疫苗研究设计的主要目标在于验证疫苗在预防特定疾病上是否具备足够的效果。样本量的选择不仅直接关系到研究所需的资源配置，还决定了研究结果的统计学显著性和科学有效性。在疫苗的临床试验中，合理的样本量计算是确保试验结果具备统计学意义的核心环节。本文将以辉瑞公司RSVpreF疫苗研究为案例，从疫苗有效性（Vaccine Efficacy, VE）的角度深入探讨疫苗研究中如何科学严谨的计算所需的样本量的原则和实际应用。
2022年9月30日，辉瑞公司（Pfizer, Inc.）向美国食品和药物管理局（FDA）提交了一份生物制品许可申请（BLA），以支持RSVpreF（商品名Abrysvo）的许可。其建议的适应症是“预防60岁及以上人群中由呼吸道合胞病毒（RSV）引起的急性呼吸道疾病和下呼吸道疾病（LRTD）”。
RSVpreF是一种重组蛋白亚单位疫苗，含有等量的稳定前融合F抗原，分别来自RSV的两个主要亚组：RSV A和RSV B。建议的给药方案为120微克的单次肌肉注射。在这个案例中，辉瑞公司提交了6项临床研究的数据，重点展示了RSVpreF疫苗在老年人群中应用的安全性和有效性。关键数据来自编号为C3671013的多国III期随机、双盲、安慰剂对照试验，该研究旨在评估辉瑞RSVpreF疫苗在60岁及以上成人中预防RSV引起的下呼吸道感染（LRTI-RSV）的安全性、免疫原性和有效性，涵盖首个RSV季节，以及在两个RSV季节内的长期免疫原性和有效性，共有34,284名参与者，其中17,215人接种了RSVpreF疫苗，17,069人接种了安慰剂。下图展示了该研究的参与者筛选、分组及随访情况。
为何该研究需要入组多达34,284名参与者？
该样本量又是如何计算出来的？
研究终点设计
该研究的主要终点为RSV-LRTD病例，研究中使用的病例定义见下表：
该研究的第一个主要终点评估RSVpreF疫苗在预防由RSV引起的下呼吸道感染（LRTI-RSV）方面的疗效。该感染需符合以下条件：
出现至少两种症状（例如咳嗽、喘息、痰液分泌、呼吸短促或呼吸急促），持续超过1天，并在症状出现后7天内通过逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）或核酸扩增测试（在RT-PCR不可用时）确认RSV感染。
该研究的第二个主要终点评估RSVpreF疫苗在预防严重程度更高的RSV相关下呼吸道感染方面的疗效。该感染需符合以下条件：
出现至少三种症状，表明更严重的临床表现，持续超过1天，并在症状出现后7天内通过RT-PCR或核酸扩增测试（在RT-PCR不可用时）确认RSV感染。
Severe RSV-LRTI是RSV-LRTI（呼吸道合胞病毒引起的下呼吸道感染）的一个子集，指具有两种或以上症状/体征的严重RSV-LRTI病例，包括因RSV-LRTI住院、需要新增或增加氧气支持，或需要新增或增加机械通气（包括CAP、NIPPV或BiPAP）等情况的病例。
该研究的次要终点是RSV相关的首次急性呼吸道感染（ARI）发作，定义为至少出现一种急性呼吸道感染的症状（喉咙痛、咳嗽、鼻塞或流鼻涕、喘息、痰液分泌或呼吸短促——其中任意一项为新出现或症状加重）且在症状出现后7天内通过RT-PCR确认RSV感染。从第15天开始直到RSV季结束，所有参与者每周或在出现症状时完成电子日记中的筛查问卷。参与者在急性呼吸道感染症状（第1天为症状出现当天）出现后的第2天和第3天自行采集鼻拭子样本，按指导寄回样本，并安排面谈或虚拟病情随访。在面谈时还会采集额外的鼻拭子样本。对于未能在第2天和第3天采样的参与者，要求尽量在这些天之后的两天内采集样本，但不迟于第7天。参与者在接种RSVpreF疫苗或安慰剂后，将在两个RSV季节内持续接受急性呼吸道感染的监测随访。
安全性终点方面，数据监测委员会负责持续的安全监控。在这次中期分析中，安全评估包括美国和日本一组参与者在接种后7天内通过电子日记记录的反应性事件（包括发热）。所有参与者的非预期不良事件数据从入组到接种后1个月内收集。整个试验期间（即接种后第二个RSV季结束前）持续收集严重不良事件和新诊断的慢性病数据。
样本量确定和假设检验
在这项RSV疫苗研究中，样本量的计算主要基于疫苗有效性（Vaccine Efficacy, VE）的主要目标。研究的核心是通过病例驱动的方式确定所需的样本量，确保在可评价的有效性人群中积累足够的RSV相关下呼吸道感染（RSV-LRTI）病例，以便检验疫苗的保护效力。
1. 样本量计算的统计假设
综上所述，这项研究采用了基于病例数驱动的样本量计算方法，通过合理的假设检验设计和攻击率的保守估计来确保研究具备充分的统计效能，以验证疫苗的有效性。
该研究大约需要招募30,000， 为何在入组完成34284例后进入分析呢？
中期分析
根据研究方案，当可评估的首次发病RSV-LRTI（具有≥2种症状/体征）病例总数达到29例时，可以进行中期分析。中期分析采用基于实际信息比例的Pocock边界，以59例为目标病例数。如果首次发病且具有≥3种症状的RSV-LRTI可评估病例总数达到15例，则该终点也纳入中期分析。此外，若严重RSV-LRTI可评估病例总数达到12例，则也将其纳入中期分析。然而，由于严重RSV-LRTI病例数少于12例，未能在此次中期分析中纳入。
在中期分析中，具有≥3种症状的RSV-LRTI终点也被包括在内，并采用相同的Pocock边界控制一类错误率，此控制基于具有≥2种症状的RSV-LRTI病例数。在分析的44例病例中，Pocock边界下的I类错误率为3.34%，适用于具有≥2种症状的RSV-LRTI和具有≥3种症状的RSV-LRTI病例。
疗效终点分析
预防伴有2种症状的RSV-LRTD：疫苗组中报告11例RSV-LRTD病例，安慰剂组报告33例，疫苗有效性（VE）为66.7%（96.66%置信区间：[28.8, 85.8]）。疫苗的有效性在统计学上显著，满足置信区间下限大于20%的预设标准。
预防伴有3种症状的RSV-LRTD：疫苗组中报告2例，安慰剂组14例，疫苗有效性（VE）为85.7%（96.66%置信区间：[32.0, 98.7]），表明RSVpreF对更严重的RSV感染的预防效果更显著。
此外，研究还对RSV相关急性呼吸道疾病（RSV-ARI）作为次要终点进行了描述性分析，结果显示疫苗的有效性为67.9%（95% CI [49.1, 80.4]），进一步支持了疫苗在广泛预防RSV感染方面的潜力。
针对RSV相关严重下呼吸道疾病（RSV-sLRTD）的有效性评估未在最终分析中进行，因为截至数据截止日期，尚未累积到足够的RSV-sLRTD首发病例。安慰剂组中报告了2例RSV-sLRTD病例，而RSVpreF组中没有严重病例出现。
以下图形展示了该研究的主要生存分析的结果：
本文所有图表来自
如何通过复盘该研究的样本量计算流程系统的学习疫苗研究的样本量计算的方法和流程
本周生存分析训练营课程将进入模块五（系统疫苗研究课程：疫苗研究的生存分析如何应对FDA的评审挑战，罗晟教授将用自己在美国卫生部国家疫苗项目担任特聘专家的各种经验带领学员们系统学习系统学习疫苗研究知识。
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