常用实验设计方法

❖ 配对条件：一般以主要的非实验因素作为配比条件。动物 实验中，常将同性别、同窝别、体重相近的两个动物配成 一对；人群试验中，常将性别和年龄、生活条件、工作条 件相同或相近的两个人配成对子。
❖ 某些医学实验研究中的自身对照也可看作是配对设计，如 某指标治疗前后的比较（平行样本）；同一受试对象不同 部位、不同器官的比较；同一标本不同检测方法的比较。
• 设计如下：先将12只大白鼠按条件相近者配对并依 次编号（1.1,1.2；2.1,2.2；3.1,3.2； …或1,2； 3,4；5,6 …），再任意指定随机数字表中的任一行 （如第6行），并规定随机数字为奇数时，对子中 的单号观察单位先用A后用B，双号观察单位先用 B后用A；随机数字为偶数时，对子中的单号观察 单位先用B后用A，双号观察单位先用A后用B。
（二）完全随机设计的主要缺点 1、由于未考虑非试验因素的影响，将其归入试验
误差，试验误差较大，试验的精确性较低。 2、在试验条件、环境、试验动物差异较大时，不
宜采用此种设计方法。
2020/7/23
常用实验设计方法
配对设计（paired design） ：
❖ 将受试对象按配对条件配成对子，再按随机化原则把每对 中的两个个体分别分配到实验组或对照组。常用于动物实 验。
二、试验结果的统计分析
对于完全随机试验的统计分析，由于试验 处理数不同，统计分析方法也不同。 （一）处理数为2 两个处理的完全随机设计 也就是非配对设计，对其试验结果采用非配对 设计的 t 检验法进行统计分析。
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常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
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交叉设计（cross-over design）
设计方法
例 某医院研究依那普利(A 药) 治疗高血压的疗效，以传统的抗高血压药 卡托普利(B 药) 作对照。经随机化将个体分为两组，一组先给 A 药后给 B
药，另一组给 B 药后给 A 药。第一、二阶段均为一个月，一、二阶段之间 的间歇期为一周。结果见下表。
随机数字 9
0
1
4
3
处 理 甲乙 乙甲 甲乙 乙甲
甲乙
优点：减少了个体差异对比较的影响；样本量可以少一些。 缺点：有时配对有困难 （配对 t 检验，符号秩和检验）
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常用实验设计方法
配对设计（paired design） ：
配对设计是处理数为2的随机区组设计 。其优点是结果分析简单，试验误差 通常比非配对设计小，但由于试验对 象配对要求严格，不允许将不满足配 对要求的试验对象随意配对。
列表（或随机数字表）的随机数字将实验对象 随机分配到各组中去（用随机排列表进行分组 时，各组例数相等；用随机数字表进行分组时 ，各组例数常不相等，故常用前者）。
• 例：按完全随机设计方法将10只小鼠随机分 配到甲、乙两组。
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常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
完全随机设计是根据试验处理数将全部受 试对象随机地分成若干组，然后再按组实施不 同处理的设计。这种设计保证每个受试对象都 有相同机会接受任何一种处理，而不受试验人 员主观倾向的影响。
在医学研究等试验中，当试验条件特别是 受试对象的初始条件比较一致时，可采用完全 随机设计。这种设计应用了重复和随机两个原 则，因此能使试验结果受非处理因素的影响基 本一致，真实反映出试验的处理效应。
设计方法
例 按体重和年龄为配比条件将12只 雌性小鼠配成4个区组，试对每个区组 内的3只小鼠随机分配，分别给予甲、 乙、丙3种饲料。
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随机区组设计(randomized block design)
设计方法
• 先给动物编号：第1配伍组为1~3号，第2配伍组为4~6号， 第3配伍组为7~9号，第4配伍组为10~12号；再从随机排列 表中，任意指定连续的4行，如第12~15行，每行只取随机数 字1~3，其余舍去，依次列于各配伍组的受试者编号下，并 规定随机数字为1的小鼠喂以甲饲料，为2的小鼠喂以乙饲料 ，为3的小鼠喂以丙饲料。分配结果如下：
• A、B两种处理在全部试验过程中“交叉”进行，故称交叉试 验设计。该设计中A、B处理方式处于先后2个试验阶段的机 会均等，因而平衡了试验顺序的影响，能把处理方法间的差 别与时间先后间的差别分开来分析。
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交叉设计（cross-over design）
设计方法
例 某研究者欲通过12只大白鼠研究A、B两种参数电针刺 激后痛域值上升情况，同时还考虑了个体差异与A、B顺序 对痛域值的影响。试作交叉设计。
常用实验设计方法
随机区组设计(randomized block design)
根据局部控制的原则，如将同窝、同性 别、体重基本相同的动物划归一个区组 ，每 一区组内的动物数等于处理数，并将各区组 的试验动物随机分配到各处理组，这种设计 称为随机区组设计。
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常用实验设计方法
随机区组设计(randomized block design)
异体配对：同窝动物；病情、年龄等相同的病人，……
步骤：配对；同一对的两个体随机分到两组中。
受试者号 1.1 1.2 2.1 2.2 3.1 3.2 4.1 4.2 5.1 5.2
随机数字 8
7
6
2
5
处 理 乙甲 甲乙 乙甲 乙甲
甲乙
受试者号 6.1 6.2 7.1 7.2 8.1 8.2 9.1 9.2 10.1 10.2
（二）处理数大于2 若获得的资料各处理重复数相等， 则采用各处理重复数相等的单因素试验资料方差分析法分析 ；若在试验中，因受到条件的限制或受试动物出现疾病、死 亡，或病人中途退出等使获得的资料各处理重复数不等，则 采用各处理重复数不等的单因素试验资料方差分析法分析。 完全随机设计的优缺点 完全随机设计是一种最简单的设计方法，主要优缺点如下： 完全随机设计的主要优点
表 两种药物治疗高血压的临床交叉试验
A药
B药
B药
A药
病例号 第一阶 第二阶
病例号 第一阶 第二阶
段
段
段
段
1
102
104பைடு நூலகம்
2
108
106
16
108
100
17
110
94
。。。
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交叉设计（cross-over design）
• 优点：设计和统计分析方法简单易行； • 缺点：只分析一个因素，不考虑个体间的差异，
因而要求各观察单位要有较好的同质性，否则， 需扩大样本含量。
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常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
设计方法 • 先将实验对象编号，按预先规定，利用随机排
1、设计容易 处理数与重复数都不受限制，适用于试 验条件、环境、试验动物差异较小的试验。
2020/7/23
常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
2、统计分析简单 无论所获得的试验资料各处 理重复数相同与否，都可采用 t 检验或方差分析法进 行统计分析。
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常用实验设计方法
配对设计（paired design） ： 设计方法
• 例 试将已配成10对的20只小鼠随机分
配到甲、乙两组。
• 先将小鼠编号，如第一对第一受试者编号为1.1 ，第二受试者编号为1.2，余仿此。再从随机排 列表中随机指定某行，例如第6行，依次将0~9 之间的随机数字录于受试者编号下，舍去 10~19之间的数字，并规定随机数字为奇数时 取甲乙顺序，偶数时取乙甲顺序。
动物编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 随机数字 3 1 2 3 2 1 2 3 1 1 2 3 处理组别 丙 甲 乙 丙 乙 甲 乙 丙 甲 甲 乙 丙
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常用实验设计方法
随机区组设计(randomized block design)
随机区组设计的优缺点
（一）随机区组设计的主要优点 1、设计与分析方法简单易行。 2、在对试验结果进行分析时，能将单位组间的变异从 试验误差中分离出来，有效地降低了试验误差，因而试验 的精确性较高。 3、把条件一致的受试动物分在同一区组，再将同一区组 的受试动物随机分配到不同处理组内，加大了处理组之间 的可比性。
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常用实验设计方法
随机区组设计(randomized block design)
相当于配对的扩展，即将几个受试对象按一 定条件配成区组，再将每一区组的受试对象随机 分配到各个处理组中。
A 接受甲处理 实验对象→配成区组→随机分配区组中 B 接受乙处理
C 接受丙处理 D 接受丁处理
2020/7/23
2020/7/23
常用实验设计方法
随机区组设计(randomized block design)
（二）随机区组设计的主要缺点
当处理数目过多时，各区组内的受试动物数数目也过多 ，要使各单位组内受试动物的初始条件一致将有一定难度， 因而在随机区组设计中，处理数以不超过20为宜。
配对与配伍组设计是按配比条件配对或配伍，考虑了个 体差异的影响，可分析处理因素和个体差异对实验效应的影 响，所以又称两因素实验设计，比完全随机设计的检验效率 高；可减少样本含量。
2020/7/23
常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：