REDCap 在母嬰干預隊列數據采集及管理中的應用

歐陽鳳秀，熱伊萊·塔伊爾，陳 磊，范翩翩，張 軍，王偉業

1. 上海交通大學醫學院附屬新華醫院環境與兒童健康教育部和上海市重點實驗室，上海200092；2. 上海交通大學醫學院附屬國際和平婦幼 保健院信息科，上海200030

出生隊列及母嬰干預隊列是探索疾病生命早期影響因素及早期干預措施的重要流行病學研究方法，是目前國際上的前沿研究領域。越來越多的成年期疾病被發現存在胎兒起源，出生隊列研究往往從胎兒期甚至母親受孕前開始，隨訪至出生后乃至成年；收集妊娠前/妊娠期因素，定期隨訪兒童生長發育、健康及疾病相關醫學數據，前瞻性研究成年期疾病早期病因、發展、轉歸及干預措施，可提供前因后果推斷證據。然而，由于出生隊列研究的復雜性，對數據采集系統和數據管理平臺要求較高，有其獨 特性。

出生隊列數據采集往往隨訪節點多，需要對孕婦及其子代進行隨訪和重復多次數據采集，時間跨度往往較長。母嬰干預隊列與觀察性隊列研究類似，但需要（隨機）區組和干預。因此，研究方案和數據庫結構復雜。如何高效地收集數據、生成數據庫及規范化數據管理是決定隊列研究質量和成敗的關鍵之一。

電子數據采集（electronic data capture，EDC）系統是一種收集和管理臨床試驗數據的軟件應用系統。臨床研究的電子化已成為大勢所趨。相比于傳統紙質問卷，EDC在數據錄入和管理方面具有優勢，可同步收集多調查地點、多中心數據，減少后期數據處理的工作量，提高研究效率。但國際商業化EDC 系統由于語言和價格的原因，目前多用于藥物臨床試驗項目，在科研項目中的應用受到限制。規范化的數據平臺的構建是我國臨床研究急需解決的普遍瓶頸問題。

REDCap （Research Electronic Data Capture） 系 統 是一個安全可靠的基于網絡的EDC 在線數據采集系統。REDCap 在2004 年由美國范德堡大學研發，是一種開源性軟件，對學術和非營利機構免費開放。REDCap 系統可供多用戶、多地點同時在線數據輸入及訪問， 具有自動驗證、計算字段、分支/跳轉邏輯的高級功能，有權限管理和稽查留痕，數據可直接導出到常用統計軟件數據格式，能夠快速安裝和使用，簡單易學。憑借強大的數據管理能力，REDCap 系統已越來越多地用于國外臨床研究項目[1-3]， 體現出良好的穩定性和兼容性。國內有關REDCap 應用的文獻不多，如何在臨床研究中實際運用REDCap 的介紹及論文較為缺乏。

本研究采用REDCap 電子數據采集系統，以多中心母嬰干預隊列為示范實例，介紹REDCap 系統的搭建及其在母嬰干預隊列數據平臺建設和數據管理中的應用。

1 資料與方法

1.1 REDCap 軟件的申請、獲取和安裝

1.1.1 REDCap 系統軟件的申請和獲取 以機構身份（如新華醫院或國際和平婦幼保健院）從REDCap 官方網站（http://project -REDCap.org/）下載并填寫協議 “Electronic End-User License Agreement”，審核通過后，免費獲取和下載REDCap 軟件。

1.1.2 本地基本環境配置 REDCap 軟件安裝前，進行本地基本環境配置： 安裝Apache，以作為Web 服務器為REDCap 提供訪問點；安裝PHP，REDCap 后臺采用PHP語言實現； 安裝MySQL 以支持REDCap 數據庫的建立。安裝REDCap 對服務器的配置沒有硬性要求，一般認為磁盤內存最好大于100 GB。采用的服務器配置為雙CPU，32 GB 內存，6*1.8 TB 硬盤容量。

1.1.3 REDCap 的安裝 將下載的REDCap 源碼包解壓至Apache 的Web 服務器網頁根目錄下，將數據庫相關信息填入REDCap 根目錄下的database.php 中。通過瀏覽器訪問REDCap 的安裝腳本進行安裝。安裝過程中填寫和生成一系列SQL 命令，將所有SQL 命令復制，連接到MySQL 之后執行，以創建REDCap 基本表單。SQL 命令執行完后即可通過瀏覽器訪問和使用REDCap。

1.2 基于母嬰干預隊列創建REDCap 示范項目

REDCap 安裝完成后，通過網絡瀏覽器訪問登錄REDCap，可通過“創建新項目”選項，在REDCap 系統下創建項目“生命樹”。依托在研的“中加合作——生命早期預防兒童肥胖的綜合干預隊列研究”（簡稱“生命樹”項目）建立“生命樹”示范性項目。該母嬰干預隊列項目在上海開展，是以社區為基礎的一項多中心整群隨機對照臨床試驗，探討生命早期綜合干預對預防兒童肥胖的效果，從孕前期、孕期、圍生期直至嬰幼兒階段全程進行連續干預，促進健康行為，降低兒童肥胖的發病率。該項目在上海4 個區的4 家研究醫院及4 個區轄區內36 家社區衛生中心進行，建設3 200 個家庭的隊列，時間跨度為孕前期、孕期、產后，并隨訪兒童。其中孕前期、孕期及分娩的招募和隨訪研究在研究醫院進行；分娩后，嬰幼兒及兒童數據采集則主要在社區衛生服務中心由數據采集員完成。項目以問卷為基礎進行流行病學調查及數據采集，不同時點需在相應的調查地點開展。

1.3 數據庫設計、創建和功能測試

1.3.1 數據庫設計及病例報告表單/問卷的創建 在REDCap 生成“生命樹”項目后，基于項目研究設計和方案，將隊列研究在孕前期、孕期、分娩、嬰兒數據收集的時點和各點需調查的問卷模塊列成隨訪圖（visit map）；以此為框架，設置和創建電子病歷報告表單 （electronic case report form，eCRF）。CRF 是收集數據的工具，內容包括社會經濟狀況、健康行為習慣等模塊，根據研究方案設計和決定問卷及病史摘抄擬收集的數據，用于采集研究項目需要的研究對象信息和數據，以及用于項目管理和調查研究對象依從性的支持數據。各期CRF 設計一經定稿，則在REDCap 中編寫成eCRF，建立eCRF 數據錄入界面。字段數量技術上沒有限制，但實際運用中，以每份表格不超過1 000 個變量為宜。

1.3.2 eCRF 數據輸入的實時校驗功能和質控程序 建立eCRF 表單時，通過REDCap 軟件添加相應的數據邏輯核查代碼，限制數據的格式及類型，對日期和數值型變量設定合理范圍，允許數據驗證。預定義質量控制規則，以確定特定數據值是否異常。

1.3.3 測試 項目設置完成后，進行階段性測試，通過錄入數據測試各項功能，例如數據的錄入、保存、修改及修改痕跡，邏輯設計，用戶權限，電子簽名，數據導入與導出，導出數據的分析等。項目設計通過測試階段后，轉入正式錄入模式。

1.4 用戶權限管理

為項目各級數據采集及管理人員創建并配置不同權限的賬號。通過“項目設置”選項卡訪問“用戶權限”工具（REDCap 界面左上角菜單部分），管理和分配用戶權限，控制用戶對項目的訪問。不同的用戶具有不同的訪問與操作權限。REDCap 系統允許在線添加及刪減用戶權限，最大限度保證系統安全。

2 結果

2.1 母嬰干預隊列數據系統及eCRF 的構建及使用

在REDCap 建立示范項目——“生命樹”項目，設置了“招募初篩表” “知情同意簽字確認” 及生成研究對象編號的功能。完成設計和創建婦女孕前/孕早、孕中、孕晚期，分娩及兒童隨訪總計13 套eCRF，用于數據的采集（圖1）。數據采集員登錄REDCap，點擊“我的項目”，選擇項目“生命樹”，點擊產生新記錄，填寫“招募初篩表”“知情同意簽字確認”，產生新的研究對象編號（圖1）。 查看記錄狀態進度統計表（圖2），在顯示的研究對象序號及編號中，選擇并進入對象主頁。截至2020 年4 月，該示范項目篩查2 352 人，納入1 796 人，參與者定期隨訪，完成各期數據采集，項目招募和隨訪仍在進行之中。

圖1 REDCap 示范項目中研究對象主頁的各期問卷及調查模塊Fig 1 Questionnaires and investigation modules on the home page of each study participant in the REDCap example project

圖2 REDCap 示范項目中研究對象記錄狀態進度統計表Fig 2 Record status dashboard of study participants in the REDCap example project

eCRF 的數據輸入界面，可從第一個模塊（如社會經濟狀況）開始，逐一完成每部分填寫直至完成（圖3）。“生命樹”項目的孕前期CRF 包括875 個字段，孕早期CRF 包括890 個字段。

圖3 問卷內容及數據錄入頁面Fig 3 Questionnaire content/data collection page

鑒于各招募中心/研究醫院在“生命樹”項目正式開展前，先進行小樣本預試驗，數據管理中心為預試驗也生成一個單獨的REDCap“生命樹預試驗”項目。2018 年10 月，REDCap 平臺“生命樹項目預試驗”eCRF 英文版上線使用；2019 年1 月“預試驗” REDCap eCRF 中文版上線使用；2019 年2 月REDCap“生命樹”項目上線使用；由數據工作組人員將紙質版調查問卷輸入REDCap 系統。2019 年6 月，經充分前期準備與培訓，REDCap 在線數據平臺正式開放給現場調查員使用，直接遠程錄入并保存數據于該項目的中心服務器數據庫。

2.2 多中心調查和數據采集

通過用戶權限的管理，REDCap“生命樹”項目可在多家研究醫院和社區衛生服務中心的終端電腦通過瀏覽器在線數據訪問、數據錄入及上傳。為保證數據錄入準確，REDCap 每次只允許錄入一個研究對象的數據，但一般不會影響速度。REDCap 系統針對研究項目的不同階段允許具有相關權限的人員登錄系統進行數據的查看、錄入、更改、維護等工作，確保研究數據的安全性和保密性。REDCap 應用程序可在任何上網的電腦、智能手機和平板電腦上登錄項目網頁、錄入數據及查看項目。

作為大型的多中心研究，各中心產生大量數據。這些數據傳送到數據管理中心進行統一管理，包括查詢、核對、儲存及備份。示范項目的數據保存在中心服務器，但也可租賃云主機/云服務器保存和備份數據。

2.3 REDCap 系統用戶權限的配置和管理

“生命樹”項目數據管理中心為項目組研究人員創建REDCap 賬號并配置不同的權限，給數據管理員和現場調查員開放不同的訪問與處理數據的權限；并根據現場調查人員（數據采集人員）負責的任務，開放相應的權限。項目的研究醫院負責孕期調查與隨訪，數據協調員只能查看和操作這一時期的CRF；而社區衛生服務中心負責產后兒童隨訪的調查員，只能訪問和操作兒童期CRF。分中心用戶只能操作和瀏覽本中心研究對象的記錄，而牽頭單位可以操作和瀏覽所有研究對象的記錄。研究人員可以通過2種方式訪問REDCap 項目數據庫：只讀訪問和查看/編輯訪問。避免越權誤操作而致數據庫結構改變或數據損失，保證了各時期數據及每個分中心數據的安全。實現了數據中心多中心研究的數據管理。

2.4 數據質量控制

“生命樹”項目eCRF 表單設置了字段實時校驗功能，限制了數據錄入格式/類型、設置日期和數字字段的范圍及數據驗證、數據一致性模塊。REDCap“生命樹”項目eCRF 數據錄入界面根據設置好的條件對該數據給出提示，對超出設置范圍數據的異常值、數字型數據填入其他格式或必填項缺失數據，會提醒錄入者核實，從技術上保證數據錄入準確；并在字段間做邏輯關系，避免無效數據的 輸入。

根據定義的“生命樹”項目數據質控規則，編入了REDCap 質控程序。由項目負責人指定的項目數據管理中心對錄入的數據定期執行質控程序（圖4、5），在REDCap 中生成查詢和發送數據疑問。點擊“解決問題”中的“注釋”，即可打開查詢，發送數據疑問給指定數據采集員去解決/應答此查詢，直至解決查詢并由數據管理員關閉此查詢。通過REDCap 生成和關閉查詢，對數據進行數據質量控制，保證項目數據的準確性和一致性。目前，數據中心發送的數據疑問都得到了現場數據協調和采集員的應答。

REDCap 系統會以綠色標識顯示表格填寫完整，黃色標識顯示數據未經過數據管理人員驗證，紅色表示表格填寫不完整，方便項目管理人員尋找和查看。

REDCap 具有稽查留痕功能，記錄所有操作過程。系統自動保留對數據的更改痕跡，并儲存在數據庫中，包含修改數據的用戶、修改時間及修改目的等，從而保證數據的完整性及真實性。

圖4 REDCap 示范項目的項目主頁和數據質量選項Fig 4 Data quality control of REDCap example project

圖5 數據質量規則列表及質控程序執行頁面Fig 5 List of data quality control rules and execution page for quality control procedure

2.5 項目報表的生成和數據庫導出

REDCap 具有多種方式過濾報告，例如按照某一信息升序或降序排列，也可使用邏輯算符挑選和生成滿足某一條件的研究對象列表。完成后，單擊保存報告按鈕。報告建立好后會出現在左側的工具欄，用戶可以輕松查看報告或導出報告，可實時查看項目招募情況。REDCap 數據可導出到多種常用統計軟件的數據庫格式，包括SAS、Excel、STATA、R、SPSS 等，供數據共享和統計分析。

3 討論

本研究采用REDcap 軟件，以母嬰干預隊列為示范構建了多中心母嬰隊列研究的數據采集和數據管理系統。在安裝與建立REDCap 系統后，創建研究項目，構建各孕期及兒童期調查和隨訪eCRF，配置各合作中心多個調查點數據采集員及數據管理員的不同權限，收集項目所需的數據，并進行數據質量控制。REDCap 數據可導出生成SAS、SPSS、R 等多種格式的數據文件供常用統計軟件使用。數據管理團隊建立的REDCap 數據采集和數據管理系統，為母嬰干預隊列提供有力支撐。本示范平臺可推廣應用于其他流行病學研究以及臨床隨機對照試驗，使科研數據更好地標準化，促進多中心臨床研究的協作和數據共享。

本次REDCap 示范項目數據平臺的優點和特征：REDCap 各期隨訪和問卷模塊的構建和排列方式巧妙，各期問卷及模塊條塊結構清晰，化煩瑣為簡單，可供其他研究借鑒。由于出生隊列和母嬰干預隊列的研究設計復雜，各期問卷較多，數據庫較一般的臨床試驗復雜得多。

由于REDCap 數據平臺的運用及數據的電子化，研究人員可及時、全面掌握在研項目多中心招募和隨訪的進展及狀態，及時發現問題并予以糾正，解決了以往困頓于紙質版數據錄入滯后的問題。在數據采集、管理和質量控制上，由于REDCap 在eCRF 加入了實時邏輯核查，調查員面對面調查研究對象、采集和錄入數據時，發現可疑數據可當場及時核實確認，提高效率，從源頭上控制數據質量；在數據疑問查詢階段，REDCap 網絡在線的應用系統，使數據中心的數據管理人員與項目多中心的數據采集/協調人員的遠程溝通更為便捷，數據清理可直接在電子數據庫進行，提高數據清理的效率，提高研究效率。

由于REDCap 系統具有數據安全、可免費使用、可多用戶多地點同時輸入及訪問、數據可直接導出到常用統計軟件的優點，目前已廣泛用于各種類型的研究[1]。REDCap 系統能夠快速安裝和使用，簡單易學[4]。REDCap系統也逐漸被國內研究項目所采用，但研究項目規模往往有限[5-8]。國外不少研究機構或大學申請REDCap 賬號后，由計算機專業人員建立平臺，供本機構的項目使用。有研究[9]分析了REDCap 用于巴西出生隊列研究的優缺點。

本項目采用REDCap 建立數據采集系統，進行在線數據收集和數據質量控制，為母嬰干預隊列的數據平臺和管理提供了有力支撐。這一流程和方法可推廣運用于其他流行病學人群研究，有助于提高研究效率和保證數據質量。

參·考·文·獻

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