實驗設(shè)計基本要素

實驗設(shè)計基本要素第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日第八章第一節(jié)實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計一、受試對象二、處理因素四、小結(jié)三、實驗效應(yīng)

第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日第八章實驗設(shè)計一、

實驗設(shè)計的基本要素二、

實驗設(shè)計的基本原則三、

常用的實驗設(shè)計方案四、樣本含量的估計五、臨床試驗設(shè)計

第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日概述專業(yè)設(shè)計：選題、查閱文獻(xiàn)、假說、預(yù)試驗統(tǒng)計設(shè)計：對象、分組、數(shù)量、指標(biāo)、分析方法設(shè)計好：（1）既省又可靠 （2）可估計誤差 （3）獲取多方面知識設(shè)計不好：（1）雜亂無章、雖多猶無 （2）只能羅列現(xiàn)象、無規(guī)律可言1.確定研究目的2.確定研究對象及其數(shù)量3.確定觀察指標(biāo)4.設(shè)立適當(dāng)對照組及隨機(jī)化分組5.制定較好的原始記錄表6.考慮好統(tǒng)計分析方法7.預(yù)期會有何結(jié)果8.人員組織及經(jīng)費(fèi)預(yù)算第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日是否主動施加干預(yù)?1.實驗研究(干預(yù)，第8章):

受試對象：人——臨床試驗動物——動物實驗臨床試驗：治療——臨床療效實驗

預(yù)防——社區(qū)干預(yù)實驗

2.調(diào)查研究(無干預(yù)，第14章):被動地觀察、如實記錄聯(lián)系：調(diào)查研究可為實驗研究提供線索，而實驗研究還需要通過調(diào)查研究加以證實。是指對社區(qū)中的所有人群施加某種處理因素并觀察一段較長的時間。第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日實驗研究(experimentalresearch)是使設(shè)計的實驗因素或處理因素在其它干擾因素被嚴(yán)格控制的條件下，觀察其對實驗結(jié)果或?qū)嶒炐?yīng)的作用及影響。實驗設(shè)計(experimentdesign)是指研究人員對實驗因素作合理的、有效的安排，最大限度地減少實驗誤差，使實驗研究達(dá)到高效、快速和經(jīng)濟(jì)的目的。1.實驗設(shè)計的概念第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日醫(yī)學(xué)實驗設(shè)計(medicalexperimentaldesign)是將實驗設(shè)計的基本原理和方法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，主要包括基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和預(yù)防醫(yī)學(xué)。其目的是研究如何科學(xué)地、合理地安排實驗因素，研究并排除實驗中所有影響實驗結(jié)果及效應(yīng)的各種干擾因素的作用。根據(jù)研究對象不同，實驗研究設(shè)計分為：1.實驗設(shè)計：以實驗動物和實驗樣品為對象；2.臨床試驗設(shè)計：以人為對象。第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日

一般多為受試對象本身的特征及外界環(huán)境因素，其來源復(fù)雜，范圍廣，經(jīng)常不易控制或不易察覺。干擾因素也稱為非處理因素或混雜因素，它是指處理因素以外的可以影響實驗效應(yīng)及實驗結(jié)果的一切可能的因素。第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日實驗設(shè)計的基本構(gòu)成三個基本要素四個基本原則受試對象處理因素試驗效應(yīng)

隨機(jī)化的原則對照的原則重復(fù)的原則均衡的原則2.實驗設(shè)計的基本構(gòu)成在實驗設(shè)計階段，研究人員應(yīng)根據(jù)實驗研究的目的，緊緊抓住這三個基本要素，并應(yīng)通盤考慮如何去合理有效地安排這三個基本要素。只有這樣，實驗設(shè)計才會有明確的方向。實驗設(shè)計是實驗研究中最為重要和關(guān)鍵的第一步。必須給予高度重視。第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日第一，研究人員能夠按照實驗設(shè)計的目的及要求設(shè)置處理因素。第二，受試對象可以通過隨機(jī)化原則隨機(jī)地接受某種處理因素或某種處理因素的不同水平。第三，由于應(yīng)用了隨機(jī)化原則，使各比較組之間達(dá)到了較好的均衡性，因而，最大限度地減少了非處理因素對實驗效應(yīng)及結(jié)果的干擾和影響。3.實驗研究的特點實驗研究主要具有三個基本特點：第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日由于實驗研究具備這三個特點，就使得實驗研究中各比較組之間具有較好的均衡性及可比性，大大減少了各種非處理因素或背景干擾因素對實驗效應(yīng)及結(jié)果的影響，可以更為有效地控制實驗誤差，提高了實驗研究的效率及實驗結(jié)果的可靠性。第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日實驗研究有多種分類方法，一般常根據(jù)受試對象的特征分為三大類：4.實驗研究的分類1.動物實驗2.臨床試驗3.社區(qū)干預(yù)試驗1.動物實驗(animalexperiment)是指用人工飼養(yǎng)繁殖的動物進(jìn)行實驗研究。其特點是，容易控制處理因素及干擾因素，實驗誤差較小，實驗成本較低，觀察的實驗效應(yīng)較為客觀。如果在實驗研究中，出現(xiàn)因各種原因而導(dǎo)致動物意外死亡或缺失時，可據(jù)情予以補(bǔ)充，收集資料及分析資料均較為方便。第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日

2.臨床試驗(clinicaltrial)研究對象基本單位是病人個體。在藥物的臨床試驗效果評價中，通常，研究者將研究對象隨機(jī)分為實驗組和對照組，給予實驗組某種干預(yù)措施（新藥或新療法），給予對照組安慰劑或現(xiàn)有的或傳統(tǒng)的治療方法，然后通過一系列臨床、實驗室或物理檢查指標(biāo)，隨訪觀察并比較兩組相應(yīng)的疾病或健康狀態(tài)差異，從而評價干預(yù)措施的效果。第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日

3.社區(qū)干預(yù)實驗(communityinterventiontrial)，也叫社區(qū)干預(yù)項目（communityinterventionprogram，CIP）或者社區(qū)實驗(communitytrial)，其研究對象基本單位是社區(qū)人群而不是個體。有些實驗研究不適合以個體為單位來進(jìn)行，而更適合于以社區(qū)或某一地理區(qū)域為單位來劃分實驗組和對照組，如食鹽加碘預(yù)防地方性甲狀腺腫、自來水加氟預(yù)防齲齒等。第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)實驗設(shè)計的基本要素降壓藥高血壓病人血壓值處理因素受試對象實驗效應(yīng)三個基本要素：1.受試對象；2.處理因素；3.實驗效應(yīng)其他因素其他效應(yīng)第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日受試對象（studysubjects）是指在實驗研究中研究人員所要觀察的客體，即處理因素作用的對象。受試對象主要包括人、動物、微生物以及人或動物的試驗材料。如器官、組織、細(xì)胞、血液、尿液、糞便等。一、受試對象受試對象的選擇：明確納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日②觀察臨床療效、臨床檢驗水平、診斷水平及社區(qū)干預(yù)試驗等，多選擇人體及其材料作為受試對象。一般常以病人為實驗組，健康人為對照組；也可選擇幾組不同類型的病人分別作為實驗組和對照組。選擇受試對象是根據(jù)科研課題的研究目的而確定的。選擇受試對象應(yīng)考慮下列幾點：①進(jìn)行基礎(chǔ)性的醫(yī)學(xué)研究，多選擇動物及其材料作為受試對象，并可由此積累資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日受試對象應(yīng)具備下列基本條件。（1）敏感性：是指受試對象接受處理因素后，容易顯示實驗效應(yīng)。（2）特異性：是指受試對象接受處理因素后，只產(chǎn)生特定的實驗效應(yīng)。（3）穩(wěn)定性：是指受試對象產(chǎn)生的實驗效應(yīng)僅在特定范圍內(nèi)波動，且波動相對較小。（4）經(jīng)濟(jì)性：是指受試對象容易獲取且價格便宜。（5）可行性：是指受試對象便于施加處理因素及獲取標(biāo)本。（6）相似性：是指動物產(chǎn)生的實驗效應(yīng)盡可能與人體近似。（一）受試對象的基本條件第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日1.動物醫(yī)學(xué)研究中的各個領(lǐng)域幾乎都要用到實驗動物。使用動物作為受試對象非常方便，安全性高，價格相對便宜，而且不涉及人類的醫(yī)德問題。研究中動物意外缺失可以據(jù)情予以補(bǔ)充。飼養(yǎng)、管理及觀察動物十分方便且容易做到。選擇動物一般要考慮動物的種類、種屬、品系、窩別、性別、年齡、體重、健康狀況、是否容易飼養(yǎng)和存活，對施加的處理因素的反應(yīng)特征等方面。（二）常用受試對象的基本特征第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日2.人體以人體作為觀察對象，涉及的問題很多且較為復(fù)雜，一般應(yīng)考慮下列幾個方面：（1）一般條件性別、年齡、民族、個人嗜好、生活習(xí)慣、居住地區(qū)等。（2）健康狀況既往病史、家族成員病史、目前健康狀況，身體發(fā)育狀況等。（3）社會因素職業(yè)、文化程度、經(jīng)濟(jì)條件、居住條件、家庭狀況、心理狀況、個性特征、病人及其家屬的合作態(tài)度等。第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日（4）疾病因素病種、病型、病期、病程、病情、診斷方法、診斷標(biāo)準(zhǔn)、試驗研究的時間期限等。（5）機(jī)體材料標(biāo)本的獲取部位、獲取條件、新鮮程度、保存方法、培養(yǎng)條件、運(yùn)輸及傳送方式等。（6）外界環(huán)境因素醫(yī)院規(guī)模、醫(yī)療水平、醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)護(hù)人員的水平及素質(zhì)、病房的大小、病房中病人數(shù)量、病人距離醫(yī)院的遠(yuǎn)近，就診的方便程度等。第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日人體作為受試對象，常用于臨床治療方案的療效觀察研究以及某種疫苗在人群中預(yù)防某種疾病的效果觀察等。在臨床治療工作中，每一位病人都可以作為一個觀察對象。但是，按照實驗設(shè)計的四個基本原則，如想在特定時期內(nèi)選擇幾組除處理因素不同以外，其它各方面條件都基本一致的病例，則是一件相當(dāng)困難的事情。病例的選擇：明確納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日1.物理因素電、磁、光、聲、溫度、射線、微波、超聲波等。2.化學(xué)因素藥物、營養(yǎng)素、激素、毒物、各種有機(jī)和無機(jī)化合物等。3.生物因素寄生蟲、真菌、細(xì)菌、病毒及其生物制品等。二、處理因素處理因素:是指由研究人員施加于受試對象并能產(chǎn)生一定試驗效應(yīng)的因素。醫(yī)學(xué)科研中常用的處理因素主要有下列幾大類：第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日非處理因素:

除了“處理因素”以外的對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響的其它影響因素。在非處理因素中，有的是可以控制，有的不能控制。因此在確定處理因素的同時，根據(jù)專業(yè)知識與實驗條件，盡可能找出對研究結(jié)果產(chǎn)生影響的非處理因素，以便進(jìn)行控制。混雜因素：干擾研究結(jié)果的指標(biāo)。常見的混雜因素:年齡、性別病程、病情疾病史、家族史、伴發(fā)疾病第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日處理因素為單個時,稱為單因素。每個因素在數(shù)量上或強(qiáng)度上可有不同，這種數(shù)量或強(qiáng)度上的不同就稱為水平。依照研究因素與水平的不同，可產(chǎn)生四類實驗：1.單因素單水平2.單因素多水平4.多因素多水平3.多因素單水平如研究某藥對原發(fā)性高血壓患者的降壓作用如研究某藥不同劑量的降血糖作用。如比較不同藥物或不同療法對某病的治療效果。如某腫瘤的聯(lián)合化療方案。第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日在實驗研究中，由于影響試驗結(jié)果的因素很多，有時則十分復(fù)雜。因此，在安排施加處理因素時，應(yīng)考慮下列幾個方面。1.抓住實驗中的主要因素任何一項實驗研究都有其主要的方面或主要矛盾。2.確定處理因素和非處理因素實驗研究中應(yīng)根據(jù)研究目的確定處理因素和非處理因素。一般情況下，兩者的區(qū)別并不困難。3.處理因素標(biāo)準(zhǔn)化是指在進(jìn)行同一個實驗研究時，施加于多個受試對象的處理因素是相同一致的。不能隨意加以改變。尤其是用于病人的藥物。第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日

實驗效應(yīng):是指處理因素施加于受試對象并經(jīng)過一定時間，受試對象產(chǎn)生的各種反應(yīng)及表現(xiàn)。這些反應(yīng)可以是主觀的，也可以是客觀的。實驗效應(yīng)可以用各種各樣的具體指標(biāo)來表示。觀察實驗效應(yīng)，應(yīng)盡可能選擇客觀指標(biāo)以及容易檢測及分析的指標(biāo)。三、實驗效應(yīng)第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日

1.定量指標(biāo)可以用具體的度量衡單位來表示的指標(biāo)。如人體的身高用厘米表示，體重用公斤表示，脈搏用每分鐘的次數(shù)來表示。計量指標(biāo)可以根據(jù)具體指標(biāo)的要求，精確到小數(shù)點后面若干位。

2.分類指標(biāo)按受試對象的屬性或特征先分類，再計數(shù)各類的個數(shù)。用絕對數(shù)或相對數(shù)來表示。如某檢測指標(biāo)的結(jié)果可以用“是”或“否”，“陰性”或“陽性”來表示。（一）觀察指標(biāo)的分類觀察指標(biāo)按其性質(zhì)一般可以分為下列幾類：第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日3.等級指標(biāo)按試驗效應(yīng)的程度分為若干等級，并計數(shù)各等級的個數(shù)。該指標(biāo)介于定量及分類指標(biāo)之間。如用某治療方案治療病人，其觀察結(jié)果可以分為四個等級，即：無效，顯效，好轉(zhuǎn)，痊愈。這四個等級可以用一個或多個具體量度指標(biāo)來確定。第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日1.關(guān)聯(lián)性是指觀察指標(biāo)與研究目的有著本質(zhì)而密切的聯(lián)系，能夠確切反映處理因素的試驗效應(yīng)。這些指標(biāo)可以通過查閱文獻(xiàn)或根據(jù)以往經(jīng)驗而獲得。2.客觀性是指能夠借助各種檢測手段及方法所觀測記錄的指標(biāo)。如血壓，紅細(xì)胞數(shù)，心電圖，尿鉛含量等指標(biāo)。(二）選擇觀察指標(biāo)的要求第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日準(zhǔn)確度:即指實際測量值與真值的接近程度。準(zhǔn)確度越高，測量值越接近真值，誤差則越小。盡管真值往往未知，但準(zhǔn)確度越高，指標(biāo)的可靠性越高(效度)

。

3.精確性精確性包括兩層含義。精密度:指在重復(fù)觀察及測量時，觀察值與其平均值的接近程度。精密度越高，說明重復(fù)的測量值越接近，檢測設(shè)備或手段的穩(wěn)定性越好(信度)。第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日4.穩(wěn)定性是指觀察指標(biāo)變異度的大小。穩(wěn)定性高，則變異度小，指標(biāo)的代表性強(qiáng)，反之亦然。穩(wěn)定性一般可以用該指標(biāo)的變異系數(shù)來表示。如果變異系數(shù)不超過15%～20%，則該指標(biāo)的穩(wěn)定性較好。5.靈敏性是指各種檢測手段和方法能夠檢測出試驗效應(yīng)微小變化的能力。靈敏性越高，則檢測出試驗效應(yīng)微小變化的能力越強(qiáng)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，檢測手段的靈敏性將會越來越高。第三十二頁，共三十七頁，20