医学统计学 常用实验设计方案
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随机化：从随机数字表中任意一行一列作起点 顺序取4个随机数字，取两位随机数字，对应 于第一个区组的4个动物，然后将随机数字由 小到大顺序排列后得序号(R)，再按序号的大 小依次排列组别。
随机分组
随机区Байду номын сангаас设计
从随机数字表中第6行第9、10列起向下 读取4个随机数为39、74、00、99，排列 后的序号(R)为2、3、1、4，则第一个区 组4个处理的组别随机排列的顺序为B、C、 A、D。
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
连续取12个随机数字，取两位随机数字。 (3) 将随机数字从小到大顺序排列后得序号R，
并规定R=1～6者为A组，R=7～12者为B组。
完全随机设计
25行，1列开始，向右
表1 12动物完全随机分两组结果（采用随机数字表） 动物编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
随机数字 序号（R） 处理组别
缺点：
1.只能分析一个因素的效应。 2.效率低，因而要求观察对象要有较好的同质性，否则需 扩大样本含量。
统计分析方法
完全随机设计
计量资料
t检验、方差分析或秩和检验等
计数资料
卡方检验等 等级资料
秩和检验等
配对设计
Paired design
1、概念
配对设计
将受试对象按某些特征或条件配成对子，然 后分别把每个对子中的两个受试对象随机分配 到试验组和对照组
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
1. 先按配对条件配对，并将对子编号，如1.1、 1.2 、2.1、 2.2 …..10.1、 10.2
2. 抄录随机数字表。任意指定行列及查找方向， 将随机数字依次抄写在“对子号”下
3. 事先规定分组规则：遇单数定为A（*.1）、 B（*.2），遇双数定为B（*.1）、A（*.2）
统计分析方法
配对设计
该设计是将受试对象随机分到各处理组中进行实验 观察，或分别从不同总体中随机抽样进行对比观察
在一个实验中只安排一个试验因素，可以是两水平， 也可以是多水平
各组间样本量可相等，也可不相等。样本相等时统 计分析效率较高
最常用的一种研究设计方法
完全随机设计
纳入标准
随机化
研究总体
受试对象
排除标准
实验组 对照组
完全随机设计方案示意图
2、随机分组
完全随机设计
• 随机数字表
随机数是由阿拉伯数字组成的数字序列， 在全部数字序列中，0-9这10个数字彼此 独立服从均匀分布，每个数字出现的概 率相同，均为0.1。
完全随机设计
例1 将12头动物随机分配到A、B两组
(1) 先将12头动物编号为1、2……12号。 (2) 在随机数字表内任意确定一个起始点和方向
计量资料 配对t检验、wilcoxon符号秩检验
计数资料 卡方检验、一致性检验等
优缺点
配对设计
优点
• 可控制配对因素对试验结果的影响，增大组 间均衡性，减少误差，提高试验效率
• 减少样本含量
缺点
• 操作相对困难 • 配对条件控制或使用不当时，可能造成偏性
随机区组设计
Randomized block design
类型
• 异体配对 • 自身配对（左右，部位、一分为二，自身前后）
注意的问题
配对设计
• 进行配对设计时应注意不要“配对过头”。
例如，研究高血压与钠盐摄入量的关系，如果将高血 压患者与非高血压患者按饮食习惯配对后比较钠盐摄人量， 由于饮食习惯与钠盐摄入量关系密切，可能会掩盖病例与对 照在钠盐摄人量上的差异
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）。
• 当采用左右配对设计时，实验因素的效应必须是局 部的，不可以通过神经、体液等途径影响对侧；
• 采用自身前后配对设计时，应考虑到前后环境变化、 时间因素等引起的效应改变，因此自身前后配对设 计会受到时间因素的干扰
随机分组
配对设计
例： 取20只小白鼠，按性别、体重、窝别配成10对， 试将其分配到实验组与对照组中去。
常用实验设计方案
常用方案
仅研究主效应的实验设计方案 •完全随机设计 •配对设计 •随机区组设计 •拉丁方设计 •交叉设计 考虑交互作用的实验设计方案 •析因设计 •正交设计
完全随机设计
Completely randomized design
1、概念
完全随机设计
完全随机设计(completely random design)是一种单 因素设计，又称成组设计
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，
R=11～15者为C组。
1、概念
随机区组设计
亦称配伍组设计，是配对设计的扩展
将几个条件相似的受试对象配成一组，称为区组 或配伍组（block）区组内研究对象个数等于处 理组数，同一区组内各对象再随机分配到各处理 组
一个实验由若干个区组构成
适用于三组或三组以上的实验，当处理组为两组 时，即为配对设计
目的：控制已知的主要非处理因素，提高组间均 衡性，减少误差，提高检验效率
随机分组
随机区Байду номын сангаас设计
从随机数字表中第6行第9、10列起向下 读取4个随机数为39、74、00、99，排列 后的序号(R)为2、3、1、4，则第一个区 组4个处理的组别随机排列的顺序为B、C、 A、D。
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
连续取12个随机数字，取两位随机数字。 (3) 将随机数字从小到大顺序排列后得序号R，
并规定R=1～6者为A组，R=7～12者为B组。
完全随机设计
25行，1列开始，向右
表1 12动物完全随机分两组结果（采用随机数字表） 动物编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
随机数字 序号（R） 处理组别
缺点：
1.只能分析一个因素的效应。 2.效率低，因而要求观察对象要有较好的同质性，否则需 扩大样本含量。
统计分析方法
完全随机设计
计量资料
t检验、方差分析或秩和检验等
计数资料
卡方检验等 等级资料
秩和检验等
配对设计
Paired design
1、概念
配对设计
将受试对象按某些特征或条件配成对子，然 后分别把每个对子中的两个受试对象随机分配 到试验组和对照组
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
1. 先按配对条件配对，并将对子编号，如1.1、 1.2 、2.1、 2.2 …..10.1、 10.2
2. 抄录随机数字表。任意指定行列及查找方向， 将随机数字依次抄写在“对子号”下
3. 事先规定分组规则：遇单数定为A（*.1）、 B（*.2），遇双数定为B（*.1）、A（*.2）
统计分析方法
配对设计
该设计是将受试对象随机分到各处理组中进行实验 观察，或分别从不同总体中随机抽样进行对比观察
在一个实验中只安排一个试验因素，可以是两水平， 也可以是多水平
各组间样本量可相等，也可不相等。样本相等时统 计分析效率较高
最常用的一种研究设计方法
完全随机设计
纳入标准
随机化
研究总体
受试对象
排除标准
实验组 对照组
完全随机设计方案示意图
2、随机分组
完全随机设计
• 随机数字表
随机数是由阿拉伯数字组成的数字序列， 在全部数字序列中，0-9这10个数字彼此 独立服从均匀分布，每个数字出现的概 率相同，均为0.1。
完全随机设计
例1 将12头动物随机分配到A、B两组
(1) 先将12头动物编号为1、2……12号。 (2) 在随机数字表内任意确定一个起始点和方向
计量资料 配对t检验、wilcoxon符号秩检验
计数资料 卡方检验、一致性检验等
优缺点
配对设计
优点
• 可控制配对因素对试验结果的影响，增大组 间均衡性，减少误差，提高试验效率
• 减少样本含量
缺点
• 操作相对困难 • 配对条件控制或使用不当时，可能造成偏性
随机区组设计
Randomized block design
类型
• 异体配对 • 自身配对（左右，部位、一分为二，自身前后）
注意的问题
配对设计
• 进行配对设计时应注意不要“配对过头”。
例如，研究高血压与钠盐摄入量的关系，如果将高血 压患者与非高血压患者按饮食习惯配对后比较钠盐摄人量， 由于饮食习惯与钠盐摄入量关系密切，可能会掩盖病例与对 照在钠盐摄人量上的差异
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）。
• 当采用左右配对设计时，实验因素的效应必须是局 部的，不可以通过神经、体液等途径影响对侧；
• 采用自身前后配对设计时，应考虑到前后环境变化、 时间因素等引起的效应改变，因此自身前后配对设 计会受到时间因素的干扰
随机分组
配对设计
例： 取20只小白鼠，按性别、体重、窝别配成10对， 试将其分配到实验组与对照组中去。
常用实验设计方案
常用方案
仅研究主效应的实验设计方案 •完全随机设计 •配对设计 •随机区组设计 •拉丁方设计 •交叉设计 考虑交互作用的实验设计方案 •析因设计 •正交设计
完全随机设计
Completely randomized design
1、概念
完全随机设计
完全随机设计(completely random design)是一种单 因素设计，又称成组设计
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，
R=11～15者为C组。
1、概念
随机区组设计
亦称配伍组设计，是配对设计的扩展
将几个条件相似的受试对象配成一组，称为区组 或配伍组（block）区组内研究对象个数等于处 理组数，同一区组内各对象再随机分配到各处理 组
一个实验由若干个区组构成
适用于三组或三组以上的实验，当处理组为两组 时，即为配对设计
目的：控制已知的主要非处理因素，提高组间均 衡性，减少误差，提高检验效率