常用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型和方法演示文稿

常用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型和方法演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共84頁(yè)。優(yōu)選常用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型和方法當(dāng)前2頁(yè)，總共84頁(yè)。研究設(shè)計(jì)以最少的人力、物力和時(shí)間，最大限度地獲得豐富、準(zhǔn)確、可靠的信息與結(jié)論。研究設(shè)計(jì)：專業(yè)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)專業(yè)設(shè)計(jì)：選題，建立假說(shuō)、確定研究對(duì)象和技術(shù)方法等。統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)：圍繞專業(yè)設(shè)計(jì)，確定統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)類型、樣本大小、分組方法、統(tǒng)計(jì)分析指標(biāo)及統(tǒng)計(jì)分析方法等，當(dāng)前3頁(yè)，總共84頁(yè)。

根據(jù)處理因素、控制因素和實(shí)驗(yàn)單位的特征，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法又有許多不同的類型。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是關(guān)于數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用和得出結(jié)論的關(guān)鍵步驟。如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，不論用什么統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理也無(wú)法得到正確的結(jié)論。因此，在醫(yī)學(xué)科研中只要條件允許，應(yīng)盡量在良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上采集數(shù)據(jù)。醫(yī)學(xué)研究中常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型和方法有以下十幾種。

當(dāng)前4頁(yè)，總共84頁(yè)。一、基本概念總體與樣本（注意：樣本要有代表性）總體（population）是指根據(jù)研究目的所確定的所有同質(zhì)的觀察個(gè)體的集合（全體），樣本（sample）是指來(lái)自總體的部分觀察個(gè)體。處理因素與非處理因素、水平處理因素（實(shí)驗(yàn)因素、研究因素，簡(jiǎn)稱因素），是指在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)研究目的而施加給實(shí)驗(yàn)對(duì)象的各種人為設(shè)置的干預(yù)措施。非處理因素是指實(shí)驗(yàn)中非人為干預(yù)的因素，如實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的雌雄、體重，受試者的性別、年齡、病情，實(shí)驗(yàn)時(shí)的季節(jié)、氣溫等。

●

應(yīng)特別注意那些對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的非處理因素。

●平衡處理組間的非處理因素是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。各因素所處的不同狀態(tài)稱為水平（level），一個(gè)處理因素往往可分為若干個(gè)水平，而水平數(shù)的多少是確定實(shí)驗(yàn)組數(shù)的依據(jù)。當(dāng)前5頁(yè)，總共84頁(yè)。實(shí)驗(yàn)單位與觀察單位

實(shí)驗(yàn)單位（experimentalunit）是指接受處理的基本單位。觀察單位（observationalunit）是指根據(jù)研究需要確定的采集數(shù)據(jù)的基本單位。一個(gè)實(shí)驗(yàn)單位可以有多個(gè)觀察單位。注意：處理間的差異應(yīng)在實(shí)驗(yàn)單位中比較。

單獨(dú)效應(yīng)、主效應(yīng)與交互作用

單獨(dú)效應(yīng)(simpleeffect)是指其他因素的水平固定時(shí)，同一因素不同水平間的平均差別。主效應(yīng)(maineffect)指某一因素各水平間的平均差別。當(dāng)某因素的各個(gè)單獨(dú)效應(yīng)隨另一因素水平的變化而變化，且相互間的差別超出隨機(jī)波動(dòng)范圍時(shí)，則稱這兩個(gè)因素間存在交互作用(interaction)。注意：在統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，若存在交互作用，須逐一分析各因素的單獨(dú)效應(yīng)。反之，如果不存在交互作用，則兩因素的作用相互獨(dú)立，分析某一因素的作用只需考察該因素的主效應(yīng)。當(dāng)前6頁(yè)，總共84頁(yè)。檢驗(yàn)效能

檢驗(yàn)效能（powerofatest），又稱把握度（power），記作1-β，指當(dāng)兩個(gè)（或幾個(gè)）總體存在差異時(shí)，經(jīng)假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)該差異的可能性大小?！?/p>

與、、、N有關(guān)?！窦僭O(shè)檢驗(yàn)為“陰性”結(jié)論（P>0.05)時(shí),不能簡(jiǎn)單地下“處理無(wú)效”的結(jié)論，而應(yīng)該檢查一下是否是檢驗(yàn)效能不足。當(dāng)前7頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前8頁(yè)，總共84頁(yè)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的作用主要是減小誤差、提高實(shí)驗(yàn)的效率。因此，從統(tǒng)計(jì)方面說(shuō)，根據(jù)誤差的來(lái)源，在設(shè)計(jì)時(shí)必需遵守三個(gè)基本統(tǒng)計(jì)學(xué)原則，即對(duì)照（control）原則、隨機(jī)化（randomization）原則及重復(fù)（replication）原則。重復(fù)和對(duì)照也是觀察性研究必須遵循的原則，唯有隨機(jī)化分組是實(shí)驗(yàn)性研究的顯著特征。

當(dāng)前9頁(yè)，總共84頁(yè)。隨機(jī)化分組步驟1.將N個(gè)實(shí)驗(yàn)單位從1到N編號(hào)。如動(dòng)物可按體重大小、患者可按就診順序。2.取隨機(jī)數(shù)字，隨機(jī)數(shù)字的位數(shù)一般要求與N相同。3.將讀取的N個(gè)隨機(jī)數(shù)字按分組要求劃分區(qū)段。即：根據(jù)隨機(jī)數(shù)所在區(qū)間決定實(shí)驗(yàn)單位應(yīng)接受的處理。例如，按二位隨機(jī)數(shù)分兩組時(shí)，可規(guī)定隨機(jī)數(shù)00~49為第1組，50~99為第2組；分三組時(shí)，01~33為第1組，34~66為第2組，67~99為第3組，余類推。同理，如按2：1的比例分兩組，則01-66為第1組，67-99為第2組。另外，分兩組時(shí)，亦可按隨機(jī)數(shù)的奇、偶決定組別。也可將讀取的N個(gè)隨機(jī)數(shù)從小至大排順序，得到N個(gè)序號(hào)R，再根據(jù)R進(jìn)行分組，即按R所在區(qū)間決定實(shí)驗(yàn)單位應(yīng)接受的處理。當(dāng)前10頁(yè)，總共84頁(yè)。

4.有必要時(shí)可對(duì)分組結(jié)果進(jìn)行組別調(diào)整。假如共有n例，需要從中抽取1例，則讀取一個(gè)位數(shù)與n相等的隨機(jī)數(shù)，除以n后將得到的余數(shù)作為所抽實(shí)驗(yàn)單位的序號(hào)（規(guī)定：如整除則余數(shù)為n）。當(dāng)前11頁(yè)，總共84頁(yè)。常用隨機(jī)化分組方法

簡(jiǎn)單隨機(jī)化分段隨機(jī)化分層隨機(jī)化

簡(jiǎn)單隨機(jī)化：設(shè)A和B分別代表處理組和對(duì)照組。分組步驟是先將受試對(duì)象（如動(dòng)物、患者）按體重大小（或就診順序）編號(hào)，然后給每個(gè)受試者一位隨機(jī)數(shù)，并規(guī)定0-4者分配到A組，5-9者分配到B組。當(dāng)前12頁(yè)，總共84頁(yè)。

例將一批受試對(duì)象隨機(jī)分為兩組。受試者編號(hào)123456789…

隨機(jī)數(shù)405728193…

分配組別AABBABABA…對(duì)兩組以上時(shí)，如分三組時(shí)可規(guī)定隨機(jī)數(shù)1-3為A組，4-6者為B組，7-9者為C組，隨機(jī)數(shù)為0時(shí)略去。同理，分四組可規(guī)定隨機(jī)數(shù)1-2者為A組，3-4者為B組，5-6者為C組，7-8者為D組，隨機(jī)數(shù)為0和9時(shí)略去。當(dāng)前13頁(yè)，總共84頁(yè)。

簡(jiǎn)單隨機(jī)化分組方法不能保證分組后各組例數(shù)相等，但當(dāng)受試對(duì)象總例數(shù)較多時(shí)（如N>200），兩組例數(shù)相差懸殊的概率較小。盡管如此，在正式試驗(yàn)前最好先檢查一下隨機(jī)分配表（即分組過(guò)程及結(jié)果表）中各組例數(shù)是否大致相當(dāng)。如果發(fā)現(xiàn)相差懸殊（如100例分兩組，A組15例，B組85例），可以重新制定隨機(jī)化分配表。有些研究希望各組例數(shù)相同。當(dāng)各組例數(shù)不相等時(shí)，可從例數(shù)較多的組中隨機(jī)抽取一部分受試者補(bǔ)充到例數(shù)較少的組，使各組例數(shù)相等。

當(dāng)前14頁(yè)，總共84頁(yè)。

例若將20個(gè)實(shí)驗(yàn)單位隨機(jī)等分為四組。

對(duì)2位隨機(jī)數(shù)字規(guī)定，00~24為甲組，25~49為乙組，50~74為丙組，75~99為丁組，分組結(jié)果如下：(3\4\6)

編號(hào)12345678910隨機(jī)數(shù)47503629023193712347組別乙丙乙乙甲乙丁丙甲乙調(diào)整

丁

丁編號(hào)11121314151617181920隨機(jī)數(shù)23460426696125549018組別甲乙甲乙丙丙乙丙丁甲調(diào)整

丁

當(dāng)前15頁(yè)，總共84頁(yè)。甲組5例，乙組8例，丙組5例，丁組2例，需要從乙組中再抽出3例放入丁組。按組別調(diào)整步驟，讀一隨機(jī)數(shù)3，除以8（乙組例數(shù)）后，余數(shù)為3，則將乙組中第3例（第4號(hào)）放入丁組。同理，再讀一隨機(jī)數(shù)4，除以7（乙組現(xiàn)有7例），余數(shù)為4，再將乙組中第4例（第10號(hào)）放入丁組。最后再讀一隨機(jī)數(shù)6，除以6（乙組現(xiàn)有6例），余數(shù)為6，將乙組第6例（第17號(hào)）放入丁組。

當(dāng)前16頁(yè)，總共84頁(yè)。常用單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型和方法（一）完全隨機(jī)設(shè)計(jì)（completelyrandomdesign）優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行，統(tǒng)計(jì)分析簡(jiǎn)單，即使各處理組例數(shù)不等，也不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，常用ｔ檢驗(yàn)、方差分析或Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。缺點(diǎn)：試驗(yàn)效率不高，只能分析單個(gè)因素，且要求實(shí)驗(yàn)單位有較好的同質(zhì)性，如果同質(zhì)性不好，則需要觀察較多的樣本量。當(dāng)前17頁(yè)，總共84頁(yè)。隨機(jī)分組步驟：

（N=16，G=4）實(shí)驗(yàn)單位編號(hào)：12345678隨機(jī)數(shù)：7663102185906308R1412351516132處理T4

T3

T1T2T4T4T4

T1

實(shí)驗(yàn)單位編號(hào)：910111213141516隨機(jī)數(shù)：2754310313612437R7108141169處理T2T3T2T1

T1

T3T2

T3

當(dāng)前18頁(yè)，總共84頁(yè)。15112121071481613639514干預(yù)隨機(jī)數(shù)大小序號(hào)（R）實(shí)驗(yàn)單位編號(hào)T1T2T3T4實(shí)驗(yàn)單位屬性3，8，12，134，9，11，152，10，14，161，5，6，7分組的均衡性比較當(dāng)前19頁(yè)，總共84頁(yè)。17 4 T12 22 10 T33 31 12 T34 15 8 T25 8 7 T26 35 14 T47 17 9 T38 22 11 T39 3 2 T110 5 3 T111 7 5 T212 2 1 T113 31 13 T414 8 6 T215 36 15 T416 46 16 T4

NoRANrRANgroupTransform-------->RandomNumberSeed-------->Setseedto2000000(默認(rèn))-------->Transform-------->Compute…-------->TargetVariable填入ran(變量名)-------->NumericExpression：填入U(xiǎn)NIFORM(50)0~X-------->OKTransform-------->RankCases…---->Variable填入ran-------->OK(自動(dòng)產(chǎn)生序號(hào)rran,完成分組,group)當(dāng)前20頁(yè)，總共84頁(yè)。統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)表：16行2列(dependent+factor)反應(yīng)變量處理因素反應(yīng)變量處理因素(瘤重g,y)(藥物濃度,T)yT3.610.434.511.734.212.334.414.53

3.02

3.34

2.32

1.24

2.42

0.04

1.12

2.74One-WayANOVA當(dāng)前21頁(yè)，總共84頁(yè)。（二）隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)（randomizedblockdesign）亦稱配伍組設(shè)計(jì)或隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，實(shí)際上是配對(duì)設(shè)計(jì)（將多方面條件近似的受試對(duì)象配成對(duì)子）的擴(kuò)大，也是對(duì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的改進(jìn)（即加強(qiáng)了均衡可比性）。而這種設(shè)計(jì)是將多方面條件相同或相近的受試對(duì)象組成單位組（block，亦稱區(qū)組或配伍組），適用于三組或三組以上的實(shí)驗(yàn)。每個(gè)隨機(jī)單位組的受試對(duì)象數(shù)目取決于處理的數(shù)目。如果一個(gè)實(shí)驗(yàn)安排了四種不同處理，那么每個(gè)單位組就應(yīng)有四個(gè)受試對(duì)象。有多少個(gè)單位組，則每種處理就可以分配到多少個(gè)受試對(duì)象。當(dāng)前22頁(yè)，總共84頁(yè)。優(yōu)點(diǎn)：條件一致或相近的受試對(duì)象組成同一單位組（非隨機(jī)），并隨機(jī)分配于各處理組中，使處理組間的可比性更強(qiáng)，能改善組間生物學(xué)特點(diǎn)的均衡性，既縮小了誤差，又可分析出處理組間與配伍組間兩因素的影響，實(shí)驗(yàn)效率較高。缺點(diǎn)：分組較繁，要求單位組內(nèi)實(shí)驗(yàn)單位數(shù)與處理數(shù)相同，有時(shí)實(shí)際應(yīng)用有一定困難。實(shí)驗(yàn)結(jié)果中若有缺失，統(tǒng)計(jì)分析較麻煩。結(jié)果分析：方差分析、Friedman秩和檢驗(yàn)當(dāng)前23頁(yè)，總共84頁(yè)。1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

(1)將實(shí)驗(yàn)單位按照其自然屬性或某個(gè)非處理因素形成n個(gè)單位組，每個(gè)單位組含有k個(gè)實(shí)驗(yàn)單位。

(2)在每個(gè)單位組內(nèi)隨機(jī)分配k種處理。k=2時(shí)為配對(duì)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)單位的自然屬性：動(dòng)物的窩別（同窩的k只動(dòng)物）、受試者的體重（體重相近的k個(gè)受試者）等。要選擇對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較大的非處理因素形成單位組，如研究小鼠吃不同飼料后的體重增長(zhǎng)情況，可將體重相近的小鼠配成單位組，在臨床試驗(yàn)中可將病情基本相同的患者配成單位組。遵循“單位組間差別越大越好，單位組內(nèi)差別越小越好”的原則。當(dāng)前24頁(yè)，總共84頁(yè)。隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)（N=12，b=3，k=4）141322134243單位組干預(yù)（隨機(jī)數(shù)大小序號(hào)，R）當(dāng)前25頁(yè)，總共84頁(yè)。1 17 12 1 22 33 1 31 44 1 15 25 2

8

16 2

35

47 2

17

28 2

22

39 3 3 210 3 5 311 3 7 412 3 2 1NoblockRANrRANTransform-------->RandomNumberSeed-------->Setseedto2000000(默認(rèn))-------->Transform-------->Compute…-------->TargetVariable填入ran(變量名)-------->NumericExpression：填入U(xiǎn)NIFORM(50)0~X-------->OKTransform-------->RankCases…---->Variable填入ranBy填入block-------->OK

(自動(dòng)按block產(chǎn)生序號(hào)rran,完成分組)當(dāng)前26頁(yè)，總共84頁(yè)。方差分析選擇單位組的原則是“單位組間差別越大越好、單位組內(nèi)的差別越小越好?！比绻麊挝唤M選擇不當(dāng)使單位組間的差別很小，由于單位組占用了n-1個(gè)自由度，反而增加了誤差均方。如表a的試驗(yàn)結(jié)果，按隨機(jī)單位組方差分析（表b），誤差均方為8.18，若將單位組DF和SS與誤差合并（按完全隨機(jī)分組方差分析），誤差均方為6.61。

當(dāng)前27頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前28頁(yè)，總共84頁(yè)。軟件操作數(shù)據(jù)表：12行3列(dependent+block+factor)反應(yīng)變量單位組處理因素反應(yīng)變量單位組處理因素(含量,y)B(測(cè)量方法,T)yBT27.21124.83124.61222.23239.513

45.23338.614

33.034

23.22124.22243.12339.524

Tow-WayANOVA(withoutinteraction)數(shù)據(jù)不完全(缺失數(shù)據(jù),BIB設(shè)計(jì))要選擇SS分解方式。當(dāng)前29頁(yè)，總共84頁(yè)。重復(fù)測(cè)量隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)

受試者重復(fù)測(cè)量時(shí)間

干預(yù)是什么？測(cè)量時(shí)間?受試者?當(dāng)前30頁(yè)，總共84頁(yè)。

（三）平衡的不完全單位組設(shè)計(jì)（balanceimcompletelyblockdesign，簡(jiǎn)稱BIB設(shè)計(jì)）

隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)要求單位組內(nèi)的實(shí)驗(yàn)單位數(shù)和處理數(shù)相等。然而，在醫(yī)學(xué)研究中，有時(shí)會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)的處理數(shù)大于單位組內(nèi)能容納的實(shí)驗(yàn)單位數(shù)的情況。如將狗的坐骨神經(jīng)切斷后用三種手術(shù)方法吻合，但每只狗只有左右兩條坐骨神經(jīng)（狗為單位組，3種處理，2個(gè)實(shí)驗(yàn)單位）；又如檢驗(yàn)?zāi)撤N呼吸裝置在10種狀態(tài)下的性能，但每個(gè)受試者只能經(jīng)歷其中六種狀態(tài)（單位組為受試者，10種處理，6個(gè)實(shí)驗(yàn)單位）。為了減少單位組對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，可采用BIB設(shè)計(jì)。當(dāng)前31頁(yè)，總共84頁(yè)。1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

設(shè)v表示處理數(shù)，k表示單位組內(nèi)實(shí)驗(yàn)單位數(shù)，r表示每個(gè)處理的重復(fù)次數(shù)，b表示單位組數(shù)，λ表示每?jī)煞N處理同時(shí)出現(xiàn)的單位組數(shù)。BIB設(shè)計(jì)在每個(gè)單位組內(nèi)安排k個(gè)處理，每個(gè)處理在r個(gè)單位組中重復(fù)出現(xiàn)，任一對(duì)處理在同一單位組中的比較次數(shù)均為λ，從而使各處理間的比較公平合理。

BIB設(shè)計(jì)首先要根據(jù)v和k查有關(guān)附表以確定另外幾個(gè)參數(shù)r、b、λ，然后再?gòu)母奖聿槌鲈O(shè)計(jì)方案。BIB設(shè)計(jì)的隨機(jī)化分兩個(gè)步驟，即先將設(shè)計(jì)方案中的單位組隨機(jī)分配給各個(gè)實(shí)驗(yàn)單位組，然后再將設(shè)計(jì)方案中各單位組內(nèi)的處理隨機(jī)分配給實(shí)驗(yàn)單位組內(nèi)的各個(gè)實(shí)驗(yàn)單位。當(dāng)前32頁(yè)，總共84頁(yè)。

例試驗(yàn)四種治療腳氣的方法，觀察對(duì)象為雙腳均患有腳氣的患者。按BIB設(shè)計(jì)，本試驗(yàn)中v=4，k=2，查有關(guān)附表，應(yīng)采用設(shè)計(jì)1，各參數(shù)為v=4，k=2，r=3，b=6，λ=1，即應(yīng)有6名受試者。再查本章附表9，設(shè)計(jì)1的方案為其中I、II、III表示每個(gè)處理重復(fù)1、2、3次，1、2、3、4表示四種處理，每個(gè)單位組內(nèi)安排兩種處理。

I1234II1324III1423當(dāng)前33頁(yè)，總共84頁(yè)。隨機(jī)化步驟：（1）將設(shè)計(jì)方案的6個(gè)單位組隨機(jī)分配給6個(gè)患者，即6個(gè)患者有的接受1、2兩種處理，有的接受3、4兩種處理，有的接受2、4兩種處理等。（2）將各單位組內(nèi)的兩種處理隨機(jī)分配給左腳或右腳。治療后的療效評(píng)價(jià)由差到好10個(gè)等級(jí)，按0、1、2、…、9評(píng)分。試驗(yàn)結(jié)果的列表方式與隨機(jī)單位組相同，沒有數(shù)據(jù)則不填。但是，在BIB設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中如果發(fā)生意外情況（如死亡）造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)缺失，將會(huì)使統(tǒng)計(jì)分析變得困難。

當(dāng)前34頁(yè)，總共84頁(yè)。2.試驗(yàn)結(jié)果的方差分析

試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理用方差分析。在數(shù)據(jù)處理上，除象隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)那樣計(jì)算單位組小計(jì)Bi和處理組小計(jì)Ti外，還要計(jì)算修正單位組小計(jì)Bi′,修正處理組小計(jì)Ti′和修正均數(shù)。Bi′表示第i個(gè)處理所在單位組的小計(jì)，如第1個(gè)處理甲，分別作用于第1、3、5個(gè)受試者，故B1′為這三個(gè)受試者的小計(jì)，即B1′=B1+B3+B5=8+8+10=26Ti′和修正均數(shù)則按下表中的公式計(jì)算。當(dāng)前35頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前36頁(yè)，總共84頁(yè)。如本例v=4，k=2,λ=1，T1=10，B1′=26，則當(dāng)前37頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前38頁(yè)，總共84頁(yè)。（四）拉丁方設(shè)計(jì)（Latinsquaredesign）

拉丁方是用t個(gè)拉丁字母排成t行t列的方陣，且每行每列中每個(gè)字母都只出現(xiàn)一次，這樣的方陣叫t階拉丁方或t×t拉丁方。如3階拉丁方或3×3拉丁方。拉丁方設(shè)計(jì)是利用拉丁方來(lái)安排實(shí)驗(yàn)，即用拉丁字母安排處理因素，行、列安排控制因素。拉丁方設(shè)計(jì)與隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)相比較，隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)從一個(gè)方面（行、即區(qū)組）來(lái)控制非處理因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，而拉丁方設(shè)計(jì)則是從行和列兩個(gè)方面來(lái)控制非處理因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。因此，拉丁方設(shè)計(jì)是隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)的進(jìn)一步擴(kuò)展。當(dāng)前39頁(yè)，總共84頁(yè)。拉丁方設(shè)計(jì)（N=16，t=4）行單位組列單位組BACDBADCCDBACDAB當(dāng)前40頁(yè)，總共84頁(yè)?；疽螅孩俦仨毷侨蛩赝綌?shù)的試驗(yàn)。設(shè)計(jì)時(shí)將拉丁字母安排處理因素，行和列安排控制因素，并使行數(shù)、列數(shù)與處理數(shù)都相等；②任何兩因素、三因素間均無(wú)交互作用。

當(dāng)前41頁(yè)，總共84頁(yè)。在拉丁方設(shè)計(jì)中，實(shí)驗(yàn)單位按兩種屬性（非處理因素）形成單位組，即每個(gè)實(shí)驗(yàn)單位既屬于一個(gè)行單位組，又屬于一個(gè)列單位組。因此，拉丁方設(shè)計(jì)的基本單位是一個(gè)“方格”，有t行t列（t≥3），有t×t個(gè)實(shí)驗(yàn)單位。每個(gè)單位組內(nèi)共安排t個(gè)處理，每個(gè)處理用拉丁字母表示。基本拉丁方：拉丁方的第一行與第一列字母是按拉丁字母順序排列，如t=4，拉丁方的基本設(shè)計(jì)單位為

列

單

位

組

IIIIIIIV行1ABCD單2BADC位3CDBA組4DCAB當(dāng)前42頁(yè)，總共84頁(yè)。1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

拉丁方設(shè)計(jì)的隨機(jī)化是將t個(gè)單位組（通常是標(biāo)本、動(dòng)物或受試者）隨機(jī)分配到拉丁方基本設(shè)計(jì)單位中的各行，并將t個(gè)處理隨機(jī)分配給拉丁方中的t個(gè)拉丁字母。設(shè)計(jì)步驟：

①根據(jù)處理因素的水平數(shù)從有關(guān)附表中選擇相應(yīng)的基本拉丁方。處理的水平數(shù)不能太多，也不能太少。若太多，行列單位組都過(guò)大，局部控制難以做到；太少，誤差自由度太小，而使試驗(yàn)的靈敏度降低。一般情況下處理因素的水平數(shù)在5~8時(shí)為宜。當(dāng)前43頁(yè)，總共84頁(yè)。

②對(duì)基本拉丁方加以隨機(jī)化。隨機(jī)化時(shí)必須整行（或列）進(jìn)行交換，不能將行或列拆散。例如，對(duì)5×5基本拉丁方的行和列可分別進(jìn)行隨機(jī)化。

隨機(jī)排列行：如可讀取4個(gè)兩位數(shù)的隨機(jī)數(shù)，66，05，32，88，對(duì)隨機(jī)數(shù)排序后得到序號(hào)R=3，1，2，4，即先3，1行交換，然后2，4行交換。ABCDE

CDEAB

CDEABBCDEA

BCDEA

DEABCCDEAB-------ABCDE-------ABCDEDEABC

DEABC

BCDEAEABCD

EABCD

EABCD當(dāng)前44頁(yè)，總共84頁(yè)。

隨機(jī)排列列：如可讀取4個(gè)兩位數(shù)的隨機(jī)數(shù)，53，85，39，06，對(duì)隨機(jī)數(shù)排序后得到序號(hào)R=3，4，2，1，即先3，4列交換，然后2，1列交換。CDEAB

CDAEB

DCAEBDEABC

DEBAC

EDBACABCDE-------ABDCE-------BADCEBCDEA

BCEDA

CBEDAEABCD

EACBD

AECBD當(dāng)前45頁(yè)，總共84頁(yè)。

③隨機(jī)決定各字母所代表的處理（見表）。例如，先固定處理的順序號(hào)，序號(hào)1，2，3，4，5分別對(duì)應(yīng)處理甲，乙，丙，丁，戊，再讀取5個(gè)兩位數(shù)的隨機(jī)數(shù)，然后對(duì)隨機(jī)數(shù)排序，得序號(hào)R，由R決定各字母表示的處理。表

隨機(jī)分配處理字母ABCDE隨機(jī)數(shù)字1028814720R13542處理甲丙戊丁乙

④按以上最后一個(gè)拉丁方安排試驗(yàn)，并進(jìn)行試驗(yàn)觀察，根據(jù)觀察值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。當(dāng)前46頁(yè)，總共84頁(yè)。2.試驗(yàn)結(jié)果的方差分析

數(shù)據(jù)處理時(shí)分別計(jì)算行單位組、列單位組、處理組合計(jì)及平方和，列表格式見下表。表

拉丁方設(shè)計(jì)的試驗(yàn)結(jié)果行單位組列單位組行單位組合計(jì)（Bi）12…t12┆tXX┆XXX┆X……┆…XX┆XB1B2┆Bt列單位組合計(jì)（Ci）平方和C1Q1C2Q2……CtQt∑X∑X2處理組小計(jì)AT1BT2…………

Tt

校正數(shù)C=（ΣX）2/t2

當(dāng)前47頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前48頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前49頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前50頁(yè)，總共84頁(yè)。

如果在計(jì)算機(jī)上用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)矩陣的行數(shù)為t2，列數(shù)為（觀察指檔個(gè)數(shù)+3），增加的3列均為分組變量（因素），分別指示各實(shí)驗(yàn)單位所屬的處理組、行單位組和列單位組。如本例共49行4列。當(dāng)前51頁(yè)，總共84頁(yè)。3.軟件操作數(shù)據(jù)表：16行4列(dependent+block1+block2+factor)反應(yīng)變量單位組處理因素反應(yīng)變量單位組處理因素(血糖,y)daysub(drug,T)ydaysubT32.7113-4.031111.212114.032323.2132

27.533448.1144

25.6342

26.2212

33.2414

31.8224

16.5422

28.9233

21.243118.7241

40.2443Three-WayANOVA(withoutinteraction)數(shù)據(jù)不完全(缺失數(shù)據(jù))要選擇SS分解方式。當(dāng)前52頁(yè)，總共84頁(yè)。優(yōu)點(diǎn)：與隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)相比較，拉丁方設(shè)計(jì)進(jìn)一步縮小了實(shí)驗(yàn)誤差，提高了試驗(yàn)效率，大大減少了試驗(yàn)次數(shù)，尤其適合于動(dòng)物和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。缺點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)單位同時(shí)分屬于行單位組和列單位組，且要求處理數(shù)必須等于拉丁方的行（列）數(shù)，一般的試驗(yàn)不容易滿足此條件（重復(fù)拉丁方設(shè)計(jì)除外），只有在部分實(shí)驗(yàn)室研究或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中才能做到，且數(shù)據(jù)缺失會(huì)增加統(tǒng)計(jì)分析的難度。在臨床試驗(yàn)中，拉丁方設(shè)計(jì)的行單位組通常是受試者，列單位組通常是重復(fù)觀測(cè)次數(shù)，并要求前一個(gè)處理的作用不會(huì)影響到下一個(gè)處理，只能用于慢性疾病不同處理后短期療效的比較。

當(dāng)前53頁(yè)，總共84頁(yè)。重復(fù)拉丁方設(shè)計(jì)在動(dòng)物或臨床試驗(yàn)中，如果動(dòng)物或受試者為行單位組，則可以用r（≥2）個(gè)拉丁方重復(fù)安排試驗(yàn)，即所謂重復(fù)拉丁方設(shè)計(jì)。在重復(fù)拉丁方設(shè)計(jì)中共有rt個(gè)行單位組，t個(gè)列單位組，t個(gè)處理。每t個(gè)行單位組構(gòu)成一個(gè)拉丁方，各拉丁方的基本設(shè)計(jì)單位完全相同。隨機(jī)化方法是將rt個(gè)動(dòng)物或受試者隨機(jī)分配至rt個(gè)行單位組中，并將處理隨機(jī)分配給t個(gè)拉丁字母。如比較三個(gè)血壓計(jì)的測(cè)量結(jié)果，可采用如下重復(fù)拉丁方設(shè)計(jì)。當(dāng)前54頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前55頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前56頁(yè)，總共84頁(yè)。

（五）交叉設(shè)計(jì)（cross-overdesign）一種特殊的自身對(duì)照設(shè)計(jì)，采用同一受試對(duì)象進(jìn)行不同階段自身對(duì)比觀察，不但節(jié)省了樣本，而且組間均衡性好。最簡(jiǎn)單的形式是二處理、二階段交叉設(shè)計(jì)。有a1、a2兩種不同的處理，兩個(gè)試驗(yàn)階段為I、II，這兩種處理可以按時(shí)間階段先后以不同的順序作用于同一受試對(duì)象。處理順序甲方式：先a1后a2，乙方式：先a2后a1。將一批受試對(duì)象隨機(jī)等分為兩組，每組n例，一組接受甲方式（a1→a2）的處理，另一組接受乙方式（a2→a1）的處理，兩種處理方式在全部試驗(yàn)過(guò)程中交叉進(jìn)行。當(dāng)前57頁(yè)，總共84頁(yè)。交叉設(shè)計(jì)（兩階段）

試驗(yàn)階段處理受試者step1<W>step2a1a2受試者n

Ra2a1當(dāng)前58頁(yè)，總共84頁(yè)。影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的三個(gè)因素：A因素為處理（兩個(gè)水平的單因素處理），B因素為處理順序，C因素為試驗(yàn)階段。交叉設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析時(shí)，由于B因素的作用包含在受試對(duì)象個(gè)體差別中，故重點(diǎn)分析A因素和C因素各水平的差別。數(shù)據(jù)分析時(shí)有假定：（1）A，B，C三個(gè)因素間不存在交互作用。（2）各處理終止后沒有殘留效應(yīng)（carry-overeffect），或各處理的殘留效應(yīng)相等。為保證這一點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)階段之間均設(shè)一個(gè)停藥或停止處理的階段，等待殘留效應(yīng)的消失，一般稱此為洗脫期或清洗階段（washoutperiod）。

當(dāng)前59頁(yè)，總共84頁(yè)。

特別適用于不易控制個(gè)體差異的臨床試驗(yàn)（處理間的差別是在受試對(duì)象內(nèi)進(jìn)行比較，允許受試對(duì)象之間有較大的個(gè)體差異）。在醫(yī)學(xué)研究中，交叉設(shè)計(jì)多用于臨床試驗(yàn)，以比較藥物（或治療方法）間的短期療效，如止痛、鎮(zhèn)靜、安眠、抗風(fēng)濕、降血壓等短期緩解癥狀效果的比較。

當(dāng)前60頁(yè)，總共84頁(yè)。1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

（1）根據(jù)研究目的和設(shè)計(jì)預(yù)案，確定交叉設(shè)計(jì)的試驗(yàn)階段（時(shí)間段）。并在每?jī)蓚€(gè)階段之間均設(shè)一個(gè)洗脫期。如二處理、二階段交叉設(shè)計(jì)有Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)時(shí)間段，時(shí)間段可以是一周、二周、四周等，Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)時(shí)間段之間設(shè)一個(gè)洗脫期（不施加任何處理或給予安慰劑的階段），洗脫期也可為一周、二周、四周等。當(dāng)前61頁(yè)，總共84頁(yè)。

（2）確定單處理因素的水平數(shù)。如二處理、二階段交叉設(shè)計(jì)有a1、a2兩種不同的處理，每個(gè)受試者在Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)時(shí)間段接受這兩種不同的處理。

（3）將N（N為偶數(shù)）個(gè)受試者隨機(jī)等分為甲、乙兩組，甲組第Ⅰ階段給a1處理，第Ⅱ階段給a2處理；乙組第Ⅰ階段給a2處理，第Ⅱ階段給a1處理。這是二階段交叉設(shè)計(jì)的完全隨機(jī)化分組。（見分組示意圖）當(dāng)前62頁(yè)，總共84頁(yè)。

洗脫期表示不施加任何處理或給予安慰劑，用于清除a1、a2的“后效應(yīng)”，其時(shí)間長(zhǎng)短根據(jù)專業(yè)知識(shí)確定。必要時(shí)，在隨機(jī)化分組前也可設(shè)立洗脫期，以清除試驗(yàn)前藥物的影響。當(dāng)前63頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前64頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前65頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前66頁(yè)，總共84頁(yè)。當(dāng)前67頁(yè)，總共84頁(yè)。

如果用軟件計(jì)算，數(shù)據(jù)矩陣只需在隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)矩陣中增加一列，用來(lái)表示處理。如本例，數(shù)據(jù)矩陣為24行4例，各列分別為觀察指標(biāo)、受試者、階段和處理。

雖然交叉設(shè)計(jì)在形式上與隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)相近，但與隨機(jī)單位組設(shè)計(jì)相區(qū)別的顯著特征是，交叉設(shè)計(jì)的處理是按不同時(shí)間階段分別安排的，因而可以大大減少受試者的數(shù)目。對(duì)于三階段或三階段以上的交叉設(shè)計(jì)，可將受試者看作行單位組、試驗(yàn)階段看作列單位組，處理用拉丁字母表示，用重復(fù)拉丁方安排試驗(yàn)和進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析。當(dāng)前68頁(yè)，總共84頁(yè)。交叉設(shè)計(jì)（三階段）

試驗(yàn)階段處理組受試者step1step2step3受試者nACBACBBARCCB

A

CABCBAT1T2T3T1T2T3T1T2T3當(dāng)前69頁(yè)，總共84頁(yè)。（六）序貫設(shè)計(jì)（sequentialdesign）固定樣本的設(shè)計(jì)：先固定實(shí)驗(yàn)單位數(shù)N，然后再將N個(gè)實(shí)驗(yàn)單位按不同方式進(jìn)行隨機(jī)分組，待N個(gè)實(shí)驗(yàn)單位均做完試驗(yàn)并測(cè)得反應(yīng)結(jié)果后，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。序貫設(shè)計(jì)（非固定樣本的設(shè)計(jì)）：無(wú)須先固定實(shí)驗(yàn)單位數(shù)，而是根據(jù)實(shí)驗(yàn)單位進(jìn)入試驗(yàn)的次序，每測(cè)得一個(gè)實(shí)驗(yàn)單位的反應(yīng)結(jié)果就進(jìn)行一次統(tǒng)計(jì)分析，一得出結(jié)論，就立即停止試驗(yàn)。當(dāng)前70頁(yè)，總共84頁(yè)。三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①在某些臨床研究或流行病學(xué)現(xiàn)場(chǎng)研究中，樣本的多少取決于人群中的病例數(shù)和受試者進(jìn)入試驗(yàn)的比率。因此在設(shè)計(jì)階段將樣本數(shù)N看作變數(shù)（不固定）比看作常數(shù)更合理。②當(dāng)處理組間確實(shí)存在差異時(shí)，用序貫分析方法可以較早地得出結(jié)論，通常比固定樣本的設(shè)計(jì)節(jié)約樣本，從而可以減少人力、物力的浪費(fèi)和縮短試驗(yàn)周期。③序貫設(shè)計(jì)是邊試驗(yàn)，邊分析，在臨床療效比較的試驗(yàn)中，一旦分析結(jié)果顯示甲藥優(yōu)于乙藥，則可立即停止試驗(yàn)，并且讓其余受試者均接受甲藥的治療，比固定樣本的設(shè)計(jì)更符合醫(yī)學(xué)試驗(yàn)的倫理學(xué)要求。

當(dāng)前71頁(yè)，總共84頁(yè)。

經(jīng)典的序貫設(shè)計(jì)適用于在短期內(nèi)很快能觀察到結(jié)果的急性試驗(yàn)，且前后兩個(gè)試驗(yàn)單位進(jìn)入試驗(yàn)的間隔時(shí)間不宜太長(zhǎng)。例如比較兩種止痛藥物，如果受試者服藥后的療效幾天后即可以知道，則下一個(gè)受試者應(yīng)在一、二周內(nèi)進(jìn)入試驗(yàn)。常見的序貫設(shè)計(jì)：質(zhì)反應(yīng)與量反應(yīng)的序貫設(shè)計(jì)、量反應(yīng)的團(tuán)