第四讲实验性研究概述
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二级实验单位
15
3、实验单位与观察单位
❖观察单位：根据研究需要确定的采集数据的基
本单位。
一个实验单位可以有多个观察单位
❖观察兔眼中某物质含量，兔眼是观察单位
全身用药：家兔是实验单位，有两个观察单位 局部损伤：兔眼是实验单位，有一个观察单位
16
4、指标、项目与实验效应
❖ 在实验研究中，观测结果通常是指测定某些具体
水平数的多少是确定实验组数的依据
❖一个处理因素时，实验组数是处理因素的水平数 ❖两个或多个处理因素时，实验组数还与是否分析
交互作用有关
7
例1：同种系的大鼠注射不同剂量（0.2、0.4、
0.8μg/100g）雌激素后子宫重量比较的实验。
1个处理因素，3个水平，3个组
例2：不同频率毫米波（36.06GHz、50.05GHz、
等使实验组与对照组的非处理因素均衡
数据分析阶段采用协方差分析、多元回 归分析的方法将非处理因素对实验结果的影
响分离出来
14
3、实验单位与观察单位
❖实验单位：接受处理的基本单位。
例如观察兔眼房水中某物质含量
家兔注射用药，家兔为一级实验单位 分别给家兔两眼造成不同程度的局部损伤，兔眼为二
级实验单位 既给家兔注射用药和又给兔眼局部损伤，同时有一、
9
❖处理因素标准化
指实验过程中处理因素的性质、强度、作用途 径等保持一致
如药物的名称、性质、成分、作用、用法、生 产厂家、药品批号、出厂日期、保存方法、剂 量、用药时间、用药期限等相同
10
在确定处理因素方面常犯的错误
❖ 用“组别”作为全部实验分组的总称，并把 “组别”理解为“一个处理因素”
❖ 毫无根据地选择很多处理因素 ❖ 不会科学地利用多因素实验设计技术，每次
考虑其他因素时各因素的效应。
❖ 交互作用：当某因素的各个单独效应随另一因素
变化而变化时，则称这两个因素间存在交互作用。
18
6、检验效能1-β
❖ 当两个（或几个）总体存在差异时，经假设 检验能够发现该差异的可能性。
❖ 应该在85%以上
19
1-β的影响因素
❖ 同样的α，随样本量增大，1-β增加，达到80%以后，
指标的数值——指标/项目
❖ 实验效应是处理因素作用于受试对象的反应结 果，通过具体的观察指标来表达
❖ 如高血压患者服药前后血压值之差就是某降压药
的实验“效应”
17
5、单独效应、主效应与交互作用
❖ 单独效应：是指其他因素的水平固定时，同一因
素不同水平间的差别。
❖ 主效应：指某一因素各水平间的平均差别，即不
5
1、处理因素（P161）
❖ 是在实验中研究者着重考察的某些实验因素 ❖ 是实验中根据研究目的而施加给受试对象的
各种人为设置的干预措施
物理因素：针刺、射线、理疗等 化学因素：毒物、化学药物 生物学因素：细菌、病毒、寄生虫等
6
❖处理因素的水平
各因素所处的不同状态称为水平
一个处理因素可以分为若干个水平
⑵受试对象的选择要服从于研究目的
①以实验动物为对象
考虑动物的种属、品系、窝别、性别、年龄或月龄、 体重及健康、营养状态和饲养条件等
常用动物：大鼠、小鼠、家兔、豚鼠、狗、猫、猴等
24
②以人体为对象
种族、性别、年龄（通常±2.5岁为同年龄组）、体重、 职业、工种、工龄（±1年）、生理、精神状态、居住 条件、生活习惯、嗜好、经济、社会因素等
空白）照射小鼠后即刻、1d、3d、5d、7d后小鼠 肝细胞超微结构。 2个处理因素，分别有3个、5个水平，15个组
8
❖ 一个实验中，可以只有一个处理因素（单因素处 理），也可以有两个（析因处理）或多个处理因
素（多因素处理）
❖ 处理因素的数目和各处理因素的水平数决定 于实验目的
❖ 原则：尽量在一个实验中多安排些必要的因素 和水平数，提高实验效率，但绝非越多越好
21
四、医学实验的三要素
1.处理因素（见前述） 2.受试对象 3.实验效应
22
2.受试对象
❖ 选择什么作为受试对象 ❖ 选择多少受试对象 ❖ 如何分配受试对象（随机---见实验设计基本
原则）
23
选择什么作为受试对象？
⑴受试对象要敏感、特异、稳定、同质、依从、 易于积累
制作动脉粥样硬化模型，用家兔 研究过敏反应，用豚鼠
增速减缓
当1-β达到较高时，再增加样本量不会明显提高检验效能
❖ 若总体间差异δ小，增大样本量才能提高1-β
当δ很小没有专业意义时，不值得花大样本做实验
❖ 标准差越小，检验效能越高 ❖ 检验水准越大，检验效能越高
20
小样本研究的检验效 能低，若实验设计时 未估计样本含量,当假 设检验结果为P＞0.05 时，不能下“处理无 效”的结论，应考虑 是否检验效能不足所 致
12
9只大鼠经不同功率光波照射后的皮肤温度
实验日期
10月22日 10月2314 -1～11
照射功率 (mV/cm2)
20 10
0
皮温（℃）
37.5 36.9 37.2
37.0 36.8 36.8
37.8 37.8 36.8
13
❖非处理因素的控制
实验设计阶段配对、配伍、随机化分组
只让自己关心的某个处理因素取不同的水平
11
2、非处理因素
❖ 指实验中非人为干预的因素。研究者对这些
因素不感兴趣，但若不加以控制，客观上可
以影响实验结果。
患者的年龄、性别、病情、病程、病型、饮食、 辅助治疗、休息等
动物的年龄、性别、体重、窝别
仪器设备和试剂的质量
季节、天气和气候条件
受试者的心理、观测者的心理等……
第四讲 实验性研究概述
（第八章 P140）
1
本讲内容
实验性研究的概念 实验性研究的特点 实验性研究中的几个基本概念 医学实验研究的基本要素（三要素） 实验设计的基本原则（四原则）
2
一、实验性研究的概念
是指研究者根据研究目的人为地对受试对象 （包括人或动物等）设置干预措施，按随机、 对照、重复、均衡原则控制非干预措施的影 响，总结干预措施的效果。
3
二、实验性研究的特点
必须有人为施加给研究对象的干预措施作为 处理因素；
设计时必须注意控制某些外部因素（非处理 因素），研究对象必需采取随机分组方法；
须有较严格的平行对照，且实验组与对照组 有较好的均衡性。
4
三、实验性研究中的几个基本概念
(P160)
1.处理因素与水平 2.非处理因素 3.实验单位与观察单位 4.指标、项目与效应 5.单独效应、主效应与交互作用 6.检验效能
15
3、实验单位与观察单位
❖观察单位：根据研究需要确定的采集数据的基
本单位。
一个实验单位可以有多个观察单位
❖观察兔眼中某物质含量，兔眼是观察单位
全身用药：家兔是实验单位，有两个观察单位 局部损伤：兔眼是实验单位，有一个观察单位
16
4、指标、项目与实验效应
❖ 在实验研究中，观测结果通常是指测定某些具体
水平数的多少是确定实验组数的依据
❖一个处理因素时，实验组数是处理因素的水平数 ❖两个或多个处理因素时，实验组数还与是否分析
交互作用有关
7
例1：同种系的大鼠注射不同剂量（0.2、0.4、
0.8μg/100g）雌激素后子宫重量比较的实验。
1个处理因素，3个水平，3个组
例2：不同频率毫米波（36.06GHz、50.05GHz、
等使实验组与对照组的非处理因素均衡
数据分析阶段采用协方差分析、多元回 归分析的方法将非处理因素对实验结果的影
响分离出来
14
3、实验单位与观察单位
❖实验单位：接受处理的基本单位。
例如观察兔眼房水中某物质含量
家兔注射用药，家兔为一级实验单位 分别给家兔两眼造成不同程度的局部损伤，兔眼为二
级实验单位 既给家兔注射用药和又给兔眼局部损伤，同时有一、
9
❖处理因素标准化
指实验过程中处理因素的性质、强度、作用途 径等保持一致
如药物的名称、性质、成分、作用、用法、生 产厂家、药品批号、出厂日期、保存方法、剂 量、用药时间、用药期限等相同
10
在确定处理因素方面常犯的错误
❖ 用“组别”作为全部实验分组的总称，并把 “组别”理解为“一个处理因素”
❖ 毫无根据地选择很多处理因素 ❖ 不会科学地利用多因素实验设计技术，每次
考虑其他因素时各因素的效应。
❖ 交互作用：当某因素的各个单独效应随另一因素
变化而变化时，则称这两个因素间存在交互作用。
18
6、检验效能1-β
❖ 当两个（或几个）总体存在差异时，经假设 检验能够发现该差异的可能性。
❖ 应该在85%以上
19
1-β的影响因素
❖ 同样的α，随样本量增大，1-β增加，达到80%以后，
指标的数值——指标/项目
❖ 实验效应是处理因素作用于受试对象的反应结 果，通过具体的观察指标来表达
❖ 如高血压患者服药前后血压值之差就是某降压药
的实验“效应”
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5、单独效应、主效应与交互作用
❖ 单独效应：是指其他因素的水平固定时，同一因
素不同水平间的差别。
❖ 主效应：指某一因素各水平间的平均差别，即不
5
1、处理因素（P161）
❖ 是在实验中研究者着重考察的某些实验因素 ❖ 是实验中根据研究目的而施加给受试对象的
各种人为设置的干预措施
物理因素：针刺、射线、理疗等 化学因素：毒物、化学药物 生物学因素：细菌、病毒、寄生虫等
6
❖处理因素的水平
各因素所处的不同状态称为水平
一个处理因素可以分为若干个水平
⑵受试对象的选择要服从于研究目的
①以实验动物为对象
考虑动物的种属、品系、窝别、性别、年龄或月龄、 体重及健康、营养状态和饲养条件等
常用动物：大鼠、小鼠、家兔、豚鼠、狗、猫、猴等
24
②以人体为对象
种族、性别、年龄（通常±2.5岁为同年龄组）、体重、 职业、工种、工龄（±1年）、生理、精神状态、居住 条件、生活习惯、嗜好、经济、社会因素等
空白）照射小鼠后即刻、1d、3d、5d、7d后小鼠 肝细胞超微结构。 2个处理因素，分别有3个、5个水平，15个组
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❖ 一个实验中，可以只有一个处理因素（单因素处 理），也可以有两个（析因处理）或多个处理因
素（多因素处理）
❖ 处理因素的数目和各处理因素的水平数决定 于实验目的
❖ 原则：尽量在一个实验中多安排些必要的因素 和水平数，提高实验效率，但绝非越多越好
21
四、医学实验的三要素
1.处理因素（见前述） 2.受试对象 3.实验效应
22
2.受试对象
❖ 选择什么作为受试对象 ❖ 选择多少受试对象 ❖ 如何分配受试对象（随机---见实验设计基本
原则）
23
选择什么作为受试对象？
⑴受试对象要敏感、特异、稳定、同质、依从、 易于积累
制作动脉粥样硬化模型，用家兔 研究过敏反应，用豚鼠
增速减缓
当1-β达到较高时，再增加样本量不会明显提高检验效能
❖ 若总体间差异δ小，增大样本量才能提高1-β
当δ很小没有专业意义时，不值得花大样本做实验
❖ 标准差越小，检验效能越高 ❖ 检验水准越大，检验效能越高
20
小样本研究的检验效 能低，若实验设计时 未估计样本含量,当假 设检验结果为P＞0.05 时，不能下“处理无 效”的结论，应考虑 是否检验效能不足所 致
12
9只大鼠经不同功率光波照射后的皮肤温度
实验日期
10月22日 10月2314 -1～11
照射功率 (mV/cm2)
20 10
0
皮温（℃）
37.5 36.9 37.2
37.0 36.8 36.8
37.8 37.8 36.8
13
❖非处理因素的控制
实验设计阶段配对、配伍、随机化分组
只让自己关心的某个处理因素取不同的水平
11
2、非处理因素
❖ 指实验中非人为干预的因素。研究者对这些
因素不感兴趣，但若不加以控制，客观上可
以影响实验结果。
患者的年龄、性别、病情、病程、病型、饮食、 辅助治疗、休息等
动物的年龄、性别、体重、窝别
仪器设备和试剂的质量
季节、天气和气候条件
受试者的心理、观测者的心理等……
第四讲 实验性研究概述
（第八章 P140）
1
本讲内容
实验性研究的概念 实验性研究的特点 实验性研究中的几个基本概念 医学实验研究的基本要素（三要素） 实验设计的基本原则（四原则）
2
一、实验性研究的概念
是指研究者根据研究目的人为地对受试对象 （包括人或动物等）设置干预措施，按随机、 对照、重复、均衡原则控制非干预措施的影 响，总结干预措施的效果。
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二、实验性研究的特点
必须有人为施加给研究对象的干预措施作为 处理因素；
设计时必须注意控制某些外部因素（非处理 因素），研究对象必需采取随机分组方法；
须有较严格的平行对照，且实验组与对照组 有较好的均衡性。
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三、实验性研究中的几个基本概念
(P160)
1.处理因素与水平 2.非处理因素 3.实验单位与观察单位 4.指标、项目与效应 5.单独效应、主效应与交互作用 6.检验效能