实验研究设计PPT课件

1、实验设计实验设计异丙酚对小白鼠胃肠道蠕动功能的影响异丙酚对小白鼠胃肠道蠕动功能的影响 目的目的观察异丙酚对小白鼠胃肠蠕动功能的影响。观察异丙酚对小白鼠胃肠蠕动功能的影响。方法方法4848只小白鼠随机平均分为口服生理盐水组只小白鼠随机平均分为口服生理盐水组(NO)(NO)、口服异丙酚组、口服异丙酚组(PO)(PO)和静注生理盐水组和静注生理盐水组(NI)(NI)、静注异丙酚组、静注异丙酚组(PI)(PI)，用药量均为，用药量均为0.02ml/g0.02ml/g。分。分别于口服给药别于口服给药2020分、静脉给药分、静脉给药1010分后，经口灌入亚甲蓝液分后，经口灌入亚甲蓝液0.2ml0.2ml；

2、经；经3030分后，采用颈椎脱臼法将小白鼠处死；打开腹腔，剪开肠系膜，将肠管分后，采用颈椎脱臼法将小白鼠处死；打开腹腔，剪开肠系膜，将肠管轻拉成直线，以幽门为起点测量：轻拉成直线，以幽门为起点测量：(1)(1)亚甲蓝在肠管内移动距离亚甲蓝在肠管内移动距离D D；(2)(2)小小肠全长肠全长L(L(幽门回盲部幽门回盲部) )。计算：移动率。计算：移动率(MR)%(MR)%D(cm)/L(cm)D(cm)/L(cm)。结果结果MR(%)MR(%)分别为分别为NONO组组8.88.80.5(8.20.5(8.29.7)9.7)，POPO组组19.819.82.0(15.02.0(15.024.0)2

3、4.0)，NINI组组6.46.40.6(5.40.6(5.47.5)7.5)，PIPI组组14.714.71.5(11.71.5(11.717.2)17.2)；试验；试验组非常显著地高于各自对照组组非常显著地高于各自对照组(P(P0.01)0.01)。结论结论异丙酚无论口服还是静注，对小白鼠胃肠道蠕动都具有一定促进异丙酚无论口服还是静注，对小白鼠胃肠道蠕动都具有一定促进作用。作用。 朱科明等. 中华麻醉学杂志 1999,19（2） 住院广泛性焦虑障碍患者音乐疗法效果分析住院广泛性焦虑障碍患者音乐疗法效果分析目的目的 探讨音乐疗法在广泛性焦虑障碍治疗中的应用效果。探讨音乐疗法在广泛性焦虑障碍治

4、疗中的应用效果。方法方法 将将8080例广泛性焦虑障碍患者按就诊顺序随机分为观察组和对照组，例广泛性焦虑障碍患者按就诊顺序随机分为观察组和对照组，每组各每组各4040例，对照组给予常规药物治疗和护理，观察组在此基础上配合例，对照组给予常规药物治疗和护理，观察组在此基础上配合音乐治疗，疗程音乐治疗，疗程1 1月，两组患者在治疗前和疗程结束后分别应用焦虑自评月，两组患者在治疗前和疗程结束后分别应用焦虑自评量表（量表（SASSAS）和汉密尔顿焦虑量表（）和汉密尔顿焦虑量表（HAMAHAMA）评定疗效。）评定疗效。结果结果 疗程结束后，两组患者疗程结束后，两组患者SASSAS和和HAMAHAMA评分较

5、治疗前具有显著性差异评分较治疗前具有显著性差异(P0.001)(P0.001)，但观察组较对照组分值下降有显著性差异，但观察组较对照组分值下降有显著性差异(P(P0.001)0.001)。结论结论 音乐治疗是调节精神心理状态和改善情绪的最佳手段之一，对广音乐治疗是调节精神心理状态和改善情绪的最佳手段之一，对广泛性焦虑障碍患者的情绪改善有明显的促进作用，通过利用音乐的节奏、泛性焦虑障碍患者的情绪改善有明显的促进作用，通过利用音乐的节奏、曲调、和声，结合患者的文化程度、病情、爱好、欣赏水平等制作个体曲调、和声，结合患者的文化程度、病情、爱好、欣赏水平等制作个体化的音乐处方，能够缩短疗程，缓解患者症

6、状带来的痛苦，促使患者早化的音乐处方，能够缩短疗程，缓解患者症状带来的痛苦，促使患者早日达到临床康复，值得在临床中推广应用。日达到临床康复，值得在临床中推广应用。康建华 张帆.中外健康文摘.2009主要内容主要内容n实验性研究与观察性实验性研究与观察性研究的界定研究的界定n科研设计的内容科研设计的内容n实验设计的基本要素实验设计的基本要素n受试对象受试对象n处理因素处理因素n实验效应实验效应n实验设计的基本原则实验设计的基本原则n对照对照n随机随机n重复重复n常用的实验设计方法常用的实验设计方法n完全随机设计完全随机设计n配对设计配对设计n交叉设计交叉设计n随机区组设计随机区组设计n析因设计析

7、因设计n正交设计正交设计n拉丁方设计拉丁方设计科研设计科研设计 良好的科研设计是顺利进行研究和数据分析的先决条件，良好的科研设计是顺利进行研究和数据分析的先决条件，也是获得预期结果的保证也是获得预期结果的保证n专业设计专业设计n从各专业角度考虑研究（实验或调查）的科学安排；从各专业角度考虑研究（实验或调查）的科学安排；n包括选题，建立假说，确定研究对象和技术方法。包括选题，建立假说，确定研究对象和技术方法。n统计设计统计设计n从统计学角度考虑设计的科学性和逻辑性，是研究结从统计学角度考虑设计的科学性和逻辑性，是研究结果具有重现性、更可靠、更科学，经得起时间的考验果具有重现性、更可靠、更科学，经

8、得起时间的考验n是对资料收集、整理和分析全过程的设想和安排是对资料收集、整理和分析全过程的设想和安排n包括确定设计类型、估计样本含量、选定统计指标和包括确定设计类型、估计样本含量、选定统计指标和统计分析方法统计分析方法医学科学研究医学科学研究n实验性研究实验性研究实验研究设计实验研究设计n研究者能人为的给予干预措施；研究者能人为的给予干预措施；研究者能人为研究者能人为的设置处理因素的设置处理因素n受试对象接受何种处理因素和水平是由随机分配决受试对象接受何种处理因素和水平是由随机分配决定的定的n观察性研究观察性研究调查研究设计调查研究设计n研究者不能人为的施加干预措施，同时研究研究者不能人为的施

9、加干预措施，同时研究对象接受何种处理因素或统一处理因素的不对象接受何种处理因素或统一处理因素的不同水平也不是由随机化决定的同水平也不是由随机化决定的学习要求学习要求n实验性研究与观察性实验性研究与观察性研究的界定研究的界定n科研设计的内容科研设计的内容n实验设计的基本要素实验设计的基本要素n受试对象受试对象n处理因素处理因素n实验效应实验效应n实验设计的基本原则实验设计的基本原则n对照对照n随机随机n重复重复n常用的实验设计方法常用的实验设计方法n完全随机设计完全随机设计n配对设计配对设计n交叉设计交叉设计n随机区组设计随机区组设计n析因设计析因设计n正交设计正交设计n拉丁方设计拉丁方设计实验

10、研究的基本要素实验研究的基本要素实验研究是在实验研究是在受试对象受试对象（动物、人（动物、人体、器官、组织）身上，施加体、器官、组织）身上，施加某些因素某些因素（如药物、手术或其他治疗手段），通（如药物、手术或其他治疗手段），通过对过对某些指标某些指标的观察，最后得到实验结的观察，最后得到实验结果，找到所要阐明的问题。果，找到所要阐明的问题。实验研究的目的就是要阐明某种或实验研究的目的就是要阐明某种或某些处理因素对受试对象产生的效应某些处理因素对受试对象产生的效应实验设计的基本要素实验设计的基本要素v受试对象受试对象v处理因素处理因素v实验效应实验效应异丙酚对小白鼠异丙酚对小白鼠胃肠道蠕动功能

11、胃肠道蠕动功能的影响的影响 目的目的观察观察异丙酚异丙酚对对小白鼠小白鼠胃肠蠕动功能的影响。胃肠蠕动功能的影响。方法方法4848只小白鼠随机平均分为口服生理盐水组只小白鼠随机平均分为口服生理盐水组(NO)(NO)、口服异丙酚组、口服异丙酚组(PO)(PO)和静注生理盐水组和静注生理盐水组(NI)(NI)、静注异丙酚组、静注异丙酚组(PI)(PI)，用药量均为，用药量均为0.02ml/g0.02ml/g。分。分别于口服给药别于口服给药2020分、静脉给药分、静脉给药1010分后，经口灌入亚甲蓝液分后，经口灌入亚甲蓝液0.2ml0.2ml；经；经3030分后，采用颈椎脱臼法将小白鼠处死；打开腹腔，

12、剪开肠系膜，将肠管分后，采用颈椎脱臼法将小白鼠处死；打开腹腔，剪开肠系膜，将肠管轻拉成直线，以幽门为起点测量：轻拉成直线，以幽门为起点测量：(1)(1)亚甲蓝在肠管内移动距离亚甲蓝在肠管内移动距离D D；(2)(2)小小肠全长肠全长L(L(幽门回盲部幽门回盲部) )。计算：。计算：移动率移动率(MR)%(MR)%D(cm)/L(cm)D(cm)/L(cm)。结果结果MR(%)MR(%)分别为分别为NONO组组8.88.80.5(8.20.5(8.29.7)9.7)，POPO组组19.819.82.0(15.02.0(15.024.0)24.0)，NINI组组6.46.40.6(5.40.6(5

13、.47.5)7.5)，PIPI组组14.714.71.5(11.71.5(11.717.2)17.2)；试验；试验组非常显著地高于各自对照组组非常显著地高于各自对照组(P(P0.01)0.01)。结论结论异丙酚无论口服还是静注，对小白鼠胃肠道蠕动都具有一定促进异丙酚无论口服还是静注，对小白鼠胃肠道蠕动都具有一定促进作用。作用。 朱科明等. 中华麻醉学杂志 1999,19（2） 受试对象(subject)受试对象是受试对象是是处理因素作用的课题，根据是处理因素作用的课题，根据研究目的确定。研究目的确定。实验研究根据研究对象的不同，分为三类：实验研究根据研究对象的不同，分为三类：v动物实验（动物实

14、验（animal experimentanimal experiment) )v临床试验临床试验( (clinical trialclinical trial) )v社区干预试验社区干预试验( (community intervention community intervention trialtrial)处理因素（处理因素（treatment)处理因素根据研究目的而施加的特定试验措施。处理因素根据研究目的而施加的特定试验措施。 受试因素、处理、因素受试因素、处理、因素 每个因素在量和强度上的不同称为水平每个因素在量和强度上的不同称为水平(level)(level)。单因素单水平：单因素单水

15、平：单因素多水平：在单因素的实验中，因素的某一个水单因素多水平：在单因素的实验中，因素的某一个水平就是一种处理；平就是一种处理；多因素多水平：在多因素实验中，多个因素不同水平多因素多水平：在多因素实验中，多个因素不同水平的组合是不同的处理的组合是不同的处理表现为实验对象在实验过程中所具体接受的某表现为实验对象在实验过程中所具体接受的某个因素或多个因素不同水平的组合。个因素或多个因素不同水平的组合。确定处理因素要注意：确定处理因素要注意：n要抓住实验中的主要因素要抓住实验中的主要因素n要分清处理因素和非处理因素要分清处理因素和非处理因素v非处理因素：与处理因素相对应并同非处理因素：与处理因素相对

16、应并同时存在、能使受试对象产生效应的因时存在、能使受试对象产生效应的因素，可干扰所研究因素与实验效应间素，可干扰所研究因素与实验效应间关系的观察及分析。关系的观察及分析。混杂因素混杂因素 confoundern处理因素应当标准化处理因素应当标准化v处理因素在整个实验中应始终保持不处理因素在整个实验中应始终保持不变，包括处理因素的施加方法、强度、变，包括处理因素的施加方法、强度、频率和持续时间等。频率和持续时间等。实验效应实验效应（experiment effect） 处理因素作用下受处理因素作用下受试对象所引起的反应试对象所引起的反应（responseresponse）和结局）和结局（outc

17、omeoutcome）称为实验）称为实验效应，通常通过实验指效应，通常通过实验指标（统计学指标标（统计学指标- -变量变量 variablevariable）来反映。）来反映。观察指标的选择观察指标的选择v指标种类：指标种类：v定量指标定量指标v定性指标定性指标v等级指标等级指标v一般情况下应首选定量指标作一般情况下应首选定量指标作为实验观察指标。为实验观察指标。客观性：客观性：n观察指标有主观指标和客观指标之分。观察指标有主观指标和客观指标之分。v主观指标：被观察者主观感觉、记忆、陈述主观指标：被观察者主观感觉、记忆、陈述或观察者主观判断的结果或观察者主观判断的结果随意性、偶然随意性、偶然性

18、性v客观指标：借助测量仪器或实验室检查手段客观指标：借助测量仪器或实验室检查手段获得的结果获得的结果n因此应尽量选用易于量化的客观指标作因此应尽量选用易于量化的客观指标作为实验观察指标。如实验室检查化验数为实验观察指标。如实验室检查化验数据。据。准确度和精密度准确度和精密度n精密度精密度precision: precision: 是指对同一对象同一是指对同一对象同一指标重复测量时，观察值与均数的接近指标重复测量时，观察值与均数的接近程度，其差值受随机误差影响。程度，其差值受随机误差影响。n准确度准确度accuracy:accuracy:是指观察值与真值的吻是指观察值与真值的吻合程度，主要受系统

19、误差的影响。合程度，主要受系统误差的影响。n实验效应指标应该即准确又精密。实验效应指标应该即准确又精密。 特异性和敏感性特异性和敏感性n特异性特异性specificity:表示该指标能鉴别真阴性的表示该指标能鉴别真阴性的能力，特异性高的指标最易揭示处理因素的作能力，特异性高的指标最易揭示处理因素的作用，不易受混杂因素的干扰。用，不易受混杂因素的干扰。n敏感性敏感性sensitivity:则是表示该指标检出真阳性则是表示该指标检出真阳性的能力。敏感性高的指标可减少假阴性率，对的能力。敏感性高的指标可减少假阴性率，对外界刺激反应灵敏，即若处理因素发生了较小外界刺激反应灵敏，即若处理因素发生了较小的

20、变化，则该观察指标也能相应地发生变化。的变化，则该观察指标也能相应地发生变化。观察指标的选择观察指标的选择v指标种类：观察指标可分为定量指标、定指标种类：观察指标可分为定量指标、定性指标和等级指标，一般情况下应首选定性指标和等级指标，一般情况下应首选定量指标作为实验观察指标。量指标作为实验观察指标。v客观性客观性v精确性精确性v灵敏性和特异性灵敏性和特异性v可操作性可操作性 可操作性越强的指标，越易为人可操作性越强的指标，越易为人们所接受，所获得的数据就有可能越准确。们所接受，所获得的数据就有可能越准确。指标的观察指标的观察-控制误差的产生控制误差的产生 分析结果与真实值之间的差值称为分析结果

21、与真实值之间的差值称为误差误差。一、系统误差一、系统误差 systematic errorssystematic errorsn系统误差是由某种固定的因素造成的，在同样条件系统误差是由某种固定的因素造成的，在同样条件下，重复测定时，它会重复出现，其大小、正负是下，重复测定时，它会重复出现，其大小、正负是可以测定的，最重要的特点是可以测定的，最重要的特点是“单向性单向性”。n系统误差可以分为系统误差可以分为( (根据产生的原因根据产生的原因) )：( (一一) )方法误差方法误差n是由于分析方法不够完是由于分析方法不够完善所引起的，善所引起的，n即使仔细操作也不能克即使仔细操作也不能克服，服，n

22、如：选用指示剂不恰当，如：选用指示剂不恰当，使滴定终点和等当点不使滴定终点和等当点不一致，一致，( (二二) )仪器和试剂误差仪器和试剂误差n仪器误差来源于仪器本仪器误差来源于仪器本身不够精确身不够精确n如砝码重量如砝码重量n容量器皿刻度和仪表容量器皿刻度和仪表刻度不准确等，刻度不准确等，n试剂误差来源于试剂不纯，基准物不纯。试剂误差来源于试剂不纯，基准物不纯。( (三三) )操作误差操作误差n分析人员在操作中由于经验不足，操分析人员在操作中由于经验不足，操作不熟练，实际操作与正确的操作有作不熟练，实际操作与正确的操作有出入引起的，出入引起的，n如器皿没加盖，使灰尘落入，如器皿没加盖，使灰尘落

23、入，n滴定速度过快，滴定速度过快，n坩埚没完全冷却就称重，坩埚没完全冷却就称重，n沉淀没有充分洗涤，沉淀没有充分洗涤，n滴定管读数偏高或偏低等，滴定管读数偏高或偏低等，n初学者易引起这类误差。初学者易引起这类误差。（四）主观误差（四）主观误差n另一类是由于分析者生另一类是由于分析者生理条件的限制而引起的。理条件的限制而引起的。n如对指示剂的颜色变化如对指示剂的颜色变化不够敏锐，不够敏锐，n先入为主等。先入为主等。n以上误差均有单向性，以上误差均有单向性，并可以用对照、空白试并可以用对照、空白试验，校准仪器等方法加验，校准仪器等方法加以校正。以校正。系统误差的控制系统误差的控制n对照试验对照试验

24、n校准仪器校准仪器二、偶然误差二、偶然误差 Random errorRandom errorn又称又称随机误差随机误差，是由一些随机的偶然的原因造成的，是由一些随机的偶然的原因造成的n( (如环境，湿度，温度，气压的波动，仪器的微小变化等如环境，湿度，温度，气压的波动，仪器的微小变化等) )，n其影响时大时小，有正有负，在分析中是无法避免的，其影响时大时小，有正有负，在分析中是无法避免的，n又称不定误差，偶然误差的产生难以找出确定的原因，难又称不定误差，偶然误差的产生难以找出确定的原因，难以控制，似乎无规律性，以控制，似乎无规律性，n但进行多次测定，便会发现偶然误差具有很多的规律性但进行多次测

25、定，便会发现偶然误差具有很多的规律性( (象象核外电子运动一样核外电子运动一样) )，概率统计学就是研究其规律的一门学，概率统计学就是研究其规律的一门学科，后面会部分的讲授。科，后面会部分的讲授。特点：特点：na:a:正负误差出现的概率相等。正负误差出现的概率相等。nb:b:小误差出现的机会大，大误差出现的概率小。小误差出现的机会大，大误差出现的概率小。n在实际分析中，真实值难以得到，常以多次平行测定结果的在实际分析中，真实值难以得到，常以多次平行测定结果的算术平均值代替真实值。算术平均值代替真实值。n绝对偏差绝对偏差(d)=(d)=个别测得值个别测得值x x测得平均值测得平均值 n相对偏差相

26、对偏差 绝对偏差绝对偏差/ /平均值平均值 10001000n有正负号，偏差的大小反映了有正负号，偏差的大小反映了精密度精密度的好坏，即多次测定结的好坏，即多次测定结果相互吻合的程度，而准确度的好坏可用误差来表示。果相互吻合的程度，而准确度的好坏可用误差来表示。n标准差标准差 & & 变异系数变异系数随机误差的估计随机误差的估计指标的观察指标的观察n指标观察过程中的偏性指标观察过程中的偏性(bias,(bias,偏倚）问题偏倚）问题n盲法盲法blind methodblind method为避免研究中来自受试对象和观察者、统计为避免研究中来自受试对象和观察者、统计分析人员等主观

27、因素的影响，采取是其不了解受分析人员等主观因素的影响，采取是其不了解受试对象的分组情况。试对象的分组情况。nSingle blind methodSingle blind methodnDouble blind methodDouble blind methodnTriple blind methodTriple blind method实验设计的基本原则实验设计的基本原则n对照的原则对照的原则 （control)n随机的原则随机的原则（randomization)n重复的原则重复的原则 (replication)对照的原则对照的原则对照的意义对照的意义n只有正确的设立对照，才能平衡非只有正确

28、的设立对照，才能平衡非处理因素对实验结果的影响，从而处理因素对实验结果的影响，从而把处理因素的效应充分暴露出来。把处理因素的效应充分暴露出来。n有比较才有鉴别，对照是比较的基有比较才有鉴别，对照是比较的基础础n设立对照是控制混杂因素和偏倚不设立对照是控制混杂因素和偏倚不可取少的手段可取少的手段对照设置的原则对照设置的原则 对照的基本要求是实验组与对对照的基本要求是实验组与对照组除处理因素不同外，其它条件照组除处理因素不同外，其它条件应尽量保持一致，即所谓的保持实应尽量保持一致，即所谓的保持实验条件的均衡性或齐同条件可比的验条件的均衡性或齐同条件可比的原则原则均衡的原则。均衡的原则。 常常是实验

29、成败的关键常常是实验成败的关键对照的分类对照的分类n空白对照空白对照n安慰剂对照安慰剂对照n实验对照实验对照n标准对照标准对照n自身对照自身对照n相互对照相互对照n历史对照历史对照空白对照空白对照blank controln空白对照指对照组不接受任何处理因素空白对照指对照组不接受任何处理因素n在动物实验中常见，用来评价测量方法在动物实验中常见，用来评价测量方法的准确度、观察试验是否处于正常状态。的准确度、观察试验是否处于正常状态。n本底值检测本底值检测n社区干预试验社区干预试验v可行性可行性v偏性偏性安慰剂对照安慰剂对照placebo controln安慰剂安慰剂placeboplacebo是

30、一种无药理作用的是一种无药理作用的“假药假药”或称或称“伪药物伪药物”其外观如剂型、其外观如剂型、大小、颜色、重量、气味及口味等与试大小、颜色、重量、气味及口味等与试验药物一致，它不含药物的有效成分，验药物一致，它不含药物的有效成分，不能为受试对象所识别。不能为受试对象所识别。n设置安慰剂的目的在于克服研究者、受设置安慰剂的目的在于克服研究者、受试对象、评价者等由于心理因素所形成试对象、评价者等由于心理因素所形成的偏倚。的偏倚。实验对照experimental controln对照组不施加处理因素，但施加某种与处理因素有关的实验因素v实验组实验组v对照组对照组v赖氨酸赖氨酸BreadBread

31、 实验对照experimental controlv实验组实验组v对照组对照组Greenteawater自身对照自身对照self controln对照和试验在同一受试对象身上进行对照和试验在同一受试对象身上进行n实验前后比较实验前后比较标准对照标准对照standard controln用现有标准方法和常规方法，或者用用现有标准方法和常规方法，或者用标准值和参考值做对照标准值和参考值做对照常见错误分析常见错误分析n未设对照未设对照n对照不当对照不当n对照不足，应补加对照对照不足，应补加对照n样本太小样本太小n配对过头配对过头n多余对照多余对照 随机化（随机化（randomization)随机原则

32、的含义随机原则的含义v随机抽样随机抽样v随机分组随机分组v实验顺序随机化实验顺序随机化随机化的方法随机化的方法v抽签法抽签法v随机数字表随机数字表v随机排列表随机排列表随机化是采用随机的方式，使随机化是采用随机的方式，使每个受试对象都有同等的机会被抽每个受试对象都有同等的机会被抽到或分到不同的实验组和处理组到或分到不同的实验组和处理组n完全随机化（完全随机化（completely randomization): completely randomization): 直直接对受试对象进行分组，分组后各组受试对象的接对受试对象进行分组，分组后各组受试对象的例数不一定相等。例数不一定相等。n步骤：步

33、骤：n编号：受试对象按一定顺序编号，动物可按体重；患编号：受试对象按一定顺序编号，动物可按体重；患者可按就诊顺序；者可按就诊顺序；n取随机数：随机数字表；计算机取随机数：随机数字表；计算机n确定组别：可按事先设定规则；奇偶；随机数确定组别：可按事先设定规则；奇偶；随机数/K/K后按后按余数余数随机化（随机化（randomization)随机化（随机化（randomization)n完全随机化（完全随机化（completely randomization): completely randomization): 直接对受试对象进行分组，分组后各组受直接对受试对象进行分组，分组后各组受试对象的例数

34、不一定相等。试对象的例数不一定相等。n实例：实例：n分层随机化（分层随机化（stratified randomization):stratified randomization):事先按可能影响实验过程或结果的主要混杂因事先按可能影响实验过程或结果的主要混杂因素对受试对象分层，然后在每一层内进行完全随素对受试对象分层，然后在每一层内进行完全随机化。机化。n步骤步骤n分层编号排序：将受试对象按主要混杂因素相近的分层编号排序：将受试对象按主要混杂因素相近的原则分层；编号原则分层；编号n取随机数：随机数字；计算机取随机数：随机数字；计算机n确定组别：奇偶；随机数确定组别：奇偶；随机数/K/K取余数取

35、余数随机化（随机化（randomization)随机化（随机化（randomization)n分层随机化（分层随机化（stratified randomization):stratified randomization):事先按可能影响实验过程或结果的主要混杂事先按可能影响实验过程或结果的主要混杂因素对受试对象分层，然后在每一层内进行完因素对受试对象分层，然后在每一层内进行完全随机化。全随机化。n实例实例重复的原则重复的原则重复的原则的两层含义重复的原则的两层含义v重复观察与实验次数重复观察与实验次数v样本含量的大小样本含量的大小重复是指在相同的实验条件下，进行重复是指在相同的实验条件下，进行

36、多次研究或多次观察，以提高实验的可靠多次研究或多次观察，以提高实验的可靠性和科学性。性和科学性。影响样本含量估计的因素影响样本含量估计的因素估计样本含量的先提条件估计样本含量的先提条件v实验允许的第一类错误的概率实验允许的第一类错误的概率 v提出所期望的检验效能提出所期望的检验效能 1- v对实验精度的要求，即容许误差对实验精度的要求，即容许误差 v观察指标的变异程度，即标准差观察指标的变异程度，即标准差 参数获得途径参数获得途径v预试验预试验v文献检索文献检索v专家意见专家意见 确定样本含量的用途确定样本含量的用途n估算达到有统计学意义的最低样本含量估算达到有统计学意义的最低样本含量 n估计

37、检验效能估计检验效能 对于现有的实验结果，已知样本含对于现有的实验结果，已知样本含量，可以根据总体的差值估计实验的检量，可以根据总体的差值估计实验的检验效能是否够大。验效能是否够大。n测量容许误差测量容许误差 按已知样本含量，估计有按已知样本含量，估计有1- 1- 的的把握发现多大的差异。把握发现多大的差异。单个样本均数和配对检验单个样本均数和配对检验2)zz(N两个样本均数比较两个样本均数比较2)zz(2NSample sizenTwo sample randomized parallel designn2-sided testn = 0.05, 1- = 90%n = 2hrn = 1 h

38、r22221/21222()2(1.960 1.282) 284.185170 total!1ZZn样本率与总体率的比较样本率与总体率的比较 两样本率的比较两样本率的比较 200zz)1 (N2212)()1 (4)zz (ccN配对计数资料配对计数资料 22z2zccNbabcac2c， 多个样本均数比较多个样本均数比较 ) 1()(12122kXXkSNkiikii多个样本率比较多个样本率比较 2min1max1)sin2sin2(2PPN完全随机设计完全随机设计Completely random designCompletely random designn定义定义n设计模式设计模式n优

39、缺点优缺点n统计方法统计方法n实例分析实例分析完全随机设计完全随机设计n不考虑个体差异的影响，仅涉及一不考虑个体差异的影响，仅涉及一个处理因素，但可以有两个或多个个处理因素，但可以有两个或多个水平，所以亦称单因素实验设计。水平，所以亦称单因素实验设计。n该设计常用于将受试对象按随机化该设计常用于将受试对象按随机化原则分配到处理组和对照组中，各原则分配到处理组和对照组中，各组样本例数可以相等，也可以不等，组样本例数可以相等，也可以不等，但相等时效率高。但相等时效率高。 完全随机设计完全随机设计v优点：对比分明；设计简便；统计分析优点：对比分明；设计简便；统计分析比较简单；比较简单；v缺点：只能依

40、靠随机化的方法减少混杂缺点：只能依靠随机化的方法减少混杂因素的干扰；处理因素单一；因素的干扰；处理因素单一；v统计分析方法：统计分析方法：t t检验；方差分析；秩和检验；方差分析；秩和检验；卡方检验检验；卡方检验完全随机设计完全随机设计设计：设计：n先将实验对象编号，按预先规定，利用先将实验对象编号，按预先规定，利用随机排列表或随机数字表产生的随机数随机排列表或随机数字表产生的随机数字将实验对象随机分配到各组中去（用字将实验对象随机分配到各组中去（用随机排列表进行分组时，各组例数相等；随机排列表进行分组时，各组例数相等；用随机数字表进行分组时，各组例数常用随机数字表进行分组时，各组例数常不相等

41、，故常用前者）。不相等，故常用前者）。配对设计与配伍组设计配对设计与配伍组设计 paireddesign;randomizedblockdesign n先按配比条件将受试对象配成对子或区组，先按配比条件将受试对象配成对子或区组，再将各对或各区组中的个体按随机分配的再将各对或各区组中的个体按随机分配的原则给予不同的处理。原则给予不同的处理。n该类设计考虑了个体差异的影响，可分析该类设计考虑了个体差异的影响，可分析处理因素和个体差异对实验效应的影响，处理因素和个体差异对实验效应的影响，所以又称两因素实验设计，比完全随机设所以又称两因素实验设计，比完全随机设计的检验效率高。计的检验效率高。 随机区组

42、设计随机区组设计配对设计（配对设计（paired designpaired design） n配对设计是将受试对象按配对条件配成对子，每配对设计是将受试对象按配对条件配成对子，每对中的个体接受不同的处理。对中的个体接受不同的处理。n配对设计一般以主要的非处理因素作为配比条件，配对设计一般以主要的非处理因素作为配比条件，而不能以处理因素作为配比条件。而不能以处理因素作为配比条件。n动物实验中，常将同性别、同窝别、体重相近的两个动物实验中，常将同性别、同窝别、体重相近的两个动物配成一对；动物配成一对；n人群试验中，常将性别和年龄、生活条件、工作条件人群试验中，常将性别和年龄、生活条件、工作条件相同

43、或相近的两个人配成对子，相同或相近的两个人配成对子，n再按随机化原则把每对中的受试对象分别分配到再按随机化原则把每对中的受试对象分别分配到实验组和对照组，或不同处理组。实验组和对照组，或不同处理组。配对设计（配对设计（paired designpaired design）n某些医学实验研究中的自身对照也可看某些医学实验研究中的自身对照也可看作是配对设计作是配对设计n如某指标治疗前后的比较；如某指标治疗前后的比较；n同一受试对象不同部位、不同器官的比较；同一受试对象不同部位、不同器官的比较；n同一标本不同检测方法的比较。同一标本不同检测方法的比较。 配伍组设计配伍组设计 （randomized

44、block designrandomized block design） n配伍组设计亦称随机区组设计，是配对配伍组设计亦称随机区组设计，是配对试验的扩大。试验的扩大。n该设计是将受试对象先按配比条件配成该设计是将受试对象先按配比条件配成配伍组，每个配伍组有三个或三个以上配伍组，每个配伍组有三个或三个以上受试对象，再按随机化原则分别将各配受试对象，再按随机化原则分别将各配伍组中的受试对象、分配到各个处理组。伍组中的受试对象、分配到各个处理组。 配对设计与配伍组设计优点：配对设计与配伍组设计优点： 该类设计是按配比条件将受试对象配成该类设计是按配比条件将受试对象配成对子或配伍组，从而排除了诸多非

45、处理对子或配伍组，从而排除了诸多非处理因素对实验的影响，保证了各组间的可因素对实验的影响，保证了各组间的可比性，减少了抽样误差；比性，减少了抽样误差； 该类设计增加了区组信息，可以减少样该类设计增加了区组信息，可以减少样本含量，提高统计效率。本含量，提高统计效率。 配对设计与配伍组设计配对设计与配伍组设计缺点：缺点： 由于受配对或配伍条件的限制，有时难由于受配对或配伍条件的限制，有时难以将受试对象配成对子或配伍组，从而以将受试对象配成对子或配伍组，从而损失部分受试对象的信息；损失部分受试对象的信息； 即使区组内有一个受试对象发生意外，即使区组内有一个受试对象发生意外，也会使统计分析较麻烦；也会

46、使统计分析较麻烦； 自身配对时，自身配对时，2 2种处理施加于受试对象种处理施加于受试对象的顺序效应会混杂在实验效应中。要避的顺序效应会混杂在实验效应中。要避免这一情况，可采用交叉设计。免这一情况，可采用交叉设计。 交叉设计交叉设计（cross-overdesign）n概念概念n设计模式设计模式n特点特点 n应用范围应用范围 n统计分析统计分析 n注意事项注意事项 交叉设计交叉设计（cross-overdesign） 将研究样本随机分组，各组分别先将研究样本随机分组，各组分别先后接受两种或多种处理方式，只是顺序后接受两种或多种处理方式，只是顺序不同，即在前一种处理效应完全消失后，不同，即在前一

47、种处理效应完全消失后，给予下一种处理；对两组接受两种或多给予下一种处理；对两组接受两种或多种处理的不同效应进行比较。种处理的不同效应进行比较。 二处理、二阶段交叉设计二处理、二阶段交叉设计 多处理、多阶段交叉设计多处理、多阶段交叉设计 设计模式设计模式 两处理两阶段交叉试验设计两处理两阶段交叉试验设计研究样本研究样本2nBASTAGE I ABSTAGE IIDATAIDATAIIDATAIIIDATAIVAB组BA组WASH OUTSTAGE交叉设计交叉设计（cross-overdesign） n是在自身配对设计基础上发展起来的。是在自身配对设计基础上发展起来的。该设计考虑了一个处理因素（该

48、设计考虑了一个处理因素（A A、B B两水两水平），两个与处理因素无交互作用的非平），两个与处理因素无交互作用的非处理因素（试验阶段和受试对象）对试处理因素（试验阶段和受试对象）对试验结果的影响。验结果的影响。 交叉设计因素分析交叉设计因素分析n按研究目的讲，两处理两阶段交叉试验设计是按研究目的讲，两处理两阶段交叉试验设计是一个两水平的单因素设计一个两水平的单因素设计一个因素（药物）一个因素（药物）两个水平（两个水平（A,BA,B）n从分析角度讲，两处理两阶段交叉试验实际上从分析角度讲，两处理两阶段交叉试验实际上是一个有三个因素的多因素试验。是一个有三个因素的多因素试验。因素因素1 1：处理因

49、素（药物）：处理因素（药物）因素因素2 2：处理顺序（受试对象个体差异）：处理顺序（受试对象个体差异）因素因素3 3：试验阶段（阶段：试验阶段（阶段I I和阶段和阶段IIII）交叉设计交叉设计（cross-overdesign）n优点：优点： n（1 1）具备自身配对的全部优点，如减少个体）具备自身配对的全部优点，如减少个体差异对处理因素的影响，节省样本含量等；差异对处理因素的影响，节省样本含量等； n（2 2）能控制时间因素（试验阶段）对处理方）能控制时间因素（试验阶段）对处理方式的影响，因而优于自身对照设计；式的影响，因而优于自身对照设计；n（3 3）各试验对象皆接受了试验因素和对照，）各

50、试验对象皆接受了试验因素和对照，符合医德要求。符合医德要求。析因实验设计析因实验设计 （factorial experimental designfactorial experimental design） n是一种将两个或多个因素的各水平交叉分组，是一种将两个或多个因素的各水平交叉分组，进行实验（或试验）的设计。进行实验（或试验）的设计。n它不仅可以检验各因素内部不同水平间有无差它不仅可以检验各因素内部不同水平间有无差异，还可检验两个或多个因素间是否存在交互异，还可检验两个或多个因素间是否存在交互作用（作用（interactioninteraction）。）。n若因素间存在交互作用，表示各因

51、素不是独立若因素间存在交互作用，表示各因素不是独立的，一个因素的水平发生变化，会影响其它因的，一个因素的水平发生变化，会影响其它因素的实验效应；反之，若因素间不存在交互作素的实验效应；反之，若因素间不存在交互作用，表示各因素是独立的，任一因素的水平发用，表示各因素是独立的，任一因素的水平发生变化，不会影响其它因素的实验效应。生变化，不会影响其它因素的实验效应。 析因实验设计析因实验设计 （factorial experimental designfactorial experimental design）n设计设计n常见的设计模型有常见的设计模型有n2 22 2析因实验设计析因实验设计n2 2

52、2 22 2析因实验设计析因实验设计n2 22 23 32 2析因实验设计析因实验设计 析因实验设计析因实验设计 （factorial experimental designfactorial experimental design）n2 22 2析因设计是指有两个因素，每个因素析因设计是指有两个因素，每个因素各有两个水平，共有各有两个水平，共有4 4个组合。设个组合。设A1A1代表代表A A因素因素1 1水平，水平，A2A2代表代表A A因素因素2 2水平；设水平；设B1B1代代表表B B因素因素1 1水平，水平，B2B2代表代表B B因素因素2 2水平，交叉水平，交叉组合后的组合后的2 2

53、2 2析因设计模型如下：析因设计模型如下： 析因实验设计析因实验设计 （factorial experimental designfactorial experimental design）n例例 某医师欲研究某医师欲研究A A、B B两药是否有治疗缺铁性两药是否有治疗缺铁性贫血的作用，以及两药间是否存在交互作用。贫血的作用，以及两药间是否存在交互作用。用何试验设计可达到研究者的研究目的，并做用何试验设计可达到研究者的研究目的，并做出设计分组。出设计分组。n第一组（第一组（A1B1A1B1）：）：A A药药 + B+ B药药 + + 一般疗法一般疗法n第二组（第二组（A1B2A1B2）：）：A

54、 A药药 + + 一般疗法一般疗法n第三组（第三组（A2B1A2B1）：）：B B药药 + + 一般疗法一般疗法n第四组（第四组（A2B2A2B2）：一般疗法）：一般疗法 甲甲药药用用不不用用用用6 64 45 56 67 78 84 44 48 80 04 42 2不不用用2 28 81 16 63 31 12 25 52 23 31 18 8乙乙药药析因设计的析因设计的4个实例个实例 种种别别A A体体重重（g g）雄雄性性雌雌性性昆昆明明种种2 24 42 25 50 0. .7 70 06 69 90 0. .1 18 88 85 50 0. .7 78 85 54 40 0. .3

55、34 40 03 30 0. .3 35 58 81 10 0. .2 25 50 03 31 13 31 15 51 1. .0 08 83 38 80 0. .9 95 55 50 00 0. .9 94 42 25 50 0. .9 92 21 15 50 0. .3 33 33 35 50 0. .8 85 51 14 4泸泸白白种种2 24 42 25 50 0. .0 06 62 28 80 0. .4 47 71 12 20 0. .0 09 94 42 20 0. .0 08 88 80 00 0. .0 04 47 71 10 0. .1 17 75 59 91 13 31

56、15 50 0. .0 01 12 26 60 0. .2 25 51 13 30 0. .0 00 09 94 40 0. .3 36 67 76 60 0. .0 01 12 25 50 0. .1 13 32 27 7性性别别 配配伍伍组组编编号号日日注注射射量量A AB B1 1（少少）B B2 2（多多）1 1A A1 13 33 3. .6 63 33 3. .0 02 23 37 7. .1 13 30 0. .5 53 33 34 4. .1 13 33 3. .3 34 43 34 4. .6 63 34 4. .4 41 1A A2 23 33 3. .0 02 28 8.

57、 .5 52 22 29 9. .5 53 31 1. .8 83 32 29 9. .2 22 29 9. .9 94 43 30 0. .7 72 28 8. .3 31 1A A3 33 31 1. .4 43 30 0. .7 72 22 28 8. .3 32 28 8. .2 23 32 28 8. .9 92 28 8. .4 44 42 28 8. .6 63 30 0. .6 6注注射射次次数数B B析因实验设计析因实验设计 （factorial experimental designfactorial experimental design）|优点：是一种高效率的实验设计方

58、法，不优点：是一种高效率的实验设计方法，不仅能够分析各因素内部不同水平间有无差仅能够分析各因素内部不同水平间有无差别，还具有分析各种组合的交互作用的功别，还具有分析各种组合的交互作用的功能。能。|缺点：与正交试验设计相比，属全面试验。缺点：与正交试验设计相比，属全面试验。因此，研究的因素数与水平数不宜过多。因此，研究的因素数与水平数不宜过多。拉丁方设计拉丁方设计 （Latin square designLatin square design） n是按拉丁方阵的字母、行和列安排实验（或试是按拉丁方阵的字母、行和列安排实验（或试验）的三因素等水平的设计。验）的三因素等水平的设计。n该设计同时考虑三

59、个因素对试验结果的影响该设计同时考虑三个因素对试验结果的影响 n设计的基本要求：设计的基本要求：必须是三个因素的实验，必须是三个因素的实验，且三个因素的水平数相等（若三因素的水平数且三个因素的水平数相等（若三因素的水平数略有不同，应以主要处理因素的水平数为主，略有不同，应以主要处理因素的水平数为主，其它两因素的水平数可进行适当调整）；其它两因素的水平数可进行适当调整）；三三因素间是相互独立的，均无交互作用；因素间是相互独立的，均无交互作用；各行、各行、列、字母所得实验数据的方差齐。列、字母所得实验数据的方差齐。 拉丁方设计拉丁方设计 （Latin square designLatin squa

60、re design）n利用拉丁方阵安排实验（或试验）。拉丁方阵利用拉丁方阵安排实验（或试验）。拉丁方阵亦称亦称阶拉丁方或阶拉丁方或拉丁方，是用拉丁方，是用个拉个拉丁字母排成丁字母排成行行列的方阵，每个字母在每行列的方阵，每个字母在每行每列中只出现一次。如每列中只出现一次。如4 44 4拉丁方：拉丁方： A B C DB C D AC D A BD A B C拉丁方设计拉丁方设计 （Latin square designLatin square design）例例 某肿瘤研究所拟通过动物实验研究四种某肿瘤研究所拟通过动物实验研究四种抗癌药物的抑癌作用，同时考虑四个不同抗癌药物的抑癌作用，同时考虑四个不同剂量和不