卫生统计学实验设计
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医学统计学 常用实验设计方案
只能研究一个因素且为两水平，此外设置一 个控制因素（配对因素）
配对的特征或条件：影响研究结果的主要非 处理因素或混杂因素
种属、品系、性别，年龄、体重； 病种、病型、族别、生活习惯、工作环境
配对原则
配对设计
原则
条件相近，“对子”内同质， “对子”内随机分组
目的
控制已知的主要非处理因素，提高组间均衡
随机分组时应注意：
完全随机设计
• 随机数的位数不应小于N的位数，如果有重 号数字应舍弃；
• 若科研上需要各组例数不等可利用序号（R） 调整各组例数。如在例2中要求A组6例，B 组5例，C组4例，可规定R=1～6者为A组， R=7～11者为B组，R=12～15者为C组。
优点：
完全随机设计
1.设计、操作简单，最常见的单因素实验设计方法。 2.统计分析方法简便易行，各组例数可相等(平衡设计)， 也可不相等（非平衡设计）（以相等时检验效能最高）。
研究 总体
纳入标准 排除标准
受试 对象
按匹配 条件
区组1
区组2
● ● ●
区组b
随机分组 随机分组 随机分组
k个水平
k个水平
● ● ●
k个水平
随机区组设计方案示意图
随机分组
随机区组设计
例 将16头动物按体重配伍随机分为4组
匹配编号：先将16头动物称重，记录，再把体 重相近的4头动物配成一个区组，每一个区组 内4头动物分别编号为1,2,3,4
例2 将15头动物随机分成三组。
完全随机设计
① 先将动物编号如1、2……15号，然后在随机数 字表内从第5行第11列起向下读取15个随机数 字，取两位随机数字，依次抄录于动物编号下。
② 将随机数字从小到大顺序排列后得序号R。 ③ 规定R=1～5者为A组，R=6～10者为B组，
配对的特征或条件：影响研究结果的主要非 处理因素或混杂因素
种属、品系、性别，年龄、体重； 病种、病型、族别、生活习惯、工作环境
配对原则
配对设计
原则
条件相近，“对子”内同质， “对子”内随机分组
目的
控制已知的主要非处理因素，提高组间均衡
随机分组时应注意：
完全随机设计
• 随机数的位数不应小于N的位数，如果有重 号数字应舍弃；
• 若科研上需要各组例数不等可利用序号（R） 调整各组例数。如在例2中要求A组6例，B 组5例，C组4例，可规定R=1～6者为A组， R=7～11者为B组，R=12～15者为C组。
优点：
完全随机设计
1.设计、操作简单，最常见的单因素实验设计方法。 2.统计分析方法简便易行，各组例数可相等(平衡设计)， 也可不相等（非平衡设计）（以相等时检验效能最高）。
研究 总体
纳入标准 排除标准
受试 对象
按匹配 条件
区组1
区组2
● ● ●
区组b
随机分组 随机分组 随机分组
k个水平
k个水平
● ● ●
k个水平
随机区组设计方案示意图
随机分组
随机区组设计
例 将16头动物按体重配伍随机分为4组
匹配编号：先将16头动物称重，记录，再把体 重相近的4头动物配成一个区组，每一个区组 内4头动物分别编号为1,2,3,4
例2 将15头动物随机分成三组。
完全随机设计
① 先将动物编号如1、2……15号，然后在随机数 字表内从第5行第11列起向下读取15个随机数 字，取两位随机数字，依次抄录于动物编号下。
② 将随机数字从小到大顺序排列后得序号R。 ③ 规定R=1～5者为A组，R=6～10者为B组，
实验设计(样本的含量估计)
2
两组总例数为206例，每组需103例。
（2）设新药组占60%，旧药组占40%，则：
Q1和Q2为样本比例，Q1 ＝n1/N, Q2 ＝n2/N,N= n1+n2,
Z 1 Q Q c c N
1 1 1 2
Z
1 1 1 Q 2 1 2 Q
侧值。自由度＝∞，然后查 t 值表，利用公式再计 算N 。 d 取 若用S估计，则取 S d 若为配对比较， 上述公式也适用于交叉设计的样本含量估计。
例8-1 呋喃丙胺治疗血吸虫病人血红蛋白变化。 δ =10g/L,σ =25 g/L,双侧α ＝0.05，β ＝0.10。 解：
以自由度
查t界值表
2
因此，需要约58名鼻咽癌患者的血清。
（5）两组样本频率检验
计算公式：
Z 1 Q Q c c N
1 1 1 2
Z
1 1 1 Q 2 1 2 Q
1 1 1 2
2
1 2
(8-5)
1 2 2 / 2。
例8-5 拟比较甲、乙两种血清学方法对鼻咽癌患者的检出情况， 初步估计甲法的阳性检出率为91%，乙法的阳性检出率为75%， 两种方法一致的阳性检出率为73%。请估计样本含量。 解： 本例 设 0.05双侧， 0.10，Z0.05/ 2 1.96, Z0.10 1.282,
新药组：209×0.6=125例
旧药组：209×0.4=84例
实 验 设 计
一、影响样本含检验效能：1-β （三）总体变异度：σ或π （四）容许误差：δ=μ1-μ2或δ=π1-π2
医学统计学第3章实验设计
设计类型、估算样本含量、选定统计分析指标和方法等。
根据研究者是否人为地设置处理因素，即是否给予干预
措施，可将医学研究分为调查研究和实验研究两大类。
1. 调查研究
又称观察性研究或非实验性研究，确切地说应是非随机
化对比研究。它对研究对象不施加任何干预措施，是在 完全“自然状态”下对研究对象的特征进行观察、记录， 并对观察结果进行描述和对比分析。
依照因素与水平的不同，可产生四类实验：
单因素单水平实验，如研究教育干预法预防小儿单纯性
肥胖的效果； 单因素多水平实验，如研究不同含氟制剂的防龋效果； 多因素单水平实验，如比较不同治疗方案对椎间盘突出 的治疗效果； 多因素多水平实验，如研究多种药物不同剂量的联合治 疗对消化溃疡的疗效。
与处理因素相对应并同时存在的是非处理因素。某些非
性。
三、实验效应
实验效应是处理因素作用下，受试对象的反应或结局，
它通过观察指标来体现。 选择观察指标时，应当注意以下几点：
1. 客观性
观察指标有主观指标和客观指标之分，主观指标是指被
观察者的主观感受、记忆、陈述或观察者的主观判断结 果；而客观指标则是借助测量仪器或实验室检查等手段 获得的结果。 在临床试验中，主观指标易受观察者和被观察者心理因
组的研究对象数量出现较大差异。应用随机化排列可避 免这种现象。（中医药统计学与软件应用：附表17）
1. 完全随机化 完全随机化就是直接对受试对象进行随机化 分组，分组后各组受试对象的例数不一定相 等。其具体步骤如下： (1) 编号 将n个受试对象按一定顺序编号，如动物可
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
第十五讲 卫生统计学 实验设计
含赖氨酸面包+非处理因素→赖氨酸效应 + 面包效应+非处理因素效应 面包+非处理因素→ 面包效应+非处理因素效应
赖氨酸
赖氨酸效应
（三）自身对照
实验在同一受试对象上进行。
特点： 简单易行，使用广泛。但若试验前后某些 环境或自身因素发生改变，并且会影响试验结 果，就难以说明问题。
（四）标准对照(standard control)
以现有的标准或正常值作对照。
例①某种新的方法能否代替传统方法的研究； ②某病患者与正常人的某生理、生化指标是否相同。
——实验室应用较多
（五一疾病的疗效。
（六）历史对照：以过去的研究结果作对照。
与本人或他人过去的研究结果作比较。
—— 不好！！！！！！
二、处理因素
处理因素或受试因素：根据研究目的确定的
欲施加或欲观察的、并能引起受试对象直接或 间接效应的因素，简称处理或因素(factor)。 是根据研究目的确定的主要因素，处理因素在 整个实验中应始终要保持不变。
非处理因素：与处理因素可能同时存在的能
使受试对象产生效应的非研究因素。非处理因 素干扰效应与所研究因素间关系的观察与分析， 常常又称混杂因素(confounder)。
分层随机化步骤：
(1)编号排序：将每层的受试对象编号排序，如体重 从轻到重，时间由前至后等。 (2)取随机数：从随机数字表或计算器或计算机获得。 每个受试对象可取两位数。 (3)确定组别：根据每层受试对象获得的随机数的大 小顺序决定受试对象在哪一组。对每个处理也可规定 顺序，如处理A, B, C, …分别对应于序号1, 2, 3, …。
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。
赖氨酸
赖氨酸效应
（三）自身对照
实验在同一受试对象上进行。
特点： 简单易行，使用广泛。但若试验前后某些 环境或自身因素发生改变，并且会影响试验结 果，就难以说明问题。
（四）标准对照(standard control)
以现有的标准或正常值作对照。
例①某种新的方法能否代替传统方法的研究； ②某病患者与正常人的某生理、生化指标是否相同。
——实验室应用较多
（五一疾病的疗效。
（六）历史对照：以过去的研究结果作对照。
与本人或他人过去的研究结果作比较。
—— 不好！！！！！！
二、处理因素
处理因素或受试因素：根据研究目的确定的
欲施加或欲观察的、并能引起受试对象直接或 间接效应的因素，简称处理或因素(factor)。 是根据研究目的确定的主要因素，处理因素在 整个实验中应始终要保持不变。
非处理因素：与处理因素可能同时存在的能
使受试对象产生效应的非研究因素。非处理因 素干扰效应与所研究因素间关系的观察与分析， 常常又称混杂因素(confounder)。
分层随机化步骤：
(1)编号排序：将每层的受试对象编号排序，如体重 从轻到重，时间由前至后等。 (2)取随机数：从随机数字表或计算器或计算机获得。 每个受试对象可取两位数。 (3)确定组别：根据每层受试对象获得的随机数的大 小顺序决定受试对象在哪一组。对每个处理也可规定 顺序，如处理A, B, C, …分别对应于序号1, 2, 3, …。
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。
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
卫生统计学实习一
2
在完全随机设计中，每个实验对象被等量随机分 配到不同的处理组，每个处理组具有相同的样本 量和实验条件。
3
完全随机设计适用于处理组数较少且实验条件一 致的情况，可以有效地减少系统误差和随机误差。
随机区组设计
01
随机区组设计是一种将实验对象按照一定特征进行分组，并在 各组内随机分配处理的方法。
02
区组的设计旨在平衡实验对象的各种潜在影响因素，使得各处
正态分布与t分布
正态分布
一种常见的概率分布，描述连续随机变量的不确定性，其曲 线呈钟形。
t分布
基于正态分布的连续概率分布，用于描述小样本数据的分散 情况。
05
参数估计与假设检验
点估计与区间估计
点估计
用单一数值来表示总体参数的估计值，通常是 一个样本统计量。
区间估计
用一个区间范围来表示总体参数的可能取值， 基于样本统计量和样本标准误差计算得出。
条形图与饼图
用条形图或饼图展示分类 变量的频数分布，便于比 较不同类别的数据。
描述性统计指标
均值、中位数
描述数据的集中趋势。
标准差、变异系数
描述数据的离散程度。
偏度、峰度
描述数据的分布形态。
频数、比例、百分比
描述分类数据的分布情况。
04
概率与概率分布
概率基础
1 2
概率定义
概率是描述随机事件发生可能性的数学量，通常 表示为 P(事件)。
方差分析在卫生统计学中广泛应用于实验设计和数据分析，可以有效地比较不同处 理组之间的平均数差异，并确定差异是否具有统计学显著性。
THANKS
感谢观看
数据来源
确定研究目的，选择合适的调查方法，如普查、抽样调查等，确 保数据来源可靠。
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。
卫生学-卫生统计学方法及步骤
总体均数的估计，t检验、 z检验、方差分析
分类变量
无序分类 有序分类
统计描述 统计推断 统计描述
统计图表 和相对数
总体率的估计，率 的z检验、x2检验
统计图表 和相对数
统计推断 秩和检验
分析用什么样的统计方法
1. 随机将20只雌性大鼠均匀的分为甲、乙两组。甲组大鼠 不接受任何处理(即空白对照)，乙组中的每只大鼠接受 3mg/kg的内毒素，分别测得两组大鼠的肌酐 (μmol/L)数据，请问内毒素对肌酐水平有无影响？ 甲组：55，33，51，24，34，54，59，69，34，61 乙组：75，60，100，83，82，65，50，70，64，72
δ=72-67=5，s=5.97, 单侧α=0.05, z0.05=1.645；β=0.10，z0.10=1.282
n
zα
zβ δ
S
2
1.645 1.282 * 5.972
5
12.21
故至少需要13人
练习：
例：用某药治疗矽肺患者，估计可增加 尿的排出量，标准差89.0mmol/L,要求以 α=0.05，β=0.10的概率，能够辨别出尿的 排出量平均增加35.6mmol/L，需观察多少 例矽肺患者？
n为两组总例数，p1，p2为两组率， p为两组合并率。
例题
比较两种化疗方法对淋巴系统肿瘤的疗 效，估计两种方法的缓解率分别为15% 和50%，按照α=0.05，β=0.1标准，需 治疗多少例患者？
p1=0.15，p2=0.50, p=(0.15+0.50)/2=0.325， z0.05=1.96；z0.10=1.282
7.某厂医务室测定了100名氟作业工人工 前工后4小时的尿氟浓度(umol/L)，问 氟作业工人在工作前后的尿氟浓度有无 差别？
分类变量
无序分类 有序分类
统计描述 统计推断 统计描述
统计图表 和相对数
总体率的估计，率 的z检验、x2检验
统计图表 和相对数
统计推断 秩和检验
分析用什么样的统计方法
1. 随机将20只雌性大鼠均匀的分为甲、乙两组。甲组大鼠 不接受任何处理(即空白对照)，乙组中的每只大鼠接受 3mg/kg的内毒素，分别测得两组大鼠的肌酐 (μmol/L)数据，请问内毒素对肌酐水平有无影响？ 甲组：55，33，51，24，34，54，59，69，34，61 乙组：75，60，100，83，82，65，50，70，64，72
δ=72-67=5，s=5.97, 单侧α=0.05, z0.05=1.645；β=0.10，z0.10=1.282
n
zα
zβ δ
S
2
1.645 1.282 * 5.972
5
12.21
故至少需要13人
练习：
例：用某药治疗矽肺患者，估计可增加 尿的排出量，标准差89.0mmol/L,要求以 α=0.05，β=0.10的概率，能够辨别出尿的 排出量平均增加35.6mmol/L，需观察多少 例矽肺患者？
n为两组总例数，p1，p2为两组率， p为两组合并率。
例题
比较两种化疗方法对淋巴系统肿瘤的疗 效，估计两种方法的缓解率分别为15% 和50%，按照α=0.05，β=0.1标准，需 治疗多少例患者？
p1=0.15，p2=0.50, p=(0.15+0.50)/2=0.325， z0.05=1.96；z0.10=1.282
7.某厂医务室测定了100名氟作业工人工 前工后4小时的尿氟浓度(umol/L)，问 氟作业工人在工作前后的尿氟浓度有无 差别？
流行病学研究设计与卫生统计学基础实验研究方法
流行病学研究设计与卫生统计学基础实验研究方法一、引言流行病学研究设计与卫生统计学基础实验研究方法是现代医学领域重要的研究方法之一，它在研究疾病的发病机理、传播途径、危险因素等方面起到关键作用。
本文将以叙述性的方式介绍流行病学研究设计与卫生统计学基础实验研究方法的基本原理、流程和应用。
二、流行病学研究设计1. 样本选择与人群调查在进行流行病学研究设计时，样本选择是非常关键的一步。
研究者需要明确研究问题、人群特点以及目标样本量，从而选择适合的调查方法。
此外，人群调查也需要合理设计问卷，保证所获得的数据的准确性和全面性。
2. 病例与对照选择在一些疾病的研究中，病例对照研究设计是常用的方法之一。
病例组是患病者，对照组是不患病者，通过比较两组的暴露情况，分析可能的危险因素。
在选择病例与对照时，需要根据研究的目的合理选择，以确保结果的有效性。
3. 阈值与风险评估流行病学研究设计中，阈值是判断某个现象是否达到流行水平的指标。
研究者需要根据实际情况确定阈值来评估疾病的流行情况，进一步进行疾病的风险评估。
三、卫生统计学基础实验研究方法1. 数据收集与整理卫生统计学基础实验研究方法的第一步是数据的收集与整理。
研究者需要对所收集到的数据进行有效的整理和编码，以便能够进行后续的分析。
2. 数据分析与统计方法在卫生统计学基础实验研究中，数据分析是关键的一步。
研究者可以根据实际情况选择合适的统计方法，包括描述性统计、推断性统计等，以分析数据并得出结论。
3. 结果解读与报告撰写卫生统计学基础实验研究的最后一步是结果解读与报告撰写。
研究者需要对数据分析结果进行解读，并撰写出具有科学性和可读性的研究报告，以便能够传达研究的目的和结论。
四、应用与前景流行病学研究设计与卫生统计学基础实验研究方法在公共卫生领域有着广泛的应用和重要的价值。
通过对疾病的发病机制和传播途径的研究，可以为预防和控制疾病提供科学依据。
此外，结合大数据和人工智能技术，流行病学研究设计与卫生统计学基础实验研究方法的应用前景也十分广阔。
卫生统计学第八版李晓松第十五章 实验研究设计
第一节 实验设计的基本内容与原则
（六）质量控制
1. 误差来源 误差包括随机误差和非随机误差。随机误差是一类不恒定的、随机变化的误 差。非随机误差是由各种人为因素或偶然因素造成的。 非随机误差也称为系统误差或偏倚。常见的偏倚有： （1）选择偏倚(selection bias)：由于选择实验对象的方法不正确，或纳入和排 除标准不明确而产生的偏倚。 （2）测量偏倚(measurement bias)：又称信息偏倚。在实验过程中，由于研究 者的主观原因或实验仪器、实验对象的客观原因而产生的观察或测量偏倚。 （3）混杂偏倚(confounding bias)：由于某些非处理因素与处理因素同时并存而
联系这一假说。 （2）研究假说二：吸烟和工业污染是公认的肺癌病因，中国西部农业小镇宣威的肺癌发
病率在全世界位居第一，但已有研究表明这两种因素对宣威地区肺癌发生影响不大。宣威
地区烟煤量丰富，当地农村居民长年习惯在室内烧烟煤取暖做饭，但烧煤的火塘没有进风 口和烟囱，从而造成室内严重空气污染，由此提出烧烟煤引起的室内空气严重污染是肺癌
第一节 实验设计的基本内容与原则
（四）试验效应
1. 基本概念
处理因素施加给实验对象后产生的效应或反应称为实验效应，实验效应可用
观察指标来度量。按性质分类，观察指标有主观指标和客观指标之分。
主观指标是实验对象的主观感觉、记忆、陈述或观察者的主观判断结果。 客观指标是借助仪器设备测量所得，相较于主观指标，客观指标具有较好的
第一节 实验设计的基本内容与原则
（五）基本原则
2.随机与重复
重复具有3个层面的含义：
①整个实验的重复。在实验研究设计中，应确保整个实验在相同的条件下可以重 现，从而提高研究结果的可靠性。
卫生统计学调查设计
封面介绍词的内容
• • • • 说明调查者的身份 说明本调查的意义 说明调查对象客观回答问题的重要性 向被调查者保证回答无所谓对错，他们 的身份、姓名不会被透漏，以及调查原 始资料的处理是秘密的。
3. 问题设计的一般原则： （1）尽量避免术语：“就低不就高”的原 则。您近来有无纳差？
（2）避免用不确切的词：对于语义较为含 混的词语如经常、偶尔、普遍、大概等 应给出本次调查的确切标准。例如“您 是否经常失眠？”A.（每半年1次或更 少）；B.（每3个月1次或更少）；C. （ 每月1次到3次）；D.（每周1次或更 多）。
第四节 调查表和问卷的设计
什么是问卷？问卷调查？
• 问卷（questionnaire）一般是指通过邮 寄或面交等方式送给回答者，并由回答 者在无调查人员（访谈员）的直接帮助 下自行填写的一种表格； • 问卷调查是调查者以书面语言的调查表 或一系列问题的形式收集资料的方法。
问卷调查的基本程序
1、根据调查课题编拟成由表格或问题构 成的问卷； 2、分发或邮寄个有关人员，请其按照要 求认真填写， 3、调查人员收回问卷，并对回收问卷中 所提供的信息资料进行统计分析， 4、得出研究结论，形成研究报告。
在实际调查研究中常常将两种或几种 抽样方法结合起来使用。 各抽样方法的抽样误差一般是：整群 抽样单纯随机抽样系统抽样分层抽样 样本含量的估计的目的是在保证一定 精度和检验效能的前提下，确定最少的观 察单位数（下章具体讨论）。
在实际调查研究中常常将两种或几种 抽样方法结合起来使用。 各抽样方法的抽样误差一般是：整群 抽样单纯随机抽样系统抽样分层抽样 样本含量的估计的目的是在保证一定 精度和检验效能的前提下，确定最少的观 察单位数（下章具体讨论）。
第五节 调查质量控制
华北理工卫生统计学实验指导09方差分析
实验九：方差分析【目的要求】1.掌握方差分析的基本思想；掌握不同设计类型时方差分析总变异和自由度的分解方法2.熟悉方差分析的前提条件；多个样本均数间两两比较的方法。
【案例分析】案例1：《脑积液磷酸己糖检测用于脑膜炎诊断的探讨》一文为比较三组患儿CST中PHI值是否不同，数据及分析结果见表9-23。
表9-23 三组患儿CST中PHI值的比较组别n X±S t pPM15407.0±294.7 5.34<0.01 WM、VE1415.0±13.1 6.47<0.01对照组237.0±4.8问：（1）该资料采用的是何种统计分析方法？（2）使用的统计分析方法是否正确？若不正确，可以采用何种正确的统计分析方法？（3）采用该统计方法应满足什么条件？该资料是否满足？若不满足，应用什么方法？案例2：利舍平具有使小鼠脑中去甲肾上腺素（NE）等递质下降的作用，为考察某种新药MWC 是否具有对抗利舍平降递质的作用，某研究者将24只小鼠随机等分为4组，给予不同处理后，测定其脑中NE的含量，结果如下表。
经完全随机设计的方差分析得F=59.306，P=0.000，差异具有统计学意义，可以认为不同处理组NE的含量不同。
结合下表得出结论，即新药MWC 具有对抗利舍平使递质下降的作用。
小鼠经不同处理后脑中NE的含量蒸馏水组利舍平组MWC组利舍平+MWC组630 181 715 407760 103 663 397687 138 638 378676 141 887 363892 197 625 438523 193 648 412 该研究属于何种设计方案？所用统计方法是否正确？为什么？若不正确，应该用何种方法？【SPSS操作】1.完全随机设计资料的方差分析Analyze→Compare Means→One-Way ANOVA…→Dependent List：ldl—c（反应变量）→Factor：group→Options…：选择 Descriptive、 Homogeneity-of-variance、 Mean plot→Post Hoc…： LSD/ S-N-K→countine→OK2.随机区组设计资料的方差分析Analyze→General linear Model→Univariate…→Dependent Variable：weight（反应变量）→Fixed Factor（s）：drug/block（分组变量）→Model…→ Custom→Model：drug/block （分组变量）→Sum of squares：Type III→ Include intercept in model→Post Hoc…→Post Hoc Tests for：drug→ Tukey→ S-N-K→Options…→Estimated Marginal Means→Display Means for：drug→countine→OK3.重复测量设计资料的方差分析Analyze→General liner Model→Repeated Measures→Within-Subject Factor Name：重复测量变量名称（例如time）→Number of Levels：重复测量次数（例如4）→Add:显示time（4）→Define→依次将time1，time2，time3，time4加入到右侧窗口中→OK4.析因设计资料的方差分析Analyze→General liner Model→Univariate→Dependent Variable（反应变量）→Fixed Factor[s]（自变量A）→Fixed Factor[s]（自变量B）→OK【练习题】一、填空题1.完全随机设计的方差分析中，总变异可分解为。
第八章实验设计案例
重、窝别和营养状况等。
第一节 实验设计的基本要素
❖ 正常人群选择应注意其性别、年龄、民族、职业、
文化程度和经济状况等。
❖病人选择应诊断明确、依从性好，还应注意性别、
年龄、病情和病程等的基本一致。
第一节 实验设计的基本要素
二、处理因素（treatபைடு நூலகம்ent factor）
在实验过程中，影响实验结果的因素是多方面 的，根据研究目的可分为处理因素和非处理因素二 类。处理因素是指研究者通过统计研究设计有计划 的安排实验，从而科学地考察其作用大小的因素， 例如药物的种类、剂量、浓度、作用时间等；非处 理因素（混杂因素）是指对评价处理因素作用有一 定干扰，但研究者并不想通过实验考察其作用大小 的因素，例如，病人的病情、病程等。
第八章 实 验 设 计
调查研究是指对特定对象群体进行调查，影响被调查 者的因素是客观存在的，研究者只能被动地观察和 如实记录。调查时的研究条件往往难以控制，一般 只有通过合理分组、设置对照等手段尽可能地减少 干扰。
例如，研究某县高山、平原与丘陵3类地区儿童血红蛋 白水平，已知血红蛋白与营养有一定关系，因此3个 人群按经济收入、饮食习惯分层、确定各层样本含 量进行随机抽样，以达到减少营养状况对调查结果 干扰的目的。
第八章 实 验 设 计
在医学研究中，根据观察者是否主动施加干预 而分为实验研究与调查研究两类。 实验研究是指研究者根据研究目的人为地对受试对象 设置干预措施，控制非干预措施的影响，总结干预 因素的效果。 例如，观察哌库溴铵不同剂量的肌松效应，研究者选 择了20例择期手术患者，随机分为两组，第一组注 射0.05mg/kg，第二组注射0.075mg/kg，记录起效时 间。由于受试对象条件一致，很好的控制了不同疾 病对肌松效应的影响，然后分析实验结果，便能获 得该药不同剂量的效果。
第一节 实验设计的基本要素
❖ 正常人群选择应注意其性别、年龄、民族、职业、
文化程度和经济状况等。
❖病人选择应诊断明确、依从性好，还应注意性别、
年龄、病情和病程等的基本一致。
第一节 实验设计的基本要素
二、处理因素（treatபைடு நூலகம்ent factor）
在实验过程中，影响实验结果的因素是多方面 的，根据研究目的可分为处理因素和非处理因素二 类。处理因素是指研究者通过统计研究设计有计划 的安排实验，从而科学地考察其作用大小的因素， 例如药物的种类、剂量、浓度、作用时间等；非处 理因素（混杂因素）是指对评价处理因素作用有一 定干扰，但研究者并不想通过实验考察其作用大小 的因素，例如，病人的病情、病程等。
第八章 实 验 设 计
调查研究是指对特定对象群体进行调查，影响被调查 者的因素是客观存在的，研究者只能被动地观察和 如实记录。调查时的研究条件往往难以控制，一般 只有通过合理分组、设置对照等手段尽可能地减少 干扰。
例如，研究某县高山、平原与丘陵3类地区儿童血红蛋 白水平，已知血红蛋白与营养有一定关系，因此3个 人群按经济收入、饮食习惯分层、确定各层样本含 量进行随机抽样，以达到减少营养状况对调查结果 干扰的目的。
第八章 实 验 设 计
在医学研究中，根据观察者是否主动施加干预 而分为实验研究与调查研究两类。 实验研究是指研究者根据研究目的人为地对受试对象 设置干预措施，控制非干预措施的影响，总结干预 因素的效果。 例如，观察哌库溴铵不同剂量的肌松效应，研究者选 择了20例择期手术患者，随机分为两组，第一组注 射0.05mg/kg，第二组注射0.075mg/kg，记录起效时 间。由于受试对象条件一致，很好的控制了不同疾 病对肌松效应的影响，然后分析实验结果，便能获 得该药不同剂量的效果。
完全随机设计及分析 最新
随机数字： 58 71 96 30 24 18 46 23 34 27 85 13 99 28 44 49 09 79 序号(R) ： 13 14 17 8
5 3 11 4 9 6 16 2 18 7 10 12 1 15
处理组别： 丙 丙 丙 乙 甲 甲 乙 甲 乙 甲 丙 甲 丙 乙 乙 乙 甲 丙
vT v B vW vT N 1,
卫生统计学 (Health Statistics) B
v
K 1 ，
vW N K
• 如果直接将各部分变异进行比较的话，不具有可 比性。为更合理地反映各部分的变异，应消除其 自由度的影响，用均方（MS）表示每一部分的变 异会更加合理，每部分变异也具有可比性。
2 2 S组 .67 2 15645 .83 间 MS组 间 SS 组 间 组 间 31291
卫生统计学
(Health Statistics)
SS组内 xij xi ni 1si2
2
12 1 540.31 16466 .65
组内 36 3 33
☺ 概念 ☺ 设计步骤
卫生统计学 (Health Statistics)
☺ 优缺点 ☺ 分析方法
例 1 将18名乙脑患者分为甲、乙、丙三组，分别
给予A、B、C三种退烧药物治疗，比较退热时间。 应如何设计？
卫生统计学
(Health Statistics)
完全随机设计与分析
一、概念
完全随机设计（completely random design) ：将
同。 • 若F<Fa(n 1,n 2)，则P>a。按a水准，不拒绝H0， 认为无统计学意义。还不能认为多个总体均数不
卫生统计学实验设计
▪ 研究的质量：
实例1
《剖腹产同时放置宫内节育器735例的初步观察》将施 行剖腹产手术1562例中的735例作为实验组，在剖腹产的同 时放置宫内节育器。比较两组被观察对象的术后出血、恶 露干净时间和术后副反应等情况。
▪ 规定实验组适应症为：破膜和总产程都不超过24小 时，无感染(无阳性体征，血常规正常)以及第一胎 产后本人同意放置宫内节育器者。
考核某种药物/治疗方法的疗效
➢ 药物与疗法属处理因素； ➢ 影响疗效的一些非处理因素，如病人的性别、
年龄、病型、病程、病情、健康、营养状况、 医护人员的照护等等；
➢ 在病人分组试验中，各组病人除处理因素不同 之外，各组病人非处理因素应通过随机化尽量 加以控制，使之均衡一致。
对混杂因素的处理：
▪ 采用良好的设计：
龄相仿，上下不超过5岁。原文在未作假设检验的
情况下，认为“两组年龄相仿”。
年龄 病例组人数 对照组人数
20～
36
30～ 72
84
40～ 193
244
50～ 228
199
60～ 101
67
70～ 10
7
▪ 中华流行病学杂志，1981;2(4):253 2=17.25，P=0.004
问题所在
对照组缺乏均衡性！
病人的排除标准是： （1）药物或食物过敏史者； （2）过敏状态，如过敏性疾患合并感染； （3）造血功能障碍（特殊情况例外）； （4）妊娠及哺乳期妇女； （5）精神状态不能很好合作者； （6）正在应用其它抗菌类药物者等。
3 实验效应
▪ 关联性 ▪ 客观性 ▪ 准确性与精确性 ▪ 敏感性与特异性
关联性
▪ 请讨论：该文结果是否成立？
《用24小时食管pH监测法诊断食管原性胸痛》(中华外科杂志2019年33卷第2期第69页)
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N 1.96 20.10 1.282 20.91 0.730.75 0.73/ 0.10 0.91 0.75 2 58
5.两样本率的比较
N
Z
2
c 1 c Q11 Q21
Z
11 1 / Q1
2 1 2 / Q2
2
1 2
其中 c Q11 Q2 2 （合并率）
例8-7 比较两种药物治疗乙型肝炎后表面抗原HBsAg的阴转情况。预试中，甲药的阴
第五节 临床试验设计
测量结果一致性检验
1.意义
卫生工作者在实际研究中，对观察事物的测量往往出现判断上的不一致。例如，同一医师对同一 患者的两次胃镜检查的结论不一致，两次阅读同一张X光片的结论不一致。两个或多个医务工作者检 查同一患者、阅读同一张X光片、同一张病理切片也可能发生判断上的不一致。因此在临床诊断和临 床实验工作中有必要对判断的一致性作出估计。
受试对象→处理因素→ 实验效应
例如：研究脂健乳是否有降血脂的作用，首先假设脂健乳可以降低血脂，再将 条件相近的20只大鼠先用高脂饲料喂养做成高脂血症的模型，然后将动物随机 分入实验组和对照组，实验组服用脂健乳加豆奶，对照组单纯服用豆奶，喂养 一月后观察比较两组之间各项血脂指标的差别有无统计学意义，进而得出脂健 乳是否具有降低血脂的保健作用的结论。
当例数相等时 当例数不等时
u
N 2
u
u u
1 n1
1 n2
1.单样本均数或配对设计检验
N
(Z 2 Z ) 2
Z
N
Z
2
Z 2 — 为双侧值，若问题是单 侧可该为Z N — 样本数或对子数
— 单样本资料的标准差或 配对差值的标准差
例8-3 为了解高温作业工人的心率是否高于一般人群。某研究者随机抽取了10名 高温作业工人做预试，测得其标准差S=6.2次/分。若高温作业工人的心率高于一般 人群3.0次/分才有专业意义，问α=0.05，β=0.10时，需要多大样本量？
N
1.6451.282 6.2
3.0
2 37
2.两样本均数检验
N
(Z 2 Z )
2 Q11 Q21
其中Q1、Q2为两样本比例，Q1 Q2 1
例8-4 某人欲比较黄芪与生血散对粒细胞减少症的疗效。据经验，黄芪可
平均增加粒细胞1×109个/L，生血散可平均增加粒细胞2×109个/L。若
一般地，当Kappa 0.75时，说明已取得相当满意的一致性程度，若小于0.4，则一致程度不理想。
例
例 两名放射科医师对200名棉屑沉着病可疑患者的诊断结果如下，试判断两次 检查结果的一致性。
解：
1）两次检查结果一致数
A
78
56
32
166，一致率PA
166 200
0.83
2）期望率Pe
若假设H
N
1.6451.282 0.10
2 0.85 1 0.85
109
4.配对二分类资料χ 2 检验
N Z 2 2 Z 2 1 2 1 2 2 其中为两处理结果一致的总 体阳性率， 1 2 2 2
例8-6 拟比较甲、乙两种血清学法对鼻咽癌患者的检出情况，初步估计甲 法的阳性检出率为91%，乙法为75%，两种方法一致的阳性检出率为73%。 试估计样本量。α=0.05（双侧），β=0.10
σ=1.8×109个/L，取α=0.05（单），β=0.2，若黄芪组例数占60%，求各组例
数。
N
(1.645 0.842)1.8 1
2 0.61 0.41
84
n1 50 , n2 34
3. 单样本频率检验
N
Z 2 Z
1 0
2
0 10
例8-5 用常规方法治疗过敏性鼻炎的有效率为85%，现试验某一新药，预计 有效率为95%。若取α=0.05（单），β=0.1，问需要多少病例？
2.计算方法
Kappa 统计量
Kappa PA Pe 1 Pe
式中PA为实际观察到的一致率
PA
实际观察一致数 总检查人数
A
N
Pe 为期望一致率（两次检查结果由于偶然机遇造成的一致率，也称期望率）
当Kappa 1时，说明两次判断结果完全一致 0 Kappa 1 当Kappa 0时，说明两次判断结果完全不一致
第三节 常用实验设计方法
1.完全随机设计（简单随机分组设计） 2.配对设计 3.交叉设计 4.随机区组设计（配伍设计） 5.析因设计 6.裂区试验设计 7. 拉丁方设计 8.正交试验设计
第四节 样本含量的估计
在保证研究课题具有一定代表性与可靠性的条件下所具有的 最少例数。要符合这一标准，必须具备以下条件：
实验设计分类
1.动物实验 2.临床试验 3.社区干预试验
第二节 实验设计的基本原则
1.对照原则
对照形式有：
空白对照、安慰剂对照、实验对照、自身对照、标准对照
2.随机化原则
随机化内容包括： 抽样的随机、分组的随机、实验顺序的随机
随机化方法：
完全速记化、分层随机化
3.重复原则
重复内容有：
整个实验的重复；多个受史对象的重复；同一个受试对象 的重复观察
转率为60%，乙药为75% ，若取α=0.05（双），β=0.1，若甲药组的样本量占55%，乙 药组占45%，问各组需要多少病例？
N
1.96
0.66750.3325 0.551 0.451 1.282
0.60 0.75
0.600.40
/
0.55
0.750.2n1=226 , n2=185
第五章 实验设计
( experiment design )
要求： 1.掌握实验设计的特点、分类和原则 2.掌握实验设计的内容和步骤 3.了解常用的实验设计方法 4.会辨析统计设计类型 5.了解样本量估计公式
第一节 实验设计的基本要素
特点：研究者根据研究目的能主动对实验动物或人设置干预措施或处理 因素，受试对象被随机地分配到各处理组中并观察处理结果（效应）。
1.具有研究指标的总体均数、标准差、率的估计值 2.确定的也许允许误差 3.第一类错误的概率 4.第二类错误的概率 5.明确单侧或双侧
常用的估计样本量方法
设： u — 检验水准的 u值
u — 第二类错误 的u值 — 两总体均数或率的差 — 总体标准差
N — 总样本量
1.两样本均数比较
N 2(u u ) 2
5.两样本率的比较
N
Z
2
c 1 c Q11 Q21
Z
11 1 / Q1
2 1 2 / Q2
2
1 2
其中 c Q11 Q2 2 （合并率）
例8-7 比较两种药物治疗乙型肝炎后表面抗原HBsAg的阴转情况。预试中，甲药的阴
第五节 临床试验设计
测量结果一致性检验
1.意义
卫生工作者在实际研究中，对观察事物的测量往往出现判断上的不一致。例如，同一医师对同一 患者的两次胃镜检查的结论不一致，两次阅读同一张X光片的结论不一致。两个或多个医务工作者检 查同一患者、阅读同一张X光片、同一张病理切片也可能发生判断上的不一致。因此在临床诊断和临 床实验工作中有必要对判断的一致性作出估计。
受试对象→处理因素→ 实验效应
例如：研究脂健乳是否有降血脂的作用，首先假设脂健乳可以降低血脂，再将 条件相近的20只大鼠先用高脂饲料喂养做成高脂血症的模型，然后将动物随机 分入实验组和对照组，实验组服用脂健乳加豆奶，对照组单纯服用豆奶，喂养 一月后观察比较两组之间各项血脂指标的差别有无统计学意义，进而得出脂健 乳是否具有降低血脂的保健作用的结论。
当例数相等时 当例数不等时
u
N 2
u
u u
1 n1
1 n2
1.单样本均数或配对设计检验
N
(Z 2 Z ) 2
Z
N
Z
2
Z 2 — 为双侧值，若问题是单 侧可该为Z N — 样本数或对子数
— 单样本资料的标准差或 配对差值的标准差
例8-3 为了解高温作业工人的心率是否高于一般人群。某研究者随机抽取了10名 高温作业工人做预试，测得其标准差S=6.2次/分。若高温作业工人的心率高于一般 人群3.0次/分才有专业意义，问α=0.05，β=0.10时，需要多大样本量？
N
1.6451.282 6.2
3.0
2 37
2.两样本均数检验
N
(Z 2 Z )
2 Q11 Q21
其中Q1、Q2为两样本比例，Q1 Q2 1
例8-4 某人欲比较黄芪与生血散对粒细胞减少症的疗效。据经验，黄芪可
平均增加粒细胞1×109个/L，生血散可平均增加粒细胞2×109个/L。若
一般地，当Kappa 0.75时，说明已取得相当满意的一致性程度，若小于0.4，则一致程度不理想。
例
例 两名放射科医师对200名棉屑沉着病可疑患者的诊断结果如下，试判断两次 检查结果的一致性。
解：
1）两次检查结果一致数
A
78
56
32
166，一致率PA
166 200
0.83
2）期望率Pe
若假设H
N
1.6451.282 0.10
2 0.85 1 0.85
109
4.配对二分类资料χ 2 检验
N Z 2 2 Z 2 1 2 1 2 2 其中为两处理结果一致的总 体阳性率， 1 2 2 2
例8-6 拟比较甲、乙两种血清学法对鼻咽癌患者的检出情况，初步估计甲 法的阳性检出率为91%，乙法为75%，两种方法一致的阳性检出率为73%。 试估计样本量。α=0.05（双侧），β=0.10
σ=1.8×109个/L，取α=0.05（单），β=0.2，若黄芪组例数占60%，求各组例
数。
N
(1.645 0.842)1.8 1
2 0.61 0.41
84
n1 50 , n2 34
3. 单样本频率检验
N
Z 2 Z
1 0
2
0 10
例8-5 用常规方法治疗过敏性鼻炎的有效率为85%，现试验某一新药，预计 有效率为95%。若取α=0.05（单），β=0.1，问需要多少病例？
2.计算方法
Kappa 统计量
Kappa PA Pe 1 Pe
式中PA为实际观察到的一致率
PA
实际观察一致数 总检查人数
A
N
Pe 为期望一致率（两次检查结果由于偶然机遇造成的一致率，也称期望率）
当Kappa 1时，说明两次判断结果完全一致 0 Kappa 1 当Kappa 0时，说明两次判断结果完全不一致
第三节 常用实验设计方法
1.完全随机设计（简单随机分组设计） 2.配对设计 3.交叉设计 4.随机区组设计（配伍设计） 5.析因设计 6.裂区试验设计 7. 拉丁方设计 8.正交试验设计
第四节 样本含量的估计
在保证研究课题具有一定代表性与可靠性的条件下所具有的 最少例数。要符合这一标准，必须具备以下条件：
实验设计分类
1.动物实验 2.临床试验 3.社区干预试验
第二节 实验设计的基本原则
1.对照原则
对照形式有：
空白对照、安慰剂对照、实验对照、自身对照、标准对照
2.随机化原则
随机化内容包括： 抽样的随机、分组的随机、实验顺序的随机
随机化方法：
完全速记化、分层随机化
3.重复原则
重复内容有：
整个实验的重复；多个受史对象的重复；同一个受试对象 的重复观察
转率为60%，乙药为75% ，若取α=0.05（双），β=0.1，若甲药组的样本量占55%，乙 药组占45%，问各组需要多少病例？
N
1.96
0.66750.3325 0.551 0.451 1.282
0.60 0.75
0.600.40
/
0.55
0.750.2n1=226 , n2=185
第五章 实验设计
( experiment design )
要求： 1.掌握实验设计的特点、分类和原则 2.掌握实验设计的内容和步骤 3.了解常用的实验设计方法 4.会辨析统计设计类型 5.了解样本量估计公式
第一节 实验设计的基本要素
特点：研究者根据研究目的能主动对实验动物或人设置干预措施或处理 因素，受试对象被随机地分配到各处理组中并观察处理结果（效应）。
1.具有研究指标的总体均数、标准差、率的估计值 2.确定的也许允许误差 3.第一类错误的概率 4.第二类错误的概率 5.明确单侧或双侧
常用的估计样本量方法
设： u — 检验水准的 u值
u — 第二类错误 的u值 — 两总体均数或率的差 — 总体标准差
N — 总样本量
1.两样本均数比较
N 2(u u ) 2