常用实验设计方法

干预（试验、实验）研究
• 设计中的三个基本要素： • 1.实验因素：是人为施加于研究对象，需研
究的因素。一般是单因素研究。但可以设置 多因素研究。 • 2.受试对象：为人、动物、标本。 • 对象在来源、条件大致一致。 • 3.试验效应：反映处理因素变化的指标。 • 有主要效应指标（有关联性、客观性）和次 要指标。
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研究对象
•
•
纳入符合标准的研究对象
•
随机化分组
•
试验组
试验 措施
•
• 有效 无效
对照组
对照 措施
有效 无效
• 优缺点：
• 设计简单，适应面广，可分两 组或多组，组间例数可等或不等。 在例数较少时（临床研究）采用该 设计，组间的均衡性较低。因此采 用该设计实验样本例数较多。
•
2.配对设计
• 配对的含义： • 指将研究对象按某些特征配成对子的设
实验因素
• 单因素实验：指实验中研究对象被干预的 因素只有一个，因素包括g（g≥2）个水平， 目的：分析不同水平实验结果是否有差别。
• 多因素实验：指实验中研究对象被干预的 因素不只一个，各因素的水平为≥2，分析 某因素不同水平的结果有无差别，分析多 因素对实验结果有无交互作用。
例4-2：表4-3 研究一种降血脂新药的临 床疗效
的真实可靠、正确。* • 8.采用正确的统计方法分析资料。
实验（试验）设计方法概述
• 实验（试验）设计包括专业和统计学设计。 • 专业设计考虑： • 确定研究的被试因素个数与水平数，受试
对象、效应指标，可控的非处理因素等。
• .统计设计方法选择： • 1.根据研究对象、可行性和结果要求精度。 • 2.依据要说明因素数量。
序号 3 2 1 1 3 2 3 2 1 2 1 3 . . .
• 规定：序号为1分到甲组，2为乙组，3为丙组。
用二氧化硅50mg对15只大鼠染尘不同 时期后全肺湿重的结果
• 区组号 染尘1月 3月 6月
•1
3.3
4.4
3.6
•2
3.6
4.4
4.6
•3
4.3
3.6
5.1
•4
4.1
4.5
5.0
•5
4.2
• 2.确定有影响的x设置在什么水平上 可使y 接近所希望的值。
实验设计的原理
• 随机
•实验
分组
•对象
处理因素 分组
实验组（T+S1） 对照组（C+S2）
实验效应
（E+S1） （0+S2）
• 实验设计理论上组间随机误差S1= S2， • 两组结果：（E+S1）（S2）=差（E）即实
验效应。
• 设计的基本原则：对照、随机、重复、均衡
• 3.异体配对：主要为平行研究两处理的比 较，满足条件都可用此方法。
3.随机区组设计
• 区组也称为单位组（block）或配伍组，是 配对设计的扩展。
• 设计方法： • 1）研究对象按规定条件进行配伍（区组） • 2）区组内的对象数=处理组数
3）在区组内随机化分组，分配各处理。
（规定条件是指希望控制的非处理因素）
随机区组设计实例
• 观察三个染尘时期对肺湿重的结果， 15只大鼠 采用随机区组设计。
• 1.将体重相似大鼠组成5个区组。区组内对象=3。
• 2.区组内随机化分组如下：
区组号
1
2
3
4
5
对象编号 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 12 3
随机数 12 20 56 90 17 28 34 23 16 70 46 80 . . .
• 一种研究要最有效的实行，需 要科学的设计方法，使得收集的数 据适宜统计学方法的分析，得出客 观和有效的结论。
•
• 任何研究都存在两个问题：设 计方法和统计分析，二者是紧密相 连的，分析的方法依赖所用的设计。
科研设计的步骤和内容
• 1.提出研究问题和假设 • 2. 选择研究对象、确定研究因素和对照组。 • 3. 确定测量指标与标准化和量化 • 4.选择恰当的统计设计方法* • 5.科学估计样本含量* • 6.随机化分组和抽样 • 7.避免机遇、偏倚造成的误差，确保结果
4.7
5.5
配对和区组设计优缺点
• 1.配对（区组）控制非处理因素对结 果影响，各处理组间均衡性较好。减少 实验误差.
• 2.样本例数少于完全随机分组例数。 • 3.统计检验效率高。 • 局限： • 临床研究和人群研究满足一定数量异
•
4种处理组某营养指标结果
•
a1b1 a1b2
a2b1
a2b2
•
15
18
20
25
•
21
23
28
37
•
25
28
19
35
•
32
35
26
40
•
一、常用实验（试验）设计
实验的定义是： 对研究变量（x）做有目的改变， 使他能看到和识别引起反应变量
（y）的变化。
实验研究的目的
• 1. 确定那些实验因素变量（x）对效 应指标（y） 是有影响的
常用的实验（试验）统计设计方法：
• 单因素实验设计方法：
•
1.完全随机分组
•
2.随机配对或区组设计
•
3.拉丁方设计
使用 多 较多 少
研究对象 难控制 容易控制 容易控制
• 多个因素实验设计方法：
•
1.析因设计
•
2.正交设计
•
3.重复测量设计
•
4.交叉设计
•
使用 多
较多 较多
少
研究因素 多结果 多结果
（一）单因素比较的设计方法
• 1.完全随机分组设计（completely random design）
• 定义：受试对象完全按随机原则分配 到试验组和对照组，对他们的效应进 行平行观察，最后对结果进行成组比 较的统计分析。
• 统计分析方法：两组或多组的t检验 或方差分析、χ2等。
完全随机分组同期研究的设计模式
• 研究对象：高血脂病人
• 处理因素：降血脂药
• 因素水平：服降血脂新药分为2.4g组，
•
4.8g组， 7.2g组， 安慰剂组
• 试验效应指标：低密度脂蛋白
• 特点：每个研究对象只接受该处理的一个水平。
两因素设计
• 例：研究蛋白含量因素（A），分为正常（a1） 和缺乏（a2）组，脂肪含量因素（B），分为正 常（b1）缺乏（b2）组，对大鼠的营养状况研究。 16只大鼠按完全随机化方法分到以下4组做试验。
计方法。 • 包括有： • 同体配对：用处理前后的比较或同个体两
个器官给予不同处理比较。 • 异体配对：不同个体组成对子，每对子中
之一随机给予不同水平的处理。
配对设计
• 应用范围： • 1.自身试验前后配对 了解单个处理的效果，
多用于急性和短期试验，临床研究观察短 期治疗效果。
• 2.同体左右的配对 多用于局部用药研究、 两种检验方法对同标本的对比。