医学统计学实验设计基本原则
统计学方法在实验设计中的基本原则与应用
统计学方法在实验设计中的基本原则与应用摘要:统计学是保证医学研究顺利进行的重要工具，在实验设计、资料收集及数据分析等方面有着广泛地应用。
正确应用统计学方法对于有效开展科学研究和提高医学科技论文学术质量有着极其重要的意义和作用。
在实验设计中应遵循统计学的基本原则，即随机、对照、重复、均衡等四个原则。
实验设计中如果在这四个基本原则上出问题，其结论很可能就是错误的。
本文阐述了在医学实验中运用统计学方法应遵循的原则，并对实际的例子进行分析，并提出注意事项。
关键词:统计学实验设计设计原则统计学上通过合理的实验设计既能获得实验处理效应与实验误差的无偏估计，也能控制和降低随机误差，提高实验的精确性。
在实验设计时，必须遵循重复、对照、随机及均衡的基本原则。
一、重复原则重复是指实验中同一处理实施在两个或两个以上的实验单位上。
在动物实验中，一只动物可以构成一个实验单位，有时一组动物也可构成一个实验单位。
设置重复主要在于估计和降低实验误差。
由于样本标准误与标准偏差的关系是：，实验重复次数增多可以降低实验误差。
但在实际应用时，初始条件不易控制一致即使重复数太多，未必能降低误差。
重复次数要根据实验要求和条件而定，若供试个体间差异较大，重复数应多些；差异较小，重复数可少些。
二、随机原则随机是指在选取样本时，确保总体中任何个体都有同等的机会被抽取进入样本；在对受试对象进行分组时，确保样本中任何个体都有同等的机会被分到任何一个组中，避免实验人员主观倾向的影响，是排除非实验因素干扰的重要手段，以获得无偏的误差估计量。
随机化方法应使各组受试对象在重要的非实验因素方面具有极好的均衡性，以及提高实验资料的可比性。
如“小剂量干扰素与三氮唑核苷联合治疗流行性乙脑”实验中，在一般治疗基础上加用小剂量干扰素及三氮唑核苷，采用同期接受一般治疗的48例乙脑患者作为对照。
两组患者均采用传统方法对症治疗，治疗组在此基础上选择发病在5天以内的患者，加用干扰素和三氮唑核苷静滴。
实验设计的基本原则
三、盲法原则
——指按试验方案的规定，不让参与研究的受试对象和(或)观察者、其他有关人员知道研究对象的分组情况，不知道研究对象接受的是试验措施还是对照措施，这种试验称为盲法试验。
——目的是为了避免研究者或(和)研究对象的人为主观因素对研究结果的影响，以保证研究结果的真实性。
中等动物(兔、豚鼠) 10～20只 急重病死亡率高的如休克、心衰、肾衰、呼吸衰竭 30～50例
小动00例
血清流行病学调查 300～600例
一般流行病学调查和正常值调查 1000例以上
恶性肿瘤的流行病学调查 10万人以上
⑶药物溶媒对照：
药物的溶媒是有些是有药理作用的。
中草药难溶成分常用二甲亚砜助溶或溶解，应该用同等量/浓度的溶媒作对照，以防误将溶媒的作用当作药物的作用，得出假阳性结果。
⑶pH对照：
植物药粗提出物常呈酸性反应，作离体哺乳动物心脏或血管灌流时可扩血管而增加冠脉流量。
应该用同一pH值的灌流液作对照，否则也可能得到非特异性的假阳性结果。
对照的要求
⑴对等：除处理因素外，对照组要具备与实验组对等的非处理因素。
⑵同步：在研究过程中对照组与实验组始终处于同一空间和同一时间。
⑶专设：任何一个对照组都是为相应的实验组专门设立的。
㈠空白对照与实验对照
⒈空白对照——是指不给任何处理或干预措施的对照。
⒉实验对照
——是指采用与实验组操作条件一样的干预措施。
⒈公开(公开试验)
即研究者和研究对象均知道分组情况。有些研究是一定要用公开法的，如比较手术治疗与药物治疗的效果时，对照组不可能使用假手术来掩饰。
公开试验的优点是易于实施，易发现试验过程中出现的问题，并能及时处理。它的主要缺点是易产生观察性偏倚。
医学实验设计的原则
第四章医学实验设计的原则实验设计的基本原则有对照原则、随机原则和重复原则。
一、对照原则(一)对照的意义有无正确的对照，关系到医学科研成果和论文的价值。
无对照或无合理的对照与虚假的对照都是医学科研和论文中存在的主要问题之一。
Fouldsl958年曾对同一个研究课题的72篇论文进行了分析。
其中52篇无对照试验的成功率为85％，而另外20篇有对照试验的成功率仅为25％，发现无对照试验的假阳性率很高。
可见医学科研设立对照的重要性。
对照的意义如下：1．通过对照可排除或控制自然变化和非处理因素对观察结果的影响。
(1)排除或控制自然变化对观察结果的影响：通过对照可排除或控制人或实验动物的生理、疾病现象因自然发展的波动以及疾病的自然恢复、好转、加重或死亡的影响。
很多疾病如感冒、气管炎、肺结核、早期高血压等疾病，有的病人不经药物治疗也是可以自愈的，至于能够自行缓解的疾病就更多了。
只有通过对照才能确定观察结果是属于某种处理因素的作用还是自然发展的结果。
(2)消除和控制非处理因素对观察结果的影响：非处理因素是处理因素以外的其它所有能够影响受试对象实验效应评价指标的各种因素，非处理因素很多，既有实验条件和环境因素，又有受试对象本身的内含条件及实验处理所造成的附加因素的作用，如疾病除治疗因素外，气候、营养、休息、精神状态等也对疾病发生影响。
只有通过对照才能鉴别处理因素与非处理因素的差异。
处理因素的效应大小，重要的不是其本身，而是通过对比所得到的结论，才有意义。
2．通过对照可消除或减少实验误差对照是使实验组和对照组的非处理因素处于相等状态，其结果是实验误差得到相应的抵消或减少。
以符号示意，表达如下：T+S=e+s其中：T：处理因素 e：实验效应S：非处理因素 s：S的影响结果实验效应e是与5混杂在一起的，实验设计的主要任务是如何使e能单独显示出来。
设立对照，使实验中两组(或多组)的S均衡，即S1=S2：。
这样，实验组T的效应，就可以显示出来。
医学科学研究实验设计遵循的基本原则
医学科学研究实验设计遵循的基本原则一、引言医学科学研究实验设计是医学研究的重要环节，合理的实验设计能够确保研究结果的准确性和可靠性。
在医学科学研究中，我们需要遵循一些基本原则，以保证实验的科学性和可信度。
本文将详细讨论医学科学研究实验设计遵循的基本原则。
二、基本原则2.1 问题的明确性在开始实验之前，必须明确研究的问题和目标。
一个明确的问题可以引导实验设计的方向，有利于研究的开展和结果的分析。
因此，在进行医学科学研究时，必须首先明确研究问题。
2.1.1 确定研究的目的在进行医学科学研究之前，需要确定研究的目的。
研究的目的可以是寻找疾病的治疗方法、评估某种药物的功效，或者探究某种疾病的发病机制等。
确定研究的目的有助于确定研究的问题和设计相应的实验。
2.1.2 设定明确的研究问题在明确研究目的的基础上，需要设定明确的研究问题。
一个明确的研究问题有助于确定研究的方法和实验设计。
研究问题需要具有可操作性，能够通过实验来回答，同时需要与研究目的相一致。
2.2 实验的可重复性实验的可重复性是医学科学研究的基础要求之一。
只有在实验能够被他人重复获得相似的结果时，研究的结论才具有科学的可信度。
2.2.1 多组独立重复实验为了保证实验的可重复性，需要进行多组独立重复实验。
通过多组实验的结果可以验证实验结果的稳定性和可靠性。
重复实验还有助于排除实验中的偶然因素对结果的干扰。
2.2.2 样本量的确定在设计实验时，需要根据统计学的原则确定合适的样本量。
样本量的大小直接影响实验结果的可信度和推广性。
合适的样本量能够降低实验结果的偶然性和偏差性，提高结果的可靠性。
2.3 物质和方法的选择在进行医学科学研究时，需要选择合适的物质和方法。
物质的选择应具有代表性，能够反映研究对象的特点。
方法的选择应符合实验目的，能够获得准确和可靠的结果。
2.3.1 合适的实验动物在动物实验中，选择合适的实验动物是非常重要的。
合适的实验动物具有与人类相似的生理和病理特点，能够模拟人类疾病的发展过程。
医学统计学第章实验设计
2. 精确性 包括准确度和精密度两层含义。
准确度指观察值与真值的接近程度，主要受系统误差的 影响。
在实验设计中常通过随机数来实现随机化。
获得随机数的常用方法有三种：随机数字表、计算机的 伪随机数发生器与随机排列表。
随机数字表（李晓松附表1）常用于抽样研究及随机分 组。表内随机数字互相独立，无论横行、纵列或斜向等 各种顺序均是随机的。使用时可从任一个数字开始，可 查单行、单列，双行、双列，也可以多行、多列，方向 可向下或向上，亦可向左或向右。
例如：欲了解农村地区的卫生服务需求情况，随机抽取 部分农户询问患病与就医情况。居民的患病或就医不是 由研究者所确定的，也不是随机确定的，而是根据农户 自身的实际情况确定的，研究者只是被动的观察实际情 况。
2. 实验研究
又称干预性研究，是对研究对象人为给予干预措施的研 究。
例如：在关于健康教育能否预防小学生近视的研究中， 将小学生随机分为实验组和对照组，对实验组的小学生 给予有关近视的健康教育，对照组则只是每天做一次眼 保健操，不进行健康教育。观察一段时间后，比较两组 小学生视力下降发生情况。
安慰剂的使用需慎重，应以不损害患者健康为前提，适 用于研究的疾病尚无有效药物治疗或使用安慰剂后对该 疾病病情、临床过程、预后无影响或不利影响小的情况， 一般与盲法结合使用。
2. 空白对照
即对照组不接受任何处理，在动物实验和实验室方法研 究中最常用，常用于评价测量方法的准确度，评价实验 是否处于正常状态。
实验设计(基本要素)
（二）常用受试对象的基本特征 1. 动物 医学研究中的各个领域几乎都 要用到实验动物。使用动物作为受试对 象非常方便，安全性高，价格相对便宜， 而且不涉及人类的医德问题。研究中动 物意外缺失可以据情予以补充。饲养、 管理及观察动物十分方便且容易做到。 选择动物一般要考虑动物的种类、种属、 品系、窝别、性别、年龄、体重、健康 状况、是否容易饲养和存活，对施加的 处理因素的反应特征等方面。
• 人体作为受试对象，常用于临床治疗方案的
疗效观察研究以及某种疫苗在人群中预防某 种疾病的效果观察等。在临床治疗工作中， 每一位病人都可以作为一个观察对象。但是， 按照实验设计的四个基本原则，如想在特定 时期内选择几组除处理因素不同以外，其它 各方面条件都基本一致的病例，则是一件相 当困难的事情。 病例的选择：明确纳入标准和排除标准
在实验研究中，由于影响试验结果的因素 很多，有时则十分复杂。因此，在安排施加处 理因素时，应考虑下列几个方面 。 1.抓住实验中的主要因素 任何一项实验研究都 有其主要的方面或主要矛盾。 2.确定处理因素和非处理因素 实验研究中应根 据研究目的确定处理因素和非处理因素。一般 情况下，两者的区别并不困难。 3.处理因素标准化 是指在进行同一个实验研究 时，施加于多个受试对象的处理因素是相同一 致的。不能随意加以改变。尤其是用于病人的 药物。
干扰因素也称为非处理因素或混杂因素，它是
Hale Waihona Puke 指处理因素以外的可以影响实验效应及实验
结果的一切可能的因素。
一般多为受试对象本身的特征及外界
环境因素，其来源复杂，范围广，经常不
易控制或不易察觉。
2.实验设计的基本构成
三个基本要素
受试对象 处理因素 试验效应
实验设计 的 基本构成
医学统计学：常用实验设计方法
常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
• 不考虑个体差异的影响，仅涉及一个处理因素， 但可以有两个或多个水平，故亦称单因素实验设 计。 • 该设计常用于将受试对象按随机化原则分配到处 理组和对照组中，各组样本例数可以相等，也可 以不等，但相等时效率高。 • 优点：设计和统计分析方法简单易行； • 缺点：只分析一个因素，不考虑个体间的差异， 因而要求各观察单位要有较好的同质性，否则， 需扩大样本含量。
• 例：按完全随机设计方法将10只小鼠随机分 配到甲、乙两组。
完全随机设计（completely random design） ：
常用实验设计方法
二、试验结果的统计分析
对于完全随机试验的统计分析，由于试验 处理数不同，统计分析方法也不同。 （一）处理数为2 两个处理的完全随机设计 也就是非配对设计，对其试验结果采用非配对 设计的 t 检验法进行统计分析。
常用实验设计方法
流行病与卫生统计学研究所
常用实验设计方法
医学实验设计必须遵循对照、随机、重复和均衡的 基本原则。不同的研究目的应采用不同的设计方法 安排实验。医学研究中常用的实验设计方法有：
1. 完全随机设计 2. 配对设计 3. 配伍组设计 4. 交叉设计 5. 析因试验设计 6. 拉丁方设计 7. 正交试验设计 8. 均匀设计
完全随机设计的优缺点
完全随机设计是一种最简单的设计方法，主要优缺点如下：
完全随机设计的主要优点 1、设计容易 处理数与重复数都不受限制，适用于试 验条件、环境、试验动物差异较小的试验。
常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
2、统计分析简单 进行统计分析。
医学科研实验设计中应遵循的四大原则
医学科研实验设计中应遵循的四大原则医学科学工作者进行科学研究或撰写论文，都要运用有关统计学的方法进行统计分析。
而统计分析必须有可靠的前提，即在周密设计的基础上收集准确而完整的原始资料，遵循随机抽样的原则，实验组间具有可比性并设置对照组。
如果不具备可靠的前提，即使进行了统计分析，也不能弥补或纠正科研设计的不足，其研究结论也缺乏可信度。
因此，医刊汇编译认为，在科研设计中一定要遵循实验设计的四大原则，即随机、对照、均衡、重复的原则。
一、随机化原则。
实验设计中必须贯彻随机化原则，因为在实验过程中许多非实验因素在设计时研究者并不完全知道随机误差的干扰，有必要采用随机化的办法抵消这些干扰因素的影响。
实验设计中所指的总体已不是泛指的无限总体而是根据研究假设的要求规定了纳入标准，再把这些实验对象随机分入实验组和对照组中，以增强可比性，称为随机分配。
它与调查研究中的随机抽样，即从客观总体中随机抽取一部分进行调查研究是不同的，随机分配在实验设计中十分重要，随机不等于随便，研究者只有在做到真正随机时才能达到预期的目的。
二、对照的原则。
实验研究的目的是验证研究假设是否正确，只有经过比较才能鉴别其真伪。
设立对照是比较的基础，没有对照很难说明研究假设是否正确，设立对照也是控制实验过程中非实验因素的影响和偏畸的一种有效措施。
其正确的方法是将适宜纳入的研究对象随机地分入实验组和对照组，并保证受试对象间具有可比性，即对照组中的观察对象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，这样有利于反映出所比较的总体之间存在的真实差异。
研究者可以根据上述设立对照的原则和实验的需要，设立多种对照。
三、均衡的原则。
医学实验往往是多因素的实验，实验设计的最主要目标就是设法消除混杂因素的干扰，使处理因素的实验效应能够准确地显示出来。
实验设计的主要手段就是通过设置对照，即设置一个除不具有该处理因素外，其他方面与实验组完全相同或基本一致的对照组的方法，来抵消非处理因素的干扰，以便使处理因素的效应完全显现出来，即均衡的原则。
《医学统计概论》第27章 医学研究中的统计学设计基础
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。
特点： 简单易行，但容易引起心理差异，从而影响实
验效应的测定。 —— 安慰剂对照(placebo control)
2. 对照的形式
（一）受试对象( subject )
例：人、动物等 1. 受试对象的选入标准 明确规定受试对象选入标准（eligibility criteria）：纳入标准
（inclusion criteria）、排除标准（exclusion criteria） 2. 受试对象的控制 （1）受试对象的一致性
人——年龄、性别、病情、病程等 动物——种系、年龄、性别、体重等 （2）受试对象影响因素的控制 季节、温度、湿度、生活环境、嗜好、 试验辅助措施等。
(三)重复原则
重 复 (replication) 是 指 各 处 理 组 与 对 照 组要有一定样本含量(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， 总体参数之间原本有差异也无法检验出来。
（2）随机抽样使抽取的样本具有代表（总体）性，减少误差；
（3）抽样研究理论和统计分析方法的需要。
随机与随意
随机：random 机会均等， 客观性 随意：as will 随主观意愿，主观性
随机化分组，不仅能控制已知的混杂因素(非 研究因素)，而且还能控制未知的混杂因素。
随机的三个含义
分组随机－均衡性 每个研究对象有同等机会被分配到各处理组 抽样随机－代表性 总体中每个观察个体有同等机会被抽取 实验顺序随机－平衡顺序或季节的影响 每个研究对象先后接受处理的机会相同。
医学统计学第4版 第3章 实验研究设计
干预效果分析
（一）建立研究假设
根据研究目的确定研究假设:
主要问题(primary question) 一项研究所要解决的问题，也就是实验的目的
次要问题 (secondary question)
用于补充说明及完善研究问题
主要问题
绝经期妇女钙干预试验及相关因素研究
次要问题
对于不同钙剂量组对绝经期妇女骨密度的影响 ？ 受试对象的依从性如何？
空白组的设立是为了反映小鼠在不接受任何照射下的生 物体状态； 假照射组反映在一般照射的状态下小鼠的生物体状态， 在该研究中属于实验对照。 两种剂量之间构成了相互对照。 如果没有假照射组作为实验对照，即使接受了不同剂量 的γ射线照射后的两组小鼠外周血白细胞含量之间的差别， 那么此实验结果仅能说明γ射线的剂量不同，对外周血白 细胞的含量影响不同，而不能说明“用γ射线照射与用非γ 射线照射”对外周血白细胞含量的影响之间的差别. 如果没有空白对照组，就不能说明“照射与否”这一因素对 实验结果的影响有多大。
样本含量过小，统计推断效能低 样本含量过大，增加研究成本
随机抽取哈尔滨市红旗社区卫生服务中心管 辖范围内373名绝经期妇女，筛查后招募符 合标准者282名。
（三）确定处理因素
处理因素
又称受试因素，是研究者根据研究目的而施加给受 试对象的特定实验措施 (如试验中给予的某种试验药
物，实行某种手术等)。处理因素标准化
防止混杂偏倚的措施
分层 贯彻随机化原则 配伍组设计 标准化法 Mantel-Haenszel卡方检验 协方差分析
2 M H
钙干预试验质量控制
实验设计的三要素和四原则
实验设计的三要素和四原则关键词：论文众所周知，科研工整理在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案，那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢？完善的设计方案需具备六个条件一般来说，应具备以下条件：人力、物力和时间满足设计要求；实验设计的“三要素”和“四原则”均符合专业和统计学要求；重要的实验因素和观测指标没有遗漏，并做了合理安排；重要的非实验因素（包括可能产生的各种偏性）都得到了很有效的预防和控制；研究过程中可能出现的各种情况都已考虑在内，并有相应的对策和严格的质量控抗对操作方法、实验数据的收集、整理、分析等均有一套规范的规定和正确的方法。
而其中准确把握统计研究设计的“三要素和四原则”，无疑是其设计方案科学严谨的象征。
实验设计的“三要素”实验设计三要素应着重考虑：一、受试对象的种类问题。
这里面包含以下几种情形：l、一般医学科研——常用动物、离体标本或人体内取得的某些样本作为受试对象；2、新药的临床前试验——一般用动物作为受试对象；3．新药的临床试验阶段——一般用人作为受试对象。
新药临床试验一般分为4期，在1期临床试验阶段，通常用健康志愿者作为受试对象；而在其他各期临床试验阶段，常用患特定疾病的患者作为受试对象。
选择什么样的患者，应有严格的规定。
二、实验因素。
实验研究的目的不同，对实验的要求也不同。
若在整个实验过程中影响观察结果的因素很多，就必须结合专业知识，对众多的因素做全面分析，必要时做一些预实验，区分哪些是重要的实验因素，哪些是重要的非重要的实验因素，以便选用合适的实验设计方法妥善安排这些因素。
水平选取的过于密集，实验次数就会增多，许多相邻的水平对结果的影响十分接近，不仅不利于研究目的的实现，而且将会浪费人力、物力和时间；反之，该因素的不同水平对结果的影响规律不能真实地反映出来，易于得出错误的结论。
在缺乏经验的前提下，应进行必要的预实验或借助他人的经验，选取较为合适的若干个水平。
医学统计学考试重点难点整理
医学统计学考试重点难点整理实验设计的基本原则对照(control)对受试对象不施加处理因素的状态。
在确定接受处理因素的实验组时，要同时设立对照组重复(replication)相同实验条件下进行多次实验或多次观察。
整个实验的重复；观察多个受试对象(样本量)；同一受试对象重复观察。
作用是估计变异大小和降低变异随机化(randomization)采用随机的方式，使每个受试对象都有同等的机会被抽取或分配到试验组和对照组。
I类错误 (假阳性错误) 真实情况为 H0 是成立的，但检验结果为 H0 不成立，这样的错误称为 I 类错误。
其发生的概率用表示。
在假设检验中作为检验水准。
一般取 0.05 或 0.01。
II类错误 (假阴性错误) 真实情况为 H1 是成立的，但检验结果为 H1 不成立，这样的错误称为 II 类错误。
其发生的概率用表示。
由于其取值取决于 H1 ，因此在假设检验中无法确定。
变异指标是用于描述一组观察值围绕中心位置散布的范围，即描述离散趋势的统计指标。
数值越大，说明数据越离散，反之越集中。
极差 (range)；四分位数间距(quartile range)；方差(variance)；标准差(standard deviation) ；变异系数(coefficient of variation平均数指标用于描述一组同质观察值的集中趋势，反映一组观察值的平均水平。
算术均数(arithmetic mean )；几何均数(geometric mean)；中位数(median)；众数 (mode)单纯抽样将调查总体的全部观察单位编号，从而形成抽样框架，在抽样框架中随机抽取部分观察单位组成样本。
每个观察对象都有相同的机会被抽中系统抽样又称机械抽样。
按照某种顺序给总体中的个体编号，然后随机地抽取一个号码作为第一个调查个体，其他的调查个体则按照某种确定的规则“系统”地抽取。
最常用的方法是等距抽样分层抽样先将总体中全部个体按某种特征分成若干“层”，再从每一层内随机抽取一定数量的个体组成样本。
医学统计学之科研方法第二讲实验设计原则
2.试验设计中要求严格遵守四个基本原则 ， 其目的是为了（ ）
A.便于统计处理 B.严格控制或消除随机误差
的影响
C.便于进行试验
D.尽量减少或抵消非试验因素的干扰
23
3. 在 用 小 白 鼠 作 为 受 试 对 象 的 实 验 中 ， 实验者用手随意地、一次又一次地从笼 子中抓小白鼠，每次抓一只，将先抓到 的n1只放入对照组，后抓到的n2只放入 试验组。问：这样做意味着什么？
4
三、实验效应
实验效应主要是指标选择问题，具体 要求如下： 指标的关联性 指标的客观性 指标的灵敏性 指标的特异性 指标的精确性
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实验设计的原理
处理因素T能得到相应的、准确的实验 效应e，即e是T相应的结果：
T→e 非处理因素S，非处理因素实验效应s
T+S→e+s
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实验设计的原理
实验效应e是与s混在一起的，实验设计 的主要任务是如何使e能单独显示出来。 如实验设立对照，使实验中两组的S均衡， 即S1=S2，这样实验组中T的效应e就可显 示出来。在相互对照设计中： 试验组：T1+S1→e1+s1 对照组：T2+S2→e2+s2
与其相对应的是所谓非处理因素， 它是指非有意加到受试对象身上， 而在实验中可能起到干扰作用的因 素。
2
一、处理因素（研究因素）
确定处理因素时要注意以下几个问题： 处理因素的数目及水平不宜过大 要确定处理因素与非处理因素 处理因素的强度要适宜 处理因素必须标准化
3
二、受试对象
医学研究的受试对象通常是人 和动物，在实验设计时首先要确定 试验对象，并对实验对象和条件作 严格规定。 临床试验对象：病人 动物实验对象：动物(实验室)
医学统计学名词解释
概率：在重复试验中，事件A的频率，随着试验次数的不断增加将愈来愈接近一个常数p，这个常数p就称为事件A出现的概率，记作P(A)或P。
频数：不同组别的观察个数
频数分布的两个重要特征：集中趋势和离散趋势
频数表（frequency table）用来表示一批数据各观察值或在不同取值区间的出现的频繁程度（频数）。
I 型错误（type I error ），指拒绝了实际上成立的H0，这类“弃真”的错误称为I 型错误，其概率大小用α表示。
II 型错误（type II error），指接受了实际上不成立的H0，这类“存伪”的误称为II 型错误，其概率大小用β表示。
非参数统计：针对某些资料的总体分布难以用某种函数式来表达，或者资料的总体分布的函数式是未知的，只知道总体分布是连续型的或离散型的，用于解决这类问题的一种不依赖总体分布的具体形式的统计分析方法。由于这类方法不受总体参数的限制，故称非参数统计法（non-parametric statistics），或称为不拘分布（distribution-free statistics）的统计分析方法，又称为无分布型式假定（assumption free statistics）的统计分析方法。
直线相关系数r：用以描述两个随机变量之间线性相关关系的密切程度与相关方向的统计指标。
变异：同质事物间的差别。由于观察单位通常即为观察个体，故变异亦称为个体变异。
几何均数（geometric mean）用以描述对数正态分布或数据呈倍数变化资料的水平。记为G。
中位数（median）Md将一组观察值由小到大排列，n 为奇数时取位次居中的变量值；为偶数时，取位次居中的两个变量的平均值。反映一批观察值在位次上的平均水平。
变异系数（coefficient of variation）用于观察指标单位不同或均数相差较大时两组资料变异程度的比较。用CV 表示。计算：标准差/均数*100%
医学科研 5.实验设计的基本原则和常用方法
低的病种，可以进行大规模、多中心、即时随机、各 中心入选对象等例数可以不相同的临床试验。
随机数字表法操作步骤 （1）编号：将研究对象从1到N编号； （2）选取随机数字：从随机数字表中任意一个数开始， 沿同一方向顺序获取每个试验对象的一个随机数字； （3）求余数：随机数除以组数求余数； （4）分组：按余数分组； （5）调整。
况和条件是不是基本一致。 不同时间的发病率、致病因素特性、诊断标准、治
疗方案、操作条件、技术水平、病人的病情等都会有变 化，即使是同一实验室也难以均衡，可比性较差，一般 不主张采用。但若考核时间因素带来的变化，则可采用 历史对照。
2.几种不完善的对照 （1）重叠对照
有位医师研究工人接触苯对健康的影响，指标是 尿中的某一代谢产物，他设置的对照组是不接触苯的 工人，以接触苯的工人作为实验组，分别测定对照组 与接触组工人工资前后尿中代谢产物的变化。
第五章 实验设计的基本原则和常用方法
第一节 实验设计的基本原则
实验设计的主要作用就是减少误差，提高实验的精 确度。实验设计应遵循以下3各基本原则，以达到控制实 验误差的目的。 一、对照原则
对照的意义在于鉴别处理因素与非处理因素的差异， 消除和减少实验误差。
处理组：处理因素 + 非处理因素
对照组：
（3）标准对照 以现有标准值或正常值作为对照，以及在所谓
标准的条件下进行观察的对照。 例如：实验指标脉搏的对比，以正常值72次/分作为 对照。
（4）自身对照 对照与实验在每位受试者身上进行。
例如：评价某种治疗手足癣的药物的疗效，若患者 左右手臂均患该病，就可以一只手臂上采用实验药 物，另一只手臂上采用常规药物治疗，对两种药物 疗效进行比较。
医学实验研究的基本原则
医学实验研究的基本原则医学实验研究是推动医学科学发展和临床实践进步的重要手段。
然而，为了保护人类和动物的权益，保证研究结果的可信性与可靠性，我们需要遵循一定的基本原则。
本文将介绍医学实验研究的基本原则，并探讨其重要性和应用。
一、伦理原则伦理原则是医学实验研究的基石，主要包括尊重个体的自主权、不伤害原则、公正原则和效益原则。
尊重个体的自主权意味着研究对象有权自主决策是否参与实验，并在明确知情同意的基础上进行。
研究人员应尊重个体的自主选择与隐私，并确保其知情同意的真实性和有效性。
不伤害原则要求研究过程中尽可能减少对研究对象的伤害和风险。
必要时，研究人员应提供适当的补偿、监测和支持。
公正原则要求研究人员在实验设计、受试者招募、数据收集与分析等环节中均充分考虑人种、性别、年龄、社会经济地位等因素的公平性，并避免对特定群体的不公平歧视。
效益原则要求研究结果能带来医学进步和社会效益，并保证研究的科学性和可信度。
二、方法学原则方法学原则是保证医学实验研究可靠性和可重复性的重要依据。
科学的实验设计和合理的方法选择是方法学原则的核心。
良好的实验设计应具备随机性、对照性、盲法、样本量计算等基本要素。
随机分组可以减少干扰因素，提高实验结果的统计学效力。
对照组的设立能够对实验组的结果进行比较和验证。
盲法可以减少因研究者或被试者的主观因素对研究结果的影响。
样本量计算则可避免因样本量过小而导致的结果不准确性。
合理的方法选择与有力的理论支持密不可分。
选择合适的实验方法能够提高研究的效率和准确性。
理论支持则能够为实验研究提供科学解释与指导。
三、数据管理原则数据管理原则是保证研究数据的准确性、完整性和可追溯性的重要保障。
研究人员应遵循合适的数据采集、处理和存储方法。
在数据采集过程中，研究人员应确保数据的准确性和完整性，避免故意或无意的数据篡改或丢失。
同时，合理的数据标识和命名规则可以提高数据的可追溯性和重复利用价值。
数据处理与分析要严格遵循科学的统计学方法，并运用适当的软件进行操作。
医学统计学：实验设计2
第二节实验设计的基本原则在实验设计时，为更好地控制非处理因素对结果的影响，以较少的受试对象取得较为可靠的信息，达到经济高效的目的，必须遵循对照、随机化和重复的原则。
一、对照原则在确定处理因素的试验组时，应同时设立对照组。
只有设立了对照才能较好地控制非处理因素对实验结果的影响，从而将处理因素的效应显示与分离出来，将效应归因于处理因素。
不设立对照往往会误将非处理因素产生的效应当成处理效应，从而得出错误的结论。
例如，研究某药物对上呼吸道感染的疗效，由于上呼吸道感染患者有自愈的倾向，如果没有设立对照，即使该药物没有效果或者疗效甚微，也可能得到疗效较好的结论。
设立对照应遵循均衡性原则。
均衡是指在设立对照时除给予的处理因素不同外，对照组和试验组的其他重要的、可控制的非处理因素应保持一致。
在整个实验过程中，对照组和试验组应始终处于同时同地，即应设立同期对照或平行对照。
尽量不要用以往的研究资料作为历史对照。
用符号表示如下：T+S=e+s式中T表示处理因素，S表示非处理因素，e表示实验效应，s表示S的影响结果。
实验效应e是与s混杂在一起的，实验设计的主要任务是如何使e能单独显示出来。
设立对照，使实验中两组或多组的S均衡，即S=S2。
这样，实验1组T的效应e就可以显示出来了。
对照形式有多种，常有以下几种：1. 安慰剂对照安慰剂或称伪药物，是一种无药理作用的制剂，不含试验药物的有效成分，但其外观如剂型、大小、颜色、重量、气味及口味等都与试验药物一样，不能为受试对象所识别。
安慰剂对照的目的在于克服研究者、受试对象等由心理因素导致的偏倚。
安慰剂对照还可消除疾病自然进程的影响，分离出试验药物所引起的真正效应。
安慰剂的使用需慎重，应以不损害患者健康为前提，适用于研究的疾病尚无有效药物治疗或使用安慰剂后对该疾病病情、临床过程、预后无影响或不利影响小的情况，一般与盲法结合使用。
2. 空白对照即对照组不接受任何处理，在动物实验和实验室方法研究中最常用，常用于评价测量方法的准确度，评价实验是否处于正常状态。
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的资料作为本研究之对照。
8
对照组的作用
意义
(1)消除干扰因素的影响； (2)给一个被比较的标准，使处理因素和非处 理因素的差异有一个科学的对比。
9
对照组的作用
处理组 处理因素+非处理因素 非处理效应
对照组
(无) 非处理因素
非处理效应
处理效应+ (无)
比较结果 处理因素
随机排列示意
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 136 643 557 604 384 708 218 061 555 871
排列 (8) (1) (7) (5) (9) (3) (4) (2) (6) (10)
18
RA Fisher(1890~1962)
▪ 1935年,Fisher 系统介绍研究 设计，首次提出研究设计的基 本原则。
▪ The Design of Experiments.
3
1.1 研究设计的意义
(1) 合理安排试验因素，提高研究质量。 如规定实验组的条件，配置适当的对照组，选 择研究方法等。
12
（4）自身对照 对照及实验在同一受试者身上进行
（5）相互对照 各实验组间互为对照，如比较新药及旧药
的疗效 （6）历史对照
以本人过去的研究/他人研究结果及本次 研究结果作对照
13
2.2 基本原则之二：随机(random)
客观性
(1) 抽样随机 每一个符合条件的实验对象参 加实验的机会相同，即总体中 每个个体有相同的机会被抽到 样本中来；
▪ 1:3 0.7330
1:8
0.8026
24
.9
影响样本含量的因素
▪ 数据的种类 ▪ 个体的变异 ▪ 组间的差别 ▪ 指标间的相关程度 ▪ 设计方法 ▪ 各组例数的分配 ▪ I型错误和II型错误 ▪ 研究的质量
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样本例数的计算 （1）公式计算 （2）查表
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例：两均数比较时的样本含量估计(两组相等)
n1
n2＝2(uu
)2
▪ ：I 类误差，常取0.05 ▪ ：II 类误差，常取0.20，0.10 ▪ 1- ：把握度 ▪ ：标准差，个体变异 ▪ ：两个总体的差值(专业认可)
5
2. 实验设计的基本原则
▪ 基本原则之一：对照 ▪ 基本原则之二：随机 ▪ 基本原则之三：重复
6
研究设计的基本原则
▪ 对照(control) ▪ 随机(randomization) ▪ 重复(replication)
➢ 对照的作用 ➢ 对照的种类 ➢ 对照组形式
➢ 随机化的作用 ➢ 随机的含义 ➢ 分层随机、分段随机
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例：降血脂
▪ =20mg/L； =30mg/L；=0.05
▪ 1-=90%时
▪ N＝78时
▪ Q1:Q2 N ▪ Q1:Q2 1-
▪ 1:1 78 (%)
▪ 4:6
82 ▪ 1:1 90.0
▪ 3:7
92 ▪ 4:6 88.9
▪ 2:8 122 ▪ 3:7 85.0
▪ 1:9 216 ▪ 2:8 75.6
➢ 重复的作用 ➢ 重复的次数
7
2.1 基本原则之一：对照
(control)
均衡性
(1) 对等 除处理因素外，对照组具备及实验 组对等的一切非处理因素。
(2) 同步 对照组及实验组设立之后，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实验
组专门设立的。不得借用文献上
2.3 基本原则之三：重复(repeated)
可靠性
(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。
19
处理效应
10
对照组的作用
处理组 处理因素+非处理因素 非处理效应
处理效应+
非处理因素 处理因素
比较结果
非处理效应 处理效应
11
常用对照种类：
（1）空白对照 对照组不施加任何处理因素
（2）实验对照 对照组不施加处理因素，但施加某种实验因
（3）标准对照 不设立专门的对照组，而是用现有标准值/正
作对照。实验研究一般不用标准对照，因为实验条 不一致。
▪ 1:19 406 ▪ 1:9 54.4 23
例： n1 固定， n2 增加时，Power的变化趋势 ▪ =20mg/L； =30mg/L；=0.05
▪ n1=20
▪ Q1:Q2 Power Q1:Q2 Power
▪ 1:1 0.5589
1:6
0.7882
▪ 1:2 0.6824 1:7 0.7960
(2) 分组随机 每个实验对象分配到不同处理 组的机会相同；
(3) 实验顺序随机 每个实验对象接受处理先
后的机会相同。
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随机及随意
▪ 随机：random 机会均等， 客观性 ▪ 随意：as will 随主观意愿，主观性
▪ 随机化分组，不仅能控制已知的混杂因素 (非研究因素)，而且还能控制未知的混杂 因素。
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随机的方法
▪ 简单随机 ▪ 随机分组 ▪ 随机排列 ▪ 分层随机
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简单随机分组示意
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 136 643 557 604 384 708 218 061 555 871 AB B B AB AAAB
A组 B组
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医学统计学实验设计基本原则
主要内容
▪ 1. 研究设计的意义 ▪ 2. 实验设计的基本原则 ▪ 3. 实验设计 ▪ 4. 常用的几种实验设计方法 ▪ 5. 调查设计
2
实验设计简介
▪ R.A. Fisher(1925)系统介绍近 代统计学方法
▪ The Statistical Methods for Research Workers
(2) 控制误差，使研究结果保持较好的稳定性。 如对混杂因素的处理，对不同来源变异的分析， 维护必要的均衡性等。
(3) 用较少的观察例数，获取尽可能丰富的信息。 如采用定量指标，选择线性或非线性回归分析， 为使用高效率设计创造条件等。
4
1.2 研究设计的类型
▪ 调查（survey） ▪ 实验 (experiment) ▪ 昆明最好的癫痫病医院 ▪ 昆明治疗癫痫病专科医院 ▪ 昆明最好的癫痫病医院 ▪ 昆明治疗癫痫病医院