Studiendesigns bestimmen maßgeblich, wie zuverlässig medizinische Forschungsergebnisse sind. Sie beeinflussen die Rekrutierung von Patientinnen und Patienten, die Qualität der Datenerhebung, die Aussagekraft statistischer Auswertungen und die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die klinische Praxis. Eine zentrale Entscheidung betrifft die Frage, ob eine Untersuchung als monozentrische Studie an einem einzelnen Zentrum oder als multizentrische Studie an mehreren Einrichtungen durchgeführt wird. Diese Wahl hat direkten Einfluss auf Planung, Durchführung und Interpretation klinischer Forschung.
Für Medizinerinnen und Mediziner sowie Forschende ist es wichtig, die Bedeutung dieser Studiendesigns zu verstehen. Sie beeinflussen den organisatorischen Aufwand, die Kosten und die Möglichkeiten, geeignete Patientengruppen einzuschließen. Zudem wirken sie sich auf die interne und externe Validität einer Untersuchung aus. Dieser Artikel erläutert die wesentlichen Merkmale monozentrischer und multizentrischer Studien und zeigt, warum die Wahl eines passenden Designs entscheidend für die Qualität einer klinischen Untersuchung ist. Der Fokus liegt dabei auf praktischen und statistischen Überlegungen, die bereits in der Planungsphase eine zentrale Rolle spielen.
Grundlagen der Studienzentren
Was bedeutet monozentrisch
Eine monozentrische Studie findet vollständig an einem einzigen Studienzentrum statt. Alle Teilnehmenden werden an derselben Klinik oder Forschungseinrichtung rekrutiert und nach einem einheitlichen Studienprotokoll untersucht oder behandelt. Die gesamte Datenerhebung erfolgt zentral, und das studienverantwortliche Team koordiniert sämtliche Abläufe vor Ort. Monozentrische Studien werden häufig gewählt, wenn ein klar kontrollierbares Umfeld oder eine spezialisierte Infrastruktur benötigt wird.
Was bedeutet multizentrisch
Eine multizentrische Studie wird parallel an mehreren Kliniken oder Forschungseinrichtungen durchgeführt, die sich innerhalb eines Landes oder über mehrere Länder hinweg befinden können. Die Zentren rekrutieren eigene Teilnehmende, folgen jedoch identischen Protokollen, sodass vergleichbare Daten entstehen. Während die koordinierende Stelle zentrale Aufgaben übernimmt, erfolgt die Datenerhebung dezentral. Diese Struktur ermöglicht eine breitere Rekrutierung und eine größere Vielfalt an Patientengruppen und verbessert häufig die Übertragbarkeit der Ergebnisse.
Monozentrische Studien
Vorteile
Monozentrische Studien basieren auf der Durchführung an einem einzigen Standort. Diese Struktur ermöglicht eine besonders einheitliche Umsetzung des Studienprotokolls. Forschende arbeiten in unmittelbarer Nähe zueinander, was die Koordination erleichtert und zu kurzen Kommunikationswegen führt. Das Studienteam nutzt dieselben Untersuchungsmethoden und dieselben Abläufe, wodurch die Datenqualität häufig sehr stabil bleibt.
Da sich Rahmenbedingungen wie technische Ausstattung, Personalstruktur oder Dokumentationssysteme nicht zwischen verschiedenen Zentren unterscheiden, lassen sich potenzielle Störfaktoren gut kontrollieren. Diese konsistenten Bedingungen schaffen eine klare Grundlage, um frühe Effekte einer Intervention präzise zu erfassen.
Auch das Qualitätsmanagement ist leichter zu steuern. Da alle Abläufe an einem Standort stattfinden, kann das lokale Team die Einhaltung des Studienprotokolls engmaschig überwachen. Regulatorisch ist der Aufwand geringer, da monozentrische Studien üblicherweise nur ein Ethikvotum benötigen und keine standortspezifischen Verträge erforderlich sind. Die Startphase verläuft dadurch häufig schneller, weil nur ein Zentrum technisch vorbereitet und geschult werden muss.
Grenzen
Trotz dieser Vorteile stoßen monozentrische Studien in einigen Bereichen an Grenzen. Die Rekrutierung verläuft oft langsamer, weil ein einzelnes Zentrum nur eine begrenzte Anzahl potenzieller Teilnehmender erreicht. Dies kann die Studiendauer erheblich verlängern, besonders bei seltenen Erkrankungen oder Studien, die hohe Fallzahlen benötigen.
Die Generalisierbarkeit der Ergebnisse ist ebenfalls eingeschränkt, da sie stark von den Besonderheiten des jeweiligen Standorts geprägt sind. Faktoren wie regionale Versorgungspfade, organisatorische Abläufe oder die Expertise des lokalen Teams beeinflussen die Ergebnisse und können die Übertragbarkeit auf andere Einrichtungen erschweren.
Aus statistischer Sicht besitzen monozentrische Studien eine homogenere Datenstruktur und sind leichter zu analysieren, da keine Zentrumseffekte berücksichtigt werden müssen. Gleichzeitig spiegeln die Ergebnisse jedoch nur die Bedingungen eines einzigen Standorts wider.
Ein zusätzlicher Risikofaktor entsteht, wenn unvorhergesehene Ereignisse das Zentrum belasten. Da keine alternative Rekrutierungsquelle zur Verfügung steht, kann dies die Durchführung der gesamten Studie gefährden.
Multizentrische Studien
Vorteile
Multizentrische Studien werden gleichzeitig an mehreren Kliniken oder Forschungseinrichtungen durchgeführt. Diese Struktur bietet Zugang zu größeren und vielfältigeren Patientengruppen. Forschende profitieren von einer schnelleren Rekrutierung, weil mehrere Standorte parallel Teilnehmende einschließen.
Die Daten stammen aus unterschiedlichen klinischen Umgebungen, was die externe Validität deutlich erhöhen kann. Die Ergebnisse einer multizentrischen Studie spiegeln somit ein breiteres Versorgungsspektrum wider und eignen sich gut für Fragestellungen, die auf die spätere klinische Anwendung abzielen. Viele Phase III Studien nutzen daher multizentrische Designs, um Wirksamkeit und Sicherheit unter realitätsnahen Bedingungen zu bewerten.
Ein weiterer Vorteil besteht in der Unabhängigkeit von einzelnen Zentren: Fällt ein Standort zeitweise aus, kann die Rekrutierung an anderen Zentren fortgesetzt werden. Zudem kann eine verteilte Infrastruktur Engpässe vermeiden.
Grenzen
Die Zusammenarbeit mehrerer Standorte bringt jedoch komplexe Anforderungen mit sich. Alle Zentren müssen identische Protokolle anwenden, damit vergleichbare Daten entstehen. Dies erfordert umfangreiche Schulungen, regelmäßige Abstimmungen und ein eng geführtes Monitoring. Unterschiedliche Dokumentationssysteme, klinische Abläufe oder medizinische Standards können zusätzliche Variabilität erzeugen, die in den Ergebnissen sichtbar wird. Um diese Einflüsse zu begrenzen, sind klare Qualitätsvorgaben und koordinierte Prozesse notwendig.
Auch die technische und infrastrukturelle Ausstattung muss an allen Zentren harmonisiert werden. Zentrale Datenbanken oder standardisierte Reporting Systeme werden unverzichtbar, um konsistente Datenstrukturen zu gewährleisten. Der organisatorische und administrative Aufwand steigt dadurch deutlich an. Regulatorisch müssen multizentrische Studien häufig mehrere lokale Ethikkommissionen einbeziehen und standortspezifische Verträge abschließen, was die Vorbereitung verlängert.
Multizentrische Studien können zudem höhere Kosten verursachen, da mehrere Einrichtungen beteiligt sind und zusätzliche Ressourcen für Organisation, Schulung und Qualitätskontrolle bereitgestellt werden müssen. Aus statistischer Perspektive entsteht zusätzliche Varianz, da Zentrumseffekte eine Rolle spielen. Modelle mit Zufallseffekten oder hierarchische Ansätze sind daher oft notwendig.
Gleichzeitig besteht das Risiko, dass einzelne Zentren langsamer rekrutieren oder Vorgaben nicht vollständig einhalten. Solche Abweichungen beeinflussen die Stabilität der Gesamtstudie und müssen bereits während der Planung berücksichtigt werden.
Vergleichstabelle monozentrisch vs multizentrisch
| Kriterium | Monozentrische Studie | Multizentrische Studie |
| Rekrutierung | langsam, begrenzte Population | schnell, große und heterogene Population |
| Generalisierbarkeit | eingeschränkt | hoch |
| Kontrolle über Abläufe | sehr hoch | moderat, abhängig von Zentren |
| Technische Ausstattung | zentral verfügbar | muss an allen Zentren harmonisiert werden |
| Qualitätsmanagement | einfach zu steuern, lokal | komplex, mehrere Standorte |
| Regulatorische Anforderungen | ein Ethikvotum, geringere Last | mehrere Ethikvoten und Verträge |
| Statistische Anforderungen | gering | höher (Modelle mit Zufallseffekten) |
| Startphase | schnell, da nur ein Zentrum | länger, wegen Abstimmungen und Schulungen |
| Studiendauer | schneller Start, langsame Rekrutierung | längerer Start, schnelle Rekrutierung |
| Kosten | geringer | höher |
| Geeignet für | frühe Phasen, spezialisierte Verfahren, Pilotstudien | Phase III, seltene Erkrankungen, breite Wirksamkeitsstudien |
Entscheidungshilfe für die Studienplanung
Die Wahl zwischen einem monozentrischen und einem multizentrischen Studiendesign hängt von der wissenschaftlichen Fragestellung, der Verfügbarkeit von Ressourcen und den klinischen Rahmenbedingungen ab. Beide Ansätze erfüllen unterschiedliche Ziele und bieten jeweils spezifische Vorteile. Eine fundierte Entscheidung berücksichtigt daher die Anforderungen an Rekrutierung, Datenqualität, externe Validität und organisatorische Umsetzbarkeit.
Wann monozentrische Studien die bessere Wahl sind
Monozentrische Studien eignen sich besonders für Fragestellungen, die eine hohe methodische Kontrolle und konsistente Abläufe verlangen. Sie sind ideal für frühe klinische Phasen, in denen erste Hinweise zur Sicherheit oder Wirksamkeit einer Intervention untersucht werden. Auch dann, wenn spezielle technische Ausstattung oder Expertise nur an einem einzigen Zentrum vorhanden ist, bietet ein monozentrisches Design klare Vorteile.
Ein typisches Beispiel sind Studien, in denen eine neue MRT-Sequenz oder ein innovatives Kathetersystem getestet wird. Solche Untersuchungen lassen sich häufig nur in hoch spezialisierten Kliniken durchführen, die über die notwendige technische Ausstattung und das geschulte Personal verfügen. Ein monozentrisches Design schafft in diesen Fällen optimale Bedingungen für eine kontrollierte und präzise Datenerhebung.
Wann multizentrische Studien sinnvoll sind
Multizentrische Studien bieten Vorteile, wenn große Fallzahlen oder vielfältige Patientengruppen notwendig sind. Sie eignen sich für Wirksamkeitsstudien in Phase III und IV, für Untersuchungen zu weit verbreiteten Erkrankungen oder für Fragestellungen, die eine hohe externe Validität erfordern.
Wenn ein einzelnes Zentrum nicht genügend Teilnehmende rekrutieren kann, etwa bei seltenen Erkrankungen, stellt ein multizentrisches Design die einzige realistische Lösung dar. Die parallele Rekrutierung über mehrere Standorte führt häufig dazu, dass Studienziele schneller erreicht werden, auch wenn die Vorbereitung mehr Zeit und Ressourcen benötigt.
Ein Beispiel ist die Prüfung eines neuen Medikaments für eine häufig vorkommende chronische Erkrankung. Um sicherzustellen, dass die Ergebnisse für unterschiedliche Versorgungsregionen gelten, müssen Daten aus mehreren Kliniken einbezogen werden. Dadurch entsteht ein breiteres Bild der Wirksamkeit und Sicherheit, das eine spätere Zulassung unterstützt.
Praktische Leitfragen für die Planung
Um die Entscheidung zu erleichtern, können Forschende folgende Fragen gezielt prüfen:
- Wie viele Teilnehmende werden benötigt und ist die Rekrutierung an einem einzigen Zentrum realistisch umsetzbar?
- Verfügt ein Zentrum über die notwendige technische Ausstattung und Expertise oder wird dies erst durch mehrere Standorte möglich?
- Soll die Studie eine erste Hypothese prüfen oder Wirksamkeit unter realitätsnahen Bedingungen untersuchen?
- Wie wichtig ist eine hohe externe Validität für die spätere klinische Anwendung der Ergebnisse?
- Wie viel organisatorischen und administrativen Aufwand kann das Projektteam realistisch bewältigen?
- Welche statistischen Tests werden benötigt und erfordern diese die Berücksichtigung von Zentrumseffekten (z. B. hierarchische Modelle oder Zufallseffekte)?
Fazit
Die Wahl zwischen einem monozentrischen und einem multizentrischen Studiendesign gehört zu den grundlegenden Entscheidungen in der klinischen Forschung. Beide Ansätze erfüllen unterschiedliche Anforderungen und besitzen spezifische Stärken. Monozentrische Studien eignen sich besonders für frühe klinische Phasen, in denen eine enge Kontrolle der Abläufe, konsistente Datenqualität und klare Verantwortlichkeiten im Vordergrund stehen. Sie bieten ein stabiles Umfeld für Pilotstudien und Untersuchungen, die eine spezialisierte technische Ausstattung benötigen.
Multizentrische Studien erweitern die Perspektive und ermöglichen eine breitere Rekrutierung sowie eine höhere externe Validität. Sie sind besonders relevant für spätere Studienphasen, Prüfungen von Wirksamkeit in der klinischen Breite oder Fragestellungen, die große und heterogene Patientengruppen erfordern. Die erhöhte organisatorische Komplexität lohnt sich, wenn die Ergebnisse für verschiedene Versorgungssituationen gelten sollen.
Eine sorgfältige Planung berücksichtigt wissenschaftliche Ziele, verfügbare Ressourcen, regulatorische Vorgaben und statistische Anforderungen. Beide Designs haben klare Stärken und Grenzen, und die optimale Wahl hängt von der jeweiligen Fragestellung und den Rahmenbedingungen ab. Ein gut abgestimmtes Studiendesign bildet die Grundlage verlässlicher Evidenz und unterstützt die spätere Anwendung der Ergebnisse in der klinischen Praxis.
Weiterführende Literatur:
Calfee, C. S., Janz, D. R., Bernard, G. R., May, A. K., Kangelaris, K. N., Matthay, M. A., Ware, L. B. (2015). Distinct molecular phenotypes of direct vs indirect ARDS in single-center and multicenter studies. Chest, 147(6), 1539–1548. https://doi.org/10.1378/chest.14-2454
Dechartres, A., Boutron, I., Trinquart, L., Charles, P. & Ravaud, P. (2011). Single-center trials show larger treatment effects than multicenter trials: Evidence from a meta-epidemiologic study. Annals of International Medicine, 155(1), 39–51. https://doi.org/10.7326/0003-4819-155-1-201107050-00006
