设计原理：
巢式病例对照研究是将病例对照研究与队列研究的重新组合后形成的一种新的设计思路，其设计原理是，首先根据一定的条件确定某一个人作为研究的队列，收集队列中每个成员的有关资料信息和/或生物标本，对该队列随访一段时间，将发生在该队列内的疾病的新发病例全部挑选出来，组成病例组，并为每个病例选取一定数量的研究对象作为对照组；对照组均产生于该队列内部，属于其对应的病例发病时尚未发生相同疾病的人，并且按年龄、性别、社会阶层等因素进行匹配（此即危险集抽样），然后分别抽出病例组和对照组的相关资料及生物标本进行检查、整理，最后按病例对照研究（主要是匹配病例对照研究）的分析方法进行资料的统计分析和推论。
设计步骤：
1明确研究目的，确定某一人作为研究队列
2收集队列内每个成员的相关信息和生物标本
3随访一段预定的时间
4确定随访期内发生的所研究疾病的全部病例组成
5用危险集抽样为每个病例抽取一定数量的对照组成对照组
    在每个病例发病同时从队列中按照年龄、性别等匹配情况(危险集抽样)选出一定数量未患该病的人作为对照。
6抽取已收集好的两组成员的相关信息和生物标本做必要的化验
7做统计分析计算率和OR，获得研究结果并做出结论
研究特点
巢式病例对照研究是将两种不同的流行病学分析方法相组合的一种新方法，因此它与传统方法相比有一些独特之处。
1与传统的病例对照研究相比：巢式病例对照研究比病例对照研究有以下优点：（1）巢式病例对照研究中的病例与对照来自于同一队列，因此降低了效应估计时的选择偏倚且可比性好；（2）巢式病例对照研究中的暴露资料是在疾病诊断前收集的，如果研究结果显示暴
露与疾病存在关联，那么该关联与因果推断的时间顺序相符合，而且回忆偏倚小或可以避免，因果联系的推断更有力；（3）巢式病例对照研究的统计效率和检验效率高于病例对照研究，而且可以计算疾病频率（例如累积发病率）。
2 与传统队列研究相比：巢式病例对照研究比传统队列研究有以下优点：
（1）比队列研究节约了大量的人力、物力和财力；
（2）巢式病例对照研究可用于罕见病的研究，因为不需要众多的研究对象。例如，Li K等在22年（1973～1995）橡胶工人中调查仅发现9例食道癌病例，根据研究队列橡胶工人中性别和年龄匹配原则选择36例对照，结果发现，橡胶工人的食道癌的危险度轻度上升可能与职业暴露于粉尘和化学溶剂有关。
3 选用条件：在以下情况时特别适宜用巢式病例对照研究：
（1）在前瞻性队列研究的随访开始后又出现了一种新的病因假设，而这种因素未被测量或者测量昂贵时，用巢式病例对照研究很有利；
（2）在研究某些生物学前体（Biologic Precursors）与某些疾病的联系时（如P53变异与肿瘤的关系），巢式病例对照研究不仅对生物学前体的检测省时省钱，且可以确知在疾病发生前这些物质就存在于体内。
4 缺点：巢式病例对照研究也存在一些缺点：（1）巢式病例对照研究在统计效率上比队列研究略有损失，尽管节省了人力、物力和财力，无疑也部分减少了统计信息量；（2）巢式病例对照研究探索病因的能力依赖于评价研究因素水平的能力，这可能会导致测量偏倚或遗漏。例如，陈坤等调查结肠癌和直肠癌危险因素时发现，该项研究随访历时10年，所研究的暴露因素经过陈坤资料10年的变迁可能会有所改变（如饮食习惯、饮水习惯、肠道相关疾病等），都有可能与当初基线调查时有所不同。这些改变可能会影响结论判断的准确性。
优点：
总之，巢式病例对照研究是在疾病诊断前收集暴露资料，选择偏倚和信息偏倚较小；
研究中的病例与对照来自于同一队列，其可比性好；
统计效率和检验效率高于传统病例对照研究，可以计算发病率；
符合因果推断的时间顺序，论证强度高；
研究样本量小于经典的队列研究，节约人力和物力，因此尤其适用于生物学前体的相关研究。