统计学随机分组(实验动物含小鼠)

参考文献




[1] National Research Council. 2011. Guidance for the Description of Animal Research in Scientific Publications. Washington, DC: National Academies Press. Available online (http://www.ncbi-nlm.nih.gov/books/NBK84205/) [2] Festing M F, Altman D G. Guidelines for the Design and Statistical Analysis of Experiments Using Laboratory Animals[J]. Ilar Journal, 2002, 43(4): 244-258. [3] Michael F. W. Festing. Randomized Block Experimental Designs Can Increase the Power and Reproducibility of Laboratory Animal Experiments[J]. ILAR Journal, 2014. [4] 赵伟，孙国志. 常用实验动物随机分组方法，实验动物，2009 年第4期 [5]万霞, 刘建平. 临床试验中的随机分组方法. 中医杂志2007 年第 48 卷第3 期
操作步骤：

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编号: 将实验动物从1 到N 编号，一般可以可按体重大小编号； 获取随机数字: 从随机数字表中任意一个数开始，沿同一方向顺序 获取N个随机数字； 求余数: 随机数除以组数求余数，若整除则余数取组数； 分组: 按余数分组； 调整: 如不均分，继续按顺序抄下一个随机数，除数变为数目最多 的那组的数字a，得到的余数作为被抽的序号(若整除则余数为a)， 直到调到相等为止。 举例将15只小鼠分为3组：先按体重大小给动物编号，然后利用随 机表连续抄取15个数字，然后以组数3求余数，即除以3，余数1、 2、3分别代表进入甲、乙及丙组。然而得甲组多一只（6只），查 随机数字表，下一个随机数字为55。55/6余1，因此，将第1 例从 甲组调整到丙组中去。




阳性对照组：通常是给予疾病模型动物已知应 该有效的药物或者其他有效因素的处理；目的 是对比某受试药物与阳性药物对比，是否有效； 举例：已知阿霉素对乳腺癌肿瘤生长有抑制作 用，因此我们可以选用阿霉素作为阳性对照， 来判断此受试药物的治疗效果。
问题二： 每组几只合适？

动物实验设计应遵循实行“3R原则”，包括 实验动物的替代、减少和优化原则，其中减少 即指尽量减少实验动物的数量。查阅文献，并 未发现对实验动物数目有绝对要求，但在减少 的同时，一定要满足统计学要求。统计学上要 求一般至少每组有6个可用数据，才有意义。


什么是随机数表？也称乱数表，由计算机随机生 成的从0到9十个数字所组成的数表，每个数字在 表中出现的次数概率基本相同。分组时，需要借 用这个工具，实现随机分配。

方法一：完全随机设计 通过随机数字表或用计算机产生随机数将动物不 加区分地随机分组[5]；


适用范围：所有动物必须是“同质”或者近似 “同质”。也就是说所有的动物性别、体重及其 他相关因素（如荷瘤体积）是一样的，或是近似 的。


举例：有40只SD大鼠，重量在180-220克之间，需要分为4组，即 每组10只（甲乙丙丁），应先将动物按体重配成若干个区组，再把 每区组动物随机分配各组。 首先，进行大鼠称重，按顺序排序； 分区组：尝试可将这些大鼠按体重分为4个区组（假设 180~190g/8只，190-200g/12只，200-210g/16只，210220g/4只），即4窝，分区时每窝的数量至少大于4； 编号：依次对这4窝大鼠编号，第一窝1、2、3、4…8，以此类推， 编号到40； 随机分配区组1：将这8只随机分配给4组，每组各2只，分组方法 即采用上述随机数字表，按随机数余数分配到每个组； 随机分配剩余3个区组，方法同上
一般小鼠的每组一般不少于10只； 一般大鼠每组不少于6只； 大动物等级越高，价格越贵，根据情况可适当 减少，但一般不能少于4-5只。

问题三： 如何进行随机分配？

根本不同的实验目的，实验对象，分组时常用的 方法有：完全随机设计、随机区组设计等[3-4]。 实现随机分组时需要利用随机数字表以及随机数 余数分组法。






优势：区间分组将保证了实验组间的生物差异减到了 最小，遵循了一致性原则与随机性原则，使实验结果 更具有统计学意义。 注：有时候我们会碰到多个因素，则需要依次分区， 如：40只体重差异较大的小鼠，雌雄不一，此时我们 不能只按照体重区组分配，需要先把雌雄分开，然后 各自按体重分层。即它要求随机先按某一因素分成相 等的几组，再在组内按另一因素分成几个区。 注：当数目较少时，我们可以手动计算分组；但是当 数目太多时，我们需要借助软件如excel或SPSS，省去 了去查阅随机数字表的麻烦，几分钟就可完成一个随 机分配过程。
动物分组

一般需要遵循对照和随机的原则，这里主要关 乎2个问题，一是如何设计对照组？二是如何 保证动物随机地分配到这些组中？
问题一： 如何设置对照组？

为了保证能得到科学有效的数据，分组的第一个设计原则便是要设立对照 组。一般观察一个药物或者某种外界因素对实验动物的影响需要设置3组 对照，空白对照组（负对照组、模型对照组）、模型对照组（正对照组） 和阳性对照组[2]。 空白对照组：指不经任何处理的实验动物，目的是为了突出正常动物与疾 病动物之间有何差别；如研究某种药物对糖尿病小鼠的治疗效果，该组即 为未患有糖尿病的野生型小鼠，必要时可以给予生理盐水或其它药物的溶 剂等。 模型对照组：即疾病动物模型，给予阴性处理；目的是观察与治疗组相比， 药效如何及在疾病状态下的动物表现；如要观察某种药物是否对乳腺癌有 治疗效果，治疗组动物需要腹腔给药，模型组则是注射同等剂量的不包括 药物的溶剂，如生理盐水； 阳性对照组：通常是给予疾病模型动物已知应该有效的药物或者其他有效 因素的处理；目的是对比某受试药物与阳性药物对比，是否有效；举例： 已知阿霉素对乳腺癌肿瘤生长有抑制作用，因此我们可以选用阿霉素作为 阳性对照，来判断此受试药物的治疗效果。




按编号称重，记录每只小鼠体重。 按动物体重顺序依次重新编号。 共分为5个组，分别是空白对照组，模型对照组，给药组（低剂量），给 药组（中剂量），给药组（高剂量），每组10只。第一区组1,2,3,4,5；第 二区组6,7,8,9,10，依次类推。 在随机数表上任意指定一个点抄录数字，抄录的数字个数等于区组数减1 并以横向的顺序抄录数字，如5个区组就抄录4个数字。以后的区组按顺 序依次抄录数字。 每个区组的随机数字除以5，得到的余数可为0,1,2,3和4.余数1分配到A组； 余数2分配到B组；余数3分配到C组；余数4分配到D组；余数0分配到E组。 如2个编号的余数相同，后一个编号的分配依次后退1组。区组第5个数字 为填补余缺，组内缺那组就填入哪组。 把上表整理，则各组动物编号为：（见下表），并用苦味酸重新标记；
完全随机法分组举例
优点：操作简单，且能实现随机分配的原则； 缺点：一是过程比较繁琐，通常一次操作不能使各组的数 目相等，需要调整；数目太多不易快速实现分组；且若动 物间有较大差异，如体重区间较大，则不适用这种方法。
方法二：随机区组设计

然而如果一批小鼠中，小的有18g的，大的有30g的， 体重相差比较大，若按上述完全随机方法分配到各组， 很可能有的组分到体重特别大的，有的组分到特别小 的。这样难以保证平均分配，因此随机区组设计应运 而生。 随机区组设计：叫均衡随机化或限制性随机化，即先 将一定数目和比例的动物分为几个区组（block）（一 般＞3），如体重相近的动物、性别一致的动物等。区 组的长度最好为组数的2倍以上，太小易造成不随机， 如有4个组，则区组长度最好选择8以上。