科研设计基本原理和方法PPT学习教案

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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 第34页/共72页
其他:疾病自身的规律、病人的年
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龄、性别等
(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
按受试对象不同,实验分为三类:
动物实验 临床试验 社区干预试验
动物 病人 健康人
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1.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。
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(2)不同种系的动物有不同
2.临床试验 临床试验:是在病人中进行的试验。通 过比较治疗组(或预防组)与对照组的 结果而确定某项治疗或(预防)措施的 效果与价值。
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3.对照形式
(1)空白对照
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。
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第三节 常用的几种实验设计方法
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一、随机对照试验
1、设计模式 即完全随机设计(completely random design): 单向分组,单因素,二或多水平
按纳入 标准
预选对象
随机化 受试者
实验组 对照组
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三、实验研究的特点
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。
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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
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第一节 实验设计的基本要素
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随机化原则
Fisher在1935年首先提出随机 化概念并应用在农业实验中。
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
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随机化原则
总体的每一个观察单位都有同等
在研究设计中,应尽量少用主观指标,因为其 易受研究对象和研究人员心理状态、启发暗示和感 官差异的影响。必须采用时要注意其缺点。
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(2)选择灵敏性高的指标 灵敏的指标是指能如实地反映研究对象体
内微量效应变化的指标。 (3)选择精确性高的指标
精确性包括准确度和精密度。选择指标时 应同时考虑指标的准确度和精密度
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实验与试验
以动物和样品为对象称为实验: 动 物实验、分子生物学实验
以人为对象称为试验: 临床疗效试 验、新药临床试验、诊断性试验、 社区干预试验等
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二、实验研究的定义 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。
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比较的基础。
对照的必要性 ---没有比较就没有鉴别
疾病的自愈倾向 错误的设计 感冒、哮喘等
100名感冒患者 体温、鼻塞流涕情况
服用感冒药A
1周后观察:体温 下降和鼻塞流涕 缓解状况
结论:该药能有效治疗感冒,改善鼻塞流涕状况
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感冒的例子
设计:
由上往下,效果越好!
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对象 病因 心胸比
病程
分 层随机 化
≥ 6月

≥0.5

< 6月

转 风湿性

律 后
<0.5
≥ 6月
分 入
药 疗
< 6月
实 验
的 慢 性 房 非风湿性
≥0.5
≥ 6月 < 6月
组 和 对 照
颤 者
<0.5
≥ 6月

< 6月
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(三)重复原则
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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(sample sizes)。
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。
步骤: (例11-1)P171 1、编号;2、定规则:随机数小者为甲组,大者为乙组;3、 获取随机数
(每组例数可相等,也可不相等) 优点:设计与分析简单 缺点:要求 样本含 量相对 较大 ;一次试验只能作一个因素的比较。
混杂因素在各组均衡性往往较差。 编号 7 2 10 1 8 3 9 5 4 6 随机数 0.01 0.10 0.14 0.38 0.41 0.60 0.86 0.88 0.90 0.96 分组 甲组 甲组 甲组 甲组 甲组 乙组 乙组 乙组 乙组 乙组 (两样本 t 检验;单因素方差分析,两组或多组独立样本的秩和检验)
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准确度和精密度高
准确度高和精密度不 高
准确度不高和精密度 高
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准确度和精密度均不 高
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第二节 实验设计的基本原则及误差控制
一、基本原则
对照原则 随机化原则 重复原则
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(一)对照原则
1.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
实验设计主要内容: 三要素,三原则
观察对象 对照原则
处理因素 实验效应
重复原则 随机化原则
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受试对象 高血压患者
三要素 处理因素 某种降压药
实验效应 服该药前后血压差
实例:拟给原发性高血压病人服用某降 压药A,观察服药前后舒张压差值情况, 研究该降压药是否有效?
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一、受试对象:人、动物、微生物、器官、 组织、细胞、基因等。
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科研设计
专业设计
统计设计
成果: 先进性 创新性 科学性和可行性
统计设计:对资料搜集、整理和分析全过 程总的设想和安排。是后续步骤的依据, 是最关键的一环。
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4.科研设计的类型
按在研究过程中对研究对象是 否进行干预分为:
(1)实验研究设计 (2)调查研究设计
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(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 有关的实验因素。例如
实验组 酸的面包
对照组
加赖氨
课间餐
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面包
(4)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。
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(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,不被授试者 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。
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源自专门设立的。不得借用文献上的记载 或以往的第25结页/共果72或页 其它研究的资料作为 本研究之对照。
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2.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。
对照组的非研究因素S2产生的 效应为 e2
要求S1 = S2 , 则 e1= e2
设立对实照验的目组的:使T实验+效应S单1 独=显示出E来。 +
e1
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— 对照组
S2 =
2.对照组设置的要求
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
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2、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
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科研设计基本原理和方法
会计学
1
2.科研设计的目的 (1)有用性(适用性、目的性,
也包括可行性) (2)独创性(先进性) (3)可重复性 (4)经济性
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3.科研设计的内容
(1)专业设计:运用专业理论技术知识来进 行的设计,主要解决科研的有用性和独创性 (科研成果大小首先取决于它)。
(2)统计设计:运用统计知识和方法来进行 的设计,主要解决科研的可重复性和经济性 (科研结果的可靠性和经济性的保证)
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(5)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。
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(二)随机化原则
随机化原则是指将研究对 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。
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3.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。
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二、处理因素
处理因素就是根据研究目的而 施加的特定实验措施。
处理因素设置要求 1、抓住主要因素 2、找出非处理因素(混杂因素) 3、处理因素标准化
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正确的设计
服用药物A 200名 随
感冒患 者
分析:
机 不服用药物A
服药组100人
1W后体温下降,症状缓解
1W后体温下降,症状缓解 1天后体温降至正常
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
不服药组100人 结论: 该药有效。
3天后体温降至正常
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实验组的研究因素T产生的效 应为E,非研究因素S1产生的效应 为e1
3、统计分析方法: 计量资料:t检验或方差分析 计数资料:x2检验 等级资料:秩和检验
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4、使用随机排列表进行随机分配方法 随机排列表
(1)随机排列表用途: 观察对象的随机分组和处理因素的随机排
三、实验效应(观察指标)
试验研究的结果只有运用恰当的指 标才能表现出来。因此试验设计时应选 择一些能反映效应的指标以评价研究结 果。如何选择测量指标应考虑下述几方 面:
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1、选用客观性强的指标(定量指标)
客观指标是指那些不易受主观因素影响的,并能客 观记录的指标,如心电图、血管造影、化验数据等; 主观指标是靠研究对象回答或研究者自行判断而不 能客观记录的指标,如研究对象陈述某些症状(如 疼痛)或研究人员通过问卷表所收集的资料
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。
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(三)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。(详见第五节)
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