医学精品课件：12-实验设计（140527）.ppt

1、1212 实验设计实验设计 实验设计实验设计（Design of Experiment，DOE）顺利进行科学研究和数据统计分析的先决条件顺利进行科学研究和数据统计分析的先决条件获得预期结果的重要保障获得预期结果的重要保障设设计计专业设计专业设计：统计设计统计设计：从从各专业角度各专业角度考虑考虑实验的科学安排实验的科学安排。从从统计学角度统计学角度考虑考虑资料的搜集、整资料的搜集、整理和分析的设计理和分析的设计。研究设计研究设计专业设计专业设计统计设计统计设计n 研究对象研究对象:分组、对照、样本含量分组、对照、样本含量n 处理因素处理因素n 观察指标观察指标n 数据的质量控制数据的质量控制n

2、 设计类型与统计分析方法设计类型与统计分析方法选题选题查阅文献查阅文献建立假说建立假说预试验预试验医学研究的主要分类：观察性研究观察性研究-调查设计调查设计干预性研究干预性研究-实验设计实验设计例：例：1.研究吸烟与肺癌的关系；研究吸烟与肺癌的关系；2.研究母乳、人工喂养对儿童生长发育的影响研究母乳、人工喂养对儿童生长发育的影响不能人为地施加干预措施（即处理因素）；不能人为地施加干预措施（即处理因素）；不能对人群进行随机分组：受试对象接受何种处理不能对人群进行随机分组：受试对象接受何种处理因素或同处理的何种水平不是由随机化决定的。因素或同处理的何种水平不是由随机化决定的。特点：特点：以客观、真

3、实的观察为依据，对结果进行对比分析以客观、真实的观察为依据，对结果进行对比分析观察性研究观察性研究（Observational study）例：例：1.健康教育能否预防小学生发生意外伤害；健康教育能否预防小学生发生意外伤害；2.两种毒物致畸变研究两种毒物致畸变研究-大白鼠染毒实验大白鼠染毒实验优点优点：可：可 1.施加处理因素，施加处理因素，2.实现分组的随机化，故实现分组的随机化，故可较好地控制处理因素，排除干扰，使比较组间有较可较好地控制处理因素，排除干扰，使比较组间有较好的均衡性和可比性。好的均衡性和可比性。缺点缺点：样本量较小时，均衡性和可比性难以保证；伦：样本量较小时，均衡性和可比性

4、难以保证；伦理学方面的问题。理学方面的问题。实验性研究实验性研究（Experiment study）举例：拟考察一种新药举例：拟考察一种新药“A脂脂”降血脂的疗效。拟选择降血脂的疗效。拟选择40只小鼠作为研究对象，考察只小鼠作为研究对象，考察A脂与脂与“洛伐他仃洛伐他仃”降血脂之降血脂之间的差别，以低密度脂蛋白（间的差别，以低密度脂蛋白（LDL）作为疗效判断的指标。）作为疗效判断的指标。随机分组随机分组估计样本量估计样本量造动物模型造动物模型A脂组脂组洛伐洛伐他仃组他仃组选择受试对象选择受试对象处理处理测测LDL改变量改变量统计统计处理处理结论结论 实验设计实验设计三大支柱三大支柱三要素三要素

5、四原则四原则实验设计类型实验设计类型实验设计实验设计12.1 实验设计的三要素实验设计的三要素12.2 实验设计的四原则实验设计的四原则12.3 常用的实验设计方案常用的实验设计方案12.4 样本含量的估算样本含量的估算 12.1 实验设计的三要素实验设计的三要素实验设计的三要素：实验设计的三要素：受试对象受试对象（Subject）实验效应实验效应（Experimental effect）处理因素处理因素（Treatment）受试对象受试对象处理因素处理因素实验效应实验效应其它因素其它因素其它效应其它效应举例举例：研究某药对研究某药对2型糖尿病患者的降糖效果型糖尿病患者的降糖效果1.受试对象受

6、试对象（Subject）：人或动物：根据人或动物：根据敏感性敏感性选择选择 可根据对象不同将分为可根据对象不同将分为动物实验动物实验、临床实验临床实验、现场实验现场实验A.受试对象的选入标准受试对象的选入标准明确规定受试对象选入标准：纳入标准和排除标准明确规定受试对象选入标准：纳入标准和排除标准B.受试对象的控制受试对象的控制（1）受试对象的一致性）受试对象的一致性 人人年龄、性别、病情、病程等年龄、性别、病情、病程等 动物动物种系、年龄、性别、体重等（是否有污染）种系、年龄、性别、体重等（是否有污染）（2）受试对象影响因素的控制）受试对象影响因素的控制 季节、温度、湿度、生活环境、嗜好、试验

7、辅助措施等。季节、温度、湿度、生活环境、嗜好、试验辅助措施等。（1 1）动物的选择）动物的选择 u常用的有小白鼠、大白鼠、豚鼠、家兔等。常用的有小白鼠、大白鼠、豚鼠、家兔等。u为保证动物试验的准确性，通常按实验目的和要求为保证动物试验的准确性，通常按实验目的和要求选择适宜的动物做试验，如在分离、鉴定病原菌时选择适宜的动物做试验，如在分离、鉴定病原菌时选用最敏感的动物。选用最敏感的动物。如：小白鼠对肺炎链球菌、破伤风外毒素敏感；如：小白鼠对肺炎链球菌、破伤风外毒素敏感；豚鼠对结核分枝杆菌敏感。豚鼠对结核分枝杆菌敏感。u还应注意动物的年龄、性别和生理状态。还应注意动物的年龄、性别和生理状态。来源：

8、郑州大学学报（医学版），来源：郑州大学学报（医学版），2011，46（3）目的目的:探讨不同探讨不同pH 值的值的十二指肠胃混合食管反流十二指肠胃混合食管反流对对食食管腺癌管腺癌发生的影响。发生的影响。方法方法:选用选用大鼠大鼠建立动物模型。建立动物模型。建立低和高建立低和高pH值十二指肠胃混合食管反流值十二指肠胃混合食管反流SD大鼠模大鼠模型型，每组各，每组各30只（只（雌、雄雌、雄各半），分别观察造模各半），分别观察造模40周后周后动物食管炎、动物食管炎、Barrett s食管、腺体不典型增生和食管腺食管、腺体不典型增生和食管腺癌的发生率。癌的发生率。题目：题目：不同反流物对十二指肠胃混合

9、食管反流大鼠不同反流物对十二指肠胃混合食管反流大鼠食管腺癌发生的影响食管腺癌发生的影响来源：郑州大学学报（医学版），来源：郑州大学学报（医学版），2009，44（6）目的目的:建立建立经口内途径的下颌支垂直骨切开术经口内途径的下颌支垂直骨切开术(IVRO)动物模型动物模型,为正颌外科的基础研究提供良好为正颌外科的基础研究提供良好的实验平台。的实验平台。方法：选用方法：选用恒河猴恒河猴建立建立IVRO动物模型。动物模型。题目题目恒河猴下颌支垂直骨切开术动物模型的建立恒河猴下颌支垂直骨切开术动物模型的建立（2 2）人的选择）人的选择 临床试验中，受试对象是人（患者或健康志愿临床试验中，受试对象是人

10、（患者或健康志愿者），其要求也更加严格。者），其要求也更加严格。u 要有明确的诊断标准、纳入标准和排除标准，要有明确的诊断标准、纳入标准和排除标准，u 还要有患者的知情同意（或知情不拒绝），还要有患者的知情同意（或知情不拒绝），u 还要有医学伦理委员会的认可。还要有医学伦理委员会的认可。1.受试人群选择受试人群选择：受试者依知情同意，自愿参加为原则，近期：受试者依知情同意，自愿参加为原则，近期无流感病毒感染史、无流感疫苗接种史及接种禁忌症者。无流感病毒感染史、无流感疫苗接种史及接种禁忌症者。2.受试者入选标准受试者入选标准3岁及其以上不同年龄的健康人群，智力正常，本人（或其岁及其以上不同年龄的

11、健康人群，智力正常，本人（或其监护人）知情同意，并签署知情同意书。监护人）知情同意，并签署知情同意书。受试者能遵守临床研究方案的要求参加随访。受试者能遵守临床研究方案的要求参加随访。愿意在疫苗临床试验期间提供血样，协助填写研究资料。愿意在疫苗临床试验期间提供血样，协助填写研究资料。经查问病史、体检和临床判定健康者，且符合本制品的免经查问病史、体检和临床判定健康者，且符合本制品的免疫接种的受试者。疫接种的受试者。受试者能遵守临床研究方案的要求。受试者能遵守临床研究方案的要求。过去未接种过流感疫苗，且近过去未接种过流感疫苗，且近1周内未接种其他预防制品。周内未接种其他预防制品。腋下体温腋下体温37

12、者。者。甲型甲型H1N1流感病毒裂解疫苗安全性及免疫原性临床试验流感病毒裂解疫苗安全性及免疫原性临床试验3.受试者排除标准：受试者排除标准：研究者认为有可能影响试验评估的任何患有任何严重疾病，研究者认为有可能影响试验评估的任何患有任何严重疾病，如：肿瘤、自身免疫病等。如：肿瘤、自身免疫病等。对研究疫苗中的任何成份过敏者。对研究疫苗中的任何成份过敏者。有神经系统症状或体征病史者。有神经系统症状或体征病史者。有已知或可疑（或有高危发生可能）的免疫功能损伤或异有已知或可疑（或有高危发生可能）的免疫功能损伤或异常者。常者。有出血体质或出血时间延长情况者。有出血体质或出血时间延长情况者。在过去在过去6个

13、月内曾确诊流感感染、或至少接受过一次流感疫个月内曾确诊流感感染、或至少接受过一次流感疫苗接种者。苗接种者。在过去在过去1周内曾接受其他疫苗或免疫球蛋白注射、任何研究周内曾接受其他疫苗或免疫球蛋白注射、任何研究性药物。性药物。在过去在过去7天内曾有任何急性疾病、需要全身应用抗生素或抗天内曾有任何急性疾病、需要全身应用抗生素或抗病毒治疗的感染者。病毒治疗的感染者。在过去在过去3天内曾有发热（腋下体温天内曾有发热（腋下体温38）者。）者。正在参加另一项临床研究者。正在参加另一项临床研究者。2.处理因素处理因素（Treatment）：根据研究目的确定的欲施加的或欲观察的，能引起根据研究目的确定的欲施加

14、的或欲观察的，能引起受试对象直接或间接反应的因素。受试对象直接或间接反应的因素。n 动物的染毒与不染毒；动物的染毒与不染毒；n 患者的给药、不给药或给药的剂量。患者的给药、不给药或给药的剂量。n 手术方法手术方法n 用什么干预？等用什么干预？等举例：举例：受试对象受试对象处理因素处理因素实验效应实验效应其它因素其它因素其它效应其它效应举例举例：研究某药对研究某药对2型糖尿病患者的降糖效果型糖尿病患者的降糖效果 病人对治疗的反应除了治疗因素外，还包括其心理状病人对治疗的反应除了治疗因素外，还包括其心理状态、工作环境、生活条件及社会心理因素等，后者可称态、工作环境、生活条件及社会心理因素等，后者可

15、称为为非处理因素非处理因素，但对处理因素有重要影响。，但对处理因素有重要影响。设计要注意：设计要注意：抓住实验中的主要因素；抓住实验中的主要因素；明确处理因素和非处理因素；明确处理因素和非处理因素；处理因素须标准化：处理因素须标准化：实验因素在整个试验过程中保实验因素在整个试验过程中保持不变，例如，不同时期的药物批号、手术操作者熟持不变，例如，不同时期的药物批号、手术操作者熟练程度。练程度。非处理因素非处理因素：与处理因素同时存在，能使受试对象产与处理因素同时存在，能使受试对象产生效应的因素，因其常常干扰效应与所研究因素间的生效应的因素，因其常常干扰效应与所研究因素间的观察与分析，又常叫混杂因

16、素（观察与分析，又常叫混杂因素（Confounder）。研究者应通过研究者应通过随机分组随机分组、设对照组设对照组及及采用最采用最适当的试验设计方法适当的试验设计方法等，尽量地使全部的非处理等，尽量地使全部的非处理因素，或者重要的非处理因素在各组的因素，或者重要的非处理因素在各组的分布均衡分布均衡（需进行假设检验），最大限度的控制非处理因（需进行假设检验），最大限度的控制非处理因素对实验结果的影响。素对实验结果的影响。注注 意：意：来源：郑州大学学报（医学版），来源：郑州大学学报（医学版），2010，45（6）一般资料：选择一般资料：选择.56例鹿角型肾结石患者，其中一期例鹿角型肾结石患者，其

17、中一期单通道组单通道组32例，一期双通道组例，一期双通道组24例，均知情同意。例，均知情同意。2组组患者一般情况均衡患者一般情况均衡。题目：题目：一期双通道微造瘘经皮肾镜治疗肾鹿角状结一期双通道微造瘘经皮肾镜治疗肾鹿角状结石石24例例 为了尽可能减少各组受试对象的自身条件对实验为了尽可能减少各组受试对象的自身条件对实验结果的影响，常常根据专业知识和实验条件，找出重结果的影响，常常根据专业知识和实验条件，找出重要的非实验因素，对其进行控制，这样的设计有配对要的非实验因素，对其进行控制，这样的设计有配对设计、随机区组设计。设计、随机区组设计。例：如果例：如果“窝别、性别、及体重窝别、性别、及体重”

18、是影响小鼠效应是影响小鼠效应的主要混杂因素，可考虑将其作为区组因素，的主要混杂因素，可考虑将其作为区组因素，则不同窝别就是其不同的水平。则不同窝别就是其不同的水平。3.实验效应实验效应（Experimental effect）：是处理因素作用于受试对象的反应（是处理因素作用于受试对象的反应（response）和）和结局（结局（outcome），通过观察指标来体现。），通过观察指标来体现。关键是指标的选择：关键是指标的选择：选择好的指标。选择好的指标。准确性（准确性（accuracy）精密性（精密性（precision）特异性（特异性（specificity）灵敏性（灵敏性（sensitivit

19、y）指标的选择：指标的选择：n 指标的观察：实施盲法指标的观察：实施盲法n 客观性客观性四四性性 实验因素实验因素作用于受试对象的结果，通过观察作用于受试对象的结果，通过观察指标表达。指标表达。观察指标观察指标应客观、精确应客观、精确。1.客观性：客观性：2.精确性：精确性：准确度准确度或真实性或真实性观察值与真实值的接近程观察值与真实值的接近程度，受度，受系统误差系统误差的影响的影响。常用指标：常用指标：灵敏度、特异度灵敏度、特异度 精密度精密度或可靠性或重复性或可靠性或重复性重复观察时观察重复观察时观察值与其均值的接近程度，受值与其均值的接近程度，受随机误差随机误差的影响。的影响。常用指标

20、：常用指标：Kappa值、一致百分率值、一致百分率 准准确确度度和和精精密密度度都都好好 准准确确度度差差、精精密密度度好好 准准确确度度好好、精精密密度度差差 准准确确度度和和精精密密度度都都差差 对指标的观察在对指标的观察在实验效应实验效应中带有偏倚，会影中带有偏倚，会影响结果的比较和分析。响结果的比较和分析。12.2 12.2 实验设计的基本原则实验设计的基本原则四原则：四原则：对照原则对照原则重复原则重复原则随机原则随机原则英国统计学家英国统计学家 R.A.Fisher 提出实验设计三原则：提出实验设计三原则：均衡原则均衡原则一、一、对照原则对照原则（Control）对照是比较的对象；

21、设置的目的是对照是比较的对象；设置的目的是 1.用以比较；用以比较；2.控制混杂因素和偏倚，以减少实验误差和系统误差。控制混杂因素和偏倚，以减少实验误差和系统误差。同期对照同期对照（concurrent control）：在整个实验过）：在整个实验过程中，实验组与对照组始终处于同时同地。程中，实验组与对照组始终处于同时同地。基线比较基线比较（baseline）：对照组设置后，应检验两）：对照组设置后，应检验两组开始时的状态是否均衡。组开始时的状态是否均衡。常用的对照形式：常用的对照形式：安慰剂对照安慰剂对照（Placebo controlPlacebo control）对象对象 I处理效应处理

22、效应其它因素其它因素其它效应其它效应处理因素处理因素对象对象 II效应效应其它因素其它因素其它效应其它效应安慰剂安慰剂实验组：实验组：对照组：对照组：安慰剂安慰剂（Placebo）无药理作用的无药理作用的“假药假药”或或“伪药伪药”(dummy medication)外观（剂型、大小、顔色）、重量、气味及口味等与外观（剂型、大小、顔色）、重量、气味及口味等与试验药物一致。试验药物一致。目的目的：克服研究者、受试对象、评价者等由于心理因素所克服研究者、受试对象、评价者等由于心理因素所造成的偏倚；造成的偏倚；消除疾病自然进程的影响，分离出由于试验药物引消除疾病自然进程的影响，分离出由于试验药物引起

23、的真正反应。起的真正反应。注意：注意：慎用，以不影响人的健康为前提。慎用，以不影响人的健康为前提。空白对照空白对照（Blank control）对象对象 I处理效应处理效应其它因素其它因素其它效应其它效应处理因素处理因素对象对象 II效应效应其它因素其它因素其它效应其它效应不处理不处理实验组：实验组：对照组：对照组：空白对照空白对照（Blank control）对照组不施加任何措施，反映研究对象在实验过程对照组不施加任何措施，反映研究对象在实验过程中的自身变化。中的自身变化。由于处理手段非常特殊，安慰剂盲法试验无法执由于处理手段非常特殊，安慰剂盲法试验无法执行，行，或执行起来非常困难或执行起来

24、非常困难,如放射或手术治疗。如放射或手术治疗。试验药的不良反应非常特殊，以至无法使研究者试验药的不良反应非常特殊，以至无法使研究者处于盲态（处于盲态（blindness），用安慰剂意义不大，这），用安慰剂意义不大，这时采用空白对照。时采用空白对照。一般物理化学实验中扣除本底值的差异；一般物理化学实验中扣除本底值的差异；临床试验中，可用于不适合安慰剂对照或慢病研究中。临床试验中，可用于不适合安慰剂对照或慢病研究中。标准对照标准对照（Standard control）：实用现有的标准方法实用现有的标准方法或常规方法，或现有的标准值或参考值作对照。或常规方法，或现有的标准值或参考值作对照。对象对象

25、I新效应新效应其它因素其它因素其它效应其它效应新处理新处理对象对象 II标准效应标准效应其它因素其它因素其它效应其它效应实验组：实验组：对照组：对照组：标准处理标准处理注意：注意：用现有的标准值或参考值作对照用现有的标准值或参考值作对照-不好！不好！自身对照自身对照（Self control）：实验和对照在同一受试对实验和对照在同一受试对象身上进行，如身体对称部分或前后接受两不同处理。象身上进行，如身体对称部分或前后接受两不同处理。对象对象 IA效应效应其它因素其它因素其它效应其它效应A对象对象 IIB 效应效应其它因素其它因素其它效应其它效应B实验组：实验组：对照组：对照组：举例：举例：研究

26、某治疗烧伤新药的疗效。研究某治疗烧伤新药的疗效。同个体某部位同个体某部位同个体对称的部位同个体对称的部位举例：举例：研究盐酸西布曲明的减肥效果研究盐酸西布曲明的减肥效果-前后对照前后对照 注意注意：单一的前后对照是不提倡的；要设对照组。：单一的前后对照是不提倡的；要设对照组。前后对照不是同期对照；前后对照不是同期对照；在实验中同样需要另设一个对照组，用处理前后效在实验中同样需要另设一个对照组，用处理前后效应的差值来比较实验组和对照组。应的差值来比较实验组和对照组。西布曲明西布曲明肥胖患者体重肥胖患者体重（服药前）（服药前）肥胖患者体重肥胖患者体重（服药后）（服药后）自身对照自身对照（Self

27、control）如果是治疗前后某项指标的比较，必需保证如果是治疗前后某项指标的比较，必需保证试验试验前后某些环境或自身因素保持不变！前后某些环境或自身因素保持不变！编号编号 服药前服药前服药服药5天天服药服药15天天服药服药20天天1141.3 124.7 123.3 124.0 2142.0 137.7 130.7 131.7 3142.7 138.0 148.7 147.3 4143.0 136.7 133.3 129.3 5143.7 123.3 123.3 116.7 6144.7 130.7 133.3 135.3 7145.0 130.0 136.7 133.3 8145.7 14

28、9.3 147.7 149.3 9147.0 143.7 140.0 140.7 10148.3 145.7 142.7 144.0 SBP(mmHg）相互对照相互对照（Mutual control）对象对象 IA 效应效应其它因素其它因素其它效应其它效应处理处理A对象对象 IIB 效应效应其它因素其它因素其它效应其它效应处理处理B实验组：实验组：对照组：对照组：实验对照实验对照（Experimental control）：对照组不施加对照组不施加处理因素，但施加与处理因素有关的实验因素。处理因素，但施加与处理因素有关的实验因素。对象对象 IA+B 效应效应其它因素其它因素其它效应其它效应A+

29、B对象对象 IIB 效应效应其它因素其它因素其它效应其它效应B实验组：实验组：对照组：对照组：举例：举例：赖氨酸添加实验，考察补充赖氨酸对儿童发育的影响赖氨酸添加实验，考察补充赖氨酸对儿童发育的影响赖氨酸赖氨酸 +面包面包面包面包赖氨酸赖氨酸 +面包面包面包面包 历史对照历史对照（Experimental control）：）：拿当前的实验结果与历史上的同类实验结果拿当前的实验结果与历史上的同类实验结果相比较，即为相比较，即为，一般不宜采用。，一般不宜采用。n 安慰剂对照安慰剂对照n 空白对照空白对照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 实验对照实验对照n 历史对照

30、历史对照对 照对 照A.实验对照实验对照 B.空白对照空白对照 C.安慰剂对照安慰剂对照 D.相互对照相互对照 E.自身对照自身对照1.为研究某新药治疗胃溃疡的效果，对照组选用雷尼为研究某新药治疗胃溃疡的效果，对照组选用雷尼替丁治疗，这属于替丁治疗，这属于 。2.为明确某食物疗法对贫血的疗效，选用治疗前、后为明确某食物疗法对贫血的疗效，选用治疗前、后血红蛋白量作为疗效观察指标，这属于血红蛋白量作为疗效观察指标，这属于 。3.为研究某感冒药物疗效，实验组服用该新药，对照为研究某感冒药物疗效，实验组服用该新药，对照组不使用任何药物，这属于组不使用任何药物，这属于 。4.若上题，对照组服用感冒通胶囊

31、，则属于若上题，对照组服用感冒通胶囊，则属于 。练习题：练习题：二、二、随机原则随机原则（Randomization）随机抽样随机抽样：每个附合条件的受试对象被抽取的机：每个附合条件的受试对象被抽取的机 会均等。会均等。随机分配随机分配：每个受试对象被分到各组的机会均等。：每个受试对象被分到各组的机会均等。实验顺序的随机实验顺序的随机：每个受试对象先后接受处理的机：每个受试对象先后接受处理的机 会均等。会均等。随机化应贯穿研究设计和实施的全过程，包括：随机化应贯穿研究设计和实施的全过程，包括：（一）目的：使实验组与对照组之间在非实验因素的分（一）目的：使实验组与对照组之间在非实验因素的分布尽量

32、保持均衡一致，统计学上常采用随机化的方法。布尽量保持均衡一致，统计学上常采用随机化的方法。1.抽签或掷硬币抽签或掷硬币2.随机数字表随机数字表（Table of random number）3.计算机的伪随机数发生器计算机的伪随机数发生器（Pseudo random number，PRN）（二）随机化的方法（二）随机化的方法软件软件种子数种子数（1）抽样的随机抽样的随机n 单纯随机抽样单纯随机抽样n 系统抽样系统抽样n 分层抽样分层抽样n 整群抽样整群抽样【SPSS-软件实现软件实现】产生对象编号产生对象编号 设计种子数设计种子数 运行随机抽样过程运行随机抽样过程 单纯随机抽样单纯随机抽样排序

33、：随机编号排序：随机编号单纯随机抽样单纯随机抽样-STATA实现实现nset obs 100 产生数据文件，含100个记录ngen id=_n 产生变量idnsave d:mydata 保存数据nset seed 12345 设定种子数nsample 15 抽取15%的观察单位nList 显示抽中的15个编号STATA 程序：结果案例找错：案例找错：随机选取随机选取2005年年1月至月至2006年年12月期间在郑州月期间在郑州市中心医院口腔科就诊的市中心医院口腔科就诊的203例中重度慢性牙周例中重度慢性牙周炎患者为研究对象，选自同期在该科就诊的牙周炎患者为研究对象，选自同期在该科就诊的牙周健康

34、的患者作为对照。健康的患者作为对照。仅笼统地说仅笼统地说“随机随机”，未说明随机抽样未说明随机抽样的具体方法！的具体方法！3.2 分组的随机分组的随机 研究者可从研究目的、处理因素的多少，并研究者可从研究目的、处理因素的多少，并结合专业要求选择适合的设计方案，如：结合专业要求选择适合的设计方案，如：完全随完全随机设计、配对设计、随机区组设计机设计、配对设计、随机区组设计等，然后进行等，然后进行随机分组。随机分组。目的：目的：使各组之间的非处理因素均衡。使各组之间的非处理因素均衡。完全随机化分组完全随机化分组（Complete randomization）：直接将受试对象进行随机化分组。直接将受

35、试对象进行随机化分组。方法一：方法一：随机数字表法随机数字表法 编号：动物按体重大小、患者按就诊次序编号：动物按体重大小、患者按就诊次序 取随机数（与取随机数（与n的位数相同）的位数相同）确定组别确定组别【举例举例】采用随机化的方法将同性别、体重相近采用随机化的方法将同性别、体重相近的的 30只动物分到只动物分到 A、B、C三组。三组。附表附表1 1 随机数字表（部分）随机数字表（部分）方法一：随机数字表法方法一：随机数字表法 编号：动物按体重大小、患者按就诊次序编号：动物按体重大小、患者按就诊次序 取随机数（与取随机数（与n的位数相同）的位数相同）编号12345678910随机数167723

36、027709618725213的余数1222201010编号11121314151617181920随机数280624259316711359783的余数1001012120编号21222324252627282930随机数230547472578437671613的余数2222101121A 组 6 8 10 12 13 15 20 26 B组 1 7 9 11 14 16 18 25 27 28 30C组 2 3 4 5 17 19 21 22 23 24 29 按号分组：按号分组：方法二：采用随机数排秩的办法，事先规定随机数排方法二：采用随机数排秩的办法，事先规定随机数排序为序为1-10

37、的的A组，组，11-20的为的为B组，组，21-30的为的为C组。组。编号12345678910随机数167723 02770961872521排序排序625912642029128编号111213 14151617181920随机数280624 25931671135978排序排序15311 133072251928编号212223 24252627282930随机数230547 47257843767161排序排序10217 18142716242321A 组 1 3 4 6 10 12 16 18 21 22 B组 7 9 11 13 14 19 23 24 25 27C组 2 5 8

38、15 17 20 26 28 29 30方法三方法三：通过计算机编程实现完全随机化分组：通过计算机编程实现完全随机化分组nset obs 30 产生数据文件，含30个记录ngen id=_n 产生变量idnset seed 124 设定种子数ngen r=uniform()产生随机数rnsort r 随机数r 排序ngen treat=group(3)将所有记录按随机数排序并分到3组nList 显示分组结果STATA 程序：运行结果：运行结果：高压氧综合治疗婴幼儿脑瘫临床疗效观察高压氧综合治疗婴幼儿脑瘫临床疗效观察一文一文选择选择2006.12006.12在中国人民解放军在中国人民解放军91医

39、院确诊医院确诊的的6月月3岁脑瘫患儿岁脑瘫患儿140 例。例。采用随机分组法分为两组，一个为实验组（采用随机分组法分为两组，一个为实验组（70例），另一个为对照组（例），另一个为对照组（70例），实验组在对照例），实验组在对照组常规综合治疗（头针、穴位注射及功能训练等）组常规综合治疗（头针、穴位注射及功能训练等）的基础上加用高压氧治疗。的基础上加用高压氧治疗。仅笼统说“随机分组”，未说明随机分组的具体方法。案例找错：案例找错：步骤一：首先按照体重顺序排序并编号步骤一：首先按照体重顺序排序并编号1，2，3.步骤二：应用程序产生随机数字步骤二：应用程序产生随机数字 步骤三：约定每一个区组中随机数最

40、小的到步骤三：约定每一个区组中随机数最小的到1组，依次组，依次为为2，3，【举例举例】将将60只小白鼠按体重作为分层或区组因素，只小白鼠按体重作为分层或区组因素，分到分到10个区组，随机分配每个区组中的个区组，随机分配每个区组中的6只小白鼠到只小白鼠到不同的实验组（共不同的实验组（共6个）。个）。分层或区组随机化分组分层或区组随机化分组方法方法：通过计算机编程实现分层随机化分组：通过计算机编程实现分层随机化分组STATA 程序：nset obs 60negen id=seq()negen b=seq(),block(6)nset seed 2568ngen r=uniform()nlistns

41、ort b rngen g=(mod(_n-1,6)+1nsort id bnlist id b g STATA 结果：u 随机：随机：random 机会均等，机会均等，客观性客观性u 随意：随意：as will 随主观意愿，主观性随主观意愿，主观性研究设计及论文中常见随机化方面的问题有：研究设计及论文中常见随机化方面的问题有：未注明分组是否随机，或未采用随机化分组方法。未注明分组是否随机，或未采用随机化分组方法。未说明随机的方法，只是笼统地说未说明随机的方法，只是笼统地说“将病例随机分将病例随机分为两组为两组”；随机化方法错误，如按奇偶数、单双日、入院顺序随机化方法错误，如按奇偶数、单双日、

42、入院顺序分组等；分组等；随机不同于随意，随机不代表均衡随机不同于随意，随机不代表均衡 三、重复原则三、重复原则 在相同的实验条件下，进行多次研究或多次观察，在相同的实验条件下，进行多次研究或多次观察，以提高实验的可靠性和科学性。以提高实验的可靠性和科学性。整个实验的重复整个实验的重复：不可重复的实验是没有科学性的不可重复的实验是没有科学性的用多个受试对象进行重复用多个受试对象进行重复：个体个体普遍？普遍？偶然偶然必然？必然？要有足够的样本含量（要有足够的样本含量（sample size）。）。同一受试对象的重复同一受试对象的重复：保证了观察结果的精度保证了观察结果的精度包括：包括：目的：目的：

43、估计变异的大小，降低变异的大小估计变异的大小，降低变异的大小举例：问为什么两个率没有意义？举例：问为什么两个率没有意义？分分 组组 阳阳 阴阴 合计合计 率率%试验组试验组 4 4 8 50 对照组对照组 0 7 7 0标标 题题 合合 计计 4 11 15 26.7 为什么要确定样本含量？它的意义和重要为什么要确定样本含量？它的意义和重要性？通过以上分析可见！性？通过以上分析可见！参考经验大概需要多少例？参考经验大概需要多少例？n数值变量：至少数值变量：至少7例才有意义，一般要大于例才有意义，一般要大于30例，例，最好最好100例以上。例以上。n分类变量：至少大于分类变量：至少大于30例，一

44、般大于例，一般大于100例，常见例，常见病、多发病最好几百例。病、多发病最好几百例。这些是经验要求，可靠还要在设计时计算所需这些是经验要求，可靠还要在设计时计算所需最小样本量最小样本量并或统计结果时估计并或统计结果时估计检验效能检验效能。12.3 12.3 常用的实验设计方法常用的实验设计方法常用的实验设计方法：常用的实验设计方法：单因素设计单因素设计多因素设计多因素设计随机区组设计随机区组设计交叉设计交叉设计析因设计析因设计重复测量设计重复测量设计单组设计单组设计配对设计配对设计完全随机设计完全随机设计成组设计成组设计单因素多水平设计单因素多水平设计一一、完全随机设计完全随机设计 （Comp

45、lete randomized design）又叫简单随机设计又叫简单随机设计（Simple randomized design），将同质受试对象随机地分配到各处理组，再观察将同质受试对象随机地分配到各处理组，再观察其实验效应。其实验效应。平衡设计平衡设计(Balanced design)：各组样本含量相等；：各组样本含量相等；非平衡设计非平衡设计(Unbalanced design)：各组样本含量不等：各组样本含量不等研究总体研究总体受试对象受试对象组组1组组2纳入标准纳入标准排除标准排除标准随机化随机化总体总体样本样本随机抽样随机抽样随机分组随机分组样本样本1样本样本2方案一：方案一：方案

46、二：方案二：二二、配对设计配对设计（Paired design）配对因素：可能影响实验结果的主要混杂因素。配对因素：可能影响实验结果的主要混杂因素。A B配对的主要形式有：配对的主要形式有：将两条件相同或相近的受试对象配成对子（含同将两条件相同或相近的受试对象配成对子（含同一个体两对称器官或组织），分别接受两种不同一个体两对称器官或组织），分别接受两种不同的处理。如：小鼠配对实验。的处理。如：小鼠配对实验。同一受试对象（人或标本）分别接受两种不同处同一受试对象（人或标本）分别接受两种不同处理。理。前后配对：同一受试对象接受一种处理前后。前后配对：同一受试对象接受一种处理前后。配对设计配对设计的

47、优缺点：的优缺点：优点优点：可增强处理组间的均衡性，实验效率较高；可增强处理组间的均衡性，实验效率较高；所需样本含量较小。所需样本含量较小。缺点缺点：配成对子比较困难；配成对子比较困难；丢失对子丢失对子 配对欠佳或配对失败时，反而降低效率。配对欠佳或配对失败时，反而降低效率。三、随机区组设计（三、随机区组设计（配伍组设计）配伍组设计）A B C D随机区组设计随机区组设计（Randomized block design）又称随机单位组设计，随机配伍组设计。又称随机单位组设计，随机配伍组设计。n b 个区组：个区组：A 和和 Bn 每个区组内：每个区组内：k 个受试对象个受试对象n k 个处理：

48、有待比较个处理：有待比较特点：特点：将受试对象按性质（如动物按窝别、性别、体重；病将受试对象按性质（如动物按窝别、性别、体重；病人按病情、性别、年龄等非处理因素）相同或相近者人按病情、性别、年龄等非处理因素）相同或相近者组成组成b个区组（或称单位组、配伍组）；个区组（或称单位组、配伍组）；每个区组中每个区组中k个受试对象随机分配到每个区组个受试对象随机分配到每个区组k个处理个处理组中去。组中去。举例举例：30只实验用大白兔，按窝别同，体重近划分为只实验用大白兔，按窝别同，体重近划分为10个区组，每区组个区组，每区组3只大白兔随机采用只大白兔随机采用A、B、C三种处理方三种处理方案，问三方案处理

49、后血白蛋白减少量有无不同？案，问三方案处理后血白蛋白减少量有无不同？随机区组设计：随机区组设计：优点优点：每个每个区组中区组中k个受试对象有较好的同质性个受试对象有较好的同质性 均衡性较好均衡性较好 易查出各处理间的差别易查出各处理间的差别缺点缺点：要求区组间受试对象数与处理数相等；要求区组间受试对象数与处理数相等；若每区组试验过程中有一对象丢失，则若每区组试验过程中有一对象丢失，则整个区组就不能用了。整个区组就不能用了。数据的丢失数据的丢失，统计麻烦，统计麻烦组别组别受试对象受试对象阶段阶段I清除阶段清除阶段(wash out)阶段阶段II组组11处理处理A无处理无处理处理处理B2n1组组2

50、1处理处理B无处理无处理处理处理A2n1 四、四、交叉设计交叉设计（Cross-over design）举例举例：某医生为研究某新药：某医生为研究某新药A治疗哮喘的疗效，以旧治疗哮喘的疗效，以旧药舒喘宁药舒喘宁B为对照，测服药为对照，测服药8小时的最大呼气流量值。小时的最大呼气流量值。交叉设计：交叉设计：是一种特殊的自身对照设计，按事先设是一种特殊的自身对照设计，按事先设计好的试验次序，在各个时期对研究对象实施各种计好的试验次序，在各个时期对研究对象实施各种处理，比较各处理组间的差异。处理，比较各处理组间的差异。两种处理：两种处理：A 和和 B 两个阶段：两个阶段：I 和和 II 随机分为两组