常用醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素,降壓藥,高血壓病人,血壓值,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則,對(duì)照原則 principle of control 均衡原則 principle of homogeneity隨機(jī)原則 principle of randomization 重復(fù)原則 principle of replication,（一）完全隨機(jī)設(shè)計(jì)（二）配對(duì)設(shè)計(jì)（三）隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),常用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,（四）拉丁方設(shè)計(jì)（五）析因設(shè)計(jì)（六）正交設(shè)計(jì),一、完全隨機(jī)設(shè)計(jì)(completely randomized design),完全隨機(jī)設(shè)計(jì)是最常見的一種考察單因素兩水平或多水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。它是將同質(zhì)的受試對(duì)象完全隨機(jī)地分配到各處理組，然后觀察其實(shí)驗(yàn)效應(yīng)。,一、完全隨機(jī)設(shè)計(jì),受試對(duì)象,各組樣本含量可以相等，也可以不等，但相等時(shí)統(tǒng)計(jì)分析效率最高。,【例1】為探討硫酸氧礬對(duì)糖尿病性白內(nèi)障的防治作用，研究人員將已誘導(dǎo)糖尿病模型的18只大鼠隨機(jī)分為兩組。一組用硫酸氧礬治療，另一組作對(duì)照觀察，12周后測(cè)大鼠血糖含量。比較兩組動(dòng)物血糖含量的總體均數(shù)是否相同。,完全隨機(jī)化分組方法,1.將受試對(duì)象依次編號(hào);2.用抽簽法、隨機(jī)數(shù)字表法、隨機(jī)排列表法（N<=20）把受試對(duì)象隨機(jī)分配到各處理組中去。,1. 將動(dòng)物依次編號(hào)1，2，.182. 從隨機(jī)數(shù)字表中從任一數(shù)字開始向任一方向查出18個(gè)隨機(jī)數(shù)字，依次抄錄于動(dòng)物編號(hào)下面3. 按預(yù)先規(guī)定，將隨機(jī)數(shù)字為偶數(shù)者分入A組，為奇數(shù)者分入B組4. 組間調(diào)整,方法一、隨機(jī)數(shù)字表法分組,例1 試將性別相同、體重相近的18只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等分到A、B兩組。,用隨機(jī)數(shù)字表進(jìn)行分組,初步分配結(jié)果,組間調(diào)整：接著摘抄一個(gè)隨機(jī)數(shù)字，96，除以10的余數(shù)為6，故把12號(hào)動(dòng)物分至A組中。,最終分配結(jié)果,思 考,如何將受試對(duì)象隨機(jī)分配到3組或更多的研究組中？,例2 試將性別相同、體重相近的30只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物隨機(jī)等分到A、B、C三組。,1. 將動(dòng)物依次編號(hào)1，2，.302. 從隨機(jī)數(shù)字表中從任一數(shù)字開始向任一方向查出30個(gè)隨機(jī)數(shù)字，依次抄錄于動(dòng)物編號(hào)下面3. 按預(yù)先規(guī)定，將查得的隨機(jī)數(shù)字除以3，余數(shù)為0、1、2者分別分入A組、B組、C組4. 組間調(diào)整,用隨機(jī)數(shù)字表進(jìn)行分組,初步分配結(jié)果,組間調(diào)整：接著摘抄一個(gè)隨機(jī)數(shù)字9，除以14的余數(shù)為9，故把20號(hào)動(dòng)物分至B組中。以此類推，47/13，27/12，96/11，將18號(hào)動(dòng)物分到B組中，將3號(hào)，22號(hào)動(dòng)物分到C組中。,最終分配結(jié)果,例1 試將性別相同、體重相近的18只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等分到A、B兩組。 1.將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物編號(hào)。2.查隨機(jī)排列表：隨機(jī)指定第6行，舍去1819字，將017之間的數(shù)字依次錄于動(dòng)物號(hào)下。3.預(yù)先規(guī)定，將隨機(jī)數(shù)字為08者分入A組，917者分入B組。,編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18隨機(jī)數(shù)組 別,方法二、隨機(jī)排列表法分組,隨機(jī)排列表法分組,最終分配結(jié)果,【例2】某醫(yī)生為了研究一種降血脂新藥的臨床療效，按統(tǒng)一納入標(biāo)準(zhǔn)選擇120名高血脂患者，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)方法將患者等分為2組進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)組服用降血脂新藥，對(duì)照組服用安慰劑。6周后測(cè)得低密度脂蛋白作為試驗(yàn)結(jié)果，比較2個(gè)處理組患者的低密度脂蛋白含量總體均數(shù)有無差別。,【例3】某醫(yī)生為了研究一種降血脂新藥的臨床療效，按統(tǒng)一納入標(biāo)準(zhǔn)選擇120名高血脂患者，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)方法將患者等分為4組進(jìn)行試驗(yàn)。其中降血脂新藥組分為高劑量組、中劑量組和低劑量組，對(duì)照組服用安慰劑。6周后測(cè)得低密度脂蛋白作為試驗(yàn)結(jié)果，比較4個(gè)處理組的患者的低密度脂蛋白含量總體均數(shù)有無差別。,各組接受何種處理也要隨機(jī)化。,用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例3續(xù),【分組結(jié)果】6，11，12，13，15號(hào)小兔進(jìn)入甲組；1，2，3，5，9號(hào)小兔進(jìn)入乙組；4，5，7，10，14號(hào)小兔進(jìn)入丙組。,完全隨機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析,效應(yīng)指標(biāo)為數(shù)值變量 參數(shù)檢驗(yàn)：檢驗(yàn)，檢驗(yàn)或單因素方差分析法； 非參數(shù)檢驗(yàn)：Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)，Kruskal Wallis法秩和檢驗(yàn)；效應(yīng)指標(biāo)為分類變量 兩個(gè)樣本率比較的u檢驗(yàn)、2檢驗(yàn)或Fishers精確概率法，秩和檢驗(yàn)(Kruskal Wallis法)或Ridit分析,一、完全隨機(jī)設(shè)計(jì),優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行。實(shí)驗(yàn)中個(gè)別發(fā)生意外情況對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響不大。缺點(diǎn)：一次實(shí)驗(yàn)只能分析比較一個(gè)因素的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)。沒有控制混雜因素在各組的影響，實(shí)驗(yàn)效率較低。要求樣本含量相對(duì)較大。,（一）完全隨機(jī)設(shè)計(jì)（二）配對(duì)設(shè)計(jì)（三）隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),常用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,（四）拉丁方設(shè)計(jì)（五）析因設(shè)計(jì)（六）正交設(shè)計(jì),二、配對(duì)設(shè)計(jì)（paired design）,配對(duì)設(shè)計(jì)是將受試對(duì)象按某些特征或條件配成對(duì)子，再隨機(jī)分配每對(duì)中的兩個(gè)對(duì)象接受不同的處理方式。配對(duì)的因素是影響實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的主要非處理因素。優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)處理組間的均衡性，提高檢驗(yàn)效能。,二、配對(duì)設(shè)計(jì),受試對(duì)象配對(duì)的特征或條件，主要是指年齡、性別、體重、環(huán)境條件等非實(shí)驗(yàn)因素，不要以實(shí)驗(yàn)因素作為配對(duì)條件。要選擇對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較大的非處理因素配對(duì)，如研究小鼠吃不同飼料后的體重增長(zhǎng)情況，可將體重相近的小鼠配對(duì)，在臨床試驗(yàn)中可將病情基本相同的患者配對(duì)。遵循“(配對(duì))組間差別越大越好，(配對(duì))組內(nèi)差別越小越好”的原則。,同源配對(duì)(homogenetic matching),即試驗(yàn)和對(duì)照在同一受試個(gè)體身上進(jìn)行觀察的方法，分為3種類型：(1)同一受試對(duì)象處理前、后的數(shù)據(jù)；(2)同一受試對(duì)象左右兩個(gè)部位的數(shù)據(jù)；(3)同一受試對(duì)象、同一樣品用兩種方法或儀器檢測(cè)結(jié)果；,前后配對(duì),應(yīng)用范圍急性與短期的實(shí)驗(yàn)研究注意事項(xiàng)盡量控制實(shí)驗(yàn)條件，保證處理前后其他條件具有可比性。并避免時(shí)間過長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，以避免時(shí)間與大自然條件變化的影響個(gè)體間差異較大時(shí)，可用相對(duì)差數(shù)進(jìn)行分析，即變化（比）率=（處理前-處理后）/處理前,左右配對(duì),應(yīng)用范圍適于局部作用因素的研究。如擴(kuò)瞳藥、局部反應(yīng)藥等。但如局部應(yīng)用后可通過反射或血液循環(huán)而影響對(duì)側(cè)者，均不宜采用這種設(shè)計(jì)。注意事項(xiàng)必須保證被試因素的觀察效應(yīng)是局部性的，不致通過反射方式或體液途徑影響對(duì)側(cè)。若實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖抢貌±砟Ｐ陀^察不同被試因素的療效，應(yīng)盡量做到條件齊同，保證兩側(cè)模型病變程度的一致性。處理組和對(duì)照組的左右分配可用簡(jiǎn)單隨機(jī)方法決定。,異源配對(duì)(heterogenetic matching),例如：取同窩別、同性別、體重近似的2只動(dòng)物配對(duì)；將病種、病型、病情及其它影響療效的主要因素一致的病人配成對(duì)子。,異源配對(duì),應(yīng)用范圍同期平行觀察，不僅適用于急性實(shí)驗(yàn)，而且可用于慢性實(shí)驗(yàn)或較長(zhǎng)期觀察動(dòng)物配對(duì)的基本條件：臨床實(shí)驗(yàn)配對(duì)的基本條件：注意事項(xiàng)盡量做到對(duì)子本身的齊同，同卵雙生保持非被試因素的可比性配對(duì)不成功時(shí)的分析處理,配對(duì)設(shè)計(jì)方法,1. 先將10對(duì)受試者編號(hào)，如第一對(duì)第1受試者編為1.1，第2受試者編為1.2，余仿此。2. 再隨機(jī)指定隨機(jī)排列表第2行，舍去1019之間的數(shù)字，并規(guī)定單數(shù)取甲、乙順序，雙數(shù)取乙、甲順序。,配對(duì)設(shè)計(jì),分配結(jié)果,配對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析,效應(yīng)指標(biāo)為數(shù)值變量 參數(shù)檢驗(yàn)：配對(duì)t 檢驗(yàn)（差值 t 檢驗(yàn)）； 非參數(shù)檢驗(yàn)：Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)；效應(yīng)指標(biāo)為分類變量 配對(duì)四格表（2×2列聯(lián)表）2 檢驗(yàn)。,二、配對(duì)設(shè)計(jì),優(yōu)點(diǎn)：提高組間均衡性和統(tǒng)計(jì)效率；樣本含量較小；統(tǒng)計(jì)分析方法簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)復(fù)雜，配對(duì)失敗或配對(duì)欠佳時(shí)，會(huì)降低實(shí)驗(yàn)效率。,配對(duì)設(shè)計(jì)與完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的比較,1.標(biāo)準(zhǔn)誤配對(duì)設(shè)計(jì)：完全隨機(jī)設(shè)計(jì)（n1=n2）：,配對(duì)設(shè)計(jì)與完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的比較,2.自由度異源配對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)資料分析時(shí)的自由度只有完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的一半。自由度與t標(biāo)準(zhǔn)呈反變。自由度越大，t0.05與t0.01的標(biāo)準(zhǔn)越小。,對(duì)于兩組實(shí)驗(yàn)，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看，到底選擇配對(duì)設(shè)計(jì)還是完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)從標(biāo)準(zhǔn)誤與自由度兩方面加以考慮。只有配對(duì)設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)誤減小的效果大于自由度減小的效果時(shí)，才能選用配對(duì)設(shè)計(jì)；否則，以完全隨機(jī)設(shè)計(jì)為妥。,Have a great week!,