科研——5.科研设计的原则

示出来。
为实验设计的第一原则。
二、对照
• （二）原则
根本原则是“齐同对比”原则。 除被试因素外，实验组和对照组的各种非被试 因素应尽量相同或接近，使实验组和对照组的干 扰因素处于对等状态，从而减小由此引起的实验 误差，使实验效应能显示出来。
二、对照
• （三）形式
• 1.依时间划分
（1）同期平行对照：在同一时期内进行对照组和实验组的 平行实验。 特点：可比性强。
（2）空白对照：对照组不给予任何处理措施，只是干扰因
素与实验组相同。 特点：由于不施加任何处理措施，故主要用于了解疾病 自然的发生、发展规律、预防。可主要用于动物实验。 不主张用于临床效应的研究。
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二、对照
• （三）形式
• 2.依对照物分 （3）实验对照：对照组除无拟研究的被试因素外，施加被 试因素的方式、途径、操作等均与实验组相同。相当于 假手术对照组、无药物的空白对照组。
例：某病主要受年龄、性别、病情的影响
层次
性别
年龄 病情 中 <55 较重
男
>55 中 较重 中 <55
女
>55 较重
较重 中
样本1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 分组A B C A B C B C A ……………………………………..
五、均 衡
四、重 复
重现性：在相同的条件下，能重复出相同的结果。
重复数：当受试对象足够多时，才可得到可靠的结果。
（一）重复数的必要性
1.使各组均数或差值逼真。
2.使实验误差确定合理，主要是使误差（标准误）减小。
3.使统计学推断正确。
4.排险偶然性，发现必然性。
四、重 复
（二）重复的方式
1.整个实验重复。
2.用多个受试对象进行重复。
R≤12）P365，第一行第一个
分组（按奇偶） B B A B A B A A B A A B （按N/2） B A A B A A A B A B B B
一、随机
（2）多组分配
每组分n=N/K，取R≤N（0不取），规定：
1-n为A，n＋1－2n为B，2n＋1-3n为C. 编号
计算法：
查表法：
四、重 复
• （4）计量资料随机区组设计实验样本量的估算 （n1=n2…..=n）
在α=0.05的条件下，样本量估算公式为：
n=2*（MSe/D2）*（Q+Zβ）2
n为每组样本估算量，MSe为误差的均方，D为组间的差异（最大均数 和最小均数之差），Zβ意义同前，一般取β=0.05，Q指两组均数之差在 P=0.05时应为标准误的倍数，查表5-7。
• （三）均衡性检查
在不是按先分层再随机原则分组的设计，可能 出现不平衡状态。 解决方法：应在实际样本数达预计样本数的8090%时，进行均衡性检查，计算不平衡指数，
根据不平衡指数，对余下样本进行调整分组。
原则：尽量使不平衡指数减小。
五、均 衡
例：某病受性别、年龄、病情、病程的影响
性别 年龄 男 女 青年 中年 病情 病程 轻 中 重 ≦1Y >1Y
取）→ 计算R/K的余数，并进行初分→调整，尽量使每 组样本数相等。
一、随机
• 2.随机排列表法
适用于小样本，不适用于抽样研究。大样本（N＞20）时 可分段进行。
（1）两组分配
步骤：
总样本为N
样本编号，查随机数字（取0时R＜N,不取0时R≤N），分组 编号： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 R（不取0，8 6 5 12 1 4 3 9 2 11 7 10
（2）交叉对照：同一受试对象按先后接受对照物和被试因 素，或先接受被试因素再接受对照因素。 实际上为一种交叉配对对照。
二、对照
• （三）形式
• 3.以对照方式分 （3）相互对照：不设立单独的对照组，而是以不同的被试因 素作用于不同实验组的样本，在几个实验组之间进行比较。 相互对照多作平行对照，被试因素同时施加。 （4）潜在对照：以史无前例作为对照。在接受某因素时，某 些不能自愈或进行性加重的疾病治愈或好转，由于前无先 例，故可以肯定该因素有效。
一、随机
• （二）方法 • 1. 随机数字表法
（1）两组样本分配
设总样本为N，n1=n2
A.先对样本进行编号
B.从随机数字表中查随机数R≤N的数字，先找出N/2的随机数字。（注 意：重复的不取）
C.规定先取的N/2随机数字对应编号的样本分在第一组，其余样本分
在另一组。 优点：样本分配后，必定n1=n2，不需调整。适用于对小样本的分配。
一、随机
随机是按照概率论的原则，使每个受试对象均
有同等的机会被抽取到样本中或有均等的机会
被分配到不同的组别。
抽样随机化，分组随机化，实验顺序随机化
一、随机
• （一）目的
1.保证组间的均衡性和齐同性，以减小抽样误差。 即能将影响研究结果的未知因素能机会均等地 分配到实验组和对照组中，从而保证组间的齐 同可比性。 2.保证实验资料的可统计性。 随机是对实验数据进行统计分析的前提。
四、重 复
• （四） 样本数的估计 • 1.基本估计法 • 2.计算法和查表法：确定实验样本的主要 方法。
四、重 复
• （1）两样本率比较各组样本数的估算
n=（p1*q1+p2*q2）（Zα +Zβ ）2/（p1-p2）2 p1＝30%，p2＝50%，q1＝70%，q2＝50%
本例为双向实验，查表得Zα ＝1.96
同一层次内，非被试因素的变异范围较小（差异小）， 不同层次之间的变异较大—使各组具有整齐可比性 例：某病受年龄和性别的影响。如完全按随机方法分组，
则各组可能年龄和性别差别较大，从而干扰研究结果。
正确的是：先分层，再随机。 性别层次 男 女 <55Y >55Y <55Y >55Y 1 4 3 2 6 7 5 8 A B B A A B A B
3.同一个受试对象的重复观察与测量。
四、重 复
（三）样本数的影响因素
1.组间差异越大，所需样本越少。
2.标准差越大（误差越大），所需样本越多。
3.效应指标的性质：计数资料样本大于计量资料。
4.显著性水平：样本数与显著性水平成反比。
但过大地增大样本数可能会出现假阳性结论。 5.实验结果的可能性：双向实验样本数>单向实验。 6.设计的类型：设计效率高的方法所需样本少。
五、均 衡
随机的目的是为了保证组间的齐同可比性和资料的可统 计性。 但完全按随机分配样本则由于抽样误差的存在，使干扰 因素影响研究结果，从而影响组间的齐同可比性。
均衡的目的就是使对照组和实验组的各种干扰因素相近，
增强组间的均衡性，使之具有可比性。 方法： 先分层再随机
五、均 衡
• （一）分层---要求
五、均 衡
• （二）分层的依据
以对效应产生影响的重要的非被试因素作为分 层的依据。 常为年龄、病情、体重、病程、并发症等。 将这些干扰因素作为分层的依据，将干扰因素 相近的样本划分为一个区段（区组），在区段 内将这些样本分到不同的组。使区组内各样本 之间的差异小，区组间样本之间的差异大。
五、均 衡
1-β=90%, β=1-90%=0.1 为双侧实验
查表Zα =1.96 Zβ =1.28
n=（0.3*0.7+0.5*0.5）*（1.96+1.28）2/（0.3-0.5）2=121
查表法：
四、重 复
（2）计量资料配对设计样本数的估算
计算法：n=（s/D）2（Zα +Zβ ）2
查表法：
（3）计量资料成组比较样本数的估算
三、盲法
• （二）分类
• 1.双盲设计 观察者和被观察者双方事先都不知道何组接受被试因素或
对照因素，只有第三者知道。第三者在整个研究计划中起
监督和保密作用。 意义：消除了双方心理因素对效应的影响，结论的可信性 大。 应用：慢性非危重病证的研究。双盲双模拟实验室研究。
三、盲法
• （二）分类
• 2.单盲设计 受试者不知道处理方式（是盲的），而观察者知道处理方 式（不是盲的）。 意义：消除了受试者心理因素对效应的影响，便不能消险 观察者的影响，故其结论的可信性小于双盲研究。 应用：适用于急性病或危重病的临床研究。
一个起） 分组 A AB AB C C CB B A C
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
R（5行第 1 2 7 4 5 12 10 9 8 6 3 11
二、对照
• （一）目的
通过对照排除非被试因素的干扰，鉴别
被试因素和非被试因素的差异，消除和减
小实验误差，从而使被试因素的效应能显
（4）标准对照
阳性对照：以一种公认的被试因素作为对照。
阴性对照：以无某种效应的因素处理对照组。
参考值对照：通过建立正常参考值，以参考值作为对照。
二、对照
• （三）形式
• 3.以对照方式分 （1）配对对照
A.自身配对对照：同一个体在处理因素作用前后比较前后效应 的差异。 B.异体配对对照：将条件相似的两个个体配对，其中一个样本用 拟研究的被试因素，另一样本用对照的处理因素。
第五章 科研设计的原则 五原则
随机、对照、盲法、重复、均衡
基本原理
科研设计的目的就是在被试因素作用于受试 对象后，能产生效应，根据效应的性质和大 小来判断被试因素的作用。 但机体出现的效应（反应）不单是取决于被 试因素，还受其它一些影响因素的干扰，如 年龄、性别、病变程度、生活状况等。这些 因素就是干扰因素（非被试因素）。
• 例：抗高血压实验 T为被试因素，效应为Et；C为干扰因素，效应为Ec。二者作用的总效应 是E。 则：T+C E＝Et＋ Ec 实验设计的根本目的就是要固定C，使C的效应可以抵消，T的效应能单 独显示出来。 可采用以下方法： （1）采用对照的方法，“你有我也有”，以相互抵消C。 ① A: T+C E＝ Et＋ Ec B： C E＝ Ec A－B:T+C－C Et＋ Ec- Ec T Et ② A: T1+C Et1＋ Ec B: T2+C Et2＋ Ec A-B: T1+C-（T2+C） Et1＋ Ec－ （Et2＋ Ec） T1-T2 Et1- Et2 （2）尽量控制C，使对照的各组具有齐同可比性，这样抵消才有效。
（2）历史对照（回顾性对照）：以过去的资料（本人的或
他人的）与本次研究结果进行比较。 特点：由于各种致病因素及医疗条件等现在和历史不一 致，故其可比性差，属不完善对照。不主张使用。
二、对照
• （三）形式
• 2.依对照物分 （1）安慰剂对照：指外形 、颜色、大小均与试验药物相近， 但不含任何有效成份的制剂。减少心理因素引起的偏倚。 以不损害病人健康为前提。
四、重 复
例：拟比较四种不同的药物降低血清谷草转氨 酶的作用，根据预试，误差的均方（MSe） 为30U/dl,组间差值（D）达8U/dl，现取α =0.05，β =0.05，求每组需要的样本数？
查表Q=3.8, Zβ=1.65，
n=2*（30/82）*（3.8+1.65）2=28
四、重 复
（四）实验组和对照组样本数大小的确定 在设计时，应尽可能使实验组和对照组的样本数 接近或相等，这有利于显著性检验。
A 4 5 B 5 3 C 4 4
差值 1 2
不平衡指数=15
6 4 3
主要用于不能自愈、或可快速致命的疾病的研究。
二、对照
• （四）注意事项
1.保持良好的齐同可比性。注意实验组和对照组的 各项条件（非被试因素）应具有整齐可比性。 2.根据研究目的，正确选择对照，并力求完善。
三、盲法
（一）定义
在进行研究时，不可避免地要受观察者和观察者 心理因素的影响；此外，实验指标的结果判断也 易受观察者主观因素的影响。 为得到被试因素不受干扰的自然结果，应当使 观察者和被观察者事先不知道被观察者接受何种 处理，这就是盲法。
三、盲法
• （二）分类
• 3.非盲设计 在某些无法做到盲法的研究中，此时不能消除观察者和被 观察者心理因素对效应的影响。
缺点：因无法做到盲法，故偏差大，可信性小。
注意：尽量以客观指标和治愈率进行比较，以消除主观因
素对效应的影响。
不能单纯以自觉症状或体征的改善来进行比较，否则难以 避免心理因素的影响。
一、随机
（2）多组分配（K≥3）
①依随机数R/N的余数进行分组 每组样本数为N/K＝n，R/N的余数分组为： 1—n：A; n＋1－2 n：B; 2 n＋1－3 n：C 缺点：不直观，实用性不强。 ②依R/K的余数分组，余数为几则分到相应的组。
步骤：样本编号→取随机数字（注意：取R时重复的不