Badania eksperymentalne (w metodologii badań medycznych często także: badania interwencyjne; ang. experimental studies, interventional studies) – obok badań obserwacyjnych rodzaj badań naukowych, w którym badacz przydziela lub modyfikuje narażenie (interwencję) u uczestników i obserwuje jego wpływ na wyniki zdrowotne, dążąc do uzyskania dowodów zależności przyczynowo-skutkowej oraz ograniczenia wpływu czynników zakłócających. Badania eksperymentalne w praktyce często polegają na zastosowaniu interwencji w grupie badanej i porównaniu z grupą kontrolną, w której interwencji nie zastosowano, przy czym wyniki opisuje się za pomocą uprzednio zdefiniowanych punktów końcowych (outcomes) i innych miar ilościowych. Badania eksperymentalne mogą umożliwiać także ocenę odwracalności skutków po usunięciu narażenia.
Zakres interwencji Interwencjami ocenianymi w badaniach eksperymentalnych mogą być m.in. technologie medyczne (np. leki, wyroby medyczne, testy diagnostyczne), interwencje psychologiczne i psychiatryczne (np. psychoterapia, narzędzia pomiarowe), modyfikacje warunków środowiskowych (np. temperatura, wilgotność), określone zachowania (np. dieta, aktywność fizyczna, edukacja) oraz interwencje organizacyjne lub finansowe (np. decyzje dotyczące refundacji).
Ujęcie metodologiczne Zgodnie z przyjętymi zasadami etycznymi ingerencja w stan zdrowia w badaniach eksperymentalnych jest co do zasady dopuszczalna tylko w celu poprawy stanu zdrowia lub zapobiegania jego pogorszeniu, co ogranicza możliwość projektowania eksperymentów wymagających narażania uczestników na czynniki szkodliwe. Z tego powodu w badaniach eksperymentalnych często uczestniczą osoby chore, a celem jest ocena skuteczności leków lub innych procedur terapeutycznych; możliwe są również badania prewencyjne prowadzone u osób zdrowych (zwykle narażonych na zachorowanie lub z podwyższonym ryzykiem).
Wybrane projekty badań eksperymentalnych Badania z randomizacją (RCT) W ujęciu medycyny opartej na faktach za podstawowe narzędzie oceny skuteczności interwencji zdrowotnych uznaje się badania z randomizacją, określane także jako randomizowane badania kontrolowane (randomized controlled trials, RCT), a w części piśmiennictwa jako randomizowane badania kliniczne. Typowy projekt polega na porównaniu częstości występowania skutków zdrowotnych (punktów końcowych, outcomes) w grupie poddanej interwencji i w grupie kontrolnej, przy losowym przydziale uczestników do grup. W znaczeniu metodologicznym określenie „badanie kliniczne” bywa stosowane szeroko na oznaczenie badań interwencyjnych z udziałem ludzi, niezależnie od tego, czy dotyczą one produktu leczniczego w rozumieniu regulacji badań klinicznych.
Losowy przydział ma na celu uzyskanie porównywalności grup, jednak w praktyce stosuje się również bardziej złożone metody losowania (np. losowanie blokowe) oraz losowanie z uwzględnieniem czynników zakłócających (np. losowanie w warstwach).
Ukrycie sekwencji randomizacji W badaniach z randomizacją odróżnia się ukrycie sekwencji randomizacji (allocation concealment) od maskowania (blinding). Ukrycie sekwencji ma ograniczać błąd selekcji na etapie rekrutacji i przydziału do grup, natomiast maskowanie dotyczy etapów po przydziale i ma ograniczać m.in. wpływ oczekiwań na przebieg i ocenę wyników.
Maskowanie i placebo Aby ograniczyć wpływ oczekiwań uczestników na ocenę efektów, stosuje się maskowanie (ang. blinding, inne nazwy: zaślepienie, badanie zaślepione), a gdy informacja o przydziale jest ukryta zarówno przed uczestnikami, jak i osobami nadzorującymi leczenie – podwójne maskowanie (ang. double blinding, inne nazwy: podwójne zaślepienie, badanie podwójnie zaślepione). W badaniach leków doustnych często wykorzystuje się placebo i identyczne opakowania, tak aby kod identyfikacyjny umożliwiał ujawnienie przydziału dopiero po zakończeniu badania lub w sytuacjach wymaganych bezpieczeństwem.
Projekty wieloramienne Projekt badania z randomizacją może obejmować więcej niż jedną grupę interwencyjną (np. różne dawki leku lub schematy podawania), a analiza bywa prowadzona w podgrupach (warstwach) zdefiniowanych określonymi cechami uczestników.
Analiza danych (ITT i PP) W badaniach z randomizacją stosuje się m.in. analizę per protocol (PP), opartą na uczestnikach, którzy w pełni zastosowali się do zaleceń, oraz analizę intention to treat (ITT), obejmującą wszystkie osoby przypisane do grup na początku badania. Zwraca się uwagę, że analiza ITT ogranicza ryzyko błędu systematycznego związanego z nierównomierną rezygnacją z udziału w badaniu i z selekcją do analizowanych grup.
Miary skuteczności i bezpieczeństwa Ocena efektu interwencji obejmuje zarówno zdarzenia korzystne, jak i zdarzenia niekorzystne (adverse events), w tym poważne zdarzenia niepożądane (serious adverse events). Poza wskaźnikami takimi jak ryzyko względne, do opisu korzyści często stosuje się redukcję ryzyka względnego (RRR) i redukcję ryzyka bezwzględnego (ARR), a praktyczną interpretację ułatwiają wskaźniki NNT (number needed to treat) i NNH (number needed to harm).
Badania równoważności i „niegorszości” W sytuacji, gdy z przyczyn etycznych nie stosuje się placebo, nową interwencję porównuje się z leczeniem już stosowanym; wówczas celem może być wykazanie nadrzędności (superiority) albo niegorszości (non-inferiority), co wymaga przyjęcia marginesu niegorszości (non-inferiority margin) dla analizowanego wskaźnika.
Zalety i ograniczenia Badania z randomizacją są opisywane jako w niewielkim stopniu wrażliwe na zakłócanie, ale ich istotnym ograniczeniem może być ograniczona reprezentatywność badanych grup względem wszystkich potencjalnych odbiorców danej interwencji (problem uogólniania wyników).
Badania naprzemianległe (cross-over) W badaniach z randomizacją w układzie naprzemiennym (cross-over) uczestnicy w kolejnych fazach otrzymują naprzemiennie interwencję i postępowanie kontrolne, rozdzielone okresem „oczyszczania” (wash-out). Projekt ten może ograniczać zakłócanie, lecz jest podatny m.in. na efekt przeniesienia (carry-over) oraz bywa trudniejszy organizacyjnie i analitycznie.
Randomizacja skupisk (cluster randomized trials) Gdy randomizacja pojedynczych osób jest utrudniona (np. interwencje zbiorowe), stosuje się dobór losowy skupisk (clusters), np. przychodni lub innych jednostek organizacyjnych, co wiąże się z większym ryzykiem zakłócania i wymaga odpowiednio zaplanowanej analizy statystycznej.
Badania bez randomizacji Po wdrożeniu interwencji do praktyki klinicznej skuteczność i bezpieczeństwo mogą być oceniane także w badaniach nierandomizowanych (non-randomized controlled trials), np. w porównaniu z osobami jeszcze nieobjętymi leczeniem lub z grupami historycznymi; wyniki takich badań uznaje się za mniej wiarygodne niż badań z randomizacją, lecz mogą stanowić ich uzupełnienie.
Próby terenowe i środowiskowe próby interwencyjne W odróżnieniu od eksperymentalnych badań klinicznych próby terenowe (field trials) prowadzi się w populacji ogólnej lub bardzo dużych zbiorowościach, zwykle z przewagą osób zdrowych; interwencje mają na celu przede wszystkim zapobieganie zachorowaniom (np. szczepienia) lub redukcję narażeń zwiększających ryzyko chorób. Szczególnym typem prób terenowych są środowiskowe próby interwencyjne (community trials), w których jednostkami badania są społeczności, a celem jest ocena skuteczności interwencji adresowanych do całych zbiorowości.
Ocena jakości i wiarygodności badań Badania eksperymentalne są podstawowym narzędziem naukowej weryfikacji sposobów postępowania klinicznego, stanowiąc istotną podstawę medycyny opartej na dowodach. Do oceny jakości raportowania i wiarygodności badań z randomizacją wykorzystuje się m.in. skalę Jadada, natomiast w ocenie jakości części badań nielosowych oraz badań obserwacyjnych często wykorzystuje się kwestionariusz NOS (Newcastle–Ottawa Scale). Ocena jakości i ryzyka błędu systematycznego stanowi standardowy element przygotowywania przeglądów systematycznych oraz opartych na nich ocen technologii medycznych.
Aspekty prawne i etyczne Badania eksperymentalne z udziałem ludzi podlegają wymaganiom etycznym, w tym zasadom minimalizacji ryzyka i ochrony uczestników. W prawie polskim funkcjonuje odrębne pojęcie eksperymentu medycznego regulowane ustawowo, które obejmuje m.in. eksperyment leczniczy i badawczy oraz szczególne warunki dopuszczalności takich działań.
Różnice między badaniem eksperymentalnym, eksperymentem medycznym a badaniem klinicznym produktu leczniczego CechaBadanie eksperymentalne (ujęcie metodologiczne)Eksperyment medyczny