感染症発生時の段階的楔型クラスター無作為化試験の統計的特性

Statistical Properties of Stepped Wedge Cluster-Randomized Trials in Infectious Disease Outbreaks.

• Lee Kennedy-Shaffer
• Marc Lipsitch

抄録

予防接種などの介入を評価するためには無作為化比較試験が重要であるが、感染症発生時におけるこれらの試験の計画と解析は、統計的、倫理的、ロジスティック的要因により複雑である。これらの複雑さを解決しようとする試みにより、個別無作為化や数種類のクラスター無作為化（パラレルアーム、リングワクチン接種、ステップウェッジなど）を含む様々な試験デザインが提案されてきました。しかし、感染症の発生率には強い時間的傾向があるため、一般的にステップウェッジ試験の解析に用いられている手法は、このような状況ではうまく機能しない可能性がある。本研究では、模擬アウトブレイクを用いて、最近提案された段階的ウェッジ試験の解析手法を含め、様々なデザインと解析手法を評価し、これらの手法の統計的特性を明らかにする。ステップウェッジ試験の新しい解析法は、従来の解析法に比べてある程度の改善が見られるものの、介入効果を検出するのに十分な検出力を得るには、並列群クラスター無作為化試験や個別無作為化試験に比べてまだ遅れていることがわかった。また、これらの方法は、期間をまたいだ効果推定値の重み付けに対して非常に敏感であることもわかった。新しい手法の価値にもかかわらず、ステップウェッジ試験は、疫学的環境下での他の試験デザインと比較して統計的に不利な点がある。

Randomized controlled trials are crucial for the evaluation of interventions such as vaccinations, but the design and analysis of these studies during infectious disease outbreaks is complicated by statistical, ethical, and logistical factors. Attempts to resolve these complexities have led to the proposal of a variety of trial designs, including individual randomization and several types of cluster randomization designs: parallel-arm, ring vaccination, and stepped wedge designs. Because of the strong time trends present in infectious disease incidence, however, methods generally used to analyze stepped wedge trials may not perform well in these settings. Using simulated outbreaks, we evaluate various designs and analysis methods, including recently proposed methods for analyzing stepped wedge trials, to determine the statistical properties of these methods. While new methods for analyzing stepped wedge trials can provide some improvement over previous methods, we find that they still lag behind parallel-arm cluster-randomized trials and individually-randomized trials in achieving adequate power to detect intervention effects. We also find that these methods are highly sensitive to the weighting of effect estimates across time periods. Despite the value of new methods, stepped wedge trials still have statistical disadvantages compared to other trial designs in epidemic settings.

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