生物統(tǒng)計學第十一章 實驗設(shè)計

1、 實驗計劃書的編制實驗計劃書的編制實驗設(shè)計的基本原則實驗設(shè)計的基本原則實驗設(shè)計的基本原則實驗設(shè)計的基本原則實驗設(shè)計的基本原則實驗設(shè)計的基本原則例8-1 試將同性別、體重相近的30只動物分到A、B、C三組。 先將動物按體重編號，再從本書后面所附隨機數(shù)字表中任一行如第16行最左開始連續(xù)取30個兩位數(shù)字。最后將這30個兩位數(shù)字分別除以3，余數(shù)0、1、2分別對應于A、B、C三組 實驗設(shè)計的基本原則 分層隨機化分層隨機化步驟：(1)編號排序 將每層的受試對象編號排序，如體重從輕到重，時間由前至后等。(2)取隨機數(shù) 從隨機數(shù)字表或計算器或計算機獲得。每個受試對象可取兩位數(shù)。 (3)確定組別 根據(jù)每層受試對

2、象獲得的隨機數(shù)的大小順序決定受試對象在哪一組。對每個處理也可規(guī)定順序，如處理A, B, C, 分別對應于序號1, 2, 3, 。 實驗設(shè)計的基本原則 重復原則重復原則 重復是指在相同實驗條件下進行多次研究或多次觀察。重復的情形： (1)整個實驗的重復（2）用多個受試對象進行重復 有足夠的樣本含量(sample size)，（3）同一受試對象的重復觀察 重復最主要的作用是估計實驗誤差。 實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計三要素： 受試對象受試對象(object) 處理因素處理因素(treatment) 實驗效應實驗效應(experimental effect)實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計

3、的基本要素 受試對象受試對象 受試對象或稱研究對象是處理因素作用的客體，是根據(jù)研究目的確定的研究總體。 研究目的不同, 醫(yī)學研究的對象可以是人、動物和植物，也可以是某個器官、細胞和血清等生物材料。實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素按試驗對象，實驗可以分為三類： 動物實驗(animal experiment), 其受試對象為動物； 臨床試驗(clinical trial), 其受試對象通常為患者； 現(xiàn)場試驗(field trial), 其受試對象通常為正常人群。實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素 受試對象作嚴格的規(guī)定，以保證其同質(zhì)同質(zhì)性性( (homogeneity) )和代表性和代表性 同

4、質(zhì)性：同質(zhì)性：動物的種類、品系、年齡、性別、體重、窩別和營養(yǎng)狀況等。人群的性別、年齡、民族、職業(yè)、文化程度和經(jīng)濟狀況、病情和病程等。 代表性：代表性：隨機抽樣隨機抽樣實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素 處理因素處理因素 處理因素或受試因素處理因素或受試因素：根據(jù)研究目確定的欲施加或欲觀察的、并能引起受試對象直接或間接效應的因素，簡稱處理或因素(factor)。是根據(jù)研究目的確定的主要因素，處理因素在整個實驗中應始終要保持不變 非處理因素非處理因素：與處理因素可能同時存在的能使受試對象產(chǎn)生效應的非研究因素。非處理因素干擾效應與所研究因素間關(guān)系的觀察與分析，常常又稱混雜因素(confounder

5、)。 實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素 處理因素種類：生物性、化學性、物理性生物性、化學性、物理性 處理因素水平：每個因素在數(shù)量上或強度上可有不同。 單因素單水平單因素單水平：研究某藥物對原發(fā)性高血壓患者的降壓作用； 單因素多水平單因素多水平：研究某藥不同劑量的降血糖作用； 多因素單水平多因素單水平：比較不同藥物或不同療法對某病的治療效果； 多因素多水平多因素多水平：臨床上探索某腫瘤的聯(lián)合化療方案等。 實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素 客觀性：客觀性：客觀指標則是借助測量儀器和檢驗等手段來反映的觀察結(jié)果，客觀指標具有較好的真實性和可靠性。 主觀指標是

6、受試對象的主觀感覺、記憶、陳述或?qū)嶒炚叩闹饔^判斷結(jié)果；而。主觀指標具有隨意性和偶然性。實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素 精確性精確性：包括準確度(accuracy)和精密度(precision)兩層含義。 準確度指觀察值與真值的接近程度，主要受系統(tǒng)誤差的影響； 精密度指重復觀察時，觀察值與其均數(shù)的接近程度，其差值屬于隨機誤差。實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素 特異性和靈敏性：特異性和靈敏性：某指標的特異度(specificity)反映其鑒別真陰性的能力，靈敏度（sensitivity）則反映其檢出真陽性的能力。特異度高的指標不易受混雜因素的干擾；靈敏度高的指標能將處理因素的效應更好地顯

7、示出來。 實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素 4)4)指標的盲法觀察指標的盲法觀察： 為消除或最大限度地減少主觀偏性，在設(shè)計時常采用盲法(blind method)。 單盲法單盲法( (single blind method) )：受試對象不知道自己分在哪一組； 雙盲法雙盲法( (double blind method) )：受試對象和實驗執(zhí)行者均不知道受試對象分在哪一組 三盲法三盲法( (triple blind method) )：受試對象、實驗執(zhí)行者和統(tǒng)計分析人員三者均不知道受試對象分在哪一組常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案方案方案:完全隨機設(shè)計完全隨機設(shè)計配對設(shè)計配對設(shè)計隨機區(qū)組

8、設(shè)計隨機區(qū)組設(shè)計交叉設(shè)計交叉設(shè)計析因設(shè)計析因設(shè)計 常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案完全隨機設(shè)計完全隨機設(shè)計 1、設(shè)計模式：目標生物隨機抽樣研究對象試驗組對照組隨機分配陽性陰性陽性陰性常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案交叉設(shè)計交叉設(shè)計設(shè)計模式： 陽性 陽性 甲組（方案A） 洗 方案B對象 陰性 脫 陰性 陽性 期 陽性 乙組（方案B） 方案A 陰性 陰性常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案隨機區(qū)組設(shè)計例例4-3 如何按隨機區(qū)組設(shè)計，分配如何按隨機區(qū)組設(shè)計，分配5個區(qū)組的個區(qū)組的15只小白鼠接受甲、乙、丙三種抗癌藥物？只

9、小白鼠接受甲、乙、丙三種抗癌藥物？ 方法為先將小白鼠的體重從輕到重編號，方法為先將小白鼠的體重從輕到重編號，體重相近的體重相近的3只小白鼠配成一個區(qū)組，見表只小白鼠配成一個區(qū)組，見表4-6。在隨機數(shù)字表（附表在隨機數(shù)字表（附表15）中任選一行一列開始）中任選一行一列開始的的2位數(shù)作為位數(shù)作為1個隨機數(shù)，如從第個隨機數(shù)，如從第8行第行第3列開始列開始紀錄，見表紀錄，見表4-6；在每個區(qū)組內(nèi)將隨機數(shù)按大；在每個區(qū)組內(nèi)將隨機數(shù)按大小排序；各區(qū)組中內(nèi)序號為小排序；各區(qū)組中內(nèi)序號為1 的接受甲藥、序的接受甲藥、序號為號為2的接受乙藥、序號為的接受乙藥、序號為3的接受丙藥，的接受丙藥，常用的實驗設(shè)計方案常

10、用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案 表 4-6 5 個區(qū)組小白鼠按隨機區(qū)組設(shè)計分配結(jié)果 區(qū)組號 1 2 3 4 5 小白鼠 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 隨機數(shù) 68 35 26 00 99 53 93 61 28 52 70 05 48 34 56 序 號 3 2 1 1 3 2 3 2 1 2 3 1 2 1 3 分配結(jié)果 丙 乙 甲 甲 丙 乙 丙 乙 甲 乙 丙 甲 乙 甲 丙 常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案樣本含量的估計樣本含量的估計 影響樣本含量估計的因素影響樣本含量估計的因素 1. 第一類錯誤概率的大小。越小所需樣本含量愈多， 2. 檢驗功效(1)或第二類錯誤概率的大小 檢驗功效愈大，第二類錯誤的概率愈小，所需樣本含量愈多。 3. 容許誤差 容許誤差愈大，所需樣本含量愈小。 4. 總體標準差或總體概率 反映資料的變異度。愈大，所需樣本含量自然愈多。總體概率越近于0.50，則所需樣本含量愈多。 樣本含量的估計樣本含量的估計 樣本含量估計的方