十一实验设计

1、第十一章 实 验 设 计,第一节 科学研究设计的基本精神,研究（实验、调查）设计的基本思路： 1.逻辑思维层次。提出研究假说，针对假说进行周密、合理的设计； 2.技术操作层次。资料的收集、汇总、整理和分析； 3.哲学层次。阐明结果，用辩证法判断，做出结论，然后应用于实践或者修正起初的假设（当结果与研究假设相矛盾时）。,医学研 究设计,医学专业设计：文献，选题 （创新、 、先进、科学、目的、可行，提出 假说、确定研究对象和技术方法,统计设计：确定设计类型、调查方法、 样本大小、对照组 、统计检验方法,第二节 实验研究的概念特征和类型,实验研究4项特征： 处理因素（也称“干预因素”），可以人为设置

2、； 受试对象可以随机分配到各组； 研究过程中除了处理因素不同外，其他干扰因素能够控制齐同； 研究结果若各组间有差别，并且该差别经统计检验后排除抽样误差的可能性，则可以认为这个差别是由于不同的处理所致，因果联系较为直接。,实验研究分类： 1.实验室实验：实验对象为动物（动物实 验）、 植物、生物材料 2.临床试验 ：实验对象大多为患者 3.社区干预实验：实验对象为社区人群,处理因素（study factor or treatment） 受试对象（study subjects） 实验效应（experimental effect）,第三节 实验设计的基本要素,一、处理因素 由研究目的确定的欲施加或欲

3、观察的、能引起受试对象直接或间接效应的（生物的、化学的、物理的）因素。 注意： 1.处理因素标准化 2.分清处理与非处理因素（与处理因素相对应并同时存在，能使受试对象产生混杂效应，也称混杂因素）,二、受 试 对 象 受试对象（研究对象）：处理因素作用的客体，由研究目的确定的研究总体（人、动物、植物、生物材料） 动物实验:动物，临床实验:患者、健康人 现场实验:社区人群 基本条件：对处理敏感 反应稳定,（一）动物的选择 与临床试验相比，动物实验具有许多独特的优点： 1.可以更严格地控制实验条件； 2.可以对实验对象进行有害或可能有害的因素研究； 3.可以直接获取反映实验效应的样本资料。如可把肝脏

4、取出测定。 4.多数实验动物传代比人类快得多，为遗传、免疫、肿瘤研究提供极大便利； 5.实验动物在饲养、管理上一般都比较经济。,（二）人的选择 1.病人的选择：统一诊断标准。 住院、门诊病人优缺点： 住院病人所处环境较安静，条件容易控制，试验容易维持恒 定，便于医生作观察、检查和记录；资料完整且易达到一定 的精确度。门诊病人受客观环境和主观心理状态不断变化的 影响，对医嘱的依从性（compliance）得不到保障、病历 记录粗糙而难以达到所要求的精确度。但门诊病人并非处在 特殊环境下，所进行的试验而获得的结果经得起日常生活的 考验，不至于出现某种治疗方案在医院里效果好，出院后效 果差的情况，所

5、以门诊病人的试验结果应用面较广。另外用 门诊病人作为受试对象，经济上较为合算，他们不需要特殊 的照顾与护理，且病例数量远多于住院病人。根据实际情况， 初步试验可在门诊病人中进行，较为细微和深入的试验应该 在住院病人中进行。,2.正常人做受试对象：,（1）事先向受试者讲清试验方法和目的，做到知情选择（inform conseut），不允许隐瞒和保密； （2）应该保证做到受试对象的健康不受损害， 试验是绝对安全的。 3.志愿受试者： 耐受性会比普通人更好。会使试验方法 （新药或新疗法）的“副作用”灵敏度下降，相 对应的是使“效果”灵敏度升高。,三、实验效应（experimental effect）

6、,实验效应：处理因素作用于受试对象的反应和 结局，由观察指标体现。 要求指标： 1. 客观性 2. 精确性： 准确度（观察值与真值的接近程度，主要 由系统误差引起）； 精密度（观察值与其均值的接近程度，主要 由随机误差引起）,3. 灵敏度和特异度：,灵敏度反应其鉴别真阳性的能力,在社区观察防治缺铁性贫血的效果，临床症状、体征、比色法测血红蛋白不灵敏，因只有缺铁明显时才会有血红蛋白变化、贫血症状与体征；选血清铁蛋白较灵敏。,特异度反应其鉴别真阴性的能力,在高血压病的研究中，用血压作指标特异度高；而用头昏、失眠作为指标特异性差。,第四节 科研设计的基本原则,在社区观察防治缺铁性贫血的效果，临床症状

7、、体征、比色法测血红蛋白不灵敏，因只有缺铁明显时才会有血红蛋白变化、贫血症状与体征；选血清铁蛋白较灵敏。,随机化的定义是抽取时要使每一观察单位都有同等的机会被抽取。随机化的方法有抽签和随机数字表。,（一）随机原则,（二）对照原则,对照组除了实验因素不同以外，实验过程中的实验条件和辅助措施，都应相同 常见的对照,安慰剂(placebo): 一种外形与实验药物一样，内容为无治疗效果的糖丸，外形指的是形状、颜色、味觉都应相同。,(6) 相互对照 各实验组之间互相为对照。 (7) 文献对照 又称“历史对照”。,表现为实验的例数（样本含量）和实验重复的次数。,（三）重复原则,（四）均衡原则 各组除处理因

8、素外，其它条件一 致,第五节 研究资料的质量,一、误差（error） 统计上将实验和调查观测到的原始数据计算得到的某指标的值与真值之差别，即样本统计量与总体参数之差别称为“误差”。,1. 过失误差（blunder error）：不允许发生的 错误. 2.系统误差（system error）：有偏向性差值的误差。如所用测量仪器不准，造成测定值偏大或者偏小。 流行病学中系统误差亦称“偏倚”（bias），包括选择偏倚、测量偏倚和混杂偏倚。 3. 随机误差（random error）：也称“偶然误差”或“统计误差”。同一仪器对同一对象重复测量多次，每次测量结果不会完全相同，这是由偶然因素造成的随机测量

9、误差；又如“抽样误差”。,二、准确度和精密度（accuracy and precision）,准确度和精密度是用来评价某种测定方法（包括仪器、试剂和操作步骤）测得结果可信赖程度的两项指标。 “准确”是指测定值与真值的接近程度，也称研究（测定）结果的真实性、有效度（validity），不真实的东西是无效的。,“精密度”是指用同一仪器（或方法）对同一标本进行多次测定的平均值，与各个别测定值接近的程度。 其差值属于随机误差，用标准差或变异系数来表示其大小，说明某方法的测定重现性、可信性。所以精密度反映了可信度（reliability）。,第六节实验研究中样本含量的估算,一、基本概念 影响例数的因素

10、： 1.数据种类 n大 小：定性 等级 定量 2.被检验指标间差值 (精度) 大小 3.变异度大小 4.两类误差大小 5.检验的单、双侧：双侧所需多于单侧 6.相关程度高低：相关程度越高，就小 7.效率高低：配对、配伍设计，各组例数相等时高,二、常用实验设计的样本含量 的估算（u 只取单侧）,（一）样本均数与总体均数比较（或配对检验）,（二）两个随机组均数比较,完全随机化设计 配对设计 配伍组设计 拉丁方设计,第七节 常用的实验设计方法,设计方案 ：将受试对象随机分配到实验组和对照组。,一、 完全随机化设计 (randomized control trial),研究因素为一个，又称为单因素设计

11、。,方 法 ：抽签、随机数字表（或随机 排列表）,例11-16 设有同种系同性别小白鼠14 只，试用随机数字表将它们分成两组。 方法：先将小白鼠随机编号为1， 2， ，14，然后在附表16随机数字表内任 一列及任一行作为起点向任何方向（上、 下、左、右，甚至对角线斜方向）连续抄录 14个二位数，事先规定奇数归入甲组，偶数 归入乙组（反之亦可）。,例11-17 试将18只小白鼠随机等分成三 组。方法：先将18只动物随机编号：118， 从附表15随机排列表内任意一行，假定为第 13行，依次抄录除去“18、19”的从017的十 八个随机数字。规定：05为甲，611为乙 ， 1217为丙,设计方案：将

12、实验对象按一定条件配成对子，再随机分配每对中的两个对象到实验组和对照组接受不同处理。,二、配对设计 (paired design),优点：增强处理间的均衡性，提高检验效能。 临床常用自身（同源）配对和异体配对。,例11-18 有8对受试者，试将每一对随机分配 在甲乙两种处理组中。 方法：第1对两个编号1.1，1.2；第2对编号2.1，2.2，余仿此。在随机排列表中任一行依此抄录“07”八个随机数字，事先规定奇数时按甲乙顺序，偶数时取乙甲顺序,设计方案: 将条件相近的实验对象配成组，再按随机的方法将每个配伍组中的个体分配到各个对比组中去，给予不同处理。 优点：增强处理间的均衡性，提高检验效能。,三、随机区