新簡醫(yī)學科研與實驗設(shè)計

醫(yī)學科研與實驗設(shè)計

Scientificresearchandexpremental

designoflaboratorymedicine中南大學湘雅醫(yī)學院檢驗系.李登清

第一章科研方法與思維方式第一節(jié)概述第二節(jié)科學實驗研究方法

準備、假說、選題、實驗設(shè)計、實驗與觀察、學科交叉第三節(jié)科研思維方式

創(chuàng)造性思維、直覺、歸納—演譯、驗證、相似—求異、系統(tǒng)思維

第二章實驗基本要素及誤差控制第一節(jié)基本要素類型、要素第二節(jié)誤差與偏倚控制

誤差控制、偏倚控制

第三章實驗設(shè)計的基本原則與方法

第一節(jié)基本原則對照隨機重復

盲法

第二節(jié)基本方法完全隨機;配對設(shè)計;

自身比較;配伍設(shè)計;

交叉設(shè)計;拉丁方設(shè)計;

析因設(shè)計第四章實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理（略）醫(yī)學科研設(shè)計

第一章

科研方法與思維方法第一節(jié)

概述

一、醫(yī)學科研的屬性

認識客觀事物，探索未知世界的認知過程。

研究人體生理與病理、健康與疾病的科學。

揭示人體生命本質(zhì)與疾病發(fā)生發(fā)展的機制。

人與環(huán)境、生理心理活動及其社會性。

兼有自然科學與社會科學二者的綜合性科學。科學：是人類逐步積累起來的、可被接受的、可驗證的、系統(tǒng)的分科知識體系。研究：是一種有意識的對客觀事物進行觀察與分析的認識和實踐活動。即對未知事物的探索，以求創(chuàng)新的過程。

科研是科學研究（scientificresearch）的簡稱。是以科學的觀點和方法對未知事物進行探索、觀測和分析，從而發(fā)展有關(guān)科學知識（理論、技術(shù)）的創(chuàng)新性的認識活動和實踐活動。

二、醫(yī)學科研的類型與特點

醫(yī)學科研：是醫(yī)學中的科學研究。醫(yī)學科研的分類與特點：

醫(yī)學科研的分類學科屬性：基礎(chǔ)、臨床、預防、社會醫(yī)學研究科研體系：現(xiàn)代、傳統(tǒng)、中西醫(yī)結(jié)合、藥學科研意義：基礎(chǔ)（理論）研究：（探索未知、解決理論新觀點、新信息）應用基礎(chǔ)研究：（臨床科學研究課題）如疾病發(fā)病機制、診斷新技術(shù)、方法應用研究：（推廣新技術(shù)、新產(chǎn)品）如肝炎疫苗、診斷藥盒推廣研究

按設(shè)計與事實的關(guān)系（研究的時間）

前瞻性研究：先設(shè)計、后實踐（結(jié)果可靠性高，結(jié)論可信性好）

回顧性研究：事物發(fā)生在前，設(shè)計在后按科研過程采用的方法

實驗性研究：實驗方法，嚴格控制條件，研究對象進行干預

調(diào)查性研究：現(xiàn)場調(diào)查，搜索資料，研究對象未干預分類分類與特點：

1．基礎(chǔ)研究（fundamentalresearch）

增加科學技術(shù)知識和發(fā)現(xiàn)探索領(lǐng)域的創(chuàng)造性活動，不考慮特定的實際目的，成果為普遍的原則、理論或定律。特點：

①認識自然現(xiàn)象、探索自然規(guī)律;②目的不明確、籠統(tǒng)、定向性差;③科研周期長;④成功機率較小;⑤研究人員自由度大;⑥成果運用為普遍性，科學意義及影響大。①人體健康的規(guī)律，健康指標的分子基礎(chǔ)；②人體功能與結(jié)構(gòu)的研究；③疾病發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)歸全過程的規(guī)律及分子基礎(chǔ)；④人體衰老過程的規(guī)律及分子基礎(chǔ)；⑤人體的生物力學、流體力學、電子學；⑥化學藥物的構(gòu)效關(guān)系，植物藥的親緣與有效成分關(guān)系2.應用研究（appliedresearch）

把理論發(fā)展到應用的形式，增加科技知識的創(chuàng)造性系統(tǒng)活動，考慮特定實際目的，影響有限。

特點：①掌握應用規(guī)律，闡明應用原理;②目的較明確、定向性強;③科研周期稍長;④成功機率較大;⑤研究人員有一定的自由度;⑥在一定學科、技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生影響。

①有關(guān)疾病的病因、流行規(guī)律、治療及預防效果的機制研究；②為實驗研究需建立的新的動物模型、細胞株以及方法學的研究；③有關(guān)流行病學調(diào)查、考核防治效果、藥物資源調(diào)查的方法學研究；④尋找新藥物、新生物制品、新醫(yī)用材料的方法、有效工物的藥理作用機制、藥代動力學、醫(yī)用材料的機體相容性機制研究。

3.實驗發(fā)展（exprementaldevelopment）

即通常的開發(fā)研究。運用基礎(chǔ)與應用研究的成果，推廣新材料、新產(chǎn)品、新設(shè)計、新方法、重大改進的創(chuàng)造性活動。

實驗是研究和開發(fā)的主要特點。

特點：

①新材料、新產(chǎn)品、新流程、新方法的定型;②目的明確、定向性強;③科研周期短;④成功機率大;⑤研究人員自由度小;⑥以新方法、新技術(shù)、新產(chǎn)品等形式為成果。①有關(guān)疾病的新診斷、治療、預防方法及措施的研究；②有關(guān)新藥物、新生物制品、新儀器器械、新試劑、新醫(yī)用材料實驗室樣品的研制；③有關(guān)藥物的資源調(diào)查、植物藥的引種試驗

三、基本程序依不同類型其研究方法與程度各有特點。

共同的基本程序：研究問題的提出→假設(shè)的建立與設(shè)計→科學實驗與驗證→實驗結(jié)果的綜合、分析、與處理→建立新的理論或?qū)嶋H推廣應用→論文。設(shè)計：制定完成選題、目的、內(nèi)容、技術(shù)路線與實施方案。是核心，是總體計劃與方案。包括：專業(yè)設(shè)計和統(tǒng)計學設(shè)計兩部分。專業(yè)設(shè)計：是完成課題的專業(yè)思路、技術(shù)路線與方法的確定，代表學術(shù)水平。要科學、有創(chuàng)新思維。統(tǒng)計學設(shè)計：控制誤差，增強實驗的有效性與資料分析方法的準確性。是保證實驗布局的合理性和實驗結(jié)果的可信性的關(guān)鍵。統(tǒng)計分析：用數(shù)理統(tǒng)計方法對收集的資料進行統(tǒng)計描述與統(tǒng)計推斷。排除偶然，發(fā)現(xiàn)必然。根據(jù)樣本結(jié)果，引出普遍（總體）結(jié)論，是基本功之一。使結(jié)果可靠可信。1.Riginalideaorproblom初始意念或問題2.Riticalreviewofliteratures文獻查閱3.Ormulationofhypothesis假說形成4.Tatementofproblem陳述問題5.Xprementaldesign實驗設(shè)計6.Experimentalinvestigation

實驗觀察7.Accumulationofrawdata

數(shù)據(jù)資料積累8.Treatmentofrawdata

數(shù)據(jù)資料處理9.Statisticalanalysis

統(tǒng)計分析10.Conclusions

提出結(jié)論

具體步驟：

課題的選定→搜集文獻→提出科研設(shè)計→制定科研計劃→進行實驗與觀察→收集科研數(shù)據(jù)→加工整理、統(tǒng)計處理→科學抽象與概括→總結(jié)、形成論文→成果鑒定與推廣應用。

第二節(jié)實驗研究方法

一、準備工作

1．充分掌握資料了解相關(guān)課題的最新動態(tài)與發(fā)展方向。批判地閱讀，獨立思考，避免因循守舊。閱讀范圍—近期刊物，網(wǎng)站。

編制卡片—文獻主要內(nèi)容、出處。

文獻：作者引文索引、來源索引（單位）、期刊索引、機構(gòu)索引等。主要為論著，部分綜述。原則：先近后遠、先核心后一般、先國內(nèi)后國外、先文摘后原始文獻。2．提出初始意念

整理與之相關(guān)的資料形成初始意念選定研究方向或題目

二、假說從實驗觀察的事實出發(fā)，通過概念、判斷、推理，對探索的問題提出初步的、推斷性的帶假定意義的理論解釋。

“大膽假設(shè)，小心求證”。假設(shè)是科學理論的雛形，未經(jīng)證實的理論,

理論則是經(jīng)過實驗證實的假說

1．要有一定的確鑿事實為基礎(chǔ)。2．善于抓已知理論解釋不了的事實和現(xiàn)象。3．建立的假設(shè)應符合已有的科學原理。4．假說的內(nèi)容和推出的結(jié)論不應邏輯矛盾。

三、選題提出正確的問題，要有科學性、創(chuàng)新性，后者是核心。

愛因斯坦：“提出問題比解決問題更重要，解決問題也許僅是一個數(shù)學上或?qū)嶒灥募寄芏?，而提出新問題，卻要有創(chuàng)造性的想象力，標志著科學的真正進步”。

確定研究題目明確要認識或要解決的科學問題是關(guān)鍵。立題過程是科學思維的過程：擁有大量實踐與文獻資料；對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的了解；較高的學術(shù)水平與專業(yè)知識；豐富的創(chuàng)新思維，敏銳的觀察力，清晰的思路。

1．選題原則

①科學性科學理論和事實依據(jù)，歸納、演繹、類比、分析。

②創(chuàng)新性起點要高，有所創(chuàng)新。原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新（次級創(chuàng)新，即跟蹤、改良、綜合）。③實用性從實際出發(fā)、解決科學發(fā)展與社會需求的實際，對社會和生產(chǎn)有直接或間接效益。

④可行性

根據(jù)本單位的實驗條件和本人技術(shù)水平，其研究方法和手段切實可行。

創(chuàng)新性的體現(xiàn)：前人未曾研究和涉及的；雖有研究，但尚存疑點和爭議；現(xiàn)有理論不能解釋，某些客觀事實與其相抵觸；國外有研究，國內(nèi)薄弱或尚未起步，填補國內(nèi)空白。

不可貪大求全，手段方法不可過高，太難，不能脫離實際。選題越明確具體，假說越集中，實驗對象、采用方法與選用指標的聯(lián)系和因果關(guān)系越明確，結(jié)果越可信，回答問題越深刻。

2．選題的種類調(diào)查研究實驗觀察資料分析經(jīng)驗體會

四、實驗設(shè)計高端設(shè)計科研課題的實施方案，包括研究的具體內(nèi)容，采用的材料、方法、研究指標、進度安排與預期結(jié)果的考慮。分專業(yè)設(shè)計和數(shù)據(jù)統(tǒng)計設(shè)計（略）1．一般要求

要做到科學性、嚴密性、合理性和高效性。要用比較經(jīng)濟的人力、物力和財力，獲得可靠結(jié)果。誤差減少到最低限度。2．設(shè)計原則基本原則：對照、隨機、盲法和重復的原則

①對照：

辨別處理與非處理因素，使各組條件齊同，減少實驗誤差，避免非處理因素的影響。形式有空白對照、實驗對照、自身對照、標準對照、相互對照等。

②隨機：

使實驗與對照組在非處理因素上趨于一致或均衡,防止主觀因素影響，使結(jié)果更為客觀，研究的樣本由總體中隨機抽取。

③重復：

偏差不能完全避免，故要重復。結(jié)果要能被研究者本身和他人重復，能重復驗證。樣本越大，重復次數(shù)越多，可靠性越大，但要恰當。

3．臨床實驗設(shè)計除遵循上述原則外，更有其特殊性。①對照組“盲”法。排除人為因素的影響，主觀感覺、暗示等。

單盲：只有試驗者知道處理因素，受試者不知道。

雙盲：試驗者和受試者均不知道接受何種處理。

三盲：資料處理員也不知道。②動物實驗結(jié)果與臨床應用醫(yī)學實驗的特殊需要，但動物疾病模型與人類疾病不能等同，不能簡單地在臨床套用。③安全性與倫理道德問題。

一切試驗都要以病人的利益為出發(fā)點。病人要有知曉權(quán)。

五、實驗與觀察

科學研究兩大基本要素

——科學觀察與理論思維用科學方法對研究對象進行觀察

——客觀性、系統(tǒng)性、精確性巴斯德：“在觀察的領(lǐng)域中，機遇只偏愛那些有準備的頭腦”

尼科爾：“機遇只垂青那些懂得怎樣追求她的人”

六、科學交叉意識

“隔行如隔山”。動態(tài)交叉的學科之間實際上沒有界限，我們現(xiàn)在處于一個學科交叉的時代。學科知識模型學科交叉點往往是空白，空白不是禁區(qū)，而是待開墾的科學處女地，也是新的突破口。

培養(yǎng)良好的學科交叉意識，擴大、開闊知識面，提高綜合素質(zhì)。只注意本專業(yè)而忽視其他領(lǐng)域，不符合現(xiàn)代科學高度綜合的要求，不求創(chuàng)新，難成大器。

第三節(jié)

醫(yī)學科學研究思維方式科研思維方式——創(chuàng)造性思維強調(diào)科學想象力（不是幻想、異想天開），是有意識的自覺的理性的思維。一、創(chuàng)造性思維的特點

1．獨創(chuàng)性與眾不同、獨具慧眼、獨具卓識、有新意，敢于提出不同見解，銳意進取。

2．連續(xù)性

“顧此思彼”的邏輯思維能力。

縱向連動——

發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象，縱深一步，探究原因；

逆向連動——

發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象，想到他的反面，逆向思維；

橫向連動——

發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象，聯(lián)想到與之相似、相關(guān)的事物。

3．多向性

善于從不同角度思考問題。發(fā)散機智:

遇到問題，盡量多提設(shè)想，多種答案，擴大選擇余地；

換元機智——

靈活變換影響事物的諸多因素中某一個，產(chǎn)生新思路；轉(zhuǎn)向機智——

思維在一個方向受阻時馬上轉(zhuǎn)到另一方向；創(chuàng)優(yōu)機智——

用心尋找最優(yōu)答案。

4．跨越性

前進跨度——

省略思維進程中的某些步驟，加大思維前進跨度；

聯(lián)想跨度——

從思維對象考慮，跨越事物相關(guān)度；

轉(zhuǎn)換跨度——

從思維條件考慮完成“虛”與“實”的轉(zhuǎn)化。

5．綜合性

需具備三種能力

智慧雜交能力——

選取前人精華，巧妙結(jié)合，形成新的思維；

思維統(tǒng)攝能力——

把大量概念、事實和觀察材料統(tǒng)合，概括整理，形成科學概念和系統(tǒng)。

辯證分析能力——

掌握占有材料的個性特點，歸納事物的內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律。

二、直覺—模型直覺—指透過事物的感知一瞬間做出的確定與評價的一種飛躍性思維，具有直達、理智、快速、大跨度和對成果正確性的堅信等特征。直覺不是對事物簡單地推測和計算，是一種靈感、頓悟。

愛因斯坦：“真正可貴的因素是直覺”。是一種高度概括的思維方式，是建立在扎實的專業(yè)知識和豐富的實踐經(jīng)驗之上的創(chuàng)造意識。不等于準確結(jié)論，還要進行一系列邏輯運算和實驗檢驗，然后建立模型。模型—直覺思維所形成的構(gòu)件或直覺目的，并對直覺進行糾偏。

三、歸納—演譯

歸納和演譯是人們認識事物的兩個過程。人們認識事物的普遍程序是歸納的方法。

特殊

一般

歸納——從大量實驗結(jié)果、普遍現(xiàn)象中構(gòu)造新的模型、歸納出新的知識和新的原理，由特殊（個別）到一般。

。

有：求同法、求異法、同異共用法、共變法。

①求同法：一致性或契合法，以認識一致提出假設(shè)。

②求異法：差異法，根據(jù)事物間的差異提出假

③同異共用法：將①和②結(jié)合使用提出假設(shè)。

④共變法：又稱伴隨變異法，與總體伴隨。

演譯——從已知概念、公理、法則出發(fā)，運用邏輯推理得出新的結(jié)論。由一般到特殊（個別）

培根：螞蟻（采集）、蜘蛛（吐絲）和蜜蜂（既采集、又整理）。

楊振寧：“我很幸運，演譯和歸納這兩種思維方式，我都受到很好的訓練”。

四、相似思維矛盾與統(tǒng)一、個性與共性、差異與相似，是一切事物客觀存在的性質(zhì)。相似思維是研究事物間的統(tǒng)一，共性與相似的一個側(cè)面。一切事物，甚至表面看來毫不相干的事物，均存在某種相似性，在哲學意義上具有相似性，但不存在絕對相同的事物。利用事物之間的相似性進行創(chuàng)新，是一種創(chuàng)新思維。

1．相似性的表現(xiàn)形式

①哲理相似

原理上相似，用以解決同類矛盾。

②機制（行為）相似

很多系統(tǒng)在從無序到有序狀態(tài)的過渡中，行為相似。

③性質(zhì)相似

不同物質(zhì)可能具有相似的性質(zhì)。

④功能相似

功能相似是創(chuàng)新設(shè)計中最豐富的領(lǐng)域。如烏與飛機等。

⑤組織結(jié)構(gòu)相似如組織細胞等。

⑥關(guān)系相似

事物間關(guān)系的性質(zhì)不同，但只要在變量關(guān)系上是相同的，就可用數(shù)字模型表述，概括其關(guān)系的共性。

2．事物相似的相對性①層次性必須根據(jù)研究對象所屬層次確定是否有相似性。②局部性不一定求事物間全面相似，而關(guān)注某特定方面的相似性。如飛機和鳥，飛是特定相似性。③條件性事物相似性的成立依賴于特定的條件。④目的性相似判斷因應用的目的不同而異。

3．應用事物相似性的基本模式

①

歸納法：對具有某種相似性的事物，按既定目的歸納處理，概括出一般原理，用于形成新的學科或?qū)W說、預見未知事物及事物的相似性分類。

②模仿法：通過模仿的方式利用事物的相似性尋求創(chuàng)新。

提出問題—尋求模仿原型—解決問題；

發(fā)現(xiàn)原型—產(chǎn)生模仿動機—目的實現(xiàn)提出方案—模擬仿真—檢驗方案。

③類比法：類比的客觀基礎(chǔ)是物質(zhì)世界多樣性的統(tǒng)一，通過類比，啟發(fā)思路，提供線索。

哈維1628年發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)類比的就是空氣和雨水的循環(huán)。

五、求異思維又稱逆意識或逆向思維，研究事物間的多樣性和差異性的側(cè)面。要提倡逆向思維。在傳統(tǒng)模式之外，獨辟蹊徑，在現(xiàn)有思路相異的層面挖掘其他方案，尋求突破。

特點

求疑——敢于對傳統(tǒng)的司空見慣的事物提出疑問，并不懈求解。

抗壓——頂住壓力，力破陳規(guī)，敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)。

自變——打破自我束縛，不自滿，不自悲。

標新——提出與眾不同的新穎思路和見解。

方式反向構(gòu)思——按傳統(tǒng)思路相反的方向來解決問題。側(cè)向構(gòu)思——即轉(zhuǎn)換構(gòu)思，將傳統(tǒng)思路做某種變換，解決問題。缺點逆用構(gòu)思——將缺陷或有害的一面轉(zhuǎn)到有利的用途上，以毒攻毒。

六、系統(tǒng)思維系統(tǒng)思維把研究對象看成一個實現(xiàn)某種功能或人為目標的系統(tǒng)，研究事物的要素構(gòu)成及其相關(guān)制約關(guān)系。

特點目的性——為的是實現(xiàn)某種功能或人為目標；層次性——系統(tǒng)可分為分系統(tǒng)和要素；相關(guān)性——各要素間相互制約，相互依存，每個要素對系統(tǒng)的影響，依賴于其他要素的性質(zhì)和行為；整體性——系統(tǒng)不是各要素的簡單總和，而是有機整合；對環(huán)境的適應性—系統(tǒng)受環(huán)境條件的約束和影響。

基本觀點：

1．以技術(shù)融合為基本手段創(chuàng)新的兩條道路：一條是單項新技術(shù)取代老技術(shù)的線性過程；二條是技術(shù)融合聚變，采用多技術(shù)互補性合作的非線性過程。在科學技術(shù)高度發(fā)展的今天，更多的創(chuàng)新成果是多技術(shù)大跨度融合的結(jié)果。阿波羅登月計劃總指揮韋伯：“阿波羅計劃中沒有新的技術(shù)發(fā)明，關(guān)鍵在于綜合”。2．著眼于整體目標

著眼于系統(tǒng)整體的狀態(tài)與功能，而不拘泥于局部；追求整體的最佳效果，不要求各局部的最佳。大局觀、整體觀。3．以協(xié)調(diào)匹配為關(guān)鍵協(xié)調(diào)匹配是局部協(xié)調(diào)于總體，以總體的最佳效果為目標協(xié)調(diào)匹配。而不是系統(tǒng)各要素的均衡疊加，明確系統(tǒng)的目標，以決定系統(tǒng)的研究方向和評估標準。明確整體與局部、局部與局部、系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)。創(chuàng)新活動不僅需要知識，更需要創(chuàng)新意識與創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維是創(chuàng)新活動的基石，是醫(yī)學科研的靈魂。

第二章

實驗基本要素及誤差控制第一節(jié)

實驗基本要素包括：處理（被試）因素、實驗（受試）對象、試驗效應。

一、處理（被試）因素

簡稱因素，研究者有意識地給予和控制的因素，了解其對實驗指標的影響。處理因素也可能是客觀存在的，如季節(jié)、性別、年齡等。非處理因素與處理因素相對應，應控制其對處理因素的干擾。1．處理因素的數(shù)目與水平

有單因素和多因素。

同一因素又可根據(jù)不同強度劃分不同的水平。任何一項實驗都有多方面的因素，不可把已知因素放在一次或幾次實驗中同時觀察解決。被試因素作用于受試對象引起的效應與水平有著依賴關(guān)系，如藥物作為被試因素，那么其劑量就是水平。

如細菌培養(yǎng)，有溫度、pH、培養(yǎng)時間、培養(yǎng)基、細菌種類等。

溫度：33℃～38℃，每1℃為一水平，有5水平；

pH：6.5～7.5，每0.1為一水平，有10水平。后一個因素為10水平，要做10×10=100次實驗。單因素多水平或多因素單水平的實驗較普遍。

確定實驗中的主要因素：

每一項試驗都包含著許多因素，不可能將所有因素都放在一次或幾次試驗中進行研究。因此，進行實驗設(shè)計時必須要抓住對試驗結(jié)果影響較大的主要因素。

例如：影響細胞培養(yǎng)結(jié)果的因素很多，如溫度、pH值、培養(yǎng)時間、培養(yǎng)液成分等。若選擇4個因素，各取10個水平，將要做104=10000次實驗，顯然是難以做到的。

明確被試因素和非被試因素：被試因素是實驗中所需要的因素。參與實驗并對實驗結(jié)果有負影響的其他因素稱非被試因素。在確定被試因素的同時，必須明確哪些是非被試因素（混雜因素）

。非被試因素應作為誤差來源嚴格加以控制。盡量減少非被試因素的影響，不能減少的應使試驗組與對照組保持均衡一致。例如：研究降壓藥對高血壓患者的療效實驗，降壓藥為被試因素，但對于療效而言，除藥物作用外，同時還有一些非被試因素如年齡、性別等也會影響降壓的效果。

因素與水平的組合：按因素與水平不同分四類不同實驗（組合）①單因素單水平②單因素多水平③多因素單水平④多因素多水平①單因素單水平：科研中最常見。如海帶多糖對實驗性高脂血癥動物的作用觀察，則屬此類試驗。其實驗條件易控制，相對簡單易行。②單因素多水平：為單因素多群組的試驗。如比較同一刺激不同強度的反應，比較不同劑量藥物對某病的療效，則屬此類試驗。③多因素單水平：比較不同藥物、不同療法、不同復方的療效，或比較不同因素在某一疾病中的作用，亦屬此類試驗。④多因素多水平：在許多情況下，應考慮多個因素聯(lián)合的作用，但要考慮主要和次要因素，之間有無交互作用，回答這些問題就選此類試驗。如研究聯(lián)合用藥方案、研究酶學試驗的最佳反應條件等屬之。2．處理因素的標準化即保證處理因素在整個實驗中保持不變，按同一標準進行。先制定標準化的保證措施，不得隨意更改。

3．搜索控制非處理因素（混雜因素）不能忽略非處理因素,應予搜尋并加控制。非處理因素的同一性。

二、實驗（受試）對象受試對象，指研究者施加處理的對象?？梢允侨?、動物或其他材料。實驗對象的同質(zhì)性（同一標準）。

1、受試對象的來源：臨床觀察性研究或?qū)嶒炐匝芯康氖茉噷ο笾饕沁x擇一組預期研究結(jié)果所推論的人群或研究的樣本作研究來源。主要為人或動物。選擇符合診斷標準、具備納入標準、不具備排除標準的人群中的一部分人作為實際進入試驗的受試對象。2、選擇受試對象的標準：無論是臨床性質(zhì)的研究還是采用其他研究方法，所有被選擇的受試對象，一定要符合被研究疾病公認的國際疾病分類標準或全國性學術(shù)會議規(guī)定的診斷標準作為標準化的尺度來選擇受試對象，因為這些標準具有權(quán)威性，且與同類的研究結(jié)果有可比性。

有時針對某些尚無公認的診斷標準的疾病，研究者可自行擬訂標準。自擬標準時應盡量采用客觀指標，如病理學、組織學、微生物學、生物化學、免疫學、X線、內(nèi)鏡所見等指標。符合統(tǒng)一診斷標準是選擇受試對象的首要條件。另外，選定受試對象還應制訂納入和排除標準，排除某些非被試因素的干擾，確保其同質(zhì)性和代表性。

3、研究對象的依從性：

依從性是指研究對象按預定計劃接受被試因素的合作程度。不依從表現(xiàn)必然會影響實驗計劃的完成。為了在臨床試驗獲得正確的結(jié)果應選擇依從性好的患者作為研究對象，同時要注意控制試驗時間，試驗時間過長，研究對象的依從性往往會降低。此外，在科研設(shè)計時應制定對不依從情況出現(xiàn)時的補救措施。

三、試驗（研究）效應

被試因素作用于受試（研究）對象所引起的效應來驗證結(jié)果和因果關(guān)系，是研究結(jié)果的體現(xiàn)與核心內(nèi)容，常用指標來表達。因此需要運用恰當?shù)闹笜藢ρ芯啃M行評價，不同的結(jié)局應該選用不同的指標，

試驗效應評價指標的原則

指標可觀察性特異性靈敏性真實性可靠性關(guān)聯(lián)性

客觀性

1．客觀性

觀察指標可分為客觀、主觀及半客觀指標。

客觀指標指不易受主觀因素影響并能客觀記錄的指標，如心電圖、化驗數(shù)據(jù)；

主觀指標指靠研究對象主觀感受程度回答或判斷的指標；

半客觀指標主要憑臨床醫(yī)生的主觀感覺或判斷，如聽診器聽心音判斷心臟疾病。

在以上指標中，客觀指標穩(wěn)定性和準確性最好,主觀指標最差。

借助儀器或試驗進行測量的觀察結(jié)果，排除主觀判斷，盡量選用客觀的、定量的指標。

2．靈敏度

是增強實驗效應的重要方面，應選擇高靈敏性的指標。它能真實地反映研究對象體內(nèi)微量效應變化（最小數(shù)量級及水平）的指標。

例如缺鐵性貧血

——臨床癥狀、體征、Hb、血清鐵蛋白，

可選血清鐵蛋白（可定量到最小單位），因其可使處理因素的效應充分顯示出來。

3．特異性

特異性高的指標最能揭示研究因素的效應本質(zhì)，而且又不易受其他因素的影響，可降低混雜因素的干擾，減少假陽性。

如AFP—

肝癌；血糖—

糖尿病均特異。而癌胚抗原作為篩檢癌癥的指標就不具備高度的特異性，因為消化道炎癥也可能使血液中的癌胚抗原升高。

4.真實性

真實性（可用性）是指測定值與真實值接近的程度?？疾煨笜苏鎸嵭允怯伸`敏度和特異度來決定的。在選擇指標時，要以金標準來考察其靈敏度和特異度。

改進檢測方法和研制新的儀器是提高指標真實性的主要途徑。5.可靠性

可靠性是指在相同的條件下多次取樣測定結(jié)果的符合程度。考察指標可靠性的方法一般采用符合率，還可以進行kappa檢驗和相關(guān)分析。影響可靠性的因素有使用的儀器、藥品、試劑以及生物學變異和個體差異，還有觀察者間測量變異和觀察者自身測量變異等。6.關(guān)聯(lián)性

關(guān)聯(lián)性指所選用指標與本次試驗目的有本質(zhì)上的聯(lián)系，能確切反映被試因素的效應。研究的目的不同，選用的指標也不同。一般來說，功能性指標應與所反映的功能存在本質(zhì)的聯(lián)系。

例如：以心電圖作為心臟收縮力的指標，顯然是不正確的。如要了解心臟泵血功能，應選擇心輸出量或心臟指數(shù)作為指標，否則就不可能作出正確的判斷。

7．精確性

包括準確度和精密度的雙重含義。從科研的要求來看，首先必須準確，其次要求精密。

準確度——測定值與真實值的接近程度，準確度就是測定正確性的量度。以偏差系數(shù)（CB）表示。

CB（％）＝100％-R（％）

R為回收率，通常以回收率表示，回收率越接近100%越準確，主要受系統(tǒng)誤差的影響。

精密度（重復性）——是測定值（觀察值）與均值的接近程度。即各次測定值（觀察值）一致性程度，與均值的接近程度，也就是平時強調(diào)試驗結(jié)果的可重復性，即為結(jié)果的精密度。精密度與標準差（S）變異系數(shù)（CV）成反比?？捎肅V或S表示。CV、S越小，精密度越高。

CV（％）＝s/x×100％

指標的觀察

為了消除研究者和研究對象心理因素的影響，應盡可能地增強主觀指標的客觀性，制訂具體的觀察和記錄標準，對每個等級制訂明確的判定標準、觀察方法、觀察次數(shù)、各次間隔和觀察期限，同時制訂記錄表格和登記方法，并嚴格按照標準執(zhí)行。

第二節(jié)

實驗誤差與偏倚的控制

一、實驗誤差及控制

1．實驗誤差誤差：即測定值與真實值之差，樣本與總體之差。實驗研究就是通過分析差異來說明實驗結(jié)果。

實驗結(jié)果都會有誤差，誤差自始至終存在于一切科學實驗的過程（人們認識能力與科學技術(shù)水平的限制，測量方法與工具的有限性，抽樣誤差不可避免性等）。

（1）抽樣誤差

樣本本身存在的差異造成的一種誤差。在抽樣研究中難以控制，不可避免。

減少抽樣誤差的方法：遵循隨機化原則和擴大樣本。例數(shù)相同，計數(shù)資料的抽樣誤差比計量資料大。

（2）感器誤差由于視覺、聽覺、嗅覺和觸覺等感器判斷引起的誤差，如目測比色，測量讀數(shù)等誤差。（3）條件誤差由于實驗條件不同而引起的誤差，由非處理控因素制不良，并與處理因素形成交叉，不易判斷差異來自何方。實驗條件有利—假陽性；實驗條件不利—假陰性。

（4）分配誤差分組不當時引起的誤差。（5）非均勻性誤差抽樣不均勻發(fā)生的誤差可用分層隨機抽樣的方法進行控制。

（6）順序誤差實驗不改變順序，總是按一個固定的順序進行而引起的誤差，這種誤差較隱蔽，不為重視。如A、B、C三組，均按此順序?qū)嶒灒籄組生疏，

C組熟練，結(jié)果造成前后不一，形成誤差。

（7）過失誤差

引起原因：①實驗設(shè)計考慮不同；②實驗者主觀片面；③實驗者粗心大意。應養(yǎng)成良好的科學嚴謹?shù)淖黠L。

要杜絕過失誤差。

（8）估計誤差

對結(jié)果進行分析和評價時產(chǎn)生的誤差，是由于研究者心理上的偏差和技術(shù)原因?qū)е碌?。如觀察X線片、血片、第一次和第二、第三次常常不一致。

產(chǎn)生原因：①技術(shù)不過硬，不純熟；②標準不明確或內(nèi)容復雜；③數(shù)量大，速度快易發(fā)生偏差。

綜上所述，按誤差產(chǎn)生的原因和性質(zhì)可分為

系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩大類。

系統(tǒng)誤差（Systematicerror）指在一定實驗條件下，某種原因使觀察值出現(xiàn)有一定傾向性的偏差，表現(xiàn)為恒定偏大（小）或呈現(xiàn)周期性變化。非均勻性誤差、條件誤差、順序誤差、估計誤差及一些尚未發(fā)現(xiàn)或尚未確定的因素所致的誤差均屬系統(tǒng)誤差。

隨機誤差（Randomerror）是由一系列有關(guān)實驗因素的微小隨機波動引起的方向不定，可能相互抵償?shù)恼`差。是排除了系統(tǒng)誤差之后依然存在，不由恒定原因引起的誤差。隨機誤差的大小和方向不可預測，但可有統(tǒng)計規(guī)律性，雖無法避免，但可通過增加重復次數(shù)使之降低。

抽樣誤差屬隨機誤差。

隨機誤差與系統(tǒng)誤差不是截然分開、固定不變的，而是在一定條件可相互轉(zhuǎn)換。如某臺光度計讀數(shù)恒低，對于一批產(chǎn)品來說，為隨機誤差；但若用于臨床樣本檢測，其恒低讀數(shù)偏差屬于系統(tǒng)誤差。實驗中系統(tǒng)誤差大于隨機誤差，應予清除與降低；系統(tǒng)誤差很小時可按隨機誤差處理。實驗誤差與錯誤。誤差—

應降低頻率；錯誤—

應堅決杜絕。

2．誤差的控制

避免和控制誤差是實驗設(shè)計時要考慮的一個主要問題。

控制誤差的主要方法：（1）隨機化抽樣與分組必須隨機化。（2）均衡化實驗與對照的非處理因素均衡一致。

（3）交叉原則實驗與對照交叉操作。（4）重復（平行）實驗加大樣本含量并增加樣本可靠性的一種手段。平行測定的數(shù)據(jù)誤差＞5%時，重測，直至誤差＜5%為止。

二、偏倚及其控制偏倚是由某些非研究因素干擾所形成的并歪曲了處理因素真實效應的偏差，實際上是一種系統(tǒng)誤差。由于非研究因素事前并不完全知曉，因而偏差只能控制而不可避免。

偏倚（系統(tǒng)誤差）

如某抗菌藥物標準品100mg連續(xù)5次稱重：天平正確，技術(shù)熟練99.99－100.01mg

天平正確，操作不熟練98.00－102.00mg

天平不正確，操作熟練94.99－95.01mg

天平不正確，操作不熟練93.00－97.00mg

1．選擇性偏倚

為納入觀察對象的方法不正確產(chǎn)生的偏倚。實驗擬定的納入和排除對象的標準不明確或不正確均可產(chǎn)生。

防止方法：擬定明確的，可操作性強的研究對象選擇標準；

正確設(shè)立對照；貫徹隨機化原則結(jié)合研究對象的特征分層，隨機分配到各組中。

2．測量性偏倚觀察與測量而造成的偏倚常見情況：

對照組受到處理因素的影響，造成差異縮??；實驗組還受到其他有效因素的影響，造成差值擴大；同一對象測量結(jié)果不一致；心理因素的影響。防止方法：

貫徹盲法原則；定期檢查研究計劃的實施，核對記錄，研究人員和研究對象的心理咨詢。

3．混雜偏倚與研究因素同時并存的非實驗因素的影響，造成混雜因素的偏倚。如冠心病病因研究，膽固醇、甘油三酯、高血壓等因素混雜干擾，設(shè)計和分析時應予控制和處理。

限制方法：限制研究范圍、配對、分層等。

第二章

實驗設(shè)計的基本原則與方法

第一節(jié)

實驗設(shè)計的基本原則

實驗研究是醫(yī)學研究常用方法。

實驗設(shè)計重在合理安排實驗因素，考察實驗效應、指標。

目的：

在于用最小的人力、物力和時間，準確回答事先的提問。任務：控制誤差、排除干擾、尋找主因、鑒別差異、修正數(shù)據(jù)、驗證方法、發(fā)掘信息、提高效益并獲得高水平成果。

醫(yī)學科研設(shè)計的原則和方法原則和方法

盲法設(shè)立對照重復隨機化

均衡目的：確保研究結(jié)果免受已知或未知非研究因素干擾，使研究的結(jié)果和結(jié)論真實可靠，并能經(jīng)得起臨床實踐的檢驗。

一、對照的原則

1．對照的意義鑒別處理與非處理因素的差異，消除和減少實驗誤差。結(jié)核病的金制劑療法。2．對照的形式

（1）空白對照

對照組不加任何處理（2）實驗對照

只有空白對照常不能控制影響結(jié)果的全部因素，應加與實驗組操作條件一致的對照措施，此為實驗對照。如注射某藥，實驗對照則注蒸餾水，以取得二組的均衡。

（3）標準對照

不設(shè)專門對照，而是用標準或正常值作對照。如以t、R、P值作對照。但實驗研究一般不用，因為實驗條件往往不一致。（4）自身對照

對照與實驗在同一受試對象中進行。如用藥前后的對照。（5）相互對照

不設(shè)對照組，而是各實驗組間互為對照。

3．幾種不完善的對照（1）歷史對照將以往的或他人的研究結(jié)果與本次研究作對照，歷史對照應特別注意資料的可比性。影響因素極小，鑒定指標明確時用，如兒童身高比較。（2）重疊對照某試驗使用了前后自身對照，又加對照組自身前后對照，重疊，無此必要，可省對照組。

（3）多余對照新舊兩藥（方法）均有效，熟優(yōu)熟劣，只進行新、舊對照比較即可，此時再設(shè)空白為多余。

如不知某新藥有無療效，則必須設(shè)對照組。（4）對照不足如設(shè)計某種污染食物對動物的毒性，分3組；污染米組；污染帶糠皮米組；非污染米組，尚缺非污染帶糠皮米組。4．對照的均衡原則只有均衡的對照才能顯示對照的作用。該原則是指在設(shè)立對照時，除處理因素外，其他對實驗有影響的因素要盡量均衡一致，且越一致均衡越好。

二、隨機化的原則

1．隨機化的意義非處理因素不可能做到完全一致和絕對均衡，只是做到基本一致和均衡。實驗中使二者趨于一致或均衡的主要手段就是隨機化。

隨機化正確概念：抽樣研究中，總體中每個個體都有相同的機會被抽取為樣本；實驗中進入實驗還是對照完全取決于機遇，而不是由研究者主觀傾向決定。所有影響結(jié)果的因素不隨機化，顯著性檢驗無意義。

2．隨機化的方法抓鬮、摸球、抽簽。實驗中采用隨機數(shù)字表和隨機排列表進行操作。例1

設(shè)有供實驗用的同性別家兔10只，按原始體重大小依次編為1、2、3、…l0號，用完全隨機法把它們分為甲、乙兩組。方法是從隨機排列表中任意指定一行(表1-4行)，舍去10～l9的雙位數(shù)字后排列如下：

表10只家兔隨機化分組表動物編號12345678910

隨機數(shù)字6154078392

所屬組別甲乙乙甲甲乙甲乙乙甲

三、重復的原則

1．重復的意義重復是指受試者要有一定數(shù)量，也就是樣本含量大小的問題。重復的作用是估計實驗誤差。

隨機化可很大程序抵消非處理因素造成的誤差，重復才能計算出誤差的大小，同時也可降低實驗誤差，提高精密度。隨機誤差的大小與重復次數(shù)（樣本含量）的平方根成反比。正確估計樣本含量是實驗設(shè)計的重要內(nèi)容。

2、樣本量的估算：

樣本不宜過小或過大，樣本小不能代表總體，樣本大浪費人力、物力和財力。樣本量估算的方法憑經(jīng)驗根據(jù)基本條件計算憑經(jīng)驗計算樣本量實驗類型

估計樣本量動物實驗大動物5~15頭每組中等動物10~20頭每組小動物15~30頭每組難治愈疾病5~10例每組急重癥疾病30~50例每組一般或慢性疾病100~500例每組一般流調(diào)和確定正常值范圍血清流行病好調(diào)查

1000例以上

300~600例惡性腫瘤流病調(diào)查10萬人以上多因素分析

因素個數(shù)5~10倍以上根據(jù)基本條件計算樣本量研究因素的有效率研究結(jié)局或疾病發(fā)生率顯著性水平檢驗效能雙側(cè)檢驗和單側(cè)檢驗樣本含量估計基本條件事先應確定：①總體參數(shù)差值δδ=μ1-μ2

（π1～π2)

總體參數(shù)差值δ，亦即最小差值，即在αβ水準下期待檢出的最小差異或客觀上可能存在的差異大小，δ越小，所需樣本含量越多。②總體標準差бб越大，所需樣本含量越大。常以樣本標準差S估計；③Ⅰ類錯誤概率α，一般取0.05或0.01；

Ⅱ類錯誤概率β，一般取0.10或0.20

④把握度（檢驗效能）1-β1-β越大，所需樣本含量越多。常為0.80或0.90，不低于0.75，否則易致假陰性；⑤單側(cè)或雙鍘檢驗

α、1-β和δ根據(jù)專業(yè)需求，由研究者決定。設(shè)計樣本含量應以各組例數(shù)相等為前提。

⑥實驗設(shè)計的類型完全隨機化設(shè)計所需樣本含量最多，配對設(shè)計和隨機區(qū)組設(shè)計所需樣本含量較少，拉丁方正交析因?qū)嶒炘O(shè)計所需樣本含量更少，序慣設(shè)計所需樣本含量可少30%-50%。

（1）樣本均數(shù)與總體均數(shù)（或配對）的比較

(uα+uβ)s21）可按公式計算：n=δn=樣本含量；s=標準差（代б）；δ=容許誤差；

uα、uβ查t值表（V=∞），

uα可單側(cè)可雙側(cè)，uβ只取單。

（2）兩樣本的均數(shù)比較

(uα+uβ)s21）公式：n1=n2=2×δ式中n1n2為兩樣本的例數(shù)，假設(shè)相等；

s為兩總體標準差б的估計值，假設(shè)相等；

δ為兩均數(shù)差值2）直接查表

（3）兩樣本率比較

(uα+uβ)2·2·p·q1）按公式計算：n=

（p1－p2）2p1、p2總體率估計值；Ρ為兩樣本合并率，

p=（p1－p2）/2;q為（1-p）2）直接查表(6)例2.4.

比較兩種中藥使肝炎表面抗原（HBsAG）陰轉(zhuǎn)的療效預試驗甲藥陰轉(zhuǎn)率為30％，乙藥為50％，正式實驗?。?.05，＝0.10，試問各組需要多少病例？

四均衡的原則

均衡的意義實驗組和對照組必須遵守均衡的分組原則，即在實驗中，受試對象除了觀察的某種被試因素不同外，其他一切條件應盡可能與對照組相同或相近，以消除非被試因素對試驗效應的影響。

為了達到均衡的目的，首先要了解抽樣總體的大致情況，找出影響實驗結(jié)果的非試驗因素，將非試驗因素中的主要影響因素分層，再在分層的基礎(chǔ)上，層內(nèi)隨機抽樣進行實驗對象分配。至于次要影響因素，按隨機化原則處理．例如，比較兩種檢測方法對脂蛋白的檢測結(jié)果，因為高脂血有輕度、中度和重度之分，如果隨意將一些高脂血病人分組治療，即使完全隨機也不合適，會導致不均衡分組，因此應按病情先分層后再隨機分組。五盲法

盲法試驗(blindtrial)是指在臨床試驗中,如果研究對象或研究者都不知道研究對象的分組,接受的是試驗措施還是對照措施。此外，盲法(blindness)還用于對研究資料的分析與報告,其目的，是為了有效地避免研究者或研究對象帶來的測量性偏倚。

三盲雙盲單盲盲法分類受試者、觀察者和研究者均不知道分組情況受試者和觀察者均不知道分組情況只有受試者不知道分組情況

阿姨，我屬于試驗組還是對照組？

對不起！阿姨也不知道。

哎！看來我們倆是雙盲！

六

數(shù)據(jù)處理的統(tǒng)計方法選擇數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，包括統(tǒng)計描述和統(tǒng)計推斷。統(tǒng)計描述是指用適當?shù)慕y(tǒng)計量來描述樣本數(shù)據(jù)的集中趨勢和離散程度不同，涉及到統(tǒng)計量的選用和計算。統(tǒng)計推斷是指如何用樣本信息來推斷總體特征，涉及到參數(shù)估計和假設(shè)檢驗方法的選用和計算。

統(tǒng)計方法的選用要考慮分析的目的、資料類型、實驗設(shè)計類型、研究因素與水平、數(shù)據(jù)分布特征和樣本量大小等，同時，應根據(jù)專業(yè)知識與資料實際情況，結(jié)合統(tǒng)計學原則，靈活選擇統(tǒng)計分析方法。

（一）數(shù)據(jù)考察

1．檢查數(shù)據(jù)是否有錯誤過大或過小的數(shù)據(jù)均有可能是錯誤數(shù)據(jù)。首先要找出這樣的數(shù)據(jù)。其次要分析原因，可能是由于錯誤而造成的誤差，如抄錯的數(shù)據(jù)或儀器失靈記錄的數(shù)據(jù)，也可能是奇異數(shù)據(jù)(outlier)。最后，要決定是否從分析中剔除：對錯誤數(shù)據(jù)，要堅決剔除，對奇異數(shù)據(jù)，要根據(jù)統(tǒng)計學方法決定是否保留。

2．考察數(shù)據(jù)的分布特征許多分析方法對數(shù)據(jù)的分布有一定要求，例如成組設(shè)計的兩個小樣本比較的檢驗，就要求樣本來自正態(tài)總體，兩樣本的總體方差要相等。為此，要考察數(shù)據(jù)是否近似服從某種分布，如正態(tài)分布、二項分布或指數(shù)分布等。對兩組或多組間的差異性做分析時，要考察其總體方差是否相等。

3.數(shù)據(jù)的規(guī)律觀察

通過初步觀察盡可能找出內(nèi)在的一些規(guī)律。例如兩個變量間是否線性相關(guān)等。（二）、統(tǒng)計方法的選擇

1．描述集中趨勢的統(tǒng)計量選擇

描述集中趨勢的統(tǒng)計量主要有算術(shù)均數(shù)、幾何均數(shù)和中位數(shù)。選擇何種統(tǒng)計量來描述其平均水平(即集中趨勢)，取決于數(shù)據(jù)的分布類型，判斷其是否更適用，要看計算出來的統(tǒng)計量是不是更靠近其集中位置的變量值，即某組數(shù)據(jù)最中間的變量值。

2．描述離散趨勢的統(tǒng)計量選擇

描述離散趨勢的統(tǒng)計量主要有極差、四分位數(shù)間距、標準差、方差、變異系數(shù)以及標準誤。統(tǒng)計量的選擇主要與資料的分布類型和研究目的有關(guān)。

一般來講，要全面描述一組數(shù)據(jù)的分布特征，既要描述其集中趨勢，又要描述其離散趨勢。如果我們選擇均數(shù)作為描述某組數(shù)據(jù)集中趨勢的統(tǒng)計量，那么一般可以選擇標準差或方差作為描述其離散趨勢的統(tǒng)計量；如果選擇中位數(shù)作為描述集中趨勢的統(tǒng)計量，那么一般選擇四分位數(shù)間距作為描述其離散趨勢的統(tǒng)計量；如果選擇幾何均數(shù)作為描述集中趨勢的統(tǒng)計量，那么一般選擇對數(shù)標準差(變量值取對數(shù)后再計算標準差)作為描述其離散趨勢的統(tǒng)計量。

3.單組試驗統(tǒng)計檢驗方法的選擇單組試驗包括自身前后配對設(shè)計、自身左右配對設(shè)計、序貫設(shè)計。自身前后配對設(shè)計是以受試對象在被試因素前的變量值作為對照值，將被試因素作用后的變量值作為實驗值，然后對被試因素作用前后效應指標的差值進行統(tǒng)計檢驗。自身左右配對設(shè)計，是考慮到絕大多數(shù)情況下同一個體左右兩側(cè)OS官或組織是對稱的，它們的效應也是相近的。

4．兩組試驗統(tǒng)計檢驗方法的選擇

(1)異體配對設(shè)計試驗統(tǒng)計檢驗方法選擇異體配對設(shè)計包括計量資料和計數(shù)資料的異體配對設(shè)計。計量資料的異體配對設(shè)計是將受試對象按照一定的條件，將條件相同的個體配成對子，然后在對子內(nèi)部按照隨機方法，將一個分配到實驗組，另一個分配到對照組，最后將其結(jié)果以配對分析的統(tǒng)計方法加以處理。

(2)完全隨機設(shè)計試驗統(tǒng)計檢驗方法的選擇：

兩組試驗完全隨機設(shè)計，是將受試對象完全按隨機原則分配到實驗組和對照組，然后分別給予被試因素和對照物，對它們的效應進行同期觀察，最后對實驗結(jié)果做出統(tǒng)計分析。

其統(tǒng)計檢驗方法的選擇，主要取決于資料類型、數(shù)據(jù)分布類型、方差是否齊性和樣本含量大小。

5.多組試驗統(tǒng)計檢驗方法的選擇不同設(shè)計的多組試驗統(tǒng)計檢驗方法是不完全相同的。以下的流程主要是針對完全隨機試驗統(tǒng)計檢驗方法的選擇，至于其他設(shè)計的多組試驗的統(tǒng)計檢驗基本上都是采用方差分析，只是變異來源有所不同。它是將總變異按設(shè)計的類型和需要分為二個或多個組成部分，每個部分的變異可由某因素的作用來解釋，通過比較可能由某因素所致的變異與隨機誤差，即可了解該因素對測定結(jié)果有無影響。

小結(jié)⑴假說是根據(jù)一定的科學事實和科學理論對所研究的問題提出假定性說明和椎測?？蒲谢顒泳褪翘岢黾僬f、驗證假說和發(fā)展假說的過程。⑵科研設(shè)計的基本要素是被試因素、受試對象和試驗效應。三者確定得正確與否會直接影響實驗的深度、廣度及可靠性。在每一次實驗中都應抓住幾個主要的因素，合理選擇受試對象，選用客觀性強、靈敏度高、精確性好的指標測定試驗效應。

⑶

實驗設(shè)計的基本原則對照是比較的基礎(chǔ)，要確定被試因素與試驗效應的關(guān)系，就必須設(shè)立對照；隨機化就是使每一個受試對象有同等機會被抽出并分配到各實驗組中去，同時確保實驗數(shù)據(jù)可進行統(tǒng)計學處理。重復是指在相同條件下進行多次觀察，即要求各處理組的實驗單位都要有一定的數(shù)量，要考慮樣本含量的大小。均衡，即實驗中要求受試對象除要觀察的某種被試因素不同外，其他一切條件應盡可能與對照組相同或相近。

⑷

數(shù)據(jù)處理的統(tǒng)計方法的選用要考慮分析目的、資料類型、設(shè)計類型、研究因素與水平、數(shù)據(jù)分布特征和樣本大小、專業(yè)知識等實際情況，結(jié)合統(tǒng)計學原則，靈活地選擇統(tǒng)計分析方法。

第二節(jié)

實驗設(shè)計的基本方法

主要是對實驗中的處理因素進行合理安排。

一、完全隨機化設(shè)計（completelyrandomizeddesign）

1．意義

研究因素只有一個，為最簡單的實驗設(shè)計方法，可以有兩個以上的水平，研究對象隨機分配到各處理組和對照組。

2．方法

常用隨機排列表。（例4，隨機排列表n=20）

3．優(yōu)缺點簡單、靈活、易理解，處理數(shù)與重復數(shù)都不受限制，充分利用全部受試對象，統(tǒng)計分析簡單，樣本例數(shù)的估計也簡單。缺乏對非實驗因素的有效控制，誤差成分相對多，精度較低，只用于是受試對象同質(zhì)性較好的實驗。

例將15個實驗單位隨機分成甲乙丙三組。先將單位編號1、2、3…15,再在隨機排列表中任取一行(8行),舍去15-19,抄錄0-14的數(shù),并依次錄于實驗單位號下面。并規(guī)定0-4為甲組,5-9為乙組,10-14為丙組,見下表。

15個實驗單位隨機分組結(jié)果

單位編號123456789101112131415

隨機數(shù)字32611381409115410712

處理組別甲甲乙甲丙乙丙甲乙丙乙甲丙乙丙

二、配對設(shè)計（paireddesign）

1.意義由于隨機誤差不可避免，當個體差異不均勻時，將其中差異較小的個體配成對子，每對個體隨機分到相應處理組和對照組，排除非處理因素的干擾，降低實驗誤差。動物實驗中將同種屬、同窩別、同性別的兩只動物配成對子；臨床實驗中，將性別、年齡、職業(yè)、病情、病期相同（近）的配成對子。2．方法查隨機排列表（例5，隨機排列表n=20）

3．優(yōu)缺點事先對影響因素和條件作均衡，降低實驗誤差，提高精確度。也可擴展空間與時間，如同一對象實驗前后的比較。缺點是配對中可能損失樣本含量，故實際工作中配對條件不可過多，太嚴。

例已將16只小鼠按性別、體重相近分成8對,試將其隨機分至A、B兩組中。先將16只小鼠編號,第1對第1只為1.1,第2只為1.2,余類推。再從隨機排列表中任取一行(3行),舍去8-19的數(shù)字,橫相抄錄8個數(shù)字于小鼠編號下方,并規(guī)定遇奇數(shù)取AB順序,遇偶數(shù)取BA順序,結(jié)果于表。

16只小鼠隨機分組結(jié)果小鼠編號1.11.22.12.23.13.24.14.25.15.26.16.27.17.28.18.2隨機數(shù)字12037456處理組別ABBABAABABBAABBA三、自身比較設(shè)計（parisonaldesign）亦稱同體比較，觀察同一受試對象處理前后的反應。分三種形式：1．每個觀察單位進行兩次觀察，第一次不處理，第二次處理，二次結(jié)果的差值為實驗結(jié)果。2．第一次為處理A、第二次為處理B，兩次結(jié)果的差值作為實驗結(jié)果。3．受試者隨機分為兩組：第一組為處理A，第二組為處理B，觀測結(jié)果，待處理效應消除后，再第一組作處理B，第二組作處理A，觀測結(jié)果，然后對比觀察處理A、B的差異。均衡性好，不需隨機分配，操作簡單。同體前后比較，間隔時間不宜過長，否則易受混雜因素影響。

四、配伍組設(shè)計（randomizedblockdesign）

1．意義

也稱隨機區(qū)組設(shè)計，為田間設(shè)計在醫(yī)學中的應用。

田間設(shè)計：

將田地分成幾個小塊（block），每一區(qū)組又分若干單元，每單元所受處理是隨機的，這樣同一區(qū)組內(nèi)單元間的差異小于不同區(qū)組單元間的差異。既可分析處理因素，也可分析區(qū)組的影響，提高效率。

A1B1D2C2d1=A1-B1C1D1A2B2d2=A1-B4C3B3B4A4d1＜d2

D3A3C4D42．方法

例6為比較4種不同飼料對仔豬的增重效果，設(shè)計時可從5窩仔豬中選出性別相同，體重大小接近的仔豬4頭，共20頭進行實驗。這樣每個配伍組實驗豬4頭，每頭豬喂不同飼料（處理），而每種飼料都有不同窩的豬來吃，即處理數(shù)為4，重復數(shù)為5的配伍組設(shè)計。

同一配伍組每頭豬（unit）接受何種處理則是隨機的。

4種飼料以A、B、C、D代表，各窩仔豬按體重大小排列1～4號列為第1配伍組；5～8號為第2組；

9～12號為第3組，13～16號為第4組；17～20號為第5組。由隨機表中依次抄20個數(shù)字，每抄3個數(shù)字留一空格，如下表第2行。將一同配伍組中3個數(shù)字依次以4、3、2除之，余數(shù)為各組內(nèi)仔豬號應喂的飼料種類（A、B、C、D）4種。

如第1組中第1個余數(shù)為2，故1號豬吃B飼料，第2個余數(shù)亦為2，但A、B、C、D三字母中C為第2位，故2號豬吃C飼料，第3個余數(shù)似為2，在A、D二字母中D為第2位，故3號豬吃D飼料，4號豬吃A飼料，該配伍組的豬各吃一種飼料。

分配結(jié)果：

A：4、6、10、14和17號

B：1、5、9、16和20號

C：2、7、12、15和18號

D：3、8、11、13和19號3．優(yōu)缺點均衡性好，各組對象除實驗因素外生物性質(zhì)基本一致，齊同可比性好，數(shù)量易控制一致，可提高效率，統(tǒng)計分析較簡單。主要缺點是一個區(qū)組內(nèi)觀察對象發(fā)生意外，整個區(qū)組只有放棄或不得已采取缺項估計。設(shè)計在統(tǒng)計分析時有一個假定，即區(qū)組和處理組間無交互作用，故不能分析交互作用。

五、交叉設(shè)計

（cross-overdesign）

1．意義①在自身配對設(shè)計基礎(chǔ)上發(fā)展的雙因素設(shè)計。

②將A、B兩種處理因素先后施加于同一批實驗對象，隨機地使半數(shù)對象先行A處理，后作B處理；另一半則事先B后A。兩種處理因素在全部實驗過程中“交叉”進行，故為交叉實驗設(shè)計。

③由于A和B處于先后兩個實驗階段的機會是相等的，因此，平衡了實驗順序的影響，且能把處理方法間的差別與時間先后間的差別分開分析。此法適合各種藥物或療法治療慢性病短期療效的研究或某些臨床研究的早期階段。

2．方法（1）研究者提出比較的A、B處理；（2）選取同質(zhì)性較好的受試對象，按配對設(shè)計方法配成若干對，或隨機分為實驗組與對照組（一般兩組對象要求相等）；（3）隨機確定每對中第一個對象的實驗順序，如A→B，另一個對象則為B→A；或隨機確定實驗組與對照組中某一組實驗順序，如A→B，另一組則為B→A。

例7

以兩種藥物治療支氣管哮喘病人16例，試用交叉設(shè)計方法比較其療效。先將16名受試者依次編號為1、2……16號，然后用隨機表將之分到甲、乙兩組，并預先確定甲乙兩組的用藥順序。現(xiàn)隨機指定表第9行，抄錄0～15的隨機數(shù)字，規(guī)定單數(shù)到甲組，實驗順序A→B；雙數(shù)為乙組，B→A。

結(jié)果

甲組（A→B）：1、3、4、6、8、9、11、15號乙組（B→