生物統(tǒng)計(jì)學(xué)第十一章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、 實(shí)驗(yàn)計(jì)劃書的編制實(shí)驗(yàn)計(jì)劃書的編制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則例8-1 試將同性別、體重相近的30只動(dòng)物分到A、B、C三組。 先將動(dòng)物按體重編號，再從本書后面所附隨機(jī)數(shù)字表中任一行如第16行最左開始連續(xù)取30個(gè)兩位數(shù)字。最后將這30個(gè)兩位數(shù)字分別除以3，余數(shù)0、1、2分別對應(yīng)于A、B、C三組 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則 分層隨機(jī)化分層隨機(jī)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(shí)間由前至后等。(2)取隨機(jī)數(shù) 從隨機(jī)數(shù)字表或計(jì)算器或計(jì)算機(jī)獲得。每個(gè)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(jī)數(shù)的大小順序決定受試對象在哪一組。對每個(gè)處理也可規(guī)定順序，如處理A, B, C, 分別對應(yīng)于序號1, 2, 3, 。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則 重復(fù)原則重復(fù)原則 重復(fù)是指在相同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行多次研究或多次觀察。重復(fù)的情形： (1)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的重復(fù)（2）用多個(gè)受試對象進(jìn)行重復(fù) 有足夠的樣本含量(sample size)，（3）同一受試對象的重復(fù)觀察 重復(fù)最主要的作用是估計(jì)實(shí)驗(yàn)誤差。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素： 受試對象受試對象(object) 處理因素處理因素(treatment) 實(shí)驗(yàn)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)效應(yīng)(experimental effect)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

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(xué)研究的對象可以是人、動(dòng)物和植物，也可以是某個(gè)器官、細(xì)胞和血清等生物材料。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素按試驗(yàn)對象，實(shí)驗(yàn)可以分為三類： 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)(animal experiment), 其受試對象為動(dòng)物； 臨床試驗(yàn)(clinical trial), 其受試對象通常為患者； 現(xiàn)場試驗(yàn)(field trial), 其受試對象通常為正常人群。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素 受試對象作嚴(yán)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(dòng)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(jì)狀況、病情和病程等。 代表性：代表性：隨機(jī)抽樣隨機(jī)抽樣實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(yīng)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(gè)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)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(shí)存在的能使受試對象產(chǎn)生效應(yīng)的非研究因素。非處理因素干擾效應(yīng)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素 處理因素種類：生物性、化學(xué)性、物理性生物性、化學(xué)性、物理性 處理因素水平：每個(gè)因素在數(shù)量上或強(qiáng)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素 客觀性：客觀性：客觀指標(biāo)則是借助測量儀器和檢驗(yàn)等手段來反映的觀察結(jié)果，客觀指標(biāo)具有較好的真實(shí)性和可靠性。 主觀指標(biāo)是

6、受試對象的主觀感覺、記憶、陳述或?qū)嶒?yàn)者的主觀判斷結(jié)果；而。主觀指標(biāo)具有隨意性和偶然性。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素 精確性精確性：包括準(zhǔn)確度(accuracy)和精密度(precision)兩層含義。 準(zhǔn)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(fù)觀察時(shí)，觀察值與其均數(shù)的接近程度，其差值屬于隨機(jī)誤差。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素 特異性和靈敏性：特異性和靈敏性：某指標(biāo)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(biāo)不易受混雜因素的干擾；靈敏度高的指標(biāo)能將處理因素的效應(yīng)更好地顯

7、示出來。 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素 4)4)指標(biāo)的盲法觀察指標(biāo)的盲法觀察： 為消除或最大限度地減少主觀偏性，在設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)執(zhí)行者和統(tǒng)計(jì)分析人員三者均不知道受試對象分在哪一組常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案方案方案:完全隨機(jī)設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)配對設(shè)計(jì)配對設(shè)計(jì)隨機(jī)區(qū)組

8、設(shè)計(jì)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)交叉設(shè)計(jì)交叉設(shè)計(jì)析因設(shè)計(jì)析因設(shè)計(jì) 常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案完全隨機(jī)設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì) 1、設(shè)計(jì)模式：目標(biāo)生物隨機(jī)抽樣研究對象試驗(yàn)組對照組隨機(jī)分配陽性陰性陽性陰性常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案交叉設(shè)計(jì)交叉設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)例例4-3 如何按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，分配如何按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，分配5個(gè)區(qū)組的個(gè)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(gè)區(qū)組，見表只小白鼠配成一個(gè)區(qū)組，見表4-6。在隨機(jī)數(shù)字表（附表在隨機(jī)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(gè)隨機(jī)數(shù)，如從第個(gè)隨機(jī)數(shù)，如從第8行第行第3列開始列開始紀(jì)錄，見表紀(jì)錄，見表4-6；在每個(gè)區(qū)組內(nèi)將隨機(jī)數(shù)按大；在每個(gè)區(qū)組內(nèi)將隨機(jī)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常

10、用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案 表 4-6 5 個(gè)區(qū)組小白鼠按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案樣本含量的估計(jì)樣本含量的估計(jì) 影響樣本含量估計(jì)的因素影響樣本含量估計(jì)的因素 1. 第一類錯(cuò)誤概率的大小。越小所需樣本含量愈多， 2. 檢驗(yàn)功效(1)或第二類錯(cuò)誤概率的大小 檢驗(yàn)功效愈大，第二類錯(cuò)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)樣本含量的估計(jì) 樣本含量估計(jì)的方