醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課件

醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（medicalexperimentdesign）醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容一、醫(yī)學(xué)科研的概念二、醫(yī)學(xué)科研的基本任務(wù)三、醫(yī)學(xué)科研的特點(diǎn)四、醫(yī)學(xué)科研的分類五、醫(yī)學(xué)科研的方法學(xué)六、醫(yī)學(xué)科研的基本程序七、醫(yī)學(xué)科研工作的時(shí)間分配八、開題報(bào)告的主要內(nèi)容九、課題評審時(shí)的“四性”十、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義十一、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容十二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)十三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要素十四、實(shí)驗(yàn)誤差及誤差的控制十五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則一、醫(yī)學(xué)科研的概念二、醫(yī)學(xué)科研的基本任務(wù)醫(yī)學(xué)科研的基本任務(wù)

醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的基本任務(wù)是認(rèn)識疾病，掌握疾病的發(fā)生發(fā)展過程，提示健康與疾病的轉(zhuǎn)化規(guī)律，提出有效的防治措施，增進(jìn)人類的健康。

三、醫(yī)學(xué)科研的特點(diǎn)四、醫(yī)學(xué)科研的分類醫(yī)學(xué)科研的分類

1．動物實(shí)驗(yàn)animalexperiment

2．臨床試驗(yàn)clinicaltrial

3．社區(qū)干預(yù)試驗(yàn)communityinterventiontrial

五、醫(yī)學(xué)科研的方法學(xué)六、醫(yī)學(xué)科研的基本程序醫(yī)學(xué)科研的基本程序

㈠選題過程

㈡實(shí)驗(yàn)過程

㈢數(shù)據(jù)處理過程

㈠選題過程

1．初始意念或提出問題

2．文獻(xiàn)查閱

3．假說形成

4．陳述問題㈢數(shù)據(jù)處理過程

8．?dāng)?shù)據(jù)處理

9．統(tǒng)計(jì)分析

10．提出結(jié)論七、醫(yī)學(xué)科研工作的時(shí)間分配醫(yī)學(xué)科研工作的時(shí)間分配

內(nèi)容占時(shí)（%）

選擇與確立科研課題10

搜集科研資料50

整理與分析資料30

撰寫科研報(bào)告10

開題報(bào)告的主要內(nèi)容

1．課題全稱、分題、副題

2．研究本課題的目的、意義

3．本課題的立題依據(jù)與可行性

4．國內(nèi)外有關(guān)本課題的研究進(jìn)展情況

5．科研設(shè)計(jì)方案

研究內(nèi)容

擬解決關(guān)鍵問題

研究方法與技術(shù)路線

6．經(jīng)費(fèi)、設(shè)備等物質(zhì)條件的解決辦法

7．預(yù)期進(jìn)度及可能出現(xiàn)的問題

8．預(yù)期成果

9．其它九、課題評審時(shí)的“四性”課題評審時(shí)的“四性”

1．先進(jìn)性

2．科學(xué)性

3．實(shí)用性

4．可行性醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是科研計(jì)劃的具體實(shí)施方案，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意義有：

1．依據(jù)研究目的，規(guī)定具體的研究任務(wù)和所要采取的技術(shù)路線和方法；

2．用較為經(jīng)濟(jì)的人力、物力、財(cái)力及時(shí)間，最大限度地減少誤差，獲得可靠的結(jié)果。

十一、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容十二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1．研究者能人為設(shè)置處理因素。

2．受試對象接受何種處理因素或水平是經(jīng)隨機(jī)分配而定的，組間均衡性較好。

3．能使多種實(shí)驗(yàn)因素包括在較少次數(shù)的實(shí)驗(yàn)中，更有效地控制誤差，達(dá)到高效目的。

十三、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

1．處理因素

2．受試對象

3．實(shí)驗(yàn)效應(yīng)㈠處理因素

一般指外加于受試對象，在實(shí)驗(yàn)中需要觀察并闡明其處理效應(yīng)的因素。

1．處理因素種類

⑴自然因素

包括物理、化學(xué)、生物學(xué)等三方面因素。

⑵社會因素

⑶心理因素

2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意

⑴抓主要因素

包括單獨(dú)作用和交互作用

⑵明確處理因素與非處理因素

處理因素：某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中所要闡明的因素。

非處理因素：參與實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定影響的其它因素。又稱混雜因素（產(chǎn)生混雜效應(yīng)）或干擾因素（影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果）。⑶處理因素要標(biāo)準(zhǔn)化

處理因素在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化，保持不變。

藥品：名稱、性質(zhì)、成分、作用、作法、生產(chǎn)廠家、藥品批號、出廠日期、保存方法等。

檢測方法：具體方法、原理及特點(diǎn)、操作常規(guī)。

儀器：名稱、產(chǎn)地、廠家、型號、規(guī)格性能、精密度、標(biāo)準(zhǔn)、使用及維修常規(guī)。

實(shí)驗(yàn)條件：明確規(guī)定需要控制的條件。

觀察時(shí)間：規(guī)定具體觀察時(shí)間。㈡受試對象

指被處理因素作用的對象。

1．受試對象選擇的基本要求：

⑴敏感性——容易顯示效應(yīng)

⑵特異性——不易受非處理因素干擾

⑶穩(wěn)定性——減少誤差

⑷經(jīng)濟(jì)性——易得、便宜

⑸可行性——易施加處理及采取標(biāo)本

⑹相似性——對處理的反應(yīng)盡可能與人相似2．受試對象分類

⑴動物：種類、品系、年齡、性別、體重、窩別、健康狀況、營養(yǎng)狀態(tài)等。

⑵人：分正常人和病人，要有

選入標(biāo)準(zhǔn)（inclusioncriteria）

排除標(biāo)準(zhǔn)（exclusioncriteria）㈢實(shí)驗(yàn)效應(yīng)

指處理因素作用于實(shí)驗(yàn)對象的反應(yīng)，這種反應(yīng)通過觀察指標(biāo)顯示出來。

1．指標(biāo)的選擇

⑴關(guān)聯(lián)性——與研究目的有本質(zhì)的聯(lián)系

⑵客觀性——避免一些籠統(tǒng)的，不確切的指標(biāo)

⑶靈敏性——充分顯示實(shí)驗(yàn)效應(yīng)

⑷精確性：

包括準(zhǔn)確度（accuracy）和精密度（precision）。

準(zhǔn)確度指觀察值與真值的接近程度，主要受系統(tǒng)誤差影響。精密度指重復(fù)觀察時(shí)，觀察值與其平均值的接近程度，其差值屬于隨機(jī)誤差。

⑸穩(wěn)定性——指標(biāo)的變異程度

⑹特異性——不易受其它因素干擾2．指標(biāo)的觀察

⑴實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的觀察應(yīng)避免偏性盲法

⑵注意處理與效應(yīng)的關(guān)系劑量反應(yīng)曲線、閾反應(yīng)

十四、實(shí)驗(yàn)誤差及誤差的控制㈠控制誤差的意義

保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性㈡誤差表現(xiàn)的形式：

1．生物的差異性:生物的個(gè)體差異通稱變異，客觀存在，來源于隨機(jī)誤差。

2．感官誤差：感官誤差、技術(shù)熟練

程度誤差。

3．條件誤差：組間條件——保證組間均衡，組內(nèi)條件——保持組內(nèi)穩(wěn)定。

4．分配誤差：分組時(shí)不注意分層與

隨機(jī)引起。5．非均勻誤差：抽樣不均勻引起。

6．順序誤差：實(shí)驗(yàn)時(shí)不改變順序引起。

7．過失誤差：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)、主觀片

面、粗心大意引起。

8．估計(jì)誤差：對觀察結(jié)果進(jìn)行分析和

評價(jià)時(shí)發(fā)生的誤差。㈢誤差的性質(zhì)

1．系統(tǒng)誤差：實(shí)驗(yàn)測定中由于未發(fā)現(xiàn)或未確定的因素所引起的誤差，帶有方向性和系統(tǒng)性。產(chǎn)生原因往往是可知的或可能掌握的。

2．偶然誤差：由于一些暫時(shí)無法控制的微小因素引起的誤差，是一種隨機(jī)誤差，無法避免。

㈣誤差的控制

1．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的階段實(shí)驗(yàn)對象的選擇（納入、排除標(biāo)準(zhǔn)）、樣本含量的確定、隨機(jī)化分組與抽樣、分層抽樣、對照的設(shè)定等

2．實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段盲法試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章制度、失訪、技術(shù)人員水平、記錄的完整

3．結(jié)果分析階段實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)明確混雜因素采用分層抽樣、多因素分析十五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則

對照隨機(jī)重復(fù)㈠對照原則

1．對照的意義

⑴可排除或控制自然變化和非處理因素對觀察結(jié)果的影響

⑵可消除或減少實(shí)驗(yàn)誤差

T+S=e+s

T：處理因素；e：實(shí)驗(yàn)效應(yīng)；S：非處理因素；s：S的影響結(jié)果

如何使e單獨(dú)顯示出來？

T+S1→e+s1

‖‖

O+S2→o+s2

T→e

T1+S1→e1+s1

‖‖

T2+S2→e2+s2

Td→ed

T：處理因素；S1與S2：相同的非處理因素；Td：T1與T2之差；e：實(shí)驗(yàn)效應(yīng)；s1與s2，S1與S2的影響結(jié)果；ed：Td的效應(yīng)。

⑶對照的其它作用

①通過對照可找出綜合因素中的主要有效因素；

②驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法的可靠性；

③修正實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

④找出實(shí)驗(yàn)的最適合條件；

⑤分析實(shí)驗(yàn)中的問題或差錯(cuò)的原因。2．設(shè)計(jì)對照應(yīng)注意的問題

⑴組間應(yīng)具有可比性即除處理因素外，其余各種條件均保持一致

⑵以人為試驗(yàn)對象的研究，考慮受試者心理因素的影響需采用安慰劑和盲法進(jìn)行觀察

⑶對照組與試驗(yàn)組的例數(shù)應(yīng)均衡，不要相差太大

⑷自身前后對照應(yīng)注意評價(jià)指標(biāo)是否隨時(shí)間的先后而變化，如是，應(yīng)采用交叉試驗(yàn)設(shè)計(jì)

⑸受試對象的病理強(qiáng)度應(yīng)適當(dāng)3．對照的形式

⑴空白對照

⑵安慰劑對照

⑶實(shí)驗(yàn)對照

⑷標(biāo)準(zhǔn)對照

⑸自身對照

⑹相互對照

⑺配對對照4．幾種不完整（不完善）的對照

⑴歷史對照

⑵多余對照

⑶對照不足㈡隨機(jī)原則

1．隨機(jī)的意義

⑴避免有意無意夸大或縮小組間差

別所導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差

⑵各種統(tǒng)計(jì)分析方法都建立在隨機(jī)化基礎(chǔ)上，要求實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循隨機(jī)原則

2．隨機(jī)的類型

⑴隨機(jī)抽樣

⑵隨機(jī)分組

⑶實(shí)驗(yàn)順序的隨機(jī)3．隨機(jī)化方法

⑴隨機(jī)數(shù)字表

可用于抽樣及分組隨機(jī)化

例1某煤礦礦工中有180名0～Ⅰ期矽肺病人，試從其中隨機(jī)抽出10名病人測量其血清銅藍(lán)蛋白含量。

隨機(jī)化步驟

①將180名礦工依次編號為001～180號，等分10段，每段18人；

②從隨機(jī)數(shù)字表上任意指定第4行，第5，6列數(shù)字76起向右查10個(gè)數(shù)字，依次錄于礦工分段下；

③再以18除以各隨機(jī)數(shù)字，得相應(yīng)的余數(shù)；

④求得抽樣礦工號依次為4，35(=18+17），43（=2×18+7），···，175（=9×18+13）。礦工號分段1～1819～3637～5455～7273～9091～108···163～180隨機(jī)數(shù)字767161204490···67以18除后余數(shù)41772818···13抽取礦工號435435680108···175

例2設(shè)有動物20頭，試將其用隨機(jī)方法分為兩組。

①將20頭動物按體重輕重依次編號為1，2，3，···，20號；

②從隨機(jī)數(shù)字表上任意指定第6行，第1，2列數(shù)字91起，向右查10個(gè)數(shù)字，依次錄于動物編號下；

③令單數(shù)動物分入甲組，雙數(shù)動物分入乙組。

如要求兩組動物數(shù)相等，應(yīng)從乙組中隨機(jī)抽1頭到甲組，則可按下法進(jìn)行：仍用原隨機(jī)數(shù)字表，接下去查得1隨機(jī)數(shù)字為56，將其除以11，得余為為1，故將乙組中的第1頭動物調(diào)整到甲組。經(jīng)調(diào)整后：

甲組動物號為：1，2，3，7，8，10，

11，12，19，20

乙組動物號為：4，5，6，9，13，

14，15，16，17，18例3、設(shè)有動物18頭，試用隨機(jī)方法將其分配到甲、乙、丙三組中去，

①

將18頭動物按體重輕重依次編為1、2、3、……、18號；

②

查隨機(jī)數(shù)字表第31行第13列，向下查得18個(gè)數(shù)字；

③

各數(shù)字一律除以3，寫下其余數(shù)；余數(shù)1者分入甲組，余數(shù)2者分入乙組，余數(shù)3者分入丙組。如要求三組動物數(shù)相等，則須將甲組里的動物隨機(jī)抽出，1頭到乙組，抽出3頭到丙組，可按以下方法進(jìn)行：

仍用原隨機(jī)數(shù)字表，接下去查得4個(gè)隨機(jī)數(shù)字為48、62、91、03，分別除以10、9、8、7，取得數(shù)據(jù)如下隨機(jī)數(shù)字：

48629103

除數(shù)10987

余數(shù)8833即應(yīng)把甲組10頭動物中的第8頭（13號）調(diào)入乙組，剩下9頭中的第8頭（14號）調(diào)入丙，剩下7頭中的第3頭（9號）調(diào)入丙組。經(jīng)調(diào)整后：

甲組動物號為3410111217

乙組動物號為126131518

丙組動物號為57891416（2）隨機(jī)排列表

適用于分組，排列等的隨機(jī)化。例題見后續(xù)內(nèi)容。㈢重復(fù)原則

1、

重復(fù)的意義

重復(fù)是消除非處理因素影響的又一

重要手段。

重復(fù)程度表現(xiàn)為樣本含量的大小和

重復(fù)次數(shù)的多少2、樣本含量大小的估計(jì)

⑴影響樣本含量大小的因素：

①資料的性質(zhì)：計(jì)量少些；計(jì)數(shù)多些。

②誤差的大?。赫`差大，多些；誤差小，少些。

③樣本的均衡性：均衡性好，少些；均衡性差，多些。

④處理因素效應(yīng)的強(qiáng)弱：實(shí)驗(yàn)與對照組差值大，少些；差值小，多些。⑵確定樣本含量統(tǒng)計(jì)學(xué)上的基本要求：

①第一類錯(cuò)誤的概率（檢驗(yàn)水準(zhǔn)α）

②檢驗(yàn)效能（把握度1—β）＞0.75

③總體標(biāo)準(zhǔn)差（σ）

④所比較的兩個(gè)總體參數(shù)的差值（允許誤差)或⑶確定樣本含量的應(yīng)用范圍（以兩樣本均數(shù)比較為例）。

①達(dá)到有統(tǒng)計(jì)意義的最低樣本含量

②估計(jì)檢驗(yàn)效能

③估計(jì)總體參數(shù)的差異⑷常用的估計(jì)樣本含量的方法

①樣本均數(shù)與總體均數(shù)比較（或配對比較）

例：用某藥治療矽肺患者，估計(jì)可增加尿的排出量，標(biāo)準(zhǔn)差89.0mmol/L,要求以α=0.05，β=0.10的概率，能夠辨別出尿的排出量平均增加35.6mmol/L，需觀察多少例矽肺患者？本例：δ=35.6；S=89.0；單側(cè)α=0.05,

β=0.10；

代入上式

=53.55≈54

約需治療54例矽肺患者。（本例也可查表求樣本含量）②兩樣本均數(shù)比較

A、兩樣本含量相等

a、估計(jì)最低樣本含量

b、估計(jì)檢驗(yàn)效能

c、估計(jì)總體參數(shù)的差異

例：A、B兩種處理的動物冠狀靜脈血流量實(shí)驗(yàn)，A處理平均增加血流量1.8ml/min，B處理平均增加血流量2.4

ml

/min，已知兩處理標(biāo)準(zhǔn)差相等，均為1.0ml/min,α=0.05，β=0.10，要得出兩處理有差別的結(jié)論，需觀察多少實(shí)驗(yàn)動物？

本例：σ=1；雙側(cè)α=0.05；β=0.10。

=116.78≈117

兩組合計(jì)所需樣本117例，每組約需動物59例。（本例也可查表求樣本含量）B、兩樣本含量不等

Q1和Q2為樣本比例（sampleproportion），當(dāng)樣本比例不等時(shí)，Q1+Q2=1；當(dāng)兩樣本例數(shù)相等時(shí)Q1+Q2=1；。

例1、用新藥降低高血脂患者的膽固醇，研究者規(guī)定試驗(yàn)組與對照組（安慰劑）相比，平均降低20㎎/L以上，才有實(shí)際推廣應(yīng)用價(jià)值。以參考文獻(xiàn)中得知膽固醇的標(biāo)準(zhǔn)差為30㎎/L。規(guī)定單例α=0.05，β=0.10，要求估計(jì)樣本含量。

本例：規(guī)定，Q1=0.40，Q2=0.60；單側(cè)α=0.05；β=0.10；=30㎎/L；δ=20㎎/L。

總例數(shù)80例；試驗(yàn)組例數(shù)80×0.4=32例；對照組例數(shù)80×0.6=48例。

若有條件做到兩組例數(shù)相等，則：

本例：要求δ=0.67（Kpa）；雙側(cè)α=0.05；S=1.6（Kpa）；

查u值表，1-β=0.2090≈0.21，則β=1-0.21=0.79③配對、交叉及試驗(yàn)前后比較

例：研究碳酸鋁對白細(xì)胞減少癥的治療效果，已知患者白細(xì)胞數(shù)治療后比治療前平均增加了109/L，標(biāo)準(zhǔn)差為1.2×109/L。規(guī)定α=0.05（雙側(cè)檢驗(yàn)），β=0.10，求樣本含量。

本例：雙側(cè)α=0.05,β=0.10，δ=1×109/L，，

④兩樣本率比較

A、例數(shù)相等時(shí)：

n為兩組總例數(shù)，1，2為兩組總體率，為兩組合并率。

B、例數(shù)不等時(shí)：

例1、用舊藥治療慢性腎炎的近控率為30%，現(xiàn)試驗(yàn)新藥療效，新藥的近控率須達(dá)到50%才有推廣使用價(jià)值。已知合并率=40%；定α=0.05（單側(cè)），1－β=0.90，問每組需要多少病例？

本例：1=50%，2

=30%，=40%，

，若要求兩組例數(shù)相等，則：

兩組總例數(shù)為206例，每組需103例。本例也可查表求得n。設(shè)新藥組占60%，舊藥組占40%，則：

新藥組：209×0.6=125例

舊藥組：209×0.4=84例

本例：P1=0.882，P2=0.73；n1=1n2=27；雙側(cè)α=0.05；因x1=n1p1，x2=n2p2，

故

查u值表，β=0.352，1－β=1－0.352=0.648＜0.75.例：已知某菌種接種于甲、乙兩種培養(yǎng)基的結(jié)果如下：

甲培養(yǎng)陽性、乙培養(yǎng)陰性

甲培養(yǎng)陰性、乙培養(yǎng)陽性

α=0.05（雙側(cè)），β=0.10，現(xiàn)準(zhǔn)備研究一種新的與該菌種相似的菌種，問需多少對樣本？本例：

α=0.05（雙側(cè)），

該實(shí)驗(yàn)至少應(yīng)取57對樣品。

⑥估計(jì)總體均數(shù)

例：擬用單純隨機(jī)抽樣方法，了解某地區(qū)成年男子血色素的平均水平，要求誤差不超過2g/Lα=0.05（雙側(cè)），從參考文獻(xiàn)得知成年男子血色素的標(biāo)準(zhǔn)差約為25g/L，問需調(diào)查多少人？

本例：α=0.05(雙側(cè)）；δ=2g/L，

⑦估計(jì)總體率

例：從文獻(xiàn)得知，高血壓患病率約為8%，研究者要了解某地高血壓患病率，要求誤差不超過2%，α=0.05（雙側(cè)），問需調(diào)查多少人？

本例：α=0.05(雙側(cè))；δ=0.02；π=0.08

⑧直線相關(guān)的樣本含量

例1、根據(jù)參考文獻(xiàn)估計(jì)ρ=0.07，現(xiàn)定α=0.05(雙側(cè))，β=0.10，

例2：已知n=10，r=0.65，規(guī)定α=0.05（單側(cè)），問檢驗(yàn)效能是否充分？

本例：n=10，r=0.65，α=0.05(單側(cè))，。

查u值表，β=0.3409，1-β=1－0.3409=0.6591＜0.75⑨兩相關(guān)系數(shù)比較

兩樣本含量相等時(shí)：

例：已知要求兩樣本例數(shù)相等，α=0.05(單側(cè)),β=0.10，問需觀察多大樣本？

本例：α=0.05(單側(cè))，

總共應(yīng)觀察180例，每組各觀察90例。

⑩多個(gè)樣本均數(shù)比較

n為各樣本所需例數(shù)；