用上述所得替代終點之變項比較替代終點及主要終點變異數,進而估計替代終點與主要終點所需樣本數之比較。
3. 接續上述替代終點,建立以此替代終點為主之多階段馬可夫模式,並利用電腦模擬評估不同篩檢間隔下比較替代終點及主要終點的所需樣本數。
資料來源 我們利用瑞典兩郡的乳癌篩檢資料應用於本論文的統計方法,進而計算出使用替代終點及主要終點所需的樣本數。
結果
1. 本研究以Prentice對於替代終點選擇之科學邏輯方式推衍應用於乳癌篩檢替代終點之論述與衍生。利用Cox比例風險迴歸模式映證其論述,結果發現在瑞典乳癌篩檢試驗研究中,若僅考慮篩檢組相對於對照組所得到的迴歸係數為-0.451,若在篩檢組別變項之外再加上腫瘤變項,則篩檢組別所對應到的迴歸係數變為接近虛無假說,變成-0.228,組別效應被腫瘤大小解釋了49.4%。在考慮組別及淋巴結轉移兩變項情況下,組別效應會被淋巴結轉移解釋45.2%,若同時考量腫瘤大小與淋巴結轉移,則其解釋力可達到62%。
2. 本研究利用瑞典乳癌隨機臨床試驗為例,推估利用替代終點預估欲驗證篩檢可以有效降低乳癌死亡所需之樣本數
(1) 利用單一替代終點以腫瘤大小分為DCIS、<20 mm及≧20 mm三類所進行計算的估計樣本數,在給定α為0.05,統計檢定力(1-β)為90%之下需38,914人,若以淋巴結轉移情形所得樣本數則是75,764人。以腫瘤大小分類做為替代終點所需的樣本數少於利用淋巴結轉移狀態所需的樣本數。
(2) 結合腫瘤大小及淋巴結轉移情形所計算出的所需樣本數為33,657人,僅為利用主要終點所推估樣本數(82,261人)的40.9%,且少於僅利用單一腫瘤大小(38,914人)或僅使用淋巴結轉移(75,764)所得到的預估樣本數。
3. 本研究以多階段馬可夫鏈模式評估不同篩檢策略之間,例如改變篩檢間隔,是否能得到較佳效益所需之樣本數。以40-49歲利用腫瘤大小做為替代終點為例,若欲証明一年篩檢相對於二年篩檢的差異,需要261,292人的樣本數,若欲比較一年與三年的差異,需要120,916人,若欲比較二年與三年的篩檢效益差異,則需要超過100萬以上婦女。若使用主要終點進行評估時,則所需的樣本數將大幅增加至利用替代終點時的四倍。相同現象可見於以淋巴結轉移做為單一替代終點,或在50-59歲及60-69歲婦女族群。
結論 本論文利用替代終點計算樣本數的統計方法應用於癌症篩檢時,相較於利用主要終點所得到的樣本數估計,可獲得顯著的減少。此方法對於規劃大規模篩檢,尤其是針對年輕婦女或規劃不同篩檢間隔計畫時將非常有幫助。
zh_TW
dc.description.abstractBackground Evaluation of mass screening for cancer based on primary endpoint often encounters long-term follow-up and enormous costs, especially when rare diseases are investigated. These problems are also particularly serious for young women screening with mammography and also the determination of optimal inter-screening interval by using randomized controlled trials. The expedient strategy is to use surrogate endpoint which can reduce variance which in turn reduce sample size. The application of surrogate endpoint to evaluation of cancer screening for the comparison of required sample sizes between surrogate endpoint and primary endpoint have been barely addressed.
Objective The objectives of this thesis were
(1) to expand the statistical operational definition for surrogate endpoints defined by Prentice. We also aim to assess whether tumor size, lymph node involvement, histological grade, and combined use of these tumor attributes can be used as surrogate endpoints for replacing breast cancer mortality reduction as a result of mammography screening.
(2) to demonstrate how the variance can be reduced by comparing a simple binary outcome and informative surrogate endpoints, and to compare the required sample sizes with primary endpoint and surrogate endpoint.
(3) to apply computer simulation in the light of multi-state Markov model for breast cancer natural history using tumor size or lymph node involvement to compare the required sample sizes with primary endpoint and surrogate endpoint with different inter-screening intervals.
Data source We used the Swedish Two-county breast screening trial data to illustrate the application of our statistical method to calculate sample size based on primary and surrogate endpoint, respectively.
Results
1. Based on the statistical operational definition for surrogate endpoints from Prentice, we found that tumour size can explain partial effect of screening group by 49.4% by using Cox proportional hazards regression model. The magnitude of partial effect were 45.2% and 62% for use of lymph node involvement and for combined use of lymph node involvement and tumour size for surrogate endpoints.
2. By using tumour size (DCIS、<20 mm and ≧20 mm) as surrogate endpoint, the required sample size was 38,914, which was smaller than the corresponding figure using lymph node involvement (n=75,764).
3. The required sample size was further reduced to 33,657 with combined use of tumor size and lymph node involvement as surrogate endpoint, which was 40.9% of 82,261 women required for primary endpoint.
4. We estimated that 261,292 women were required to demonstrate the screening effect between annual and biennial program for women aged 40-49 years with surrogate endpoint, tumour size. The required sizes were 120,916 and 1,192,296 for the comparison between annual and three-yearly screening programs and between biennial and three-yearly programs, respectively. If primary endpoint was used, the required sample sizes were four times of their corresponding figures mentioned above.
Conclusions The proposed statistical method for calculating sample size by surrogate endpoint and primary endpoint is very useful for planning mass screening for cancer particularly for randomized controlled trials.
 
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-16T23:35:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2012
en
dc.description.tableofcontents誌謝 1
摘要 2
ABSTRACT 4
第一章 前言 10
一、 研究背景 10
二、 研究目的 11
第二章 文獻回顧 12
一、 替代終點(SURROGATE ENDPOINT)之回顧 12
二、 以替代終點與主要終點評估族群篩檢介入效果之變異數估算 14
三、 利用主要終點與替代終點計算疾病篩檢所需樣本數之文獻回顧 17
四、 乳癌隨機臨床試驗文獻回顧 22
第三章 研究方法於篩檢之應用 27
一、 替代終點詳細論述與衍生 27
二、 乳癌篩檢之替代終點的選擇 29
三、 應用五階段馬可夫鏈建立乳癌疾病自然史模式以估計不同篩檢間隔策略比較之樣本數 33
第四章 資料來源 38
一、 瑞典兩郡乳癌篩檢隨機臨床試驗 38
二、 瑞典乳癌篩檢試驗參與數與乳癌發現 39
三、 乳癌發生率 41
四、 乳癌個案腫瘤特性分布 43
五、 篩檢替代終點是否為預後因子之驗證 47
六、 五階段馬可夫鏈乳癌疾病自然史模式 63
第五章 樣本數分析結果 76
一、 乳癌篩檢樣本數估計:40-74歲婦女 77
二、 乳癌篩檢樣本數估計:40-49歲婦女 82
三、 乳癌篩檢樣本數估計:50-74歲婦女 87
四、 利用五階段馬可夫模型模擬乳癌疾病自然史之樣本數估算 94
第六章 討論 104
一、 研究主要發現 104
二、 乳癌替代終點之選定及評估 105
三、 乳癌篩檢試驗於不同年齡層所需樣本數之差異 105
四、 方法學貢獻 106
五、 研究限制 107
第七章 結論 108
參考文獻 110

圖表目錄
表 2. 1利用鼻咽癌個案期別分佈推估臨床試驗所需樣本數之使用參數 19
表 2. 2八個乳癌隨機試驗之描述 23
表 2. 3 八個乳癌隨機試驗之年齡別相對風險 (RELATIVE RISK,RR) 25

表 4. 1 瑞典兩郡乳癌隨機臨床試驗參與個案與乳癌個案數分佈 40
表 4. 2 瑞典兩郡乳癌隨機臨床試驗乳癌盛行率及發生率估計結果 42
表 4. 3瑞典兩郡乳癌隨機臨床試驗乳癌及死亡個案之腫瘤特性分布 44
表 4. 4 瑞典兩郡乳癌隨機臨床試驗乳癌個案腫瘤大小與淋巴結轉移之交叉分布 46
表 4. 5 LOG-RANK顯著性檢定 48
表 4. 6 COX比例風險迴歸模型 54
表 4. 7 替代終點對組別效應解釋量 59
表 4. 8 五階段馬可夫模式(腫瘤大小)之年齡別轉移速率 67
表 4. 9 利用五階段馬可夫模式(腫瘤大小)之轉移機率估計年齡別乳癌個案數 69
表 4. 10 五階段馬可夫模式(淋巴結轉移)之年齡別轉移速率 73
表 4. 11 利用五階段馬可夫模式(淋巴結轉移)之轉移機率估計年齡別乳癌個案數 75
表 5. 1 利用瑞典乳癌個案腫瘤大小做為替代終點推估臨床試驗所需樣本數之使用參數(40-74歲) 78
表 5. 2 利用瑞典乳癌個案淋巴結轉移情形做為替代終點估算臨床試驗所需樣本數之使用參數(40-74歲) 79
表 5. 3 利用瑞典乳癌個案腫瘤大小及淋巴結轉移情形做為替代終點估算臨床試驗所需樣本數之使用參數(40-74歲) 80
表 5. 4 利用瑞典乳癌個案腫瘤特性做為替代終點估算臨床試驗之所需樣本數(40-74歲) 81
表 5. 5 利用瑞典乳癌個案腫瘤大小做為替代終點計算臨床試驗所需樣本數估計之使用參數(40-49歲) 83
表 5. 6利用瑞典乳癌個案淋巴結轉移情形做為替代終點估算臨床試驗所需樣本數之使用參數(40-49歲) 84
表 5. 7利用瑞典乳癌個案腫瘤大小及淋巴結轉移情形做為替代終點估算臨床試驗所需樣本數之使用參數(40-49歲) 85
表 5. 8利用瑞典乳癌個案腫瘤特性做為替代終點估算臨床試驗之所需樣本數(40-49歲) 86
表 5. 9 利用瑞典乳癌個案腫瘤大小做為替代終點計算臨床試驗所需樣本數估計之使用參數(50-74歲) 88
表 5. 10 利用瑞典乳癌個案淋巴結轉移情形做為替代終點估算臨床試驗所需樣本數之使用參數(50-74歲) 89
表 5. 11 利用瑞典乳癌個案腫瘤大小及淋巴結轉移情形做為替代終點估算臨床試驗所需樣本數之使用參數(50-74歲) 90
表 5. 12 利用瑞典乳癌個案腫瘤特性做為替代終點估算臨床試驗之所需樣本數(50-74歲) 91
表 5. 13 利用瑞典乳癌個案腫瘤特性做為替代終點估算臨床試驗之所需樣本數 93
表 5. 14 利用五階段馬可夫模型模擬乳癌利用腫瘤大小做為替代終點估算所需樣本數之使用參數(40-49歲) 95
表 5. 15 利用五階段馬可夫模型模擬乳癌利用腫瘤大小做為替代終點估算所需樣本數之使用參數(50-59歲) 96
表 5. 16 利用五階段馬可夫模型模擬乳癌利用腫瘤大小做為替代終點估算所需樣本數之使用參數(60-69歲) 97
表 5. 17 利用五階段馬可夫模型模擬乳癌利用腫瘤大小做為替代終點估算所需樣本數 (年齡別) 98
表 5. 18 利用五階段馬可夫模型模擬乳癌利用淋巴結轉移情形做為替代終點估算所需樣本數之使用參數(40-49歲) 100
表 5. 19 利用五階段馬可夫模型模擬的乳癌利用淋巴結轉移情形做為替代終點估算所需樣本數之使用參數(50-59歲) 101
表 5. 20 利用五階段馬可夫模型模擬的乳癌其淋巴結轉移情形做為替代終點估算所需樣本數之使用參數(60-69歲) 102
表 5. 21 利用五階段馬可夫模型模擬乳癌利用淋巴結轉移情形做為替代終點估算所需樣本數 (年齡別) 103

圖 4. 1 40-74歲婦女實驗組(ASP)與對照組(PSP)的存活曲線 49
圖 4. 2 40-49歲婦女實驗組(ASP)與對照組(PSP)的存活曲線 49
圖 4. 3 50-59歲婦女實驗組(ASP)與對照組(PSP)的存活曲線 49
圖 4. 4 40-74歲婦女腫瘤大小的存活曲線 50
圖 4. 5 40-49歲婦女腫瘤大小的存活曲線 50
圖 4. 6 50-74歲婦女腫瘤大小的存活曲線 50
圖 4. 7 40-74歲婦女淋巴結轉移情形的存活曲線 51
圖 4. 8 40-49歲婦女淋巴結轉移情形的存活曲線 51
圖 4. 9 50-74歲婦女淋巴結轉移情形的存活曲線 51
圖 4. 10 40-74歲婦女組織分化程度的存活曲線 52
圖 4. 11 40-49歲婦女組織分化程度的存活曲線 52
圖 4. 12 50-74歲婦女組織分化程度的存活曲線 52
dc.language.isozh-TW
dc.subject樣本數zh_TW
dc.subject替代終點zh_TW
dc.subjectsample sizeen
dc.subjectsurrogate endpointen
dc.title乳癌篩檢效益樣本數估計zh_TW
dc.titleSample Size Determination for Effectiveness of Mass Screening for Breast Canceren
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear100-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee嚴明芳,陳保中,陳祈玲,范靜媛
dc.subject.keyword樣本數,替代終點,zh_TW
dc.subject.keywordsample size,surrogate endpoint,en
dc.relation.page110
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2012-07-27
dc.contributor.author-college公共衛生學院zh_TW
dc.contributor.author-dept流行病學與預防醫學研究所zh_TW
顯示於系所單位:流行病學與預防醫學研究所

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