《三種常用實驗設計》PPT課件.ppt

1、三種常用實驗設計的特點與適用場合,1.單因素K水平設計 2.析因設計 3.重復測量設計 4.非平衡的多因素組合實驗,1.單因素K水平設計,（1）K=1，單組設計； （2）K=2，可分為： 配對設計；成組設計； 配對設計又可分為： 自身配對、同源配對、條件相近者配對 （3）單因素多水平（K3）設計,【例1.1】已知正常人乙酰膽堿脂酶的平均值為1.44單位，現(xiàn)測得13例慢性氣管炎患者的乙酰膽堿脂酶分別為： 1.50，2.19，2.32，2.41，2.11，2.54，2.20，2.36，1.42，2.17，1.84，1.96，2.39 問：慢性氣管炎患者與正常人的平均乙酰膽堿脂酶之間的差別有無顯著性

2、意義?,1.1 單組設計,每個定量指標只有一組觀測值，欲作假設檢驗，必須給出理論均數(shù)或標準值； 若同時測定了多項定量的指標，僅當這些指標在專業(yè)上有聯(lián)系時，才有必要進行多元方差分析，否則，仍應作一元方差分析，即將各項指標分別處理。,單組設計的特點,僅考察某因素的一個特定水平，需要給出定量觀測值的標準值或理論值，方可進行假設檢驗。,單組設計適用場合,【例1.2】某醫(yī)院用中藥治療9例再生障礙性貧血患者，現(xiàn)將血紅蛋白(g/L)變化的數(shù)據(jù)列在下面，問：治療前后的差別是否具有顯著性意義? 患 者 編 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 治療前血紅蛋白 68 65 55 75 50 70 76 65 7

3、2 治療后血紅蛋白 128 82 80 112 125 110 85 80 105,1.2 配對設計（K=2）,【例1.3】從八窩大白鼠中分別選出同性別、體重相近的兩只，喂以水解蛋白和酪蛋白的飼料，四周后測定其體重增加情況，結果如下： 窩 編 號 1 2 3 4 5 6 7 8 含酪蛋白組 82 66 74 78 82 76 73 90 含水解蛋白組 15 28 29 28 24 38 21 37 問：兩種飼料對大白鼠體重增加量之間的差別的影響有無顯著性意義?,【例1.4】為研究三棱莪術液的抑瘤效果，將20只小白鼠按體重相近程度配成10對，然后把每對中的兩只動物隨機分到實驗組和對照組中，兩組動

4、物都接種腫瘤，實驗組在接種腫瘤三天后注射30的三棱莪術液0.5ml，對照組則不加任何處理，瘤體改變量資料如下： 小白鼠對子號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 對 照 組 3.6 4.5 4.2 4.4 3.7 5.6 7.0 4.1 5.0 4.6 注 射 藥 液 組 3.0 2.3 2.4 1.1 4.0 3.7 2.7 1.9 2.6 1.3 問：兩組瘤體大小的均值之間的差別是否有顯著性意義?,數(shù)據(jù)成對出現(xiàn)，每對數(shù)據(jù) 測自同一個個體 （自身配對設計） 同一個來源的兩個個體（同源配對設計） 條件相近的兩個個體 （條件相近者配對設計）。配對的兩個數(shù)據(jù)分別在處理因素的兩個不同水平作用下

5、測得，用其差值的大小，反映兩種處理之間效應之差的大小。,配對設計的特點,配對設計適用場合,一個因素具有兩個水平： （1）不處理與處理時，適合用自身 配對設計； （2）處理1與處理2 A：無創(chuàng)傷性處理，可用自身配對設 計，也可用另兩種形式的配對設計； B:有創(chuàng)傷性處理，只用于后兩種形式的 配對設計。,【例1.5】今測得12名正常人和15名病毒性肝炎患者血清轉鐵蛋白含量，結果如下： 正 常 人 265.4 271.5 284.6 291.3 254.8 275.9 281.7 268.6 264.1 273.2 270.8 260.5 病毒性肝炎患者 235.9 215.4 251.8 224.7

6、 228.3 231.1 253.0 218.8 233.8 230.9 240.7 221.7 256.9 260.7 224.4 問：患者和健康人的轉鐵蛋白之間的差別是否有顯著性意義?,1.3 成組設計（K=2）,實驗中僅涉及到一個具有兩水平的因素；獲得受試對象的方法有兩種： 其一，叫組內隨機選取，即處理因素與受試對象的選取有直接關系。 其二，叫完全隨機選取，即處理因素與受試對象的選取無直接關系。,成組設計的特點,成組設計適用場合,在原本可以用配對設計的場合下，若配對條件無法滿足，則可改用成組設計。,【例1.6】某醫(yī)院婦產(chǎn)科為考察幾種卵巢功能異?；颊哐逯写冱S體素的水平，測定結果如下： 卵

7、巢發(fā)育不良 42.50 38.31 35.76 33.60 31.38 丘腦性閉經(jīng) 6.71 3.32 4.59 1.67 10.51 2.96 11.82 3.86 8.26 2.63 2.20 垂體性閉經(jīng) 4.50 2.75 11.14 5.98 1.90 5.43 11.05 22.03 問：它們之間的差別是否有顯著性意義?,1.4 單因素K水平設計（K3）,單因素K水平設計適用場合,實驗因素有K個水平（K3）； （1）組內完全隨機（因素與受試對象分組有直接聯(lián)系）； （2）完全隨機（因素與受試對象分組無直接聯(lián)系）。 對其他重要非試驗因素未加控制,【例2.1】某醫(yī)院用中藥復方治療高膽固醇血

8、癥，把12例高膽固醇患者隨機分為四組，用不同療法治療。第一組用一般療法，第二組在一般療法上外加用甲藥，第三組在一般療法上外加用乙藥，第四組在一般療法上外加用甲藥和乙藥，一個月后觀察膽固醇降低數(shù)(mg) 資料如下，問：甲、乙兩藥是否有降低膽固醇的作用?兩藥之間的無交互作用是否有顯著性意義? 第1組 16，25，18 第2組 56，44，42 第3組 28，31，23 第4組 64，78，80,2、 析因設計,【例2.2】某醫(yī)科大學病理生理學教研室研究三種因素“小鼠種別A、體重B和性別C”對皮下移植SRS瘤細胞生長特性影響的結果，A、B、C三因素各有兩個水平。A分為A1：昆明種、A2：滬白1號；B

9、分為B1：2425克，B2：1315克；C分為C1：雄性、C2：雌性。共選了24只小鼠，在接種后第8天測得腫瘤體積見表14.7.1，請問：這是一種什么設計類型?應當對此資料作怎樣的分析?,表14.7.1 三因素影響下小鼠第8天腫瘤體積 因素 腫瘤體積 (cm3) C 因素A與B：A1(B1 B2) A2(B1 B2) C1 0.7069 1.0838 0.0628 0.4712 0.7854 0.9425 0.0942 0.0880 0.3581 0.3335 0.0471 0.1759 C2 0.0785 0.5027 0.0126 0.2246 0.1885 0.9550 0.0126 0

10、.2513 0.3403 0.9215 0.0094 0.3676 0.2503 0.8514 0.0125 0.1327 ,析因設計的特點,1、因素之間的交互作用比較復雜且必須考慮； 2、各因素的水平全面組合形成實驗條件，在每個實驗條件下至少要做2次獨立重復實驗； 3、做實驗時，每次都涉及到全部因素，即因素是同時施加的； 4、因素之間在專業(yè)上是地位平等的 。,優(yōu)點：可以用來分析全部主效 應和因素之間的各級交 互作用效應的大??；,析因設計的優(yōu)點和缺點,缺點：所需要的實驗次數(shù)很 多，研究者常無法承 受。,析因設計適用場合,實驗因素在24個之間； 每次實驗時，各因素都將以某個水平的形式參與實驗；

11、需要考察因素之間的復雜交互作用； 進行較大量的實驗，在時間和費用上都是可以承受的。,【例3.1】將15只家兔隨機地均分成3個組（處理因素A），即A1（適應組）、A2（平原組）、A3（急性缺氧組）。讓全部家兔處于缺氧狀態(tài)，對接受各種處理的每組家兔中的每一只，分別在缺氧的不同時間點（時間因素T，h）上觀測血漿K+含量（ppm），即T1（缺氧前）、T2（缺氧0.5h）、T3（缺氧1h）、T4（缺氧2h）。設計格式和資料見表14.12.1，試判斷此資料所取自的實驗設計類型，并對資料作相應的統(tǒng)計分析。,3、重復測量設計,表14.12.1 接受不同處理的家兔血漿中K+含量的測定結果 處理組 家兔 血漿中K

12、+含量 （ppm） (因素A) 編號 缺氧時間T(h）： T1（0） T2（0.5） T3（1） T4（2） A1（適應組） 1 154.5 129.8 122.7 171.7 2 173.0 124.0 170.4 168.6 3 186.0 131.0 137.0 138.0 4 161.0 154.0 178.0 128.0 5 187.0 158.0 162.0 152.0 A2（平原組） 6 144.4 135.5 149.9 129.1 7 147.1 134.2 138.3 146.1 8 183.6 189.3 190.5 227.3 9 181.7 160.3 163.3 1

13、63.3 10 166.7 136.8 134.6 142.5 A3（急性缺 11 173.3 231.4 293.7 401.4 氧組） 12 155.1 199.6 191.8 203.4 13 177.9 153.6 158.7 240.3 14 158.2 146.7 135.2 228.7 15 180.4 170.8 226.2 267.7 ,【例3.2】某研究者為了探討兩種不同處理（因素A）和不同劑量（因素B）作用下不同時間點（因素T）上NFS-60細胞凋亡情況，將全部樣品隨機地均分為6個組，每組含3個樣品。對各組中的每個樣品在處理后5個不同時間點上觀測200個細胞，數(shù)出凋亡細胞

14、個數(shù)。因素A分為：即A1（單純照射）、A2（照射+過釩酸鈉(Perv)），各處理組的照射劑量(因素B，Gy)又分為0、3、10。設計格式和資料見表14.12.2，試判斷此資料所取自的實驗設計類型，并對資料作相應的統(tǒng)計分析。,表14.12.2 不同處理和不同劑量作用下不同時間點上NFS-60細胞凋亡情況 處理組 照射劑量 樣品 200個細胞中凋亡細胞數(shù) (因素A) (Gy) 編號 時間T(h）： T1(12) T2(24) T3(36) T4(48) T5(60) A1（照射） 0 1 3 7 7 10 17 2 5 3 5 7 18 3 5 6 8 14 14 3 1 4 7 10 20 33

15、 2 3 4 14 22 37 3 3 5 9 19 31 10 1 6 18 38 83 101 2 4 16 42 91 120 3 5 18 45 92 117 A2（加Perv） 0 1 4 6 4 12 14 2 2 4 6 14 17 3 3 7 3 11 19 3 1 5 7 7 14 17 2 3 5 9 12 19 3 7 6 6 15 16 10 1 5 10 16 33 49 2 4 12 12 37 44 3 3 9 14 36 52 ,【例14.12.3】用賁門癌患者的標本制成液體，在三種不同處理條件下觀測雞胚背根神經(jīng)節(jié)與雞胚交感神經(jīng)節(jié)中長出突起的神經(jīng)節(jié)的比例。現(xiàn)有賁

16、門癌患者10例，將每人的標本均分成三份，分別給予三種不同的處理（因素A），即A1（加入100ng/ml神經(jīng)生長因子）、A2（加入200ng/ml神經(jīng)生長因子）和A3（單用賁門癌培養(yǎng)液）；并對每種處理后的標本中的兩種類型的神經(jīng)節(jié)（因素B），即B1（背根神經(jīng)節(jié)）與B2（交感神經(jīng)節(jié)），觀測長出突起的神經(jīng)節(jié)的比例（Y）。設計格式和資料見表14.12.3，試判斷此資料所取自的實驗設計類型，并對資料作相應的統(tǒng)計分析。,表14.12.3 賁門癌患者的標本經(jīng)三種處理后 兩種神經(jīng)節(jié)中長出突起的神經(jīng)節(jié)的比例 病例號 Y（長出突起的神經(jīng)節(jié)的比例） A1（B1 B2） A2（B1 B2） A3（B1 B2） 1 0.

17、50 0.43 0.50 0.43 0.80 0.50 2 0.63 0.38 0.55 0.50 0.71 0.63 3 0.50 0.50 0.54 0.50 0.83 0.67 4 0.43 0.43 0.50 0.38 0.70 0.57 5 0.50 0.40 0.50 0.57 0.70 0.71 6 0.44 0.38 0.63 0.50 0.77 0.63 7 0.43 0.50 0.50 0.38 0.69 0.50 8 0.63 0.44 0.40 0.38 0.70 0.50 9 0.44 0.50 0.50 0.44 0.67 0.50 10 0.44 0.43 0.45 0.40 0.60 0.75 ,此設計具有一個明顯的特點，即在不同條件下，從同一個受試對象身上觀測到K個數(shù)據(jù)（K2）。如果“不同條件”僅與一個因素有關，就叫做“具有一個重復測量的M因素設計”；如果“不同條件”與兩個因素的水平組合有關，就叫做“具有兩個重復測量的M因素設計”；這里，M指實驗中所涉及到的全部實驗因素的個數(shù)，包括與重復測量有關的實驗因素。,重復測量設計的特點,重復測量設計適用場合,通常用于受試對象接受某種處理后，觀察與處理因素相對應的某些指標隨時間推移的動態(tài)變化情況。,4、非平衡的多因素組合實驗,判斷的理由,實驗分組：為了