動(dòng)物模型與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

項(xiàng)目五、動(dòng)物模型與動(dòng)物試驗(yàn)設(shè)計(jì)

任務(wù)一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

*任務(wù)實(shí)施知識(shí)平臺(tái)任務(wù)描述9/28/2023任務(wù)描述9/28/2023了解實(shí)驗(yàn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則，掌握動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄的要求與基本處理方法。5

知識(shí)平臺(tái)9/28/2023知識(shí)平臺(tái)一、動(dòng)物試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則二、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法三、動(dòng)物選擇與觀測(cè)指標(biāo)9/28/2023知識(shí)平臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理五、常見(jiàn)人類疾病動(dòng)物模型六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)推斷

*一、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則1.動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基本程序

進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)要經(jīng)過(guò)選題、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、收集實(shí)驗(yàn)資料、整理分析實(shí)驗(yàn)資料和撰寫(xiě)論文幾個(gè)階段。9/28/2023

選題是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的前提，決定研究的方向和內(nèi)容，是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題的過(guò)程。

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好的選題應(yīng)具有創(chuàng)新性、科學(xué)性和可行性，需要認(rèn)真查閱大量文獻(xiàn)資料，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的條件、儀器設(shè)備，經(jīng)過(guò)科學(xué)思考，找出所要探索研究的內(nèi)容，形成假說(shuō)，進(jìn)而確立明確的研究題目；9/28/2023

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指研究者為了達(dá)到研究目的而制定的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)施計(jì)劃，并用文字記錄表述的過(guò)程。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果能否達(dá)到預(yù)期的效果，很大方面取決于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否科學(xué)嚴(yán)密

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實(shí)驗(yàn)分為預(yù)實(shí)驗(yàn)和正式實(shí)驗(yàn)，前者是對(duì)選題進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)，以熟悉實(shí)驗(yàn)技術(shù)，確定正式實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)條件，然后進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)準(zhǔn)確操作，認(rèn)真觀察，仔細(xì)記錄各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

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*學(xué)生主體、教師引導(dǎo)課下教學(xué)

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)整理實(shí)驗(yàn)資料，統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終作出符合實(shí)際的科學(xué)結(jié)論并寫(xiě)出論文。

*

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（1）處理因素

即所研究問(wèn)題的作用因素（物理因素化學(xué)因素）處理時(shí)，考慮處理因素的性質(zhì)、作用強(qiáng)度或劑量、作用時(shí)間等。

*（2）實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇在實(shí)驗(yàn)中十分重要，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重要影響。選擇適當(dāng)?shù)淖⒁馄鋫€(gè)體9/28/2023

（3）實(shí)驗(yàn)效應(yīng)是指處理因素作用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物后出現(xiàn)的反應(yīng)。通過(guò)具體可觀察的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)來(lái)衡量。

*3.動(dòng)物試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循隨機(jī)、重復(fù)、對(duì)照的三大原則，有效的控制干擾因素，保證實(shí)驗(yàn)的可靠性和高效率。9/28/2023

（1）重復(fù)原則

重復(fù)是保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠的重要措施之一。重復(fù)具有兩方面的含義，即重現(xiàn)性和重復(fù)數(shù)。

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重現(xiàn)性是指在同樣的條件下，可以得到相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。重復(fù)數(shù)是實(shí)驗(yàn)要有足夠的次數(shù)或例數(shù)。

在實(shí)驗(yàn)中要有一定的重復(fù)數(shù)，可以減少個(gè)體差異和實(shí)驗(yàn)誤差，如只有一次結(jié)果，難以下結(jié)論。9/28/2023

（2）隨機(jī)原則

隨機(jī)化就是在抽取樣本前，要使總體中每只動(dòng)物都有同等被抽取的機(jī)會(huì)，使動(dòng)物樣本對(duì)總體有較好的代表性，并使其抽樣誤差的大小可以用統(tǒng)計(jì)方法加以估計(jì)。9/28/2023

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隨機(jī)化方法有多種，常用的有隨機(jī)數(shù)字表法。隨機(jī)數(shù)字表可以是動(dòng)物編號(hào)123456789101112隨機(jī)數(shù)目183156443729804366821237歸組BABBAABABBBA動(dòng)物編號(hào)123456789101112歸組BABAAABABBBA9/28/2023

（3）對(duì)照原則

在實(shí)驗(yàn)研究中，為準(zhǔn)確表現(xiàn)出特定因素產(chǎn)生的作用，排除各種無(wú)關(guān)因素可能產(chǎn)生的影響，必須設(shè)對(duì)照。注意其與試驗(yàn)組的可比性與對(duì)照組各因素應(yīng)一致

9/28/2023不同的設(shè)計(jì)方案，可有不同的對(duì)照形式自身對(duì)照組間對(duì)照空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照陽(yáng)性對(duì)照

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1.完全隨機(jī)設(shè)計(jì)：將全部實(shí)驗(yàn)單位用隨機(jī)化的方法分配到各處理組中，比較各組的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)。二、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

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想一想將18只小鼠分為甲、乙、丙三組，分別給予A、B、C三種藥物治療。采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，如何隨機(jī)化分組合理？

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動(dòng)物編號(hào)1

23456789101112131415161718隨機(jī)數(shù)字58

7196302418462334278513992844490979序號(hào)13

141785311496162187101215組別丙

丙丙乙甲甲乙甲乙甲丙甲丙乙乙乙甲丙注：規(guī)定1～6為甲組，7～12為乙組，13～18為丙組。9/28/20232.配對(duì)設(shè)計(jì)配對(duì)設(shè)計(jì)是將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物按既定條件配成對(duì)子，再隨機(jī)分配。每對(duì)中的兩只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物接受不同的處理。

9/28/2023想一想將16只兔子按配對(duì)設(shè)計(jì)隨機(jī)分配到甲、乙兩組，分別給以A、B藥物比較療效。可將動(dòng)物按分成八對(duì)，每對(duì)編號(hào)1、2，從隨機(jī)數(shù)字表連續(xù)抄錄八個(gè)數(shù)，奇數(shù)則該對(duì)第一只動(dòng)物入A組，第2只入B組；如為偶數(shù)，則該對(duì)第一只動(dòng)物入B組，第2只入A組。結(jié)果為？

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動(dòng)物編號(hào)1.12.13.14.15.16.17.18.11.22.23.24.25.26.27.28.2隨機(jī)數(shù)25014378處理組別乙甲乙甲乙甲甲乙甲乙甲乙甲乙乙甲9/28/20233.隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)對(duì)三組以上的隨機(jī)設(shè)計(jì)，可以采用隨機(jī)區(qū)組法設(shè)計(jì)。均衡性好，可分析兩個(gè)因素，但是要求各處理組例數(shù)相同，且具有配伍條件，若有缺項(xiàng)，統(tǒng)計(jì)分析較麻煩。

9/28/20234.自身比較設(shè)計(jì)在某些生物醫(yī)學(xué)試驗(yàn)中，常就同一動(dòng)物作比較，稱為同體比較或自身對(duì)照。均衡性好，不需要特別的隨機(jī)分配方法，操作簡(jiǎn)單。

9/28/20235.交叉設(shè)計(jì)（crossoverdesign）交叉設(shè)計(jì)是在自身配對(duì)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的兩因素設(shè)計(jì)。

動(dòng)物動(dòng)物動(dòng)物…第一階段ABB…第二階段BAA…9/28/2023

拉丁方設(shè)計(jì)拉丁方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是三困素、等水平的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

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它是將r個(gè)拉丁字母排成r行r列的方陣，使每行每列中的每個(gè)字母均只出現(xiàn)次，這樣的方陣稱r階拉丁方，或r*r拉丁方，分別按拉丁字母、行和列安排處理因素及影響因素的試驗(yàn)（或?qū)嶒?yàn)）稱拉丁方試驗(yàn)（或?qū)嶒?yàn)）。

9/28/20237.析因設(shè)計(jì)析因設(shè)計(jì)是將兩個(gè)或多個(gè)因素的各個(gè)水平進(jìn)行排列組合，交叉分組進(jìn)行試驗(yàn)，用于分析各因素間的交互作用，比較各因素不同水平的平均效應(yīng)和因素間不同水平組合下的平均效應(yīng)，尋找最佳組合。

9/28/2023由于析因設(shè)計(jì)是將每個(gè)因素的所有水平都相互組合，因此，總的實(shí)驗(yàn)數(shù)是各因素水平的乘積。

9/28/2023

8.正交設(shè)計(jì)正交設(shè)計(jì)是一種高效、多因素實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。它是利用一套規(guī)格化的正交表將各實(shí)驗(yàn)因素、各水平之間的組合均勻搭配，合理安排，大大減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，并提供較多的信息。

9/28/20231.動(dòng)物選擇（1）動(dòng)物類別選用哪種動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?dòng)物的生物學(xué)特性以及實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、動(dòng)物的易得性等而定。

三、動(dòng)物選擇與觀測(cè)指標(biāo)9/28/2023藥理學(xué)和毒理學(xué)研究一般選擇封閉群動(dòng)物，要求用兩種不同種屬的動(dòng)物，一種是嚙齒類，一種是非嚙齒類。

9/28/2023（2）動(dòng)物性別不同性別動(dòng)物可能對(duì)藥物有不同的反應(yīng)。在研究中為了避免性別可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，一般選用雌雄各半。

9/28/2023

（3）動(dòng)物年齡一般實(shí)驗(yàn)采用生長(zhǎng)發(fā)育期的成年動(dòng)物來(lái)進(jìn)行，老齡動(dòng)物一般用作老年醫(yī)學(xué)研究。9/28/2023一般用于實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物體重為：昆明小鼠18-22g（5-6周齡），Balb/c:16-18g（5-6周齡），SD大鼠：180-220g（5-6周齡），豚鼠：350-650g，兔：2-3kg，貓：1.5-2.5kg，犬：6-15kg。

9/28/2023（4）動(dòng)物健康與生理狀況購(gòu)入的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，應(yīng)進(jìn)行觀察和適應(yīng)性飼養(yǎng)，證實(shí)其健康后才開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

9/28/2023觀察和適應(yīng)性飼養(yǎng)時(shí)間一般為3-5天。但是藥物安全性評(píng)價(jià)有特殊規(guī)定：用于長(zhǎng)期毒性試驗(yàn)大鼠為1周，比格犬2周，獼猴4周。

9/28/2023

（5）動(dòng)物數(shù)量一般情況下嚙齒類大小鼠實(shí)驗(yàn)分組每組10-20只，雌雄各半即可滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的要求。

9/28/2023

（6）給藥劑量根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)給藥劑量，通過(guò)預(yù)試驗(yàn)摸索。藥物的藥效作用呈不對(duì)稱S型的量效關(guān)系曲線。

9/28/2023

（7）給藥途徑包括經(jīng)口給藥法、注射法和其他途徑給藥方法。

9/28/2023注射法有皮下注射、腹腔注射、靜脈注射、肌肉注射以及皮內(nèi)注射、腦內(nèi)注射等。

藥物吸收速度為靜脈注射＞腹腔注射＞肌肉注射＞皮下注射。

9/28/2023

2.動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀測(cè)指標(biāo)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀察指標(biāo)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定。一般的觀測(cè)指標(biāo)有體重、攝食量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同目的可包括行為學(xué)、血液學(xué)、生化學(xué)、免疫學(xué)、病理組織學(xué)、分子生物學(xué)等方面的指標(biāo)。

9/28/2023

實(shí)驗(yàn)獲得的原始資料還需進(jìn)一步的整理，才適合于統(tǒng)計(jì)分析。資料的整理包括數(shù)據(jù)的錄入和清理、資料的分組、資料的匯總等幾方面的內(nèi)容。

四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理9/28/2023

1.數(shù)據(jù)的錄入和清理在對(duì)數(shù)據(jù)錄入之前，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)，包括對(duì)數(shù)值和度量衡單位的核實(shí)。數(shù)據(jù)的錄入和清理是為了防止和減少計(jì)算機(jī)錄入的錯(cuò)誤，進(jìn)一步檢查數(shù)據(jù)存在的問(wèn)題。

9/28/2023

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分類對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和核對(duì)完成后，還需將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。

9/28/2023

整理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)先區(qū)別原始數(shù)據(jù)是數(shù)量性狀資料（包括連續(xù)性資料即計(jì)量資料和不連續(xù)性或間斷性資料即計(jì)數(shù)資料），還是質(zhì)量性狀資料。

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不同類型的數(shù)據(jù)采用不同的整理方法。（1）計(jì)量資料：指通過(guò)直接計(jì)量而得來(lái)的以數(shù)量為特征的資料，如體重、體長(zhǎng)、肺活量等。

9/28/2023（2）計(jì)數(shù)資料：指用計(jì)數(shù)方式而獲得的資料。必須以整數(shù)表示，在兩個(gè)相鄰的整數(shù)間不允許有帶小數(shù)的數(shù)值存在。如產(chǎn)仔數(shù)、成活數(shù)、乳頭數(shù)等。

9/28/2023（3）質(zhì)量性狀資料：指一些能觀察到而不能直接測(cè)量的性狀資料，又稱屬性性狀資。

9/28/20231.計(jì)量資料的統(tǒng)計(jì)描述主要有集中趨勢(shì)指標(biāo)和離差趨勢(shì)指標(biāo)。常用的描述集中趨勢(shì)的指標(biāo)有算術(shù)均數(shù)（簡(jiǎn)稱均數(shù)）、幾何均數(shù)及中位數(shù)等。

五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)描述9/28/2023（1）平均數(shù)

以算術(shù)均數(shù)最為常用。式中，X1，X2，…，Xn為各觀察值；n為觀察值的個(gè)數(shù)，即樣本含量。9/28/2023如果是頻數(shù)表資料或樣本中相同觀察值較多時(shí)，可采用加權(quán)法，其計(jì)算公式為：

式中，x1,x2,…xk與f1,f2,…fk分別為頻數(shù)表資料中各組段的組中值和相應(yīng)組段的頻數(shù)9/28/2023（2）標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差(S)

標(biāo)準(zhǔn)差表示的是一組個(gè)體變量間的變異(離散)程度的大小。

9/28/2023

S愈小，表示觀察值的變異程度愈小。9/28/2023（3）標(biāo)準(zhǔn)誤標(biāo)準(zhǔn)誤（）表示樣本均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，用以說(shuō)明樣本均數(shù)的分布情況，即各次重復(fù)抽樣結(jié)果之間的差異。

9/28/2023

愈小，表示抽樣誤差愈小，樣本均數(shù)與總體均數(shù)愈接近，樣本均數(shù)的可靠性也愈大。9/28/20232.計(jì)數(shù)資料的統(tǒng)計(jì)描述計(jì)數(shù)資料的常用描述指標(biāo)有率、比等指標(biāo)。（1）率和比

9/28/2023率是一種表示在一定條件下某種現(xiàn)象實(shí)際發(fā)生例數(shù)與可能發(fā)生該現(xiàn)象的總數(shù)比，用來(lái)說(shuō)明某種現(xiàn)象發(fā)生的頻率。比是表示事物或現(xiàn)象內(nèi)部各構(gòu)成部分的比重。

9/28/2023

率和比計(jì)算公式：9/28/2023（2）率和比的標(biāo)準(zhǔn)誤率和比的標(biāo)準(zhǔn)誤是抽樣造成的誤差，表示樣本百分率和比與總體百分率和比之間的差異，標(biāo)準(zhǔn)誤小，說(shuō)明抽樣誤差小，可靠性大，反之亦然。

9/28/2023

式中，Sp為率的標(biāo)準(zhǔn)誤，P為樣本率，當(dāng)樣本可靠且有一定數(shù)量的觀察單位時(shí)可代替總體率。N為樣本觀察例數(shù)。9/28/2023

六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)推斷1.統(tǒng)計(jì)推斷的依據(jù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的差異可能是由特定的實(shí)驗(yàn)處理引起，也可能是由抽樣誤差引起。9/28/2023

顯著性檢驗(yàn)即用于實(shí)驗(yàn)處理組與對(duì)照組或兩種不同處理的效應(yīng)之間是否有差異，以及這種差異是否顯著的方法。

9/28/2023

顯著性檢驗(yàn)即用于實(shí)驗(yàn)處理組與對(duì)照組或兩種不同處理的效應(yīng)之間是否有差異，以及這種差異是否顯著的方法。無(wú)效假設(shè)5%

9/28/2023

2.計(jì)量資料的統(tǒng)計(jì)推斷（1）配對(duì)設(shè)計(jì)資料的t檢驗(yàn)

理論上如果不同處理的效果沒(méi)有實(shí)質(zhì)差別，將每對(duì)數(shù)據(jù)求差，差值d的總體均數(shù)（）應(yīng)該是0。

9/28/2023

于是可以通過(guò)對(duì)差值應(yīng)用前述的組樣本資料的t檢驗(yàn)來(lái)分析配對(duì)設(shè)計(jì)資料。在這種情況下，假設(shè)檢驗(yàn)為：H0：=0，H1：≠09/28/2023

當(dāng)H0成立時(shí)，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量服從自由度為n-1的t分布。從而可以按照t分布計(jì)算相應(yīng)的P值，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷。其中n為對(duì)子數(shù)。9/28/2023

（2）兩組獨(dú)立樣本資料的t檢驗(yàn)

將受試對(duì)象隨機(jī)分配成兩個(gè)處理組，每一組隨機(jī)接受一種處理。

9/28/2023

一般把這樣獲得的兩組資料視為代表兩個(gè)不同總體的兩份樣本，據(jù)以推斷它們的總體均數(shù)是否相等。

9/28/2023

檢驗(yàn)假設(shè)為

H0：μ1=μ2，H1：μ1≠μ2當(dāng)H0成立時(shí)，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量其中，是合并方差。

9/28/2023

（3）方差分析多組之間的相互比較可采用方差分析。

9/28/2023

方差分析的基本原理是認(rèn)為不同處理組的均數(shù)間的差別基本來(lái)源有兩個(gè)：一是隨機(jī)誤差，如測(cè)量誤差造成的差異或個(gè)體間的差異，稱為組內(nèi)差異，以組內(nèi)離均差平方和（SS組內(nèi)）表示，二是不同的處理造成的差異，稱為組間差異，

9/28/2023

以組間離均差平方和（SS組間）表示。總離均差平方和（SS總）等于各部分離均差平方和之和，即SS總=SS組間+SS組內(nèi)。

9/28/2023

總變異的離均差平方和為各變量值與均數(shù)（）差值的平方和，計(jì)算方法如下：

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自由度df總=N-19/28/2023

df組間=n-kMS組間=SS組間/df組間9/28/2023

組內(nèi)離均差平方和為各處理組內(nèi)部觀察值與其均數(shù)（i）差值的平方和之和，組內(nèi)離均差平方和、自由度和均方計(jì)算方法如下：

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df組間=k-1MS組內(nèi)=SS組內(nèi)/df組

定義

F值為MS組間/MS組內(nèi)，用F值與其臨界值比較，推斷各樣本是否來(lái)自相同的總體。9/28/2023

3.計(jì)數(shù)資料的統(tǒng)計(jì)推斷X2檢驗(yàn)

也稱卡方檢驗(yàn)，常用于計(jì)數(shù)資料的統(tǒng)計(jì)。9/28/2023

例如A、B兩組，其對(duì)某一藥物的反應(yīng)如下（四格表），比較兩組之間是否有差異