医学统计学第三章实验设计课件详解

医学统计学第三章实验设计课件详解演示文稿第一页，共一百二十二页。2/10/2023（优选）医学统计学第三章实验设计课件第二页，共一百二十二页。2/10/2023学习目的和要求

1、掌握实验实验研究的分类和特点、实验设计的三要素、医学实验设计的基本原则。2、熟悉实验设计的基本内容和步骤及常用的几种实验设计方法。第三页，共一百二十二页。2/10/2023

将一组实验对象随机分配到两种或多种处理组，观察比较不同处理因素的效应是否有差别。说明处理因素是否对受试对象产生效应。

一、实验研究的定义(重点）概述第四页，共一百二十二页。2/10/2023

1．研究者根据实验目的，预先制定实

验设计，人为设置处理因素；

2．能按随机化方法，将研究对象分为

实验组和对照组，使各组具有相似

的基本特征，提高了组间的可比性。

※与调查研究相区别二、实验研究的特点※第五页，共一百二十二页。2/10/2023

调查研究的特点1、研究因素是客观存在的。研究不能主动地施加处理因素只能“被动地观察客观存在的现象。这是与实验研究的一个重要区别。2、不能用随机化分组来平衡混杂因素对调查结果的影响。这是与实验研究的另一个重要区别。3、反映某个时点上事物或现象的现状以及与之某些相关的因素的关系，只能提供病因线索。第六页，共一百二十二页。2/10/2023按受试对象不同，分为三类三、实验研究分类动物实验动物临床试验病人社区干预试验健康人第七页，共一百二十二页。2/10/20231．动物实验优点：在许多方面可由实验者作任意的安排，使得研究设计更严密，组间可比性更强。缺点：（1）动物实验的结果不能直接解释人类的疾病现象。（2）不同种系的动物有不同的生物学特点，因此动物实验必须选择同一种系动物。第八页，共一百二十二页。2/10/20232．临床试验

（1）临床试验的定义

以病人为研究对象的实验研究，常用于评价药物或治疗方法的效果。在医院或其他医疗照顾环境下进行，研究对象以病人个体为单位

随机化临床试验：长效心痛定—冠心病实验对象一般为病人第九页，共一百二十二页。2/10/2023（2）临床试验的特点与动物实验相比，临床试验外来影响因素更难于控制，因为人有社会属性，受精神因素、心理因素影响；同时临床试验必须在保证病人安全的前提下进行并要符合医学伦理要求。因此，临床试验要求高，实施难度大。A．以病人为研究对象第十页，共一百二十二页。2/10/2023B．必须设立对照C．治疗措施属人为的干预性措施D．临床试验是一种特殊的前瞻性研究。尽管它是给予治疗措施后，前瞻性观察治疗效应，但并不要求病人从同一时间开始随访。不过对随访的起点应有明确的定义。第十一页，共一百二十二页。2/10/20233、现场试验：研究对象以未患病人群为单位；在社区或现场环境下进行，常用于评价某种预防措施的效果。基本单位是个体，如高危人群（乙肝疫苗—HBsAg阳性母亲所生婴儿）

临床试验和现场试验的干预单位都是个体，干预措施具体分配到每个个体。

第十二页，共一百二十二页。2/10/20234．社区干预试验

实验对象：以社区人群作为一个整体进行实验观察。社区干预试验一般不能实施随机分配原则。目的：评价通过干预某些危险因素或施加的保护性措施在人群中的预防效果如评价碘化食盐对IDD的预防效果；饮水加氟对龋齿的预防效果等第十三页，共一百二十二页。2/10/2023

四、实验研究工作的基本步骤

实验设计实验资料收集实验资料整理实验资料分析第十四页，共一百二十二页。2/10/2023三大原则对照原则重复原则随机化原则第二节实验设计的基本原则第十五页，共一百二十二页。2/10/2023三大要素观察对象处理因素实验效应第十六页，共一百二十二页。2/10/20231．设立对照的重要意义（1）“有比较才能鉴别”。实验研究最终要回答的问题是干预措施的效果有或无、高或低。要回答这两个问题，只有通过合理的对比鉴别，才能确定干预措施是否有效以及有效程度。而对照是比较的基础。（2）对照的设置可以排除非研究因素对研究结果的影响。一、对照原则第十七页，共一百二十二页。2/10/2023对照的必要性

---没有比较就没有鉴别疾病的自愈倾向感冒、哮喘等100名感冒患者体温、鼻塞流涕情况1周后观察：体温下降和鼻塞流涕缓解状况服用感冒药A结论：该药能有效治疗感冒，改善鼻塞流涕状况第十八页，共一百二十二页。2/10/2023感冒的例子200名感冒患者服用药物A1W后体温下降，症状缓解不服用药物A1W后体温下降，症状缓解随机服药组100人不服药组100人治疗前症状差别无统计学意义治疗1天时体温差别有统计学意义1天后体温降至正常3天后体温降至正常分析：设计：结论：第十九页，共一百二十二页。2/10/2023均衡性(1)对等

除处理因素外，对照组具备与实验组对等的一切非处理因素。(2)同步

对照组与实验组设立之后，在整个研究进程中始终处于同一空间和同一时间。(3)专设

任何一个对照组都是为相应的实验组专门设立的。不得借用文献上的记载或以往的结果或其它研究的资料作为本研究之对照。2．对照组设置的要求第二十页，共一百二十二页。2/10/20232．对照组设置的要求

除实验组接受的研究因素外，实验组和对照组在其他方面都必须尽可能相同。例如，动物实验，实验组和对照组间动物的种系、性别、年龄、体重、窝别、毛色等尽可能一致；临床试验，实验组和对照组间病人的性别、年龄、体质、病情（期、型）等尽可能相同。第二十一页，共一百二十二页。2/10/20233．对照形式对照组不施加任何处理因素。空白对照在动物实验和干预试验中简单易行，但在临床试验中一般不设空白对照，原因：一是容易引起实验组和对照组在心理上的差异；二是存在医德问题。仅在某些病情较轻或长期稳定无任何危险的疾病，如慢性关节炎、HbsAg携带者、近视等可以设置空白对照。（1）空白对照（重点掌握）第二十二页，共一百二十二页。2/10/2023（2）安慰剂对照对照组采用一种无药理作用的“假药”，如淀粉、生理盐水等，经加工后，其外形、大小、味道等与试验药物极为相似，不被受试者识别。使用安慰剂对照可以避免对照组病人产生与实验组不同的心理作用。安慰剂虽对人体无害但亦无疗效。因此，必须注意其使用范围。只用在研究的疾病尚无有效治疗方法或使用安慰剂后该病的病情、临床经过、预后等影响小或无影响时使用第二十三页，共一百二十二页。2/10/2023（3）实验对照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。例如

实验组加赖氨酸的面包课间餐对照组面包第二十四页，共一百二十二页。2/10/2023（4）标准对照用现有标准方法或常规方法做对照。这是临床试验最常用的对照方法。因为很多情况下不给病人任何治疗是不符合医德的。在临床试验中，标准对照适用于已知有肯定治疗方法的疾病。牙周炎病人实验组塞克硝唑胶囊对照组替硝唑胶囊第二十五页，共一百二十二页。2/10/2023（5）自身对照对照和实验在同一受试对象进行。如以病人用药前后的血压值作对比。此对照简单易行，在临床试验中广泛应用。但其有两个缺陷：一是实验中总是把处理前作为对照，这不符合随机分配原则；二是实验前后某些环境因素或自身因素发生了改变，可能影响实验结果。第二十六页，共一百二十二页。2/10/2023相同实验条件下进行多次实验或观察提高实验的可靠性广义的重复包括：(1)整个实验的重复。

确保实验的重现性，以提高实验的可靠性；(2)用多个实验单位进行重复(样本含量)。避免把个别情况误认为普遍情况，把偶然性或巧合的现象当作必然的规律，通过一定数量的重复，使结论可信；(3)同一实验单位的重复观察。保证观察结果的精度。二、重复原则第二十七页，共一百二十二页。2/10/2023二、重复原则重复是指在相同实验条件下进行多次观察，结果的稳定程度。从概率论知道，观察次数愈多，从样本计算出的统计量（如样本均数、样本率等）愈接近总体参数（如总体均数、总体率等）。但观察次数也不能太多，否则不仅造成浪费，而且难于控制实验条件，造成实验结果的可靠性差。因此，重复原则的意义是在保证实验结果具有一定可靠性的前提下，确定最小的样本含量。即作样本含量的估计。(详见第十九章)第二十八页，共一百二十二页。2/10/2023

实验设计中的重复(replication)是指各处理组与对照组要有适当的样本含量(samplesizes)。

无限地增加样本含量，将加大实验规模，延长实验时间，浪费人力物力，反而增加系统误差出现的可能性。

样本含量不足，检验效能（Power，1－β）偏低，导致总体中本来具有的差异无法检验出来。第二十九页，共一百二十二页。2/10/2023三、随机化原则

随机化原则：3层含义随机抽样：是从将符合条件的研究对象中随机抽取一定数量的个体做为受试对象。每个符合条件的研究对象被抽取的机会相等。随机分配：将纳入实验的受试对象随机分配到各组。使每一个研究对象都有同等的机会被分配到各组去。实验顺序随机：受试对象有相同的机会接受不同的实验顺序第三十页，共一百二十二页。2/10/2023随机化原则随机化的目的：通过随机，均衡干扰因素的影响，使试验组和对照组具有可比性，避免主观安排带来的偏性；随机化是统计分析的基础第三十一页，共一百二十二页。2/10/2023（一）随机化抽样

总体的每一个观察单位都有同等的机会被选入样本中来，并有同等的机会进行分组。（这里的总体是符合根据假设规定的入选标准的有限总体）随机≠随便病人的选择性：对医院、治疗医生、药物医生的选择性：对病人分组其他：疾病自身的规律、病人的年龄、性别等后果：影响疗效的判断；由于不随机，各组差异不符合概率论和统计学原理，使统计学检验结果无效第三十二页，共一百二十二页。2/10/2023（二）实验设计的随机化分组方法●半随机化：按就诊（入院）顺序、生日、住院号等；●简单随机化：投硬币、抽签、随机数字●随机区组●分层随机由上往下，效果越好！第三十三页，共一百二十二页。2/10/2023第三节

实验设计的基本内容和步骤科研设计的步骤:①建立研究假设;②明确研究范围;③确立处理因素;④明确观察指标;⑤确定实验设计的类型⑥控制误差和偏差第三十四页，共一百二十二页。2/10/2023一、建立研究假设医学科研的选题或立题就是确定所要研究的题目。选题是科研的起点，也是关系到科研成败的关键性问题。（1）准备工作：查阅大量的参考文献，认真收集、阅读与本课题有关的研究资料。（2）选题原则：一个优秀的课题，必须遵循创新性、先进性、科学性和可行性（人、物（设备、经费）、时间）四项基本原则。（3）研究条件和优势：预试验结果及以往的研究基础对中标均有不同程度的影响，选择有研究基础形成优势的领域进行深入探讨，不失为明智之举。

第三十五页，共一百二十二页。2/10/2023选题的范围一般包括如下方面：①有关病因或致病因素的探讨；②对临床稀有的病例或对新发现疾病的报道；③诊断试验的评价；④一般临床评价；⑤对疾病的预后与自然史研究；⑥有关疾病在人群中分布的定量研究。

第三十六页，共一百二十二页。2/10/2023选题中应注意下述问题①现实性：选择临床实际工作中迫切需要解决的问题，这是选题的原则。临床研究的主要任务，就是解决在临床实际工作中经常遇到的问题，包括研究发病原因、诱因、机理，影响诊断和治疗的因素，造成病死率高的主要原因，或者是常见病、多发病的诊断和防治措施等问题。

第三十七页，共一百二十二页。2/10/2023②创新性：临床科研题目要有所创新，这一点充分体现选题者的创新思想，具有创新性是科研选题工作的重要特点，也是科研题目得以成立的基本条件和价值所在。既是在前人工作基础上提出来的问题，又是在其基础上的继续发展，突破和创新。无论在技术理论上，科学研究方法上，以至在科学研究结果的解释上都应有所发展和前进。

第三十八页，共一百二十二页。2/10/2023③可行性：

选题时还应注意量力而行。选题中最容易产生的偏向是题目太大和太复杂，结果往往因为如病例不够，工作量太大或技术上难以实现而半途而废。解决办法是“看菜吃饭”，利用现有设备做现实可能做的研究；另外，也可以把大题目分成若干小题目，然后从一个个小题目着手研究，即“饭一口一口吃”。第三十九页，共一百二十二页。2/10/2023选题的基本方法大致如下：

①从招标范围中选题国家基金委员会与各级科研管理部门定期公布的《项目指南》，在指南中不仅列出了招标范围，还指出了鼓励研究的领域。研究者可根据自己已有的工作基础，尤其是个人专长、科室与单位优势、实践经验与设备条件，自由地申请具有竞争力的课题。

第四十页，共一百二十二页。2/10/2023②从碰到的问题中选题日常科研工作中务必注意观察以往没有观察到的现象，发现以往没有发现的问题，外部现象的差异往往是事物内部矛盾的表现。及时抓住这些偶然出现的现象和问题，经过不断细心分析比较，就可能产生重要的原始意念。有了原始意念，就有可能发展成为科研课题，甚至可能是另一种研究的效应结果。第四十一页，共一百二十二页。2/10/2023③从文献的空白点选题研究者可根据自己的特长与已掌握专业的发展趋势,进一步查阅近20～30年本专业国内外文献,从中吸取精华，获得启发，寻找空白点。填补国内外专业领域的空白点作为自己的选题，这类课题具有先进性和生命力，有可能在前人或他人研究的基础上提出新观点、新论点和新方法。第四十二页，共一百二十二页。2/10/2023④从已有课题延伸中选题延伸性选题可根据已完成课题的范围和层次，再次从其广度和深度中挖掘出新颖题目。由于研究课题本身并非独立存在，研究者应细心透视其横向联系、纵横交叉和互相渗透的现象，也可以进行延伸性选题，使研究工作循序渐进、步步深入，工作假说日趋完善，逐步达到学说的新高度。

第四十三页，共一百二十二页。2/10/2023⑤从改变研究要素组合中选题在实验研究和临床观察研究中，通常每个课题由被试因素、受试对象和效应指标三大要素组成。根据研究目的，有意识地改变原课题三大要素中之一，如发现具有理论意义和应用价值，就可构成一个新的课题。此法又称旧题发挥法选题。

第四十四页，共一百二十二页。2/10/2023二、明确研究范围(研究对象的确定）

即确定同质的研究总体。在临床试验中，需做以下工作：第四十五页，共一百二十二页。2/10/2023实验研究的基本要素受试对象(studysubjects)处理因素(studyfactor，treatment)实验效应(experimentaleffect)第四十六页，共一百二十二页。2/10/2023

三要素处理因素受试对象某种降压药高血压患者服该药前后血压差实验效应某降压药治疗原发性高血压的疗效研究。实验设计三要素:第四十七页，共一百二十二页。2/10/2023

整体实验：适用于综合性研究，接近临床状态，对象为整体，在体内进行实验或试验，容易受体内神经体液调节和复杂因素的干扰离体实验：对象为器官、组织、细胞、分子，适用于分析性研究，可排除内神经体液调节和控制复杂因素的干扰受试对象的层面

（一）受试对象第四十八页，共一百二十二页。2/10/2023取决于实验目的：1.研究医学参考值范围：健康人或相对健康者2.研究病因学：暴露于或未暴露于某危险因素的人群3.研究诊断方法：确诊为某病的患者和未患本病的人4.研究疗效：确诊为某病的患者5.基因靶向研究：基因结构较为清楚的动物6.蛋白质组学研究：从细胞中提取的蛋白质………….受试对象的确定第四十九页，共一百二十二页。2/10/2023受试对象的条件（重点掌握）必须同时满足：1.对处理因素敏感2.对处理因素有比较稳定的反应性3.可行性存在下列情况之一者，不宜作为临床科研对象：1.存在影响反应结果的并发症2.危重状态3.多种疗法无效者4.不能配合者5、某些处理措施可能对其产生不利影响的特殊人群。第五十页，共一百二十二页。2/10/2023受试对象的标准化1.受试对象的选择应有一定标准，包括纳入标准和排除标准例：奇曼丁治疗骨科慢性疼痛疗效观察第五十一页，共一百二十二页。2/10/2023纳入标准：

⑴中度以上慢性非癌症性疼痛⑵服用非类固醇抗炎药疼痛缓解不明显或不能耐受者⑶由骨骼肌肉退行性病变、椎间盘突出、骨质疏松等引起的慢性疼痛⑷年龄大于18岁⑸有能力按照研究方法服用药物并完成观察记录的患者第五十二页，共一百二十二页。2/10/2023排除标准：

⑴患有严重中枢神经系统疾病者⑵已知对阿片类药物过敏者⑶二周内使用过单胺氧化酶抑制剂的患者⑷精神疾病患者⑸有癫痫病史者⑹有严重心、脑、肝、肾疾病的患者⑺怀孕、授乳期的妇女第五十三页，共一百二十二页。2/10/20232.受试对象影响因素的控制动物：种类、品系、年龄、性别、体重、窝别、营养状态等人：年龄、性别、文化水平、经济状况、居住条件、生活习惯、饮食因素、嗜好等第五十四页，共一百二十二页。2/10/2023处理因素是根据不同的研究目的而给受试对象施加的各种处理内容。处理因素可以是生物的、化学的、或物理的，也可以是受试对象自身的某些特征。三、确定处理因素第五十五页，共一百二十二页。2/10/20231、处理因素的水平处理因素的强度称为水平。如以药物、毒物作为处理因素，剂量就是水平；如以年龄作为处理因素，不同的年龄组就是水平。正确选定处理因素的水平十分重要。第五十六页，共一百二十二页。2/10/20232、因素与水平的组合依照研究因素与水平的数目相组合，可产生四类不同的实验：1.单因素单水平2.单因素多水平3.多因素单水平4.多因素多水平第五十七页，共一百二十二页。2/10/20233、处理因素的确定正确选用药品剂型、手术方法、毒物、给药时间、给药途径等。抓住主要处理因素区分处理与非处理因素第五十八页，共一百二十二页。2/10/20234、处理因素的施加处理因素的强度、频率、持续时间和施加方法等，都应通过查找文献或预试验找出最适条件，制定有关规定和制度并保持固定，一旦进入正式实验，不能轻易改变。第五十九页，共一百二十二页。2/10/2023四、实验效应（明确观察指标）

实验效应：处理因素作用于受试对象引起的反应或结局，通过观察指标表达。第六十页，共一百二十二页。2/10/2023观察指标的要求（1）关联性：必须与研究目的有本质联系。（2）客观性：尽量选用客观指标。（3）灵敏性和特异度：尽量选用灵敏度高的指标。指标的灵敏度：检出真阳性的能力指标的特异度：检出真阴性的能力（4）精确性：

准确度(accuracy)或真实性（validity）：观察值与真值的接近程度，受系统误差的影响(如灵敏度、特异度)。

精密度(precision)或可靠性（reliabiliy）或重复性（repeatability）：重复观察时观察值与其均值的接近程度，受随机误差的影响（如一致百分率）第六十一页，共一百二十二页。2/10/2023准确度和精密度高准确度高和精密度不高准确度和精密度均不高准确度不高和精密度高第六十二页，共一百二十二页。2/10/2023五、确定实验设计类型

完全随机设计配对设计随机区组设计交叉设计析因设计第六十三页，共一百二十二页。2/10/2023六、控制误差和偏倚第六十四页，共一百二十二页。2/10/2023误差公理

凡实验结果都会有误差，误差自始至终存在于一切科学实验的过程之中。第六十五页，共一百二十二页。2/10/2023误差随机误差非随机误差抽样误差随机测量误差非系统误差（过失误差）系统误差选择性偏倚测量性偏倚混杂性偏倚第六十六页，共一百二十二页。2/10/2023（一）误差:测得值和真实值之差

误差的种类：随机误差和非随机误差

A．随机误差

1、随机误差的含义

它是一类不恒定的、随机性变化的的误差。包括在同一条件下对同一对象反复进行测量，在消除或控制系统误差后，每次测量结果仍会出现一些随机性变化称为随机测量误差和抽样误差第六十七页，共一百二十二页。2/10/20232、随机误差的特点（1）随机误差的出现或大或小，或正或负，服从正态分布。（2）不能消除，但可以通过统计学方法控制或估计其大小。第六十八页，共一百二十二页。2/10/2023B．非随机误差1、非系统误差（过失误差）

在实验过程中研究者由于偶然的失误造成的误差2、系统误差

在实验过程中产生的一些误差，假如它们的值是恒定不变的，或者是遵循一定的规律变化的，则称为系统误差

第六十九页，共一百二十二页。2/10/2023控制误差的关键控制实验误差的总要求：

切实杜绝过失误差，尽量消除系统误差，努力减小随机误差。关键措施：

在正确选定实验研究三个基本要素的基础上，认真贯彻实验设计的三个原则，加强质量控制，校正仪器和试剂，必要时采用盲法设计。第七十页，共一百二十二页。2/10/2023（二）偏倚的概念和种类1、概念：试验中由于某些非试验因素的干扰所形成的系统误差2、种类：选择性偏倚测量性偏倚混杂性偏倚第七十一页，共一百二十二页。2/10/2023（1）选择性偏倚：由于纳入观察对象的方法不正确而产生的偏倚控制选择性偏倚的措施：正确拟定观察对象的纳入和排除标准采用分层抽样方法正确设立对照贯彻随机化原则第七十二页，共一百二十二页。2/10/2023（2）测量性偏倚：实验过程中对研究对象进行观察和测量而造成的偏倚产生原因：沾染：对照组接受了实验组的处理措施干扰：实验组从实验外接受了对实验因素有效的药物或措施依从性和非依从性：受试者对干预措施及实验过程的执行程度为依从性。受试者未按照研究人员的规定方案执行称为非依从性。失访检查和诊断结果的不一致。观察记录失误心理因素干扰第七十三页，共一百二十二页。2/10/2023防止测量性偏倚的措施盲法签订实验合同检验对象的依从情况注意医德定期检查研究记录对实验方法、诊断标准的一致性在实验前做好估计第七十四页，共一百二十二页。2/10/2023主观指标结果观察,一般采用盲法:①盲法试验

盲法试验根据盲法程度分为三种:盲法试验单盲法试验双盲法试验三盲法试验第七十五页，共一百二十二页。2/10/2023

<单盲试验>

只有研究者了解分组的情况，受试对象不知道自己是治疗组还是对照组。

优点：

（1）避免受试对象主观因素所造成的偏倚；

（2）研究者知道病人用药具体情况，有利于病人在试验中的安全性。

缺点：

不能避免研究者方面带来的主观偏倚。第七十六页，共一百二十二页。2/10/2023<双盲法>

受试对象和研究参与者都不了解试验分组情况，而是由研究设计者来安排和控制全部试验。

优点：

避免受试对象和研究者两个方面的主观因素所带来的偏倚；

缺点：

方法复杂，较难实行，而且一旦出现意外，较难及时处理。第七十七页，共一百二十二页。2/10/2023<三盲法>

不但研究设计者和受试对象不了解分组情况，而且负责资料收集的研究参与者也不了解分组情况。其优缺点基本上同双盲法，从理论上说该法更合理，但实际实施起来很困难。第七十八页，共一百二十二页。2/10/2023(3)混杂性偏倚总结分析阶段，由于某些非实验因素与实验因素并存的作用，影响到观察的结果，造成混杂因素的偏倚如比较甲乙两地胃癌死亡率的差别，已知甲乙两地的年龄构成不同，则年龄构成的偏倚属于混杂偏倚。第七十九页，共一百二十二页。2/10/2023研究因素与混杂因素研究因素：主要研究指标，与研究结果(效应)相联系。混杂因素：干扰研究结果的指标。（与研究结果(效应)相联系,但不是本次研究的内容。）第八十页，共一百二十二页。2/10/2023常见的混杂因素年龄、性别病程、病情疾病史、家族史、伴发疾病工作性质、工作环境生活习惯、条件第八十一页，共一百二十二页。2/10/2023药物临床疗效研究疗效药物病情心理因素患者的状况（性别、年龄其他因素混杂因素举例第八十二页，共一百二十二页。2/10/2023

第四节常用的几种实验设计方法第八十三页，共一百二十二页。2/10/2023研究者根据研究目的、处理因素的多少结合专业制定选择合适的设计的方案，考察单个处理因素的因素可选用完全随机设计、配对设计、随机区组设计和交叉设计；多个处理因素的效应选用析因设计方案第八十四页，共一百二十二页。2/10/2023一、完全随机设计1、设计模式即完全随机设计(completelyrandomdesign)：单向分组，单因素，二或多水平按纳入标准预选对象受试者随机化实验组对照组第八十五页，共一百二十二页。2/10/20232、完全随机设计的优点：

（1）随机分配能有效地避免某些非实验因

素的影响，充分显示实验因素；

（2）随机分配增强比较组间的可比性

（3）设立对照能有效控制非实验因素对实

验因素影响，从而有效控制偏倚和误差

（4）满足统计学假设检验“所处理的资料必须随机化”的要求第八十六页，共一百二十二页。2/10/20233、完全随机设计的缺点（1）要求样本含量相对比较大；（2）一次试验只能作一个因素分析（3）当观察对象的同质性比较差时，混杂因素在组间均衡性比较差。第八十七页，共一百二十二页。2/10/20234、完全随机设计的随机化方法例动物15头，试用随机方法将其分配到甲、乙、丙三组中去。应用随机数字表进行随机分配:(1)将动物按体重轻重依次编为1、2、3、…、15号；(2)从随机排列表中任意指定一行（第20行）从左端连读15个数字。(3)规定序号1－5分入甲组，6－10分入乙组，11-15分入丙组。(建议应用统计软件SPSS实施随机化）第八十八页，共一百二十二页。2/10/2023动物编号123456789101112131415随机数字386443599898778768079151676244序号283614151112101135974所属组别甲乙甲乙丙丙丙丙乙甲丙甲乙乙甲甲组：1,3,10,12,15乙组：2,4,9,13,14丙组：5,6,7,8,11

第八十九页，共一百二十二页。2/10/20235、统计分析方法：计量资料：t检验或方差分析或秩和检验计数资料：X2检验等级资料：秩和检验第九十页，共一百二十二页。2/10/2023二、配对设计

1．配对设计的定义

将实验对象按一定条件配成对子，在随机分配每对中的两个对象接受不同的处理方式。

配对条件—影响实验效应的主要非处理因素：

动物实验：一般考虑将种属、窝别、性别相同，年龄、体重相近。

临床试验：常将性别相同，年龄相近作为配对条件。第九十一页，共一百二十二页。2/10/20232、配对设计(paireddesign)模式按某种或某些条件配对，除处理因素不同外其他条件相同或相似，对子内随机。按纳入标准确定对象对子1对子2对子3...按配对条件实验组对照组实验组实验组对照组对照组随机分组第九十二页，共一百二十二页。2/10/20233、配对设计的特点（1）与完全随机设计相比，更能严格控制非处理因素（混杂因素）对试验结果的影响，均衡性更好，尤其观察对象同质差时。（2）检验效率高。（3）可以减少样本含量。第九十三页，共一百二十二页。2/10/20234、应用配对设计注意点：（1）进行配对设计时应注意不要“配对过头”（2）在整个研究中，始终能辨认属于同一对子的是哪两个观察对象。因此观察对象编号非常重要。（3）记录试验数据应保持每对的一一对应关系，不能错乱或缺失。否则就会失去配对设计的意义第九十四页，共一百二十二页。2/10/20235、配对设计的观察对象的随机分配方法将14只大鼠按性别相同、体重相近配成7对，采用配对设计，将该7对大鼠分配到AB两组。方法：（可用SPSS完成）1、对子编号:2、规定：随机较小者序号为1，对应于A组，较大者为2，对应于B组。3、查随机排列表读取随机数:4、分组:第九十五页，共一百二十二页。2/10/2023在附表1随机数字表的第11行向右查，将随机数字依从抄写在“对子号”下。对子号12345671.1-1.22.1-2.23.1-3.24.1-4.25.1-5.26.1-6.27.1-7.2随机数5735273372245363940941107647序号21122112212121分组BAABBAABBABABA第九十六页，共一百二十二页。2/10/20236、自身前后比较与配对设计区别

自身前后比较是指对照与试验在同一受试对象进行，如以病人用药前后的血压值作对比。从消除个体差异角度出发，一直以来，把自身前后比较看作为配对设计。但自身前后比较与配对设计有以下区别：（1）配对设计要求同时观察对照与处理的作用；而自身前后比较总是将试验前的测量作为对照。（2）配对设计要求每对中的两受试对象随机分配到试验组与对照组；而自身前后比较总是将第一次测量作为对照。（3）试验前后某些环境因素或自身因素发生改变，并可能影响试验结果时，自身前后比较无法控制；而配对设计由于设立了对照组，可以消除混杂因素的影响。第九十七页，共一百二十二页。2/10/2023

对于治疗（处理）前后比较的试验，严谨设计方案应是：另外设立1个与处理组例数相同或相近的对照组（即所谓的内对照，平行组设计），然后进行两组处理前后差值的对比分析。失眠患者服药前后的睡眠时间（小时)安眠药组安慰剂组受试者治疗前治疗后受试者治疗前治疗后13.54.714.05.423.34.423.54.733.24.033.25.244.55.243.24.854.35.053.34.663.24.363.44.974.25.172.73.885.06.584.86.194.34.094.55.9103.64.7103.84.9第九十八页，共一百二十二页。2/10/20237、统计分析方法：计量资料：配对t检验计数资料：配对x2检验等级资料：配对秩和检验第九十九页，共一百二十二页。2/10/2023对子编号12345678910甲法＋＋－－＋＋＋－＋＋乙法＋－＋－＋－＋＋＋＋实验结果数据表格格式乙法甲法合计＋－＋527－213合计7310＋：阳性；－：阴性第一百页，共一百二十二页。2/10/2023对子编号12345678910甲法-+++++++-+++++++乙法+++++++--+++++++实验结果数据表格格式统计分析方法：计量资料：配对t检验(区组设计方差分析)计数资料：配对x2检验

等级资料：配对秩和检验第一百零一页，共一百二十二页。2/10/2023三、交叉设计(cross-overdesign)

1、交叉设计的概念是指按事先设计好的试验次序，在各个时期对研究对象逐一实施各种处理，以比较各处理组间差异。是将自身比较和完全随机设计组间比较综合应用的一种设计方法，与平行组设计比较，其效率较高。第一百零二页，共一百二十二页。2/10/2023

2、交叉设计模式受试对象A处理（药物）B处理（药物）B处理（药物）A处理（药物）洗脱期阶段Ⅰ阶段Ⅱ随机化

2×2交叉设计或二阶段交叉设计第一百零三页，共一百二十二页。2/10/20233、交叉设计优点

（1）节约样本含量

（2）能控制时间因素和个体差异对

处理因素的影响（相对自身前后比

较），检验效率较高

（3）在临床试验，此设计使每个观

察对象同时接受实验因素和对

照因素，符合医德第一百零四页，共一百二十二页。2/10/20234、交叉设计注意事项（1）两个处理因素必须没有蓄积作用(延滞作用)，不能相互影响。如有，两次处理间应有足够长的洗脱期以洗脱延滞效应。

洗脱期的长短视处理因素的半衰期而定，一般至少为5～6个半衰期。其次要考虑生物作用的特点，如阿司匹林的半衰期为0.5小时，但它对血小板的影响需一周左右才会消失，故洗脱期一般需10天左右。第一百零五页，共一百二十二页。2/10/20234、交叉设计注意事项（2）临床上适用于目前尚无特殊治疗而病情缓慢的慢性病患者的对症治疗。不适宜有自愈倾向，或病程较短的疾病的治疗研究。（3）交叉设计试验应尽可能采用盲法，使研究者和患者都不知道有效药物在哪一阶段使用，以免产生倚偏。尤其是容易是患者在第1阶段使用有效药物后，便退出试验，从而严重影响研究结果。因此应注意控制患者退出试验的比例尽可能使其降低到最低程度。第一百零六页，共一百二十二页。2/10/2023交叉设计资料的分析方法：★方差分析：交叉设计的方差分析第一百零七页，共一百二十二页。2/10/2023四、配伍组设计（随机区组设计）

1、随机区组设计概念

将受试对象按一定条件划分成配伍组

（每个配伍组的例数等于处理组个数）

将每一配伍组的各受试者

随机分配到各个处理组中

观察各组的实验效应第一百零八页，共一百二十二页。2/10/20232、随机区组设计模式配对设计的扩展按纳入标准确定对象区组1区组2区组3...按配伍条件不同水平或不同处理随机分组不同水平或不同处理不同水平或不同处理第一百零九页，共一百二十二页。2/10/2023

随机选择9窝中年大鼠，每窝中取两只雌性大鼠随机地分入甲、乙两组，甲组大鼠不接受任何处理(即空白对照)，乙组中的每只大鼠接受3mg/Kg的内毒素。分别测得两组大鼠的肌酐(mg/L)测定结果如下。

窝别编号：123456789甲(对照)组：6.23.75.82.73.96.16.77.83.8乙(处理)组：7.53.86.34.35.37.35.67.97.2

配对设计计量资料第一百一十页，共一百二十二页。2/10/2023按性别相同、年龄相近、病情相近把33例某病患者配成11个区组，每区组3个患者，分别给予A药、B药和C药治疗。治疗后患者血浆中的IGA含量见表。问经三种不同药物治疗后该病患者血浆中IGA含量有无差别？区组A药B药C药11.671.772.1022.042.032.0731.381.451.4841.021.091.0751.291.151.9261.321.051.2871.171.261.0882.121.872.0791.641.721.65