第十三章 研究设计总论课件

第十三章研究设计总论一、研究设计的作用及形式二、影响研究设计的5个因素研究因素与混杂因素对照组及均衡性指标及其选择随机化样本含量第十三章研究设计总论1

13.1研究设计的作用(1)合理安排试验因素，提高研究质量。控制误差，使研究结果保持较好的稳定性。通过较少观察例数，获取尽可能丰富的信息。总之：用较少的人力、物力、时间获得丰富而可靠的实验结果第十三章研究设计总论113.2研究设计的形式

试验前瞻性试验研究前瞻性研究(prospectivetrial)

调查前瞻性调查研究

(prospectivestudies)

试验回顾性试验研究回顾性研究(retrospectivetrial)

调查回顾性调查研究(retrospectivestudies)第十三章研究设计总论113.2.1前瞻性研究与回顾性研究

前瞻性研究的设计模式：

先设定原因经过实施后评定结果

（试验或调查）

运作顺序“从因到果”，与事物的客观进程一致。

回顾性研究的设计模式：

先确认结果经过实施后推断原因

（搜集试验资料或调查）

运作顺序“从果到因”，与事物的客观进程逆向。回顾性研究的科学性不如前瞻性研究。第十三章研究设计总论113.2.2试验研究与调查研究

试验研究：在严格控制研究条件下，给予观察对象施于某种干预的研究方法。调查研究：在自然条件下，一般不给观察对象施于干预的研究方法。(1)研究条件。试验研究的条件由研究者严格设定，调查研究的条件一般只能由研究者在现实状态下依据需要进行选择，(2)观察对象。试验研究往往将观察对象集中于所控制的时空区间内进行，调查研究除设计中的特定项目（如服用某预防性药物）外，一般只作观察而并不干预观察对象原来的生活以及社会活动。(3)例数。试验研究所需例数少于调查研究第十三章研究设计总论113.2.3前瞻性试验研究

新药研制过程中的临床试验是前瞻性试验研究

疗程（A）试验组：用某新药治愈率（A）疗程

（B）对照组：用对照药治愈率（B）

前瞻性意义的体现：设计时，先确定试验组用新药，对照组用对照药，这就先设定了原因；二组经过同样的疗程后，得出各自的治愈率，这就是后得到的结果。

试验研究意义的体现：所有观察对象都按统一标准确诊并随机分组，二组病例都在同一医院住院，于相同条件下接受治疗，唯一区别就是各组用药不同。第十三章研究设计总论113.2.4前瞻性调查研究

前瞻性调查研究常见于对多发病的现场观察。研究设计：在患区内，对一定范围居民的饮用水投放该元素，而对自然条件和社会条件近似的另一范围居民的饮用水投放安慰剂；并于投放前对全体观察居民作有关该地方病的体检，经过一年后，再进行同样体检；最后分析投放该元素和安慰剂的二部分居民一年间的变化之差异。特点：例数多、时间长、所需人力、物力多。一旦设计失误，损失巨大，因此应先做预调查第十三章研究设计总论113.2.5回顾性试验研究

常见关于某种疾病疗效的临床研究报告(1)病例的转归分组：分析各组中不同治疗方法所占的优势

接受A疗法接受B疗法

痊愈者ab

未愈者cd

(2)按病例所接受的治疗方法分组分析各组的治疗转归痊愈者未愈者

接受A疗法病例ab

接受B疗法病例cd

第十三章研究设计总论113.2.6回顾性调查研究

这是常见的研究形式，如对某恶性肿瘤作回顾性调查，可取1:1～1:4配对设计暴露未暴露病例ab对照cd研究目的是要通过对病例与对照者在某些指标方面的差异，探索与发病有关的因素，为进一步作前瞻性研究的设计提供线索GO第十三章研究设计总论1实验研究的基本要素13.3研究因素与混杂因素

降压药高血压病人血压值处理因素受试对象实验效应三要素：1.处理因素；2.受试对象；3.实验效应其他因素其他效应第十三章研究设计总论1例:1、苄普地尔对动物血压的影响。2、LAK细胞治疗慢性活动性乙肝的疗效观察。3、65例小儿急性偏瘫临床与CT分析。第十三章研究设计总论1

处理因素（实验因素）：研究者有意识地给予或控制的因素。因素水平：一个实验因素的不同数量等级或不同状态。处理：不同因素的不同水平的组合。

第十三章研究设计总论1若研究药物对高血压的疗效，则药物是处理因素。若A,B,C三种药，则因素的水平为3，A,B,C为处理。（单因素实验）若研究药物（A,B)，治疗方法（甲，乙），则药、治疗方法为处理因素，药、治疗方法各有两水平，A甲，A乙，B甲，B乙为四个处理。（两因素实验）第十三章研究设计总论1混杂因素(confoundingfactor)：与研究因素交织在一起，对试验效应可能产生影响，但并非我们所研究的因素。第十三章研究设计总论1如果a/b＝c/d，表示混杂因素（胎膜）未影响研究因素；如果a/b接近c/d，表示混杂因素对研究因素影响甚微，或为抽样误差所致；如果a/b悬殊于c/d，且假设检验有显著性，表示胎膜已破者与未破者之比在初产妇方面和经产妇方面是不同的:初产妇中胎膜已破者居多，经产妇中胎膜未破者居多。提示混杂因素（胎膜）的影响已波及研究因素。第十三章研究设计总论1胎膜已破者中的二组成功率之差异有统计学意义，即经产妇的成功率高于初产妇；胎膜未破者中的二个成功率之差异无统计学意义。表13.3所得结论改正了表13.1上半部所得结论，其原因是当排除混杂因素的干扰之后，研究因素原本的效应得以揭示出来。第十三章研究设计总论1控制混杂因素的办法：排除。如性别，病程，分期改为修饰因素。如年龄是一个混杂因素，可将年龄作为研究因素以外的另一因素纳入设计中，是为修饰因素。GO第十三章研究设计总论1实验设计的基本原则（一）对照（control）（二）随机化（randomization）分组（三）重复（replication）第十三章研究设计总论113.4对照组及均衡性

（controlgroupandbalance）

设立对照组以及保持组间的均衡性，是排除混杂因素的主要手段。

13.4.1对照组的条件

对照组是指对照于研究组的观察对象之组合。

(1)对等。除研究因素外，对照组具备与研究组对等的一切因素。(2)同步。对照组与研究组设立之后，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研究组专门设立的。第十三章研究设计总论1

实验组：T+S=E1

对照组：O+S=E2T的实验效应=E1-E2=E处理因素非处理因素+处理效应+非处理效应处理组：对照组：非处理因素非处理效应第十三章研究设计总论113.4.2对照组的种类空白对照(blankcontrol)：表示观察对象在没有研究因素时的自然状态，用于反映观察对象在研究过程中的自身变化标准对照(standardcontrol)：以标准品或标准效应作为对照者。标准对照与空白对照之差别仅在于对照的水准不同：标准对照取标准水准，空白对照取“0”水准。例如：①实验组儿童接种疫苗，对照组儿童不接种疫苗。②试剂空白、血样空白、无酶解空白、底物空白等。例①某种新的方法能否代替传统方法的研究；②某病患者与正常人的某生理、生化指标是否相同。

第十三章研究设计总论1试验对照(experimentalcontrol)：将某个混杂因素设入对照组，即为试验对照。如某研究磁疗效应之设计，按试验条件共设以下3组：①磁疗试验组：将经过磁性化处理的金属片置于观察对象之患处，通电流治疗；②常规对照组：同样条件的观察对象，经常规治疗；③试验对照组：所用金属片未经磁性化处理，其他所有条件均与磁疗试验组相同。相互对照(mutualcontrol)：设几个研究组互作对照，而并不确定哪一个为对照组。此法可用于筛选几种药物、比较不同的剂量、剂型等。

第十三章研究设计总论1例:在考查甲硝唑凝胶对酒渣鼻的疗效试验中,可将患有酒渣鼻的病人随机分为两组,一组用甲硝唑凝胶,另一组用凝胶基质(安慰剂)作为对照组。空白对照例：观察乳腺癌病人部分切除的疗效是否与全切除病人疗效一致，可选用全切除病人作为对照(过去公认的治疗方法），进行疗效比较。标准对照第十三章研究设计总论1例：治疗心绞痛的冠心2号方中，有丹参、川芎、红花、降香四味中药，如想了解方中丹参对治疗心绞痛的效果，可将病人随机分为两组,一组用冠心2号，另一组用冠心2号方中川芎、红花、降香三味中药，进行疗效比较。实验对照例：要比较几种驱虫药物效果，可将病人随机分组，每组病人给予一种驱虫药，然后比较各组的效果。相互对照第十三章研究设计总论1例：某人在研究某药物治疗铅中毒后的驱铅效果时，设计了如下的实验。差错的分析：患者脱离现场后即使不治疗亦有尿铅排出，实际上此研究成了具有假对照的研究。释疑：应设常规药作对照。第十三章研究设计总论113.4.3均衡性

除研究因素外，其他可能影响试验效应的因素均应尽可能相同。(1)相同。如性别相同或性别比相同。(2)相似。如同一观察对象之左侧与右侧、或试验前与试验后，以同窝动物作配对设计等。(3)接近。如病型相同，病情相同或轻、重病情者之比接近等。第十三章研究设计总论1均衡性与研究设计质量：(1)理想设计：组间均衡性好，组内均衡性也好；(2)较好设计：组间均衡性好，组内均衡性差；(3)不好设计：组间均衡性差，组内均衡性也差；(4)错误设计：组间均衡性差，组内均衡性好。总之，研究设计必须保持良好的组间均衡性，方可进行组间比较；至于组内均衡性，只有在确保组间均衡性的前提下，予以适当控制，才有意义。

第十三章研究设计总论1均衡性的实例分析GO第十三章研究设计总论113.5指标及其选择

13.5.1客观指标与主观指标尽量选用客观指标，主观指标客观化13.5.2定量指标与定性指标定量指标统计分析的敏感度高于定性指标13.5.3指标的连续性与非连续性在设计定量指标时，尽量使其具有连续性第十三章研究设计总论1例13.5

某地方病研究中，用二种食物配方饲养大白鼠，分析二组间的差异。

第十三章研究设计总论1go第十三章研究设计总论1例13.6《小儿成长过程之免疫水平变化》组序:123456年龄段:0～3个月～6个月～1岁～3岁～7岁～14岁每组设计10名小儿，检测其IgA、IgG等免疫抗体的滴度，并分别计算6组的均数，再通过方差分析比较6个均数。此设计之指标为非连续性的，存在以下4个缺点：6个均数间无连续性，不能形成免疫水平动态变化的完整概念。各组内观察对象的确切年龄分布可能不均等。免疫水平随年龄的变化趋势并非都是简单上升，如IgG先降而后升，呈二次曲线形，方差分析不能得到此变化趋势，(4)总例数虽达60名小儿，而实际反映免疫水平变化者却只有

6个均数，数据信息利用低。第十三章研究设计总论1改进设计如下：按原设计的6个年龄段，每个段取5～10名小儿，共30～60名，记录其“日龄”，为X值；测定其反映免疫水平的各个指标，为Y1、Y2、…值。取得全部资料后，分别按（X，Y1）、（X，Y2）、…绘制散点图，再作曲线拟合分析，最后可得出小儿免疫水平变化之曲线回归。对于研究设计的内容，常有一种误解：认为只要确定研究中的项目便可搜集资料，至于采用什么指标则是获得全部研究资料之后的事。应注意：设计中必须包括选择什么指标来反映研究结果，并提出相应的分析评价方法。GO第十三章研究设计总论113.6研究对象的随机化

13.6.1随机化（randomization)使研究对象有同等的机会被抽取或分配，随机化应贯穿于研究设计和实施的全过程。(1)抽样的随机：每一个符合条件的研究对象被收入研究范畴的机会相同，即总体中每个个体有相同的机会被抽到样本中来。第十三章研究设计总论1(2)分组的随机：每个研究对象被分配到不同处理组的机会相同。(3)实验顺序的随机：每个研究对象先后接受处理的机会相同。其中，第(1)条是保证所得到的样本具有对总体的代表性；第(2)条、第(3)条是保证研究对象在各处理组间尽可能均衡一致，保持各组间的可比性.第十三章研究设计总论1随机化方法：随机数字表，随机数发生器。计算机随机数发生器：产生(0,1)均匀分布的随机数，如使用SAS软件产生10个随机数：0.75445，0.74669，0.39511，0.93395，0.02378，0.84401，0.95097，0.80612，0.42565，0.02650。将每个数乘以1000并取整即得：754，746，395，933，023，844，950，806，425，026。第十三章研究设计总论1

随机抽样例13.7某校有学生4600人，今欲了解其近视率，从中抽取5％即230人作调查。先将全校学生从1到4600编号，然后用计算机产生230个0～1的随机数，每个数乘以4600取整，对应编号的学生组成参加本次检查的样本。随机排序例13.9有5个动物要先后接受处理，试用随机排列的方法决定实验对象接受处理的顺序。编号12345随机数0.48025，0.30569，0.61441，0.57569，0.70139。顺序21435第十三章研究设计总论1随机分组例13.8将符合实验要求的实验动物20只随机分配为A、B两组。首先将动物从1至20编号。用SAS在计算机上产生20个随机数，前10个对应于A组，后10个对应于B组。按随机数的大小排序，随机数的秩次就是动物的编号，从而确定分配方案。第十三章研究设计总论1分层随机化先对可能影响实验过程和结果的非处理因素进行分层，然后在每一层内进行随机化，称为分层随机化。例：为了保证实验组与对照组动物的性别比例相同，分别对雄性动物和雌性动物施行随机化分组。在多中心临床试验中，病人按中心分层后随机分组；在临床试验中，常按时段随机化，使每一时段内试验组和对照组的病例相似且人数相等，以抵消时间或季节因素的影响。在区组设计中，将实验对象先分成区组，然后在区组内进行随机化。

第十三章研究设计总论1例13.10设30例实验对象已分为6个区组，每个区组中的5例按1～5编号，欲随机分配到A，B，C，D，E5种处理中去，这时可利用随机排序法分别对每一区组内的5例对象排序，依次将它们分配到5种处理中。GO第十三章研究设计总论113.7样本含量及其估计

样本含量估计：按一定的统计学要求所确定的最小样本含量最小样本含量：指通过假设检验分辨“指标A≠指标B”所需的最少例数。统计学要求：①总体中A与B之差，依专业知识而定。反相关系。②Ⅰ型错误率反相关系③Ⅱ型错误率反相关系或1－

（把握度）：正相关系两总体确有差别，假设检验所能发现这一差别的能力。第十三章研究设计总论1最小样本含