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常用醫(yī)學(xué)實驗設(shè)計,實驗設(shè)計的基本要素,降壓藥,高血壓病人,血壓值,實驗設(shè)計的基本原則,對照原則 principle of control 均衡原則 principle of homogeneity 隨機原則 principle of randomization 重復(fù)原則 principle of replication,（一）完全隨機設(shè)計 （二）配對設(shè)計 （三）隨機區(qū)組設(shè)計,常用實驗設(shè)計方案,（四）拉丁方設(shè)計 （五）析因設(shè)計 （六）正交設(shè)計,一、完全隨機設(shè)計(completely randomized design),完全隨機設(shè)計是最常見的一種考察單因素兩水平或多水平的實驗設(shè)計方法。它是將同質(zhì)的受試對象完全隨機地分配到各處理組，然后觀察其實驗效應(yīng)。,一、完全隨機設(shè)計,受試對象,各組樣本含量可以相等，也可以不等， 但相等時統(tǒng)計分析效率最高。,【例1】為探討硫酸氧礬對糖尿病性白內(nèi)障的防治作用，研究人員將已誘導(dǎo)糖尿病模型的18只大鼠隨機分為兩組。一組用硫酸氧礬治療，另一組作對照觀察，12周后測大鼠血糖含量。比較兩組動物血糖含量的總體均數(shù)是否相同。,完全隨機化分組方法,1.將受試對象依次編號; 2.用抽簽法、隨機數(shù)字表法、隨機排列表法（N<=20）把受試對象隨機分配到各處理組中去。,1. 將動物依次編號1，2，….18 2. 從隨機數(shù)字表中從任一數(shù)字開始向任一方向查出18個隨機數(shù)字，依次抄錄于動物編號下面 3. 按預(yù)先規(guī)定，將隨機數(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、隨機數(shù)字表法分組,例1 試將性別相同、體重相近的18只實驗動物等分到A、B兩組。,,用隨機數(shù)字表進行分組,初步分配結(jié)果,組間調(diào)整：接著摘抄一個隨機數(shù)字，96，除以10的余數(shù)為6，故把12號動物分至A組中。,最終分配結(jié)果,思 考,如何將受試對象隨機分配到3組或更多的研究組中？,,例2 試將性別相同、體重相近的30只實驗動物隨機等分到A、B、C三組。,1. 將動物依次編號1，2，….30 2. 從隨機數(shù)字表中從任一數(shù)字開始向任一方向查出30個隨機數(shù)字，依次抄錄于動物編號下面 3. 按預(yù)先規(guī)定，將查得的隨機數(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,,,用隨機數(shù)字表進行分組,初步分配結(jié)果,組間調(diào)整：接著摘抄一個隨機數(shù)字9，除以14的余數(shù)為9，故把20號動物分至B組中。 以此類推，47/13，27/12，96/11，將18號動物分到B組中，將3號，22號動物分到C組中。,最終分配結(jié)果,例1 試將性別相同、體重相近的18只實驗動物等分到A、B兩組。 1.將實驗動物編號。 2.查隨機排列表：隨機指定第6行，舍去18～19字，將0～17之間的數(shù)字依次錄于動物號下。 3.預(yù)先規(guī)定，將隨機數(shù)字為0～8者分入A組，9～17者分入B組。,編　號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 隨機數(shù) 組 別,方法二、隨機排列表法分組,,隨機排列表法分組,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，采用完全隨機設(shè)計方法將患者等分為2組進行試驗。實驗組服用降血脂新藥，對照組服用安慰劑。6周后測得低密度脂蛋白作為試驗結(jié)果，比較2個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，采用完全隨機設(shè)計方法將患者等分為4組進行試驗。其中降血脂新藥組分為高劑量組、中劑量組和低劑量組，對照組服用安慰劑。6周后測得低密度脂蛋白作為試驗結(jié)果，比較4個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化。,,用隨機排列表實現(xiàn)隨機化舉例3續(xù),【分組結(jié)果】 6，11，12，13，15號小兔進入甲組； 1，2，3，5，9號小兔進入乙組； 4，5，7，10，14號小兔進入丙組。,完全隨機設(shè)計數(shù)據(jù)分析,效應(yīng)指標(biāo)為數(shù)值變量 參數(shù)檢驗：ｔ檢驗，ｕ檢驗或單因素方差分析法； 非參數(shù)檢驗：Wilcoxon符號秩和檢驗，Kruskal Wallis法秩和檢驗； 效應(yīng)指標(biāo)為分類變量 兩個樣本率比較的u檢驗、χ2檢驗或Fisher’s精確概率法，秩和檢驗(Kruskal Wallis法)或Ridit分析,一、完全隨機設(shè)計,優(yōu)點： 簡單易行。 實驗中個別發(fā)生意外情況對實驗結(jié)果影響不大。 缺點： 一次實驗只能分析比較一個因素的實驗效應(yīng)。 沒有控制混雜因素在各組的影響，實驗效率較低。 要求樣本含量相對較大。,（一）完全隨機設(shè)計 （二）配對設(shè)計 （三）隨機區(qū)組設(shè)計,常用實驗設(shè)計方案,（四）拉丁方設(shè)計 （五）析因設(shè)計 （六）正交設(shè)計,,,,,,,,二、配對設(shè)計（paired design）,配對設(shè)計是將受試對象按某些特征或條件配成對子，再隨機分配每對中的兩個對象接受不同的處理方式。配對的因素是影響實驗效應(yīng)的主要非處理因素。 優(yōu)點：增強處理組間的均衡性，提高檢驗效能。,二、配對設(shè)計,受試對象配對的特征或條件，主要是指年齡、性別、體重、環(huán)境條件等非實驗因素，不要以實驗因素作為配對條件。 要選擇對試驗結(jié)果影響較大的非處理因素配對，如研究小鼠吃不同飼料后的體重增長情況，可將體重相近的小鼠配對，在臨床試驗中可將病情基本相同的患者配對。遵循“(配對)組間差別越大越好，(配對)組內(nèi)差別越小越好”的原則。,同源配對(homogenetic matching),即試驗和對照在同一受試個體身上進行觀察的方法，分為3種類型： (1)同一受試對象處理前、后的數(shù)據(jù)； (2)同一受試對象左右兩個部位的數(shù)據(jù)； (3)同一受試對象、同一樣品用兩種方法或儀器檢測結(jié)果；,前后配對,應(yīng)用范圍 急性與短期的實驗研究 注意事項 盡量控制實驗條件，保證處理前后其他條件具有可比性。并避免時間過長的實驗，以避免時間與大自然條件變化的影響 個體間差異較大時，可用相對差數(shù)進行分析，即變化（比）率=（處理前-處理后）/處理前,左右配對,應(yīng)用范圍 適于局部作用因素的研究。如擴瞳藥、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)而影響對側(cè)者，均不宜采用這種設(shè)計。 注意事項 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側(cè)。 若實驗?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。 處理組和對照組的左右分配可用簡單隨機方法決定。,異源配對(heterogenetic matching),例如： 取同窩別、同性別、體重近似的2只動物配對； 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子。,異源配對,應(yīng)用范圍 同期平行觀察，不僅適用于急性實驗，而且可用于慢性實驗或較長期觀察 動物配對的基本條件： 臨床實驗配對的基本條件： 注意事項 盡量做到對子本身的齊同，同卵雙生 保持非被試因素的可比性 配對不成功時的分析處理,配對設(shè)計方法,1. 先將10對受試者編號，如第一對第1受試者編為1.1，第2受試者編為1.2，余仿此。 2. 再隨機指定隨機排列表第2行，舍去10～19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。,,配對設(shè)計,,分配結(jié)果,配對設(shè)計數(shù)據(jù)分析,效應(yīng)指標(biāo)為數(shù)值變量 參數(shù)檢驗：配對t 檢驗（差值 t 檢驗）； 非參數(shù)檢驗：Wilcoxon符號秩和檢驗； 效應(yīng)指標(biāo)為分類變量 配對四格表（2×2列聯(lián)表）χ2 檢驗。,二、配對設(shè)計,優(yōu)點： 提高組間均衡性和統(tǒng)計效率； 樣本含量較??； 統(tǒng)計分析方法簡單。 缺點： 設(shè)計復(fù)雜， 配對失敗或配對欠佳時，會降低實驗效率。,配對設(shè)計與完全隨機設(shè)計的比較,1.標(biāo)準(zhǔn)誤 配對設(shè)計： 完全隨機設(shè)計（n1=n2）：,配對設(shè)計與完全隨機設(shè)計的比較,2.自由度 異源配對設(shè)計實驗資料分析時的自由度只有完全隨機設(shè)計的一半。 自由度與tα標(biāo)準(zhǔn)呈反變。自由度越大，t0.05與t0.01的標(biāo)準(zhǔn)越小。,,對于兩組實驗，從統(tǒng)計學(xué)角度看，到底選擇配對設(shè)計還是完全隨機設(shè)計，應(yīng)當(dāng)從標(biāo)準(zhǔn)誤與自由度兩方面加以考慮。只有配對設(shè)計可能導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)誤減小的效果大于自由度減小的效果時，才能選用配對設(shè)計；否則，以完全隨機設(shè)計為妥。,Have a great week!,