实验设计的原理和方法讲解
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⑶计算样本大小的公式与举例
三、实验设计的三大要素
⒈ 明确实验目的
实验设计时，首先要明确实验的目的，要 解决什么中心问题，做到有的放矢。如要研究一 个药物是否具有降压作用，可以通过观察两组动 物一组给药、一组不给药后血压的变化情况表现 药物的作用，通过给药前、后血压的变化观察药 物的作用效果。
⑶安慰剂对照
①安慰剂 :是指外观等与受试药物相同且无药 理活性的物质，在临床研究中用来替代受试药物。 安慰剂应该在剂型、包装、颜色、大小、形状、 气味等外观上完全与处理组受试药物一样，使病 人不能分辨，否则导致安慰剂的失效和实验的失 败。
②安慰剂效应 :安慰剂产生与药物相似的药理 作用。包括产生主观感觉和客观指征的变化。
1.受试因素 （处理因素、施加因素、干扰因素） ①要抓住实验中的主要问题 ②要确定处理因素与非处理因素 ③处理因素必须指标化 ④多因素的交互作用
2.受试对象 病人、动物、组织、器官、细胞等。 3.受试效应 选择指标
指标选择要注意：
①指标的关联性 ②指标的客观性 ③指标的灵敏性 ④指标的精确性 ⑤指标的特异性
? 例如： 试验人参皂甙的抗心肌缺血作用，可 用已知的有效药物普萘洛尔或长效硝酸酯类 作对照。
⑸弱阳性对照
即以药效较弱的老药作对照，则可以 肯定新药的价值。
⑹自身对照
即在同一个体上观察给药前后比较， 这样可以减小个体差异的影响。
⑺相互对照：几种处理 (或水平)互为对照。
2.随机原则（Randomization）
? 轻度精神忧郁、癔病可以使用安慰剂作为心 理治疗的一部分；
? 诊断已确定不需要药物治疗的病人可作安慰
剂对照。
⑷标准对照
? 标准对照又称有效对照，要注意选择疗效被 公认或肯定的药物或疗法，而且与所试验的 药物或疗法是属于同一类型的。
? 不能用安慰剂对照时，可用标准对照。即用 公认的标准疗法 (或常规疗法 )作对照。
实验设计的原理与方法
张贺鸣 新乡医学院药学院药理学教研室
2010.09
引言
“凡事预则立 ，不预则废”
一、实验设计的目的与任务
?实验设计的目的
1.有目的、有计划、有步骤地进行实验。 2.最大限度地减少实验误差。 3.节省时间、样本、经费开支，减少人力物力 财力，获得较高的效率。
? 实验设计的任务：合理安排三要素
?样本大小的估计 ⑴一般情况下预定样本的大小 ①动物实验： 大动物（犬、猫） 5-15只 中等动物（兔、豚鼠） 10-20只 小动物（大鼠、小鼠） 15-30 ②临床：难治愈的病，疗效显著时： 5-10例， 急性病死亡率高的： 30-50例， 一般慢病： 200-300-500 例
⑵用计算法估计 ①了解基本数据 ②确定条件：确定 P值；确定把握度；确定 是单侧还是双侧
20 CA
随机数目表法
初步结果 A组：1、3、9、12、13、15（6)
B 组：4、5、7、 8、10 C 组：2、6、11、14 最后结果 A组：1、3、 9、13、15
（5） （4）
B 组：4、5、 7、 8、10
C 组：2、6、11、14、12
3.重复原则（Replication）
? 意义：①实验的样本量要足够大②经得起重复实 验的考验。 “一个不可重复的研究是没有科学性 的”。
⑴概念：
①随机抽样 :总体中每个个体有相同的机会被抽到样 本中来
②随机分组 :每个实验对象分配到不同处理组的机会 相同。
③随机实验顺序：每个实验对象接受处理先后的机 会相同
⑵目的： 在于克服偏性，避免人为因素的主观影响 和其他因素。
⑶方法： 抽签法(简单随机、半随机、单纯随机抽样 ) 随机数目表法、随机排列表： 分两组、分三组
二、实验设计原则
对照原则 随机原则 重复原则
1.对照原则（control）
例：某医师为了研究某中药煎剂的利尿作用， 随机抽取 10名健康人进行研究，结果 10名健康人服 药2小时内较未服药前平均增加 100ml/小时，因此认 为该中药煎剂有利尿作用。你认为该结论正确吗？ 并说明理由；你认为应如何设计？
意义：
⑴鉴别处理因素与非处理因素的差异。 ⑵减少实验误差，避免产生错误的结论。
要求：
⑴均衡:即组间一致，除处理因素外，对照 组具备与实验组对等的非处理因素。
⑵同步：对照组与实验组在整个研究进程中， 始终处于同一空间和时间。
⑶专设：为相应的实验组专门设立对照。不 得借用文献上记载或以往的结果或其他 研究资料作为本研究的对照。
对照的几种形式
⑴空白对照 ⑵实验对照 ⑶安慰剂对照 ⑷标准对照 ⑸弱阳性对照 ⑹自身对照 ⑺相互对照
阴性对照 阳性对照
⑴空白对照
对照组不加任何处理因素的对照。
⑵实验对照
实验对照： 指给对照组施加与实验组操作条件一 致的干扰因素。凡是对实验结果有影响的操作、溶媒、 试剂等都应该设立实验对照。
常用的实验对照有： ①假处理对照 :给对照组施加与实验组条件一致的 操作称为操作对照，假处理对照在于控制操作影响产 生的误差。 ②药物溶媒对照 :以性状相同的溶媒作对照可防止 误将溶媒的作用当作药物的作用，得出假阳性结果。
③安慰剂对照的设立
? 给对照组受试者使用无药理活性的安慰剂称安 慰剂对照。
? 原则是在不损害病人健康的前提下使用。危重、 病情发展迅速的病人，不得使用安慰剂。
? 安慰剂对照与双盲法同时实施效果更好。
? 对受精神因素影响较大的慢性疾病，应尽量 采用安慰剂对照；
? 新药和老药新用治疗慢性病的临床试验最好 设立安慰剂对照；
? 设计样本数时要考虑的因素 ⑴处理的效果 ⑵实验误差： ⑶资料性质：等级分组 >计数资料 >计量资料 的样本量
⑷显著性水平：样本量 a<0.01大于a<0.05 ⑸抽样误差： ⑹实验结果的可能性：样本量双向 (存在A≤B和
A≥B两种可能性 )所需样本数多 ,单向结果 (只存 在A≥B或A≤B一种可能性 )所需样本数少 . ⑺实验设计类型 :样本数量 完全随机设计 >随机区组设计 >配对设计>拉丁方 设计
百度文库
随机数目表法
? 分两组随机方法 ? 分三组或三组以上的随机法
动物号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
随机数 33 35 72 67 47 77 34 55 45 70 8 18 27 38 90
除3余数 0 2 分组 A C
0 11211012 0 0 A BBCBBABC A A
三、实验设计的三大要素
⒈ 明确实验目的
实验设计时，首先要明确实验的目的，要 解决什么中心问题，做到有的放矢。如要研究一 个药物是否具有降压作用，可以通过观察两组动 物一组给药、一组不给药后血压的变化情况表现 药物的作用，通过给药前、后血压的变化观察药 物的作用效果。
⑶安慰剂对照
①安慰剂 :是指外观等与受试药物相同且无药 理活性的物质，在临床研究中用来替代受试药物。 安慰剂应该在剂型、包装、颜色、大小、形状、 气味等外观上完全与处理组受试药物一样，使病 人不能分辨，否则导致安慰剂的失效和实验的失 败。
②安慰剂效应 :安慰剂产生与药物相似的药理 作用。包括产生主观感觉和客观指征的变化。
1.受试因素 （处理因素、施加因素、干扰因素） ①要抓住实验中的主要问题 ②要确定处理因素与非处理因素 ③处理因素必须指标化 ④多因素的交互作用
2.受试对象 病人、动物、组织、器官、细胞等。 3.受试效应 选择指标
指标选择要注意：
①指标的关联性 ②指标的客观性 ③指标的灵敏性 ④指标的精确性 ⑤指标的特异性
? 例如： 试验人参皂甙的抗心肌缺血作用，可 用已知的有效药物普萘洛尔或长效硝酸酯类 作对照。
⑸弱阳性对照
即以药效较弱的老药作对照，则可以 肯定新药的价值。
⑹自身对照
即在同一个体上观察给药前后比较， 这样可以减小个体差异的影响。
⑺相互对照：几种处理 (或水平)互为对照。
2.随机原则（Randomization）
? 轻度精神忧郁、癔病可以使用安慰剂作为心 理治疗的一部分；
? 诊断已确定不需要药物治疗的病人可作安慰
剂对照。
⑷标准对照
? 标准对照又称有效对照，要注意选择疗效被 公认或肯定的药物或疗法，而且与所试验的 药物或疗法是属于同一类型的。
? 不能用安慰剂对照时，可用标准对照。即用 公认的标准疗法 (或常规疗法 )作对照。
实验设计的原理与方法
张贺鸣 新乡医学院药学院药理学教研室
2010.09
引言
“凡事预则立 ，不预则废”
一、实验设计的目的与任务
?实验设计的目的
1.有目的、有计划、有步骤地进行实验。 2.最大限度地减少实验误差。 3.节省时间、样本、经费开支，减少人力物力 财力，获得较高的效率。
? 实验设计的任务：合理安排三要素
?样本大小的估计 ⑴一般情况下预定样本的大小 ①动物实验： 大动物（犬、猫） 5-15只 中等动物（兔、豚鼠） 10-20只 小动物（大鼠、小鼠） 15-30 ②临床：难治愈的病，疗效显著时： 5-10例， 急性病死亡率高的： 30-50例， 一般慢病： 200-300-500 例
⑵用计算法估计 ①了解基本数据 ②确定条件：确定 P值；确定把握度；确定 是单侧还是双侧
20 CA
随机数目表法
初步结果 A组：1、3、9、12、13、15（6)
B 组：4、5、7、 8、10 C 组：2、6、11、14 最后结果 A组：1、3、 9、13、15
（5） （4）
B 组：4、5、 7、 8、10
C 组：2、6、11、14、12
3.重复原则（Replication）
? 意义：①实验的样本量要足够大②经得起重复实 验的考验。 “一个不可重复的研究是没有科学性 的”。
⑴概念：
①随机抽样 :总体中每个个体有相同的机会被抽到样 本中来
②随机分组 :每个实验对象分配到不同处理组的机会 相同。
③随机实验顺序：每个实验对象接受处理先后的机 会相同
⑵目的： 在于克服偏性，避免人为因素的主观影响 和其他因素。
⑶方法： 抽签法(简单随机、半随机、单纯随机抽样 ) 随机数目表法、随机排列表： 分两组、分三组
二、实验设计原则
对照原则 随机原则 重复原则
1.对照原则（control）
例：某医师为了研究某中药煎剂的利尿作用， 随机抽取 10名健康人进行研究，结果 10名健康人服 药2小时内较未服药前平均增加 100ml/小时，因此认 为该中药煎剂有利尿作用。你认为该结论正确吗？ 并说明理由；你认为应如何设计？
意义：
⑴鉴别处理因素与非处理因素的差异。 ⑵减少实验误差，避免产生错误的结论。
要求：
⑴均衡:即组间一致，除处理因素外，对照 组具备与实验组对等的非处理因素。
⑵同步：对照组与实验组在整个研究进程中， 始终处于同一空间和时间。
⑶专设：为相应的实验组专门设立对照。不 得借用文献上记载或以往的结果或其他 研究资料作为本研究的对照。
对照的几种形式
⑴空白对照 ⑵实验对照 ⑶安慰剂对照 ⑷标准对照 ⑸弱阳性对照 ⑹自身对照 ⑺相互对照
阴性对照 阳性对照
⑴空白对照
对照组不加任何处理因素的对照。
⑵实验对照
实验对照： 指给对照组施加与实验组操作条件一 致的干扰因素。凡是对实验结果有影响的操作、溶媒、 试剂等都应该设立实验对照。
常用的实验对照有： ①假处理对照 :给对照组施加与实验组条件一致的 操作称为操作对照，假处理对照在于控制操作影响产 生的误差。 ②药物溶媒对照 :以性状相同的溶媒作对照可防止 误将溶媒的作用当作药物的作用，得出假阳性结果。
③安慰剂对照的设立
? 给对照组受试者使用无药理活性的安慰剂称安 慰剂对照。
? 原则是在不损害病人健康的前提下使用。危重、 病情发展迅速的病人，不得使用安慰剂。
? 安慰剂对照与双盲法同时实施效果更好。
? 对受精神因素影响较大的慢性疾病，应尽量 采用安慰剂对照；
? 新药和老药新用治疗慢性病的临床试验最好 设立安慰剂对照；
? 设计样本数时要考虑的因素 ⑴处理的效果 ⑵实验误差： ⑶资料性质：等级分组 >计数资料 >计量资料 的样本量
⑷显著性水平：样本量 a<0.01大于a<0.05 ⑸抽样误差： ⑹实验结果的可能性：样本量双向 (存在A≤B和
A≥B两种可能性 )所需样本数多 ,单向结果 (只存 在A≥B或A≤B一种可能性 )所需样本数少 . ⑺实验设计类型 :样本数量 完全随机设计 >随机区组设计 >配对设计>拉丁方 设计
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随机数目表法
? 分两组随机方法 ? 分三组或三组以上的随机法
动物号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
随机数 33 35 72 67 47 77 34 55 45 70 8 18 27 38 90
除3余数 0 2 分组 A C
0 11211012 0 0 A BBCBBABC A A