医学科研基本方法：实验设计方法（一）

BEAConfidential.|1实验设计方法BEAConfidential.|2统计设计实验设计现场调查设计BEAConfidential.|3实验设计方法1.配对设计(matched—pairsdesign)2.交叉试验设计(cross--overdesign)3.完全随机组设计(completerandomdesign)4.配伍组设计(randomizedblockdesign)5.均衡不完全配伍组设计(balancedincompleteblocksdesign)BEAConfidential.|4实验设计方法6.拉丁方设计(Latin--Squaredesign)7.析因设计(factorialdesign)8.正交设计(orthogonaldesign)9.序贯实验设计(sequentialtrial)BEAConfidential.|5一、配对设计

(matched—pairsdesign)配对设计是将受试对象配成对子，随机给予每对中的两个体以不同处理。配对条件为主要的非处理因素。在动物试验中，常将种属、性别、年龄、体重相近的两动物配成对子；临床试验中，常将性别相同，年龄，生活条件、病情轻重等相似的两个病人配成对子。BEAConfidential.|6配对设计的形式自身配对同一对象接受两种处理，如同一标本用两种方法进行检验，同一患者接受两种处理方法。异体配对将条件相近的实验对象配对，并分别给予两种处理。BEAConfidential.|7临床上异体配对较难实现，多用的是自身配对。皮肤科，两种疗法治疗白癜风；治疗方法的有效性评价，治疗前后对比静脉血和末梢血血糖BEAConfidential.|8儿童腹股沟疝发病危险因素的配对病例-对照研究赣榆县食管癌流行危险因素1：1配对病例对照研究军队老年人脑卒中相关危险因素的1比1配对病例对照研究开江县儿童乙型脑炎发病影响因素的病例对照研究真菌性鼻-鼻窦炎相关因素配对病例对照研究9试将已配成10对的20只小鼠随机分配到甲乙两组。先将小鼠编号，如第一对第一受试者编号为1.1，第二受试者编号为1.2，余仿此。再从随机排列表中随机指定某行，例如第6行，依次将0～9之间的随机数字录于受试者编号下，舍去10～19之间的数字，并规定随机数字为奇数时取甲乙顺序，偶数时取乙甲顺序。10分组结果

甲组：1.2、2.2、3.1、4.2、5.1、6.2、7.1、

8.2、9.1、10.1

乙组：1.1、2.1、3.2、4.1、5.2、6.1、7.2、

8.1、9.2、10.2随机分组BEAConfidential.|11配对设计的特点配对设计的优点：比较理想地控制了非处理因素的影响，均衡性较好，减少抽样误差，提高实验效率，减少实验样本含量。缺点：观察对象要经过挑选，特别是临床试验中病例较少时，样本含量较少。BEAConfidential.|12配对设计的统计分析当服从正态分布时，用配对比较的t检验；当不服从正态分布或分布未知时，用配对符号秩和检验。BEAConfidential.|13二、交叉试验设计

(cross--overdesign)将A、B两种处理先后施于同一批试验对象，随机地使半数对象先接受A，后接受B；另一半对象先接受B，后接受A。两种处理在全部试验过程中“交叉”进行，称为交叉试验。是在自身配对设计基础上发展起来的，该设计考虑了1个处理因素（A、B两水平），2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）对试验结果的影响。

14交叉设计优点①具备自身配对设计的全部优点，如减少个体间的差异，减少样本含量；②能控制时间因素（试验阶段）对处理因素的影响，因而优于自身对照设计；③各试验对象均接受试验因素和对照，符合医德要求。15适用条件及应注意的问题处理因素只有2水平，且两个非处理因素（试验阶段、受试对象）与处理因素间无交互作用。要求两阶段间须有一定间隔时间，以消除前阶段治疗措施的残留效应，保证两阶段的起始条件一致；间隔时间的长短可参照药典或预试验中药物在血清中的衰减速度；两次观察的时间不能过长；适用于病情较稳定、病程可以分阶段、短期治疗可见疗效的疾病，如比较两种抗菌素治疗肺炎的效果，病人一旦痊愈就不能再用另一种抗生素，就不适用。当药物有蓄积作用或排泄缓慢，使得第二次处理不能很快排除第一次的干扰，而影响第二次处理，也不适于应用。为消除患者的心理作用或防止研究者的暗示，一般多采用盲法。适于交叉试验的疾病消化道幽门螺杆菌感染、慢性病毒性肝炎、支气管扩张症、慢性消耗性疾病、精神障碍等疾病的病程特点也适用交叉试验评价药物疗效和治疗管理的研究。不适于交叉试验的疾病急性感染性疾病、一次治疗即可得到痊愈或出现明确结局的疾病、患病后可得到稳固免疫的疾病不适合应用交叉试验。另外,一些慢性病的急重症期,如冠心病的心肌梗死、糖尿病酮症酸中毒等不允许有间歇治疗,药物在体内显效时间过长以及临床特征不能在短时间重复出现的疾病也不适合应用交叉试验。BEAConfidential.|1617设计方法先将条件相近的观察对象配对并编号（如1.1，1.2；2.1，2.2；3.1，3.2…或1,2；3,4；5,6；…），再用随机分组方法将各对受试对象分配到两组；其中一个观察对象在第Ⅰ阶段接受A处理，第Ⅱ阶段接受B处理；另一个观察对象在第Ⅰ阶段接受B处理，第Ⅱ阶段接受A处理。要求观察对象的例数为偶数。A、B两种处理在全部试验过程中“交叉”进行，故称交叉试验设计。该设计中A、B处理方式处于先后2个试验阶段的机会均等，因而平衡了试验顺序的影响，能把处理方法间的差别与时间先后间的差别分开来分析。18例.某研究者欲通过12只大白鼠研究A、B两种参数电针刺激后痛域值上升情况，同时还考虑了个体差异与A、B顺序对痛域值的影响。试作交叉设计。设计如下：先将12只大白鼠按条件相近者配对并依次编号（1.1,1.2；2.1,2.2；3.1,3.2；…或1,2；3,4；5,6…），再任意指定随机数字表中的任一行（如第6行），并规定随机数字为奇数时，对子中的单号观察单位先用A后用B，双号观察单位先用B后用A；随机数字为偶数时，对子中的单号观察单位先用B后用A，双号观察单位先用A后用B。

19

分组结果：1、4、5、8、9、11号大白鼠用药顺序是AB；

2、3、6、7、10、12号大白鼠用药顺序是BA。交叉设计设计方法20统计分析根据实验所得数据的分布类型选用统计分析方法：

若满足方差分析条件的资料用方差分析；否则，用秩和检验。

交叉设计211.

方差分析

22交叉设计23交叉设计统计分析24交叉设计统计分析25交叉设计统计分析263、确定P值，做出推断结论交叉设计统计分析272.

秩和检验交叉设计统计分析28交叉设计统计分析29交叉设计统计分析30交叉设计统计分析31交叉设计统计分析32交叉设计统计分析BEAConfidential.|33三、完全随机组设计

(completerandomdesign)完全随机组设计是将受试对象，随机地分配到各个处理组中进行实验观察，或者从不同总体中随机抽样进行对比观察的一种试验设计。在实验研究中可先将实验对象编号，再用随机数字表或随机排列表把它们随机地分成两组或多组，分别用各种处理进行实验观察，各组实验对象例数可以相等，也可以不相等。BEAConfidential.|34完全随机组设计的特点此种设计的优点是设计和统计分析比较简单。缺点是试验效率较低，且只能分析一个因素。BEAConfidential.|35完全随机组设计的统计分析

一、两处理组1.大样本(当nl及n2均大于50时)当资料为计量时可用u检验，当资料为计数时可用χ2检验。2.小样本计量资料：当服从正态分布且方差齐时，采用t检验；当服从正态分布但方差不齐时，采用t′检验，当不服从正态分布或分布未知时，采用秩和检验；当资料为计数时可用确切概率法。BEAConfidential.|36完全随机组设计的统计分析二、多个处理组为计量资料时：当服从正态分布且方差齐时，采用方差分析；当不服从正态分布或分布未知时，采用秩和检验。当资料为计数时采用χ2检验。BEAConfidential.|37四、配伍组设计

(randomizedblockdesign)配伍设计是配对设计的扩大。当处理组数为三个或三个以上时，将受试对象的非处理因素相同或相似者组成配伍组