试验设计三要素

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对未成年大白鼠经3种不同剂量雌激素注射一定时间后观测其 子宫重量。做实验时，取4窝不同种系的大白鼠，每窝3只，随机分 配到三个剂量组内进行实验，资料见表6-1-2。请判断资料所对应的 实验设计类型。
表 6-1-2 窝别 剂量(μ g/100g):0.2 1 2 3 4 合计 106 42 70 42 260 未成年大白鼠注射不同剂量雌激素后的子宫重量 子宫重量(g) 0.4 116 68 111 63 358 0.8 145 115 133 87 480 合计 367 225 314 192 1098

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1、什么是试验设计

拟选择40只小鼠作为实验研究对象，考察A 药（用20只小鼠）与公认有效的降血脂药物 “洛伐他丁”（用20只小鼠）降低血脂的疗 效之间的差别是否有统计学意义，以LDL （低密度脂蛋白）为评价疗效的主要指标。
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具体实施方法

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5.1 试验因素
当在一个实验中，取两个或两个以上值时，统计学 上才称其为一个“因素” ；
因素的“具体取值或表现”被称为“水平” 如在 某项实验研究中，“温度”分别取20℃、40℃、 60℃、80℃四个具体数值的条件下各做了n次独立 重复实验(一般n2)，“温度”是一个具有4水平 的因素。
欲考察A药的降血脂的疗效， 拟选择小鼠作为实验研究对 象如何进行该试验设计？
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1、什么是试验设计
希望考察“A药”的降血脂的疗效 临床医生想要了解“某种新手术方法治疗 近视眼的临床疗效”，以决定是否可用该 疗法替代传统疗法 某科研工作者欲研究“三种鼠对脉冲噪音 的敏感性”，通过研究不同物种对噪音的 敏感性来寻找某些共同点应用于人类
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某医院用中药治疗7例再生障碍性贫血患者，现将 血红蛋白(g/L)• 变化的数据列在下面，请指出试验 设计的三要素。 患 者 编 号 1 2 3 4 5 6 7 治疗前血红蛋白 68 65 55 75 50 70 76 治疗后血红蛋白 128 82 80 112 125 110 85
OC----MI Age—MI Age-OC



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5.1 试验因素-处理因素标准化



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现有三种降低转氨酶的药物 A、B、C，为了考察他们对甲型肝炎 和乙型肝炎患者转氨酶降低的程度之间的差别是否有统计学意义， 收 集到如下的实验数据（见表 11-1-7，即从两型患者的总体中各随机 抽取 9 例，然后，分别随机均分入三个药物组中去） ，指出试验设计 的三要素。
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有两组小儿肝炎患者，其一为甲、乙肝炎病毒混合感染，其二为 重叠感染， 治愈者的治愈天数如下， 欲比较两组疗效之间的差别有无 统计学意义，请判断该资料属于何种实验设计类型。
混合感染(n1=41)：55 25 14 26 42 23 40 27 56 16 17 29 10 52 38 38 19 •36 60 19 17 19 6 38 28 29 14 46 76 178 160 36 100 56 •35 •42 •25 35 36 18 20 重叠感染(n2=24)：20 34 173 27 88 16 57 77 25 27 7 69•68•14•121•24 415 139 108 87 148 68 238 14
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5.1 试验因素—交互作用和协同拮抗作用

当两个或两个以上因素同时存在时，所致的效应不等于他 们单个作用相联合的效应时，称因素之间存在交互作用。 效应增强-正交互作用-协同作用（生物学含义） 效应减低-负交互作用-拮抗作用（生物学含义）

交互作用是描述资料本身所表现出来的关于两个或多个暴 露因素联合效应的一个统计学术语，并不表示一定具有生 物学意义，即有正交互作用并不意味一定具有生物学协同 作用，有负交互作用也并不等同生物学的拮抗作用 交互作用可能有生物学意义，也可能没有生物学意义


估计动物只数。 先将小鼠喂以高脂饮食，使其达到高脂血症 状态（称为造模），造模成功（即指标LDL 高于某特定数值）。 采取非人为的方法（即随机化法）将40只小 鼠均分入A药组和洛伐他丁组，分别服用相应 药物一段时间（药物有规定的剂量和用法）， 测出每只小鼠LDL值的改变量（即用药前的 LDL值减去用药后的LDL值）。 选用适当的统计分析方法分析两组小鼠的 LDL改变值。

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交互作用的讨论 若A代表受试对象的性别 B代表具有小、大两种不同剂量的同一种 药物 A与B之间的交互作用有统计学意义，意味 着什么？

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交互作用的讨论 可能意味着： 该药的小剂量用于男性患者疗效较好； 该药的大剂量用于女性患者疗效较好。 反之亦然。

研究不同剂量的γ射线 照射下，小鼠外周血 白细胞数和血小板数 的变化情况。
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5.1 试验因素—处理因素和非处理因素

影响实验结果的原因很多，研究者并不关心但他们会在客 观上影响着实验结果，称为“非实验因素或非处理因素”。 如：受试者的性别、年龄、体重、窝别、患病程度、遗传 基因；仪器设备的质量、试剂的质量、天气和气候条件、 受试者的心理、观测者的心理…
不用
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用
乙药水平
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交互作用的实例
表 1. 反映 A、C 两因素交互作用的二元表 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 因 素 C 各实验条件下观测值之和 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ KH2PO4% 因素 A： 0.5 1 1.5 合计 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 0 0.01 0.03 2.149 2.773 2.203 7.125 1.974 3.251 3.640 8.865 1.232 2.865 2.940 7.037 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 合计 5.355 8.889 8.783 22.927 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 注：各水平组合下实验次数相等，专业上认为观测值越大越好。A 黄豆饼粉(%)：A1(0.5)、 A2(1)、A3(1.5)；C(KH2PO4(%))：C1(0)、C2(0.01)、C3(0.03)。
研究所研制了三个降血脂中药复方制剂， 现拟对三个复方与标准 降脂药(•安妥明)的疗效进行比较。取品种相同、健康的雄性家兔16 只，•按其体重大小分为四个随机区组，各药物组的动物均饲以同样 高脂饮食，并每日分别灌以不同药物，第45•天处死动物，观察其冠 状动脉根部动脉粥样硬化斑块大小，资料见表6-1-1。
试验因素
受试对象
试验效应
欲着重考察的条件 非实验因素/区组 因素
承受者
样本大小
产生的效果
指标的选取
因素标准化
同质性
半客观指标
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5.1 试验因素—因素与水平
研究者希望着重考察的实验条件；外加于受试对象 上在实验中需要观察并阐明其处理效应的因素。物 理因素、化学因素及生物因素：药剂、手术方法、 毒物 在16℃条件下考察去甲肾上腺素（浓度为1×10-9 ） 对兔肺动脉收缩压的影响。 问：在上面的表述中共涉及到几个实验因素？每个因 素有几个水平？
表6-1-1 用四种降脂药物时动物的冠状动脉粥样硬化斑块面积
体重 分组 1 2 3 4
斑块面积(cm ) 药物: 安妥明组 0.000 0.009 0.003 0.001 降脂甲方组 0.283 0.196 0.217 0.236 降脂乙方组 0.114 0.146 0.158 0.159 降脂丙方组 0.094 0.131 0.065 0.087


一个因素各水平对观测结果的影响将随着 另一个因素水平的改变而改变。
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交互作用的简单例子

80 甲药用
甲药用否 乙药用否: 不用 用 差量
不用 19.7 47.3 -27.6
用 27.3 74.0 -46.7
差量 -7.6 -26.7
40 甲药不用
同样地,可将“甲药水平” 放在横轴上绘出另一幅图.
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5.1 试验因素—注意事项

1 抓住主要矛盾：选择能反映“假说”的主要处理因素和 恰当的水平。 2 注意区别处理因素和非处理因素 对实验因素和区组因素的安排和控制的方法不 同，便产生了各种不同的实验设计类型。


3 注意处理因素间的相互作用 交互作用、混杂作用 4 处理因素要标准化
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动物实验时应考虑种属品系、窝别、性别、年龄、 体重及病理模型等； 若为临床研究，除了要考虑病种、病情、病程、 人的种族、地域、性别、体重、健康状况、家族 史等一般条件外，同时还需考虑社会因素（如职 业、居住条件、经济情况等）和心理因素（如嫉 妒等）。

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交互作用与混杂作用

交互作用是因素间的定量关系，与真实性无关；研究者感 兴趣，需要做出报告的方面。 混杂因素是定性关系，影响真实性；研究者不感兴趣，需 要控制的方面。混杂作用与交互作用两个方面可以共存， 或存在其中之一，或者两者皆不存在。 混杂作用是由混杂因子歪曲了暴露因素与疾病之间的真实 联系所产生，因此需要采用措施加以控制； 交互作用则是效应修饰作用，是需要探求和说明的。
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3、 试验设计之意义/原理
原理
意义
原理的形象解释： （1）一个实验组时：T+S→t+e 实验因素与非实验因素的效 应混杂在一起，无法分解开； （2）同时设有实验组和对照组时： 实验组： T1+S1→t1+e1 对照组： T2+S2→t2+e2 设计的任务是使S1=S2，从而e1=e2， 于是：t1-t2就反映了实验组比对 照组多出的效应了。
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实验设计方案具体实施 （1）选择什么作为受试对象 （2）如何确定样本含量 （3）如何设立合适的对照组 （4）确定拟考察的试验因素 （5）确定试验效应 （6）采取科学的方法对受试对象分组进行分组 （7）确定合适的实验设计类型
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2、 实验设计之概述
表 11-1-7 三种药物对两型肝炎患者转氨酶降低效果的实验wk.baidu.com果
药 A B C
物
转氨酶降低值(kPa) 型别： 100 120 50 甲型 85 90 60 745 90 110 40 65 45 50 乙型 75 30 60 520 100 50 45 合 计 515 445 305 1265
合计

统计研究设计有意识地去安排一些重要的非实验因素（使 他们的水平出现有规律的变化），以便尽可能消除他们对 实验结果的影响，更好地显露出实验因素的效应大小，统 计学工作者把这样的非实验因素简称为“区组因素”
16只某种属的小鼠 做实验，体重是重 要的非实验因素， 如何控制？
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【 统计研究设计 】
实验设计之三要素
受试对象 试验因素 试验效应
李长平 changpingli@163.com
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目 次
1 2 3 4 试验因素 受试对象
试验效应
举 例
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1、什么是试验设计

进行试验研究之前，需要根据研究目的制 定一个完善的计划，以便指导实验顺利进 行下去，并确保以较少的人力、物力、财 力和时间得到准确可靠的实验结果。
实验设计对于科研 工作来说，就如同 地基对于高楼大厦 一样重要； 就如同灯塔对于迷 航的船只一样重要； 就如同诊断对于治 病一样重要。
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4、 实验设计的三要素
其他因素
其他效应
试验因素
降压药
受试对象
高血压病人
实验效应
血压值
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5、 实验设计之三要素概述