衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)：第三章 實驗設(shè)計

1、第三章第三章 實驗設(shè)計實驗設(shè)計l實驗設(shè)計的特點和類型實驗設(shè)計的特點和類型l實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素l實驗設(shè)計的基本原則實驗設(shè)計的基本原則l實驗設(shè)計的基本步驟實驗設(shè)計的基本步驟l常用的實驗設(shè)計方案常用的實驗設(shè)計方案l臨床試驗設(shè)計臨床試驗設(shè)計第10章 實驗設(shè)計第 3 頁l實驗研究主要具有實驗研究主要具有三個基本特點：三個基本特點：l第一第一，研究人員能夠按照實驗設(shè)計的目的及，研究人員能夠按照實驗設(shè)計的目的及要求設(shè)置處理因素。要求設(shè)置處理因素。l第二第二，受試對象可以通過隨機化原則隨機地，受試對象可以通過隨機化原則隨機地接受某種處理因素或某種處理因素的不同水接受某種處理因素或某種處理因素

2、的不同水平。平。l第三第三，由于應(yīng)用了隨機化原則，使各比較組，由于應(yīng)用了隨機化原則，使各比較組之間達到了較好的均衡性，因而，最大限度之間達到了較好的均衡性，因而，最大限度地減少了非處理因素對實驗效應(yīng)及結(jié)果的干地減少了非處理因素對實驗效應(yīng)及結(jié)果的干擾和影響。擾和影響。 （一）實驗研究的特（一）實驗研究的特點點第一節(jié)第一節(jié) 實驗設(shè)計的特點和類型實驗設(shè)計的特點和類型第 4 頁l由于實驗研究具備這三個特點，由于實驗研究具備這三個特點，就使得實驗研究中各比較組之間就使得實驗研究中各比較組之間具有較好的均衡性及可比性，大具有較好的均衡性及可比性，大大減少了各種非處理因素或背景大減少了各種非處理因素或背景干

3、擾因素對實驗效應(yīng)及結(jié)果的影干擾因素對實驗效應(yīng)及結(jié)果的影響，可以更為有效地控制實驗誤響，可以更為有效地控制實驗誤差，提高了實驗研究的效率及實差，提高了實驗研究的效率及實驗結(jié)果的可靠性。驗結(jié)果的可靠性。 第 5 頁l實驗研究有多種分類方法，一般常根據(jù)受試實驗研究有多種分類方法，一般常根據(jù)受試對象的特征分為三大類：對象的特征分為三大類：l1.1.動物實驗動物實驗(animal experiment)(animal experiment) 是指用是指用人工飼養(yǎng)繁殖的動物進行實驗研究。其特點人工飼養(yǎng)繁殖的動物進行實驗研究。其特點是，容易控制處理因素及背景干擾因素，實是，容易控制處理因素及背景干擾因素，實

4、驗誤差較小，實驗成本較低，觀察的實驗效驗誤差較小，實驗成本較低，觀察的實驗效應(yīng)較為客觀。如果在實驗研究中，出現(xiàn)因各應(yīng)較為客觀。如果在實驗研究中，出現(xiàn)因各種原因而導(dǎo)致動物意外死亡或缺失時，可據(jù)種原因而導(dǎo)致動物意外死亡或缺失時，可據(jù)情予以補充，收集資料及分析資料均較為方情予以補充，收集資料及分析資料均較為方便。便。（二）實驗研究的分類（二）實驗研究的分類第 6 頁l1 1。動物實驗。動物實驗 幾乎可用于醫(yī)學(xué)研究的各個領(lǐng)域。幾乎可用于醫(yī)學(xué)研究的各個領(lǐng)域。由于動物與人體之間在種屬等等方面存在巨大差由于動物與人體之間在種屬等等方面存在巨大差異，因此，動物實驗的研究結(jié)果不能直接推論到異，因此，動物實驗的研

5、究結(jié)果不能直接推論到人體上，而是可以作為人體研究的參考依據(jù)或基人體上，而是可以作為人體研究的參考依據(jù)或基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。礎(chǔ)數(shù)據(jù)。l常用于醫(yī)學(xué)研究的實驗動物有常用于醫(yī)學(xué)研究的實驗動物有大白鼠、小白鼠、大白鼠、小白鼠、豚鼠、兔子、貓、狗、羊和豬等，還可以是猴及豚鼠、兔子、貓、狗、羊和豬等，還可以是猴及靈長目類動物。靈長目類動物。各種動物都有其自身的特點，選各種動物都有其自身的特點，選擇動物時，要根據(jù)研究目的先確定動物的種類，擇動物時，要根據(jù)研究目的先確定動物的種類，還應(yīng)特別注意動物的性別、年齡、品系等特征。還應(yīng)特別注意動物的性別、年齡、品系等特征。第 7 頁v 臨床試驗臨床試驗 是指按科學(xué)的實驗方法，研是

6、指按科學(xué)的實驗方法，研究疾病在臨床階段規(guī)律的試驗。臨床試究疾病在臨床階段規(guī)律的試驗。臨床試驗研究的對象主要是驗研究的對象主要是病人或健康人病人或健康人。2.2.臨床試驗（臨床試驗（clinical trialclinical trial）1 1）選擇病人選擇病人可以作為實驗組也可以作為對照組。一般是選擇患某種確可以作為實驗組也可以作為對照組。一般是選擇患某種確診疾病的患者為觀察病例。選擇病人除考慮病人本身的特診疾病的患者為觀察病例。選擇病人除考慮病人本身的特征外，還要考慮疾病的特征，如病情的發(fā)展?fàn)顩r，常規(guī)治征外，還要考慮疾病的特征，如病情的發(fā)展?fàn)顩r，常規(guī)治療方案的療效情況，病人的生存狀況是否存

7、在危險等等方療方案的療效情況，病人的生存狀況是否存在危險等等方面。面。 第 8 頁l2 2）選擇健康人）選擇健康人 l 一般是作為試驗的對照組，考慮的各方面因一般是作為試驗的對照組，考慮的各方面因素與病人相同或相近。素與病人相同或相近。由于人的背景因素及個由于人的背景因素及個性特征極為復(fù)雜性特征極為復(fù)雜，在進行臨床試驗研究時，除，在進行臨床試驗研究時，除考慮上述因素外，還要考慮考慮上述因素外，還要考慮醫(yī)德醫(yī)德等方面的問題等方面的問題。在選擇病人及健康人、選擇處理因素時，要。在選擇病人及健康人、選擇處理因素時，要非常慎重。試驗前應(yīng)該經(jīng)過科研小組成員及有非常慎重。試驗前應(yīng)該經(jīng)過科研小組成員及有關(guān)專

8、家的認(rèn)真討論，并進行周密設(shè)計，以關(guān)專家的認(rèn)真討論，并進行周密設(shè)計，以避免避免出現(xiàn)各種意外情況。因此，針對人體的臨床試出現(xiàn)各種意外情況。因此，針對人體的臨床試驗研究與動物試驗研究存在很大的區(qū)別。這是驗研究與動物試驗研究存在很大的區(qū)別。這是每位醫(yī)學(xué)科研工作者應(yīng)該十分注意的。每位醫(yī)學(xué)科研工作者應(yīng)該十分注意的。 第 9 頁l3 3社區(qū)干預(yù)試驗社區(qū)干預(yù)試驗l（community intervention trialcommunity intervention trial） l是指對社區(qū)中的所有人群施加某種處理因素并觀察是指對社區(qū)中的所有人群施加某種處理因素并觀察一段較長的時間。一段較長的時間。l其目的是

9、通過干擾某些在人群中存在的危險因素或其目的是通過干擾某些在人群中存在的危險因素或施加某種保護性措施，觀察處理因素在社區(qū)人群中施加某種保護性措施，觀察處理因素在社區(qū)人群中產(chǎn)生的效應(yīng)或預(yù)防效果。典型的社區(qū)干預(yù)試驗的實產(chǎn)生的效應(yīng)或預(yù)防效果。典型的社區(qū)干預(yù)試驗的實例之一是在社區(qū)人群的飲水中加入例之一是在社區(qū)人群的飲水中加入氟化物氟化物以觀察是以觀察是否能夠降低人群的齲齒發(fā)生率的試驗。由于社區(qū)干否能夠降低人群的齲齒發(fā)生率的試驗。由于社區(qū)干預(yù)試驗中涉及人群數(shù)量多，人群結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易控預(yù)試驗中涉及人群數(shù)量多，人群結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易控制處理因素及背景干擾因素，且難以對人群給予處制處理因素及背景干擾因素，且難以對人

10、群給予處理因素時進行隨機化分配，其試驗效果及效應(yīng)的確理因素時進行隨機化分配，其試驗效果及效應(yīng)的確切性往往不易準(zhǔn)確判斷或確定。切性往往不易準(zhǔn)確判斷或確定。第 10 頁第二節(jié)第二節(jié) 實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素l實驗設(shè)計有實驗設(shè)計有三個基本要素三個基本要素，即受試對象、處理因素和，即受試對象、處理因素和實驗效應(yīng)。三個基本要素是相互聯(lián)系的。實驗效應(yīng)。三個基本要素是相互聯(lián)系的。l l在實驗設(shè)計階段，研究人員應(yīng)根據(jù)實驗研究的目的，在實驗設(shè)計階段，研究人員應(yīng)根據(jù)實驗研究的目的，緊緊抓住這三個基本要素，并應(yīng)通盤考慮如何去合理緊緊抓住這三個基本要素，并應(yīng)通盤考慮如何去合理有效地安排這三個基本要素。只有

11、這樣，實驗設(shè)計才有效地安排這三個基本要素。只有這樣，實驗設(shè)計才會有明確的方向。會有明確的方向。實驗設(shè)計是實驗研究中最為重要和實驗設(shè)計是實驗研究中最為重要和關(guān)鍵的第一步。必須給予高度重視。關(guān)鍵的第一步。必須給予高度重視。l有些研究人員未能充分認(rèn)識到這第一步的重要性。經(jīng)有些研究人員未能充分認(rèn)識到這第一步的重要性。經(jīng)常是先進行實驗研究工作，其后才考慮實驗設(shè)計問題常是先進行實驗研究工作，其后才考慮實驗設(shè)計問題。 第 11 頁l（一）受試對象（一）受試對象l受試對象（受試對象（study subjectsstudy subjects）是指在實驗研究是指在實驗研究中研究人員所要觀察的客體，即處理因素作用中

12、研究人員所要觀察的客體，即處理因素作用的對象。受試對象主要包括的對象。受試對象主要包括人、動物、微生物人、動物、微生物以及人或動物的試驗材料。如器官、組織、細(xì)以及人或動物的試驗材料。如器官、組織、細(xì)胞、血液、尿液、糞便等。胞、血液、尿液、糞便等。 第 12 頁l選擇受試對象是根據(jù)科研課題的研究目的而確定的。l選擇受試對象應(yīng)考慮下列幾點：l進行基礎(chǔ)性的醫(yī)學(xué)研究，多選擇動物及其材料作為受試對象，并可由此積累資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；l觀察臨床療效、臨床檢驗水平、診斷水平及社區(qū)干預(yù)試驗等，多選擇人體及其材料作為受試對象。一般常以病人為實驗組，健康人為對照組；也可選擇幾組不同類型的病人分別作為實驗組和對照組。第

13、 13 頁l（一）（一） 受試對象的基本條件受試對象的基本條件l受試對象應(yīng)具備下列基本條件。受試對象應(yīng)具備下列基本條件。l（1 1）敏感性：是指受試對象接受處理因素后，容易顯示實）敏感性：是指受試對象接受處理因素后，容易顯示實驗效應(yīng)。驗效應(yīng)。l（2 2）特異性：是指受試對象接受處理因素后，只產(chǎn)生特定）特異性：是指受試對象接受處理因素后，只產(chǎn)生特定的實驗效應(yīng)。的實驗效應(yīng)。l（3 3）穩(wěn)定性：是指受試對象產(chǎn)生的實驗效應(yīng)僅在特定范圍）穩(wěn)定性：是指受試對象產(chǎn)生的實驗效應(yīng)僅在特定范圍內(nèi)波動，且波動相對較小。內(nèi)波動，且波動相對較小。l（4 4）經(jīng)濟性：是指受試對象容易獲取且價格便宜。）經(jīng)濟性：是指受試對象

14、容易獲取且價格便宜。l（5 5）可行性：是指受試對象便于施加處理因素及獲取標(biāo)本）可行性：是指受試對象便于施加處理因素及獲取標(biāo)本。l（6 6）相似性：是指動物產(chǎn)生的實驗效應(yīng)盡可能與人體近似）相似性：是指動物產(chǎn)生的實驗效應(yīng)盡可能與人體近似。第 14 頁l（一）（一） 常用受試對象的基本特征常用受試對象的基本特征l1 1。動物動物 醫(yī)學(xué)研究中的各個領(lǐng)域幾乎都要醫(yī)學(xué)研究中的各個領(lǐng)域幾乎都要用到實驗動物。使用動物作為受試對象非常方用到實驗動物。使用動物作為受試對象非常方便，安全性高，價格相對便宜，而且不涉及人便，安全性高，價格相對便宜，而且不涉及人類的醫(yī)德問題。研究中動物意外缺失可以據(jù)情類的醫(yī)德問題。研

15、究中動物意外缺失可以據(jù)情予以補充。飼養(yǎng)、管理及觀察動物十分方便且予以補充。飼養(yǎng)、管理及觀察動物十分方便且容易做到。選擇動物一般要考慮動物的種類、容易做到。選擇動物一般要考慮動物的種類、種屬、品系、窩別、性別、年齡、體重、健康種屬、品系、窩別、性別、年齡、體重、健康狀況、是否容易飼養(yǎng)和存活，對施加的處理因狀況、是否容易飼養(yǎng)和存活，對施加的處理因素的反應(yīng)特征等方面。素的反應(yīng)特征等方面。第 15 頁l（1 1）小白鼠及大白鼠）小白鼠及大白鼠 嚙齒類動物。主要用于進行毒嚙齒類動物。主要用于進行毒理學(xué)研究?？梢匝芯扛鞣N有害毒物的急慢性毒性作用理學(xué)研究?？梢匝芯扛鞣N有害毒物的急慢性毒性作用及及“三致三致”

16、作用，即毒物的致突變作用，致畸變作用作用，即毒物的致突變作用，致畸變作用及致癌作用。用此類動物進行實驗研究，其及致癌作用。用此類動物進行實驗研究，其特點特點是價是價格低，易飼養(yǎng)，可以大量使用。但由于嚙齒類動物缺格低，易飼養(yǎng)，可以大量使用。但由于嚙齒類動物缺乏嘔吐反射，故凡是能引起嘔吐反射的化合物的毒性乏嘔吐反射，故凡是能引起嘔吐反射的化合物的毒性研究，一般不能使用此類動物。研究，一般不能使用此類動物。l（2 2）兔）兔 也屬于嚙齒類動物。用于化合物的毒性試驗也屬于嚙齒類動物。用于化合物的毒性試驗研究。尤其是研究。尤其是經(jīng)皮膚接觸的毒作用試驗經(jīng)皮膚接觸的毒作用試驗。也可用于胃。也可用于胃腸道對外

17、來化合物的吸收動力學(xué)研究。腸道對外來化合物的吸收動力學(xué)研究。第 16 頁l（3）貓和狗 為非嚙齒類動物的典型代表?？捎糜诙纠韺W(xué)試驗研究，也可用于生理學(xué)研究。如進行血壓、睡眠等方面的研究。但貓與狗的價格較高，不適于大數(shù)量使用。l（4）豬 其皮膚結(jié)構(gòu)與人體較近似，可用于各種毒物對皮膚的毒性作用研究。豬的軀體較大，價格較高，不便于大量使用。l（5）其它 猴與靈長目類動物與人類較接近，但其價格昂貴，只用于某些特殊研究。一般情況下不使用此類動物。第 17 頁l2。人體 以人體作為觀察對象，涉及的問題很多且較為復(fù)雜，一般應(yīng)考慮下列幾個方面：l（1）一般條件 性別、年齡、民族、個人嗜好、生活習(xí)慣、居住地區(qū)等

18、。l（2）健康狀況 既往病史、家族成員病史、目前健康狀況，身體發(fā)育狀況等。l（3）社會因素 職業(yè)、文化程度、經(jīng)濟條件、居住條件、家庭狀況、心理狀況、個性特征、病人及其家屬的合作態(tài)度等。 第 18 頁l（4）疾病因素 病種、病型、病期、病程、病情、診斷方法、診斷標(biāo)準(zhǔn)、試驗研究的時間期限等。l（5）機體材料 標(biāo)本的獲取部位、獲取條件、新鮮程度、保存方法、培養(yǎng)條件、運輸及傳送方式等。l （6）外界環(huán)境因素 醫(yī)院規(guī)模、醫(yī)療水平、醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)護人員的水平及素質(zhì)、病房的大小、病房中病人數(shù)量、病人距離醫(yī)院的遠(yuǎn)近，就診的方便程度等。第 19 頁l人體作為受試對象，常用于臨床治療方案的療效觀察研究以及某種疫苗在

19、人群中預(yù)防某種疾病的效果觀察等。在臨床治療工作中，每一位病人都可以作為一個觀察對象。但是，按照實驗設(shè)計的四個基本原則，如想在特定時期內(nèi)選擇幾組除處理因素不同以外，其它各方面條件都基本一致的病例，則是一件相當(dāng)困難的事情。 第 20 頁l（二）處理因素（二）處理因素（study factorstudy factor）l 是指由研究人員施加于受試對象并能產(chǎn)生一定試驗效應(yīng)是指由研究人員施加于受試對象并能產(chǎn)生一定試驗效應(yīng)的因素。醫(yī)學(xué)科研中常用的處理因素主要有下列幾大類：的因素。醫(yī)學(xué)科研中常用的處理因素主要有下列幾大類：l1.1.物理因素物理因素 電、磁、光、聲、溫度、射線、微波、超聲電、磁、光、聲、溫度

20、、射線、微波、超聲波等。波等。l2.2.化學(xué)因素化學(xué)因素 藥物、營養(yǎng)素、激素、毒物、各種有機和無藥物、營養(yǎng)素、激素、毒物、各種有機和無機化合物等。機化合物等。l3.3.生物因素生物因素 寄生蟲、真菌、細(xì)菌、病毒及其生物制品等寄生蟲、真菌、細(xì)菌、病毒及其生物制品等。第 21 頁l處理因素 在實驗設(shè)計階段也要認(rèn)真考慮并仔細(xì)分析。尤其是處理因素的劑量及水平數(shù)應(yīng)該通過預(yù)試驗或據(jù)以往經(jīng)驗有一定的了解和把握。l處理因素劑量過小，受試對象不產(chǎn)生反應(yīng)，達不到觀察試驗效應(yīng)的目的。l如果劑量過大，則可能導(dǎo)致受試對象的強烈反應(yīng)乃至死亡。對動物進行毒理學(xué)研究時，處理因素的劑量變化范圍較大，可以使動物不出現(xiàn)反應(yīng)，剛出現(xiàn)

21、反應(yīng)，到動物出現(xiàn)較大反應(yīng)或死亡。對于臨床試驗，由于針對的是人體，控制處理因素的劑量范圍是非常重要的。其注意點是，應(yīng)在保證人體安全的前提下，將處理因素安全劑量范圍內(nèi)的不同劑量水平施加于人體，觀察機體的反應(yīng)及試驗效應(yīng)。第 22 頁l在實驗研究中，由于影響試驗結(jié)果的因素很多，有時則十分復(fù)雜。因此，在安排施加處理因素時，應(yīng)考慮下列幾個方面 。l1。抓住實驗中的主要因素 任何一項實驗研究都有其主要的方面或主要矛盾。 l2。確定處理因素和非處理因素 實驗研究中應(yīng)根據(jù)研究目的確定處理因素和非處理因素。一般情況下，兩者的區(qū)別并不困難。 l 3。處理因素標(biāo)準(zhǔn)化 是指在進行同一個實驗研究時，施加于多個受試對象的處

22、理因素是相同一致的。不能隨意加以改變。尤其是用于病人的藥物。 第 23 頁（三）實驗效應(yīng)l實驗效應(yīng)（experimental effect）是指處理因素施加于受試對象并經(jīng)過一定時間，受試對象產(chǎn)生的各種反應(yīng)及表現(xiàn)。這些反應(yīng)可以是主觀的，也可以是客觀的。l實驗效應(yīng)可以用各種各樣的具體指標(biāo)來表示。觀察實驗效應(yīng)，應(yīng)盡可能選擇客觀指標(biāo)以及容易檢測及分析的指標(biāo)。 第 24 頁l（一）觀察指標(biāo)的分類 觀察指標(biāo)按其性質(zhì)一般可以分為下列幾類：l1.定量指標(biāo) 可以用具體的度量衡單位來表示的指標(biāo)。如人體的身高用厘米表示，體重用公斤表示，脈搏用每分鐘的次數(shù)來表示。計量指標(biāo)可以根據(jù)具體指標(biāo)的要求，精確到小數(shù)點后面若干位

23、。l2.分類指標(biāo) 按受試對象的屬性或特征先分類，再計數(shù)各類的個數(shù)。用絕對數(shù)或相對數(shù)來表示。如某檢測指標(biāo)的結(jié)果可以用“是”或“否”，“陰性”或“陽性”來表示。第 25 頁l3.等級指標(biāo) 按試驗效應(yīng)的程度分為若干等級，并計數(shù)各等級的個數(shù)。該指標(biāo)介于定量及分類指標(biāo)之間。如用某治療方案治療病人，其觀察結(jié)果可以分為四個等級，即：無效，顯效，好轉(zhuǎn)，痊愈。這四個等級可以用一個或多個具體量度指標(biāo)來確定。第 26 頁l(二）選擇觀察指標(biāo)的要求l1.關(guān)聯(lián)性 是指觀察指標(biāo)與研究目的有著本質(zhì)而密切的聯(lián)系，能夠確切反映處理因素的試驗效應(yīng)。這些指標(biāo)可以通過查閱文獻或根據(jù)以往經(jīng)驗而獲得。l2.客觀性 是指能夠借助各種檢測手

24、段及方法所觀測記錄的指標(biāo)。如血壓，紅細(xì)胞數(shù)，心電圖，尿鉛含量等指標(biāo)。第 27 頁l3.精確性 精確性包括兩層含義。其一是準(zhǔn)確度，即指實際測量值與真值的接近程度。準(zhǔn)確度越高，測量值越接近真值，誤差則越小。盡管真值往往未知，但準(zhǔn)確度越高，指標(biāo)的可靠性越高。其二是精密度，指在重復(fù)觀察及測量時，觀察值與其平均值的接近程度。精密度越高，說明重復(fù)的測量值越接近，檢測設(shè)備或手段的穩(wěn)定性越好。第 28 頁l4.穩(wěn)定性 是指觀察指標(biāo)變異度的大小。穩(wěn)定性高，則變異度小，指標(biāo)的代表性強，反之亦然。穩(wěn)定性一般可以用該指標(biāo)的變異系數(shù)來表示。如果變異系數(shù)不超過15%20%，則該指標(biāo)的穩(wěn)定性較好。l5.靈敏性 是指各種檢測

25、手段和方法能夠檢測出試驗效應(yīng)微小變化的能力。靈敏性越高，則檢測出試驗效應(yīng)微小變化的能力越強。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，檢測手段的靈敏性將會越來越高。第 29 頁l6.特異性 是指檢測指標(biāo)的排它性,是觀察指標(biāo)對某種特殊試驗效應(yīng)及結(jié)果的反映能力。特異性越強，觀察指標(biāo)反映某種試驗效應(yīng)的能力越強。特異性對診斷嚴(yán)重疾病的意義非常重要。如果某檢測指標(biāo)特異性強，則該指標(biāo)對確診和早期發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重疾病具有直接意義。如檢測指標(biāo)甲胎蛋白對確診早期肝癌具有重要意義。 第 30 頁l（三） 消除心理偏性的方法l心理偏性是指研究人員及受試對象由于各自的心理偏見而在觀察或描述試驗效應(yīng)時產(chǎn)生的誤差。如醫(yī)護人員容易認(rèn)為自己使用的治療

26、方案要好于其他人的治療方案。病人則容易受醫(yī)院規(guī)模大小，醫(yī)療設(shè)備的先進程度，醫(yī)院醫(yī)療水平的高低，權(quán)威醫(yī)護人員或普通醫(yī)護人員治療等等方面的心理影響。這些影響可以導(dǎo)致病人主觀感覺的偏見。消除上述心理偏性的方法一般是使用盲法設(shè)計。第 31 頁第三節(jié)第三節(jié) 實驗設(shè)計的基本原則實驗設(shè)計的基本原則l實驗設(shè)計包括四項基本原則，即隨機化的原則實驗設(shè)計包括四項基本原則，即隨機化的原則，對照的原則，重復(fù)的原則和均衡的原則。，對照的原則，重復(fù)的原則和均衡的原則。l一、隨機化的原則一、隨機化的原則l1.1.概念及用途概念及用途 隨機化（隨機化（randomizationrandomization）是是指總體中的每一個個

27、體都有均等的機會被抽取指總體中的每一個個體都有均等的機會被抽取或被分配到實驗組及對照組中去。隨機化原則或被分配到實驗組及對照組中去。隨機化原則的核心是機會均等。使用隨機化方法可以的核心是機會均等。使用隨機化方法可以消除消除在抽樣及分組過程中，由于研究人員對受試對在抽樣及分組過程中，由于研究人員對受試對象主觀意愿的選擇而造成試驗效應(yīng)的誤差象主觀意愿的選擇而造成試驗效應(yīng)的誤差。 第 32 頁l2.隨機化的方法 隨機化的方法有多種。常用的有抽簽法，抓鬮法，隨機數(shù)字法等。隨機數(shù)字法一般有隨機數(shù)字表和隨機排列表。普通函數(shù)型電子計算器也可以顯示隨機數(shù)字。隨機數(shù)字表中出現(xiàn)數(shù)字09的機會或概率是均等的。利用隨

28、機數(shù)字分組的方法很多也很靈活。第 33 頁l對照（control）是指在實驗研究中使受試對象的處理因素和非處理因素的試驗效應(yīng)的差異有一個科學(xué)的對比。主要目的是為了排除對照組和實驗組中非處理因素對試驗效應(yīng)的影響或干擾作用，并使得實驗組和對照組具有可比性。對照的基本要求是，除處理因素作有計劃的變化外，實驗組與對照組的其它條件盡量保持一致。 二、對照的原則二、對照的原則第 34 頁l實驗研究中設(shè)置對照組是非常重要的。常用的對照方法有下列幾種。l（一）空白對照 空白對照是指對照組不施加任何處理因素。常用于防疫系統(tǒng)疫苗接種效果的觀察與研究。l注意：在動物實驗研究中，可以使用空白對照，而在針對人體的臨床試

29、驗研究中，一般不能使用空白對照。對照組可以使用常規(guī)療法以保證病人的生命安全，而對危重病人則更要注意不能使用空白對照。 第 35 頁l（二）標(biāo)準(zhǔn)對照 l標(biāo)準(zhǔn)對照是指以公認(rèn)或習(xí)慣的標(biāo)準(zhǔn)方法、標(biāo)準(zhǔn)值或正常值作為對照。這些對照值或標(biāo)準(zhǔn)值一般是多個地區(qū)多年累積的經(jīng)驗結(jié)果，具有參考價值和意義。l實驗研究中一般不用標(biāo)準(zhǔn)值作對照，主要是某項實驗研究中的實驗條件難以與標(biāo)準(zhǔn)值的實驗條件相一致，不具備良好的可比性。臨床試驗研究中可以用常規(guī)療法或經(jīng)驗療法作為標(biāo)準(zhǔn)對照組。 第 36 頁l（三） 實驗對照l實驗對照是指對照組雖未施加處理因素，但卻施加了某種與處理因素有關(guān)的實驗因素。這是一種比較特殊的非處理因素。 l例如，

30、研究賴氨酸對促進兒童的生長發(fā)育作用，實驗組兒童的課間餐為加賴氨酸的面包，對照組為不加賴氨酸的面包，兩組兒童面包的數(shù)量是一致的。 第 37 頁l（四）自身對照l自身對照是指對照和實驗在同一個受試對象身上進行，只是在進行對照組和實驗組的觀察時，在時間上有前后順序的不同。l（五）相互對照l相互對照是指不專門設(shè)置對照組，而以各實驗組之間互為對照，比較各處理因素試驗效應(yīng)的相對大小及作用。 第 38 頁l（六） 安慰劑對照l安慰劑（placebo）是指一種無藥理作用的假藥，其與治療藥物在外觀、劑型等方面不能被受試對象所識別。安慰劑對照則是指將安慰劑施加于對照組的受試對象。安慰劑對照是一種特殊的空白對照，其

31、目的主要是排除病人或受試對象的心理偏見。l人作為受試對象具有復(fù)雜的心理過程，極易受到各種外界因素的影響和干擾。 第 39 頁l（七）歷史對照l歷史對照是指以過去或以往的研究結(jié)果作為對照。主要用于對難治或無法治愈的疾病的研究，如晚期惡性腫瘤，狂犬病等疾病。l由于這些疾病難以治愈或無法治愈，這種累積下來的治療結(jié)果就成為歷史對照。例如，狂犬病一但發(fā)病，其治愈率幾乎為零，這是一個歷史的治療結(jié)果。歷史對照一般不宜使用，應(yīng)用時應(yīng)特別注意資料的各種背景條件因素及其可比性。 第 40 頁l三、重復(fù)的原則l重復(fù)（replication）是指實驗組和對照組的受試對象應(yīng)具有一定的數(shù)量。重復(fù)表現(xiàn)為二個含義：其一是樣本

32、含量的大?。黄涠峭辉囼炛貜?fù)次數(shù)的多少，兩者的本質(zhì)是相同的。按照抽樣誤差變化的規(guī)律，在抽樣中，隨著樣本含量的增大或重復(fù)次數(shù)的增加，抽樣誤差將逐漸減小。 第 41 頁l如果研究總體中的所有個體，其優(yōu)點是研究的指標(biāo)準(zhǔn)確可靠，沒有抽樣誤差，具有較高或很高的參考價值；缺點是耗費大量的人力、物力、財力和時間，一般情況下是不采用的。研究樣本的優(yōu)點是節(jié)省人力、物力、財力和時間；缺點是觀察指標(biāo)存在抽樣誤差，降低了指標(biāo)的準(zhǔn)確性和可靠性。如果未認(rèn)真進行實驗設(shè)計和考慮抽樣方法，則樣本指標(biāo)常可導(dǎo)致錯誤的結(jié)論。這也是在抽樣研究中要十分注意的問題。第 42 頁l四、均衡的原則l均衡的原則也稱為齊同原則，是指對照組除處理

33、因素與實驗組不同外，其它各種條件及因素應(yīng)基本一致。這些條件及因素即指非處理因素或稱為背景因素。對照組與實驗組應(yīng)具有較好的均衡性，這樣才能保證各組之間具有較好的可比性，才能充分顯示出實驗組處理因素的效應(yīng)和作用，排除其它各種因素的干擾和影響。第四節(jié)第四節(jié) 實驗設(shè)計的基本內(nèi)容與步驟實驗設(shè)計的基本內(nèi)容與步驟建立研究假設(shè)建立研究假設(shè) 選題選題v 科學(xué)性：科學(xué)性：科學(xué)依據(jù)科學(xué)依據(jù)v 新穎性：新穎性：創(chuàng)新點創(chuàng)新點v 實用性：實用性：解決當(dāng)前社會存在的主要問題解決當(dāng)前社會存在的主要問題v 可行性：可行性：人力、物力和財力是否充分人力、物力和財力是否充分 確定研究假設(shè)確定研究假設(shè)v 主要問題主要問題v 輔助問題

34、輔助問題明確研究范圍明確研究范圍 明確受試對象所組成的研究總體明確受試對象所組成的研究總體 確定適宜選入標(biāo)準(zhǔn)確定適宜選入標(biāo)準(zhǔn)(eligibilitycriteria)v納入標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn)(inclusioncriteria)v排除標(biāo)準(zhǔn)排除標(biāo)準(zhǔn)(exclusioncriteria)確定處理因素確定處理因素 分清處理因素和非處理因素分清處理因素和非處理因素 處理因素應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化處理因素應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化明確觀察指標(biāo)明確觀察指標(biāo) 觀察指標(biāo)選擇的三大原則：觀察指標(biāo)選擇的三大原則：客觀性的定量指標(biāo)客觀性的定量指標(biāo)靈敏性高的指標(biāo)靈敏性高的指標(biāo)精確性好的指標(biāo)精確性好的指標(biāo)確定誤差和偏倚的控制措施確定誤差和偏倚的控制措施

35、研究結(jié)果主要受以下幾個方面的影響：研究結(jié)果主要受以下幾個方面的影響： 處理因素的作用處理因素的作用 各種誤差的干擾（各種誤差的干擾（誤差的概念及種類誤差的概念及種類） 各種偏倚的干擾（各種偏倚的干擾（偏倚的概念及種類偏倚的概念及種類） 估計樣本含量估計樣本含量 誤差：誤差：泛指實測值與真值之差。分為兩大類：泛指實測值與真值之差。分為兩大類： 隨機誤差：隨機誤差：偶然誤差。它是一類不恒定的、隨偶然誤差。它是一類不恒定的、隨 機變化的誤差。機變化的誤差。不可避免不可避免，但隨機，但隨機 誤差服從正態(tài)分布，可以用統(tǒng)計學(xué)誤差服從正態(tài)分布，可以用統(tǒng)計學(xué) 方法方法估計其大小估計其大小 非系統(tǒng)誤差：非系統(tǒng)誤

36、差：由于研究者偶然的失誤所造成的誤由于研究者偶然的失誤所造成的誤 差，亦稱為差，亦稱為過失誤差過失誤差。可以避免可以避免系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差：實驗過程中產(chǎn)生的一些誤差，其值是實驗過程中產(chǎn)生的一些誤差，其值是 恒定不變的或者是遵循一定的規(guī)律變恒定不變的或者是遵循一定的規(guī)律變 化?；?。一般情況下不可避免一般情況下不可避免 非隨機誤差非隨機誤差偏倚偏倚: :是指在實驗中由于某些非實驗因素的干擾是指在實驗中由于某些非實驗因素的干擾 所形成的所形成的系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差，歪曲了處理因素的真實效，歪曲了處理因素的真實效應(yīng)。分為以下三大類：應(yīng)。分為以下三大類： 定義：定義：由于納入觀察對象的方法不正確而產(chǎn)生的由于

37、納入觀察對象的方法不正確而產(chǎn)生的 偏倚。發(fā)生在偏倚。發(fā)生在設(shè)計階段設(shè)計階段 控制措施：控制措施： 選擇性偏倚選擇性偏倚(selectionbias) v正確擬定觀察對象的納入和排除標(biāo)準(zhǔn)正確擬定觀察對象的納入和排除標(biāo)準(zhǔn)v采用分層抽樣的方法采用分層抽樣的方法v正確設(shè)立對照正確設(shè)立對照v貫徹隨機化原則貫徹隨機化原則 定義：定義：實驗過程中對研究對象進行觀察或測量而實驗過程中對研究對象進行觀察或測量而 造成的偏倚。發(fā)生在造成的偏倚。發(fā)生在實施階段實施階段 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 測量性偏倚測量性偏倚(measurementbias)v沾染：沾染：對照組接受了實驗組的處理措施，造成對照組接受了實驗組的處理

38、措施，造成實驗組和對照組間差異縮小的假象實驗組和對照組間差異縮小的假象v干擾：干擾：實驗組接受了額外的措施實驗組接受了額外的措施(非處理措施非處理措施)擴大了實驗組和對照組之間的差異擴大了實驗組和對照組之間的差異v依從性差依從性差v失訪失訪v檢查或診斷結(jié)果的不一致檢查或診斷結(jié)果的不一致v觀察記錄的失誤觀察記錄的失誤v心理因素的干擾心理因素的干擾 控制措施：控制措施：v盲法盲法單盲法單盲法：僅受試對象不知道處理措施的內(nèi)容：僅受試對象不知道處理措施的內(nèi)容雙盲法雙盲法：實驗操作者和受試對象均不知道誰接：實驗操作者和受試對象均不知道誰接受了處理措施受了處理措施三盲法三盲法：實驗操作者、受試對象和資料分

39、析者：實驗操作者、受試對象和資料分析者均不知道誰接受了處理措施均不知道誰接受了處理措施。道德問題道德問題v簽定研究合同簽定研究合同v檢查受試對象的依從情況檢查受試對象的依從情況v定期檢查實驗記錄定期檢查實驗記錄v估計重復(fù)判斷的一致性估計重復(fù)判斷的一致性(appaappa檢驗檢驗)世界醫(yī)學(xué)會早在世界醫(yī)學(xué)會早在1960就發(fā)表了就發(fā)表了赫爾辛基宣言赫爾辛基宣言（declaration of Helsinki）。）。1975年在日本東京年在日本東京1983年在意大利威尼斯、年在意大利威尼斯、1989年在中國香港先后年在中國香港先后修訂了修訂了3 次。次。其主要內(nèi)容為：其主要內(nèi)容為： 盲法試驗不應(yīng)對病人

40、造成任何損害或不應(yīng)有的危險盲法試驗不應(yīng)對病人造成任何損害或不應(yīng)有的危險 患者知情患者知情我國臨床試驗法律規(guī)定：試驗前必須簽定我國臨床試驗法律規(guī)定：試驗前必須簽定知情同意書知情同意書（試驗?zāi)康?、試驗方案、受試者的受益、承?dān)的風(fēng)險（試驗?zāi)康?、試驗方案、受試者的受益、承?dān)的風(fēng)險和義務(wù)）和義務(wù)）一致性檢驗：一致性檢驗：appaappa檢驗檢驗 觀察者內(nèi)一致性觀察者內(nèi)一致性：同一觀察者對同一患者進行兩同一觀察者對同一患者進行兩 次以上觀察作出判斷的一致性次以上觀察作出判斷的一致性 觀察者間一致性：觀察者間一致性：兩個或多個觀察者對同一對象兩個或多個觀察者對同一對象 進行觀察作出判斷的一致性進行觀察作出判

41、斷的一致性 一致性一致性 appa檢驗統(tǒng)計量：檢驗統(tǒng)計量： eeAPPPKappa1PA 為實際一致率，為實際一致率，Pe 為期望一致率，即由于偶然機為期望一致率，即由于偶然機會所造成的一致率，簡稱期望率會所造成的一致率，簡稱期望率 appa值的意義值的意義 appa 在在01之間之間,appa值越大值越大,說明一致性越好說明一致性越好若若appa值值0，說明一致性完全是由于機遇造成，說明一致性完全是由于機遇造成若若appa 0.75，說明已取得相當(dāng)滿意的一致程度說明已取得相當(dāng)滿意的一致程度若若appa 0.4，說明一致程度不夠理想說明一致程度不夠理想 appa值的假設(shè)檢驗值的假設(shè)檢驗 321

42、1NCRCRPPNPsiiiieesu 定義：定義：在總結(jié)分析階段，由于某些非處理因素與在總結(jié)分析階段，由于某些非處理因素與 處理因素同時并存，造成結(jié)果的偏倚。發(fā)處理因素同時并存，造成結(jié)果的偏倚。發(fā) 生在生在分析階段分析階段 控制措施：控制措施： 混雜性偏倚混雜性偏倚(confoundingbias)v選擇性偏倚的四種控制措施選擇性偏倚的四種控制措施v配對設(shè)計配對設(shè)計v配伍組設(shè)計（隨機區(qū)組設(shè)計）配伍組設(shè)計（隨機區(qū)組設(shè)計）v交叉設(shè)計交叉設(shè)計v標(biāo)準(zhǔn)化法標(biāo)準(zhǔn)化法v協(xié)方差分析協(xié)方差分析v多因素分析多因素分析第10章 實驗設(shè)計第 54 頁q 完全隨機設(shè)計（完全隨機設(shè)計（completely random

43、 designcompletely random design） 也也稱為單因素設(shè)計，該設(shè)計只能分析一個處理因素的作用。稱為單因素設(shè)計，該設(shè)計只能分析一個處理因素的作用。處理因素可有處理因素可有2 2個或個或2 2個以上水平，每個水平代表一個分組個以上水平，每個水平代表一個分組。可用抽簽法、抓鬮法或隨機數(shù)字法等將受試對象隨機分?？捎贸楹灧ā⒆ヴb法或隨機數(shù)字法等將受試對象隨機分配到各實驗組及對照組中。該設(shè)計的特點是，簡單方便，配到各實驗組及對照組中。該設(shè)計的特點是，簡單方便，應(yīng)用廣泛，容易進行統(tǒng)計分析；但只能分析一個因素的作應(yīng)用廣泛，容易進行統(tǒng)計分析；但只能分析一個因素的作用，效率相對較低。如果

44、只有兩個分組時，可用用，效率相對較低。如果只有兩個分組時，可用t t檢驗或檢驗或單因素方差分析處理資料。如果組數(shù)大于等于單因素方差分析處理資料。如果組數(shù)大于等于3 3時，可用時，可用單因素方差分析處理資料。單因素方差分析處理資料。一、完全隨機設(shè)計一、完全隨機設(shè)計第五節(jié)第五節(jié) 常用實驗設(shè)計方法常用實驗設(shè)計方法第10章 實驗設(shè)計第 55 頁l該設(shè)計如果用于臨床試驗，也可稱為臨床試驗設(shè)計中的隨機對照試驗（randomized control trial）；如果其中采用了盲法設(shè)計，則又稱為隨機盲法對照試驗（randomized blind control trial）。注意，在受試對象分組前，應(yīng)使其非

45、處理因素盡量達到均衡，然后再采用隨機方法對受試對象進行分組，這樣才能使得各組的可比性高，均衡性強。 第10章 實驗設(shè)計第 56 頁l例 按單因素設(shè)計要求，將15只動物等量分為A、B、C三組。l設(shè)計及分組步驟如下。l（1）選取15只品系相同，性別相同，年齡相同或相近，體重相近的動物15只。l（2）將15只動物任意編號為115號。第10章 實驗設(shè)計第 57 頁l表 單因素設(shè)計動物分組方法動 物 編 號 （ 1） 12345678910 11 12 13 14 15隨 機 數(shù) 字 （ 2） 1015 11 12 313 14 12694785動 物 分 組 （ 3） B C C C A C C A

46、A B B A B B A （3 3）查附表）查附表1717，“隨機排列表隨機排列表”，預(yù)先規(guī)定：從該表第，預(yù)先規(guī)定：從該表第1212行順序查抄行順序查抄1 11515范圍內(nèi)的隨機數(shù)字范圍內(nèi)的隨機數(shù)字1515個，小于個，小于1 1及大于及大于1515的數(shù)字舍去。數(shù)字的數(shù)字舍去。數(shù)字1 15 5歸入歸入A A組，組，6 61010歸入歸入B B組，組，11111515歸入歸入C C組。組。（4 4）1515只動物分組方法及結(jié)果，見表只動物分組方法及結(jié)果，見表10-410-4。第10章 實驗設(shè)計第 58 頁l配對設(shè)計（paired design）是將受試對象按一定條件配成對子，分別給予每對中的兩個

47、受試對象以不同的處理。配對的條件是影響實驗效應(yīng)的主要非處理因素。在這些非處理因素中，動物主要有：種屬，性別，年齡，體重，窩別等因素；人群主要有：種族，性別，年齡，體重，文化教育背景，生活背景，居住條件，勞動條件等。其中病人還應(yīng)考慮疾病類型，病情嚴(yán)重程度，診斷標(biāo)準(zhǔn)等方面。配對設(shè)計的目的是降低、減弱或消除兩個比較組的非處理因素的作用。 二、配對設(shè)計二、配對設(shè)計第10章 實驗設(shè)計第 59 頁l該設(shè)計的特點是：可以節(jié)約樣本含量，增強組間均衡性，提高試驗效率，減輕人力、物力和財力負(fù)擔(dān)。在臨床試驗中，配對設(shè)計應(yīng)用廣泛。醫(yī)學(xué)科研中常見的配對設(shè)計有下列幾種類型：l（1）配對設(shè)計 將兩個條件相近的受試對象按1:

48、1配成對子，然后對每對中的個體隨機分組，再施加處理因素觀察效應(yīng)。第10章 實驗設(shè)計第 60 頁l（2）自身對照設(shè)計 臨床上常見情況是，把病人治療前與治療后的檢測指標(biāo)值作為一對數(shù)據(jù)。若干個病人的檢測值作為若干對數(shù)據(jù)。這種設(shè)計為配對設(shè)計中的一種。l（3）同一標(biāo)本用兩種方法檢測 采集的同一份標(biāo)本或樣品如果用兩種方法進行檢測，則得到一對數(shù)據(jù)。檢測一批樣品則得到若干對數(shù)據(jù)。此種設(shè)計也屬于配對設(shè)計。 第10章 實驗設(shè)計第 61 頁l交叉設(shè)計（cross-over design）是一種特殊的自身對照設(shè)計。它克服了由于施加于受試對象的處理因素在時間上的不同而導(dǎo)致的試驗效應(yīng)的偏差。l（一）交叉設(shè)計的特點l1.節(jié)

49、約樣本含量，試驗效率高。l2.可以均衡因施加處理因素的時間順序不同對試驗效應(yīng)的影響。l3.每個受試對象均可接受A和B兩種處理因素。l4.需用交叉設(shè)計的方差分析方法處理數(shù)據(jù)，其計算稍嫌繁瑣。三、交叉設(shè)計三、交叉設(shè)計第10章 實驗設(shè)計第 62 頁l例 試將10對受試者隨機分入甲、乙兩處理組。l先將受試者編號，如第一對第1受試者編為1.1，第2受試者編為1.2，余仿此。隨機指定附表17隨機排列表第2行，舍去1019之間的數(shù)字，并規(guī)定單數(shù)取甲乙順序，雙數(shù)取乙甲順序。受試者號1.11.22.12.23.13.24.14.25.15.26.16.27.17.28.18.29.19.210.110.2隨機數(shù)

50、字處理8乙甲7甲乙6乙甲2乙甲5甲乙9甲乙0乙甲1甲乙4乙甲3甲乙表表 按配對設(shè)計的要求將按配對設(shè)計的要求將1010對病人進行分組對病人進行分組第10章 實驗設(shè)計第 63 頁l5.要求兩種處理因素不能相互影響。觀察時間不能過長，處理效應(yīng)不能持續(xù)過久。l6.臨床試驗設(shè)計中，不適合于急性病的療效觀察。由于急性病的病程較短，在試驗的第一階段該病可能已經(jīng)治愈，則在第二階段不可能再顯示出療效。l7.該設(shè)計應(yīng)采用雙盲法設(shè)計較好，以避免試驗執(zhí)行者和病人的心理偏見。第10章 實驗設(shè)計第 64 頁l（二）設(shè)計方法 l1.先將條件相近的受試對象按1:1配成若干對子；l2.用隨機方法將每對中的兩個個體分為兩組；l3

51、.決定兩個組中的哪個組的受試對象先用A處理因素，后用B處理因素；另一組的受試對象則與此相反。例如，第一組先給A，第二組先給B；經(jīng)一定時間后，第一組再給B，第二組再給A。l4.在試驗的不同時期即前后兩個階段，A與B兩種處理因素既同時使用又交叉使用。兩組中A結(jié)果與B結(jié)果之差即為試驗效應(yīng)。第10章 實驗設(shè)計第 65 頁l例 已配成對子的10對病人（共計20例），請將他們按交叉設(shè)計要求進行A、B兩種處理方式的隨機分配。l分組方法及步驟如下。l（1）將10對病人任意編為110號，再將每對病人依次編號為1.1、1.2，2.1、2.2，等。l（2）查附表17隨機排列表。任意指定隨機排列表一行，比如從該表第9

52、行，舍去1020，將隨機數(shù)字列于表 中。若遇隨機數(shù)字的單數(shù)，則對子中的第1個病人先A后B，對子中的第2個病人先B后A。若遇雙數(shù)，則對子中的第1個病人先B后A，第2個病人先A后B。余類推。第10章 實驗設(shè)計第 66 頁表表 按交叉設(shè)計要求對按交叉設(shè)計要求對10對病人進行分組對病人進行分組 注意注意：所謂：所謂“先先A A后后B B”是指試驗開始的第一階段，是指試驗開始的第一階段，先對相應(yīng)病人使用先對相應(yīng)病人使用A A處理因素；在試驗的第二階處理因素；在試驗的第二階段對該病人使用段對該病人使用B B處理因素。處理因素?！跋认菳 B后后A A”的意義與的意義與此相反。此相反。 第10章 實驗設(shè)計第

53、67 頁l隨機區(qū)組設(shè)計（randomized block design）也稱為配伍組設(shè)計或雙因素設(shè)計。l它是1:1配對設(shè)計的擴大。該設(shè)計是將受試對象按配對條件先劃分成若干個區(qū)組或配伍組，再將每一區(qū)組中的各受試對象隨機分配到各個處理組中去。 四、隨機區(qū)組設(shè)計四、隨機區(qū)組設(shè)計第10章 實驗設(shè)計第 68 頁l進一步提高了各區(qū)組及處理組的均衡性及可比性；進一步提高了各區(qū)組及處理組的均衡性及可比性；可控制一般設(shè)計中的混雜性偏倚；可控制一般設(shè)計中的混雜性偏倚；l節(jié)約樣本含量，增強試驗效率；節(jié)約樣本含量，增強試驗效率；l可同時分析兩個處理因素的作用，且兩因素應(yīng)相互可同時分析兩個處理因素的作用，且兩因素應(yīng)相互

54、獨立，無交互作用；獨立，無交互作用；l每一區(qū)組中受試對象的個數(shù)即為處理組數(shù)，每一處每一區(qū)組中受試對象的個數(shù)即為處理組數(shù)，每一處理組中受試對象的個數(shù)即為區(qū)組數(shù)；理組中受試對象的個數(shù)即為區(qū)組數(shù)；l可用雙因素方差分析方法處理數(shù)據(jù)，計算較為繁瑣可用雙因素方差分析方法處理數(shù)據(jù)，計算較為繁瑣；應(yīng)特別注意該設(shè)計中受試對象的區(qū)組分組方法和；應(yīng)特別注意該設(shè)計中受試對象的區(qū)組分組方法和處理組分組方法，否則將影響到該設(shè)計的均衡性及試處理組分組方法，否則將影響到該設(shè)計的均衡性及試驗效率。驗效率。 該設(shè)計的特點是：該設(shè)計的特點是：第10章 實驗設(shè)計第 69 頁l例 研究人員在進行科研時，要觀察2個因素的作用。欲用20只

55、動物分為五個區(qū)組和四個處理組。試進行設(shè)計及分組。l設(shè)計及分組方法和步驟如下：l（1）該設(shè)計可采用隨機區(qū)組設(shè)計方案。分析的兩個因素的作用可分別列為區(qū)組因素和處理組因素。兩因素服從正態(tài)分布、方差齊性且相互獨立。 l（2）取同一品系的動物20只。其中每一區(qū)組取同一窩出生的動物4只。五個區(qū)組即為五個不同窩別的動物。 第10章 實驗設(shè)計第 70 頁l（3）將每一區(qū)組的4只動物分別順序編號為14號，58號，912號，1316號，1720號，接受A、B、C、D四種處理方式。l（4）查附表17 隨機排列表，任意指定5行，如第9至第13行。每行只隨機取數(shù)14，其余數(shù)舍去。依次將隨機數(shù)字記錄于各配伍組的編號下，其

56、隨機數(shù)字即為該動物應(yīng)分入的處理組，見表 。第10章 實驗設(shè)計第 71 頁表 按隨機區(qū)組設(shè)計要求對20只動物進行分組表表 20只動物的分組結(jié)果只動物的分組結(jié)果 動 物 編 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20隨 機 數(shù) 字 分 配 組 別 3C 2B 1A 4D 4D 3C 2B 1A 3C 1A 2B 4D 3C 1A 2B 4D 3C 2B 1A 4D 處理組區(qū)組ABCD一3214二8765三1011912四14151316五191817第10章 實驗設(shè)計第 72 頁l拉丁方（Latin square ）是指用r個拉丁字母排

57、成r行r列的方陣，使每行每列中的每個字母都只出現(xiàn)一次，此方陣叫r階拉丁方或rr拉丁方。拉丁方設(shè)計（Latin square design）是利用拉丁方來安排并觀察分析三個處理因素試驗效應(yīng)的設(shè)計方法。l拉丁方設(shè)計的基本要求是：必須是三個因素的試驗，而且三個因素的水平數(shù)相等；三個因素相互獨立，無交互作用；三個因素試驗效應(yīng)的測量指標(biāo)服從正態(tài)分布且方差齊性。l 五五* *、拉丁方設(shè)計、拉丁方設(shè)計第10章 實驗設(shè)計第 73 頁l拉丁方設(shè)計的基本特點是：拉丁方設(shè)計分別用行間、列間和字母間表示三個因素及其不同水平；拉丁方方陣可以進行隨機化，目的是打亂原字母排列的有序性。具體方法是，將整行的字母上下移動或?qū)⒄?/p>

58、列的字母左右移動。經(jīng)多次移動即可以打亂字母的順序性并達到字母排列的隨機化；無論如何隨機化，方陣中每行每列每個字母仍只出現(xiàn)一次；拉丁方設(shè)計均衡性強，試驗效率高，節(jié)省樣本含量，可用拉丁方設(shè)計的方差分析處理數(shù)據(jù)，但計算較為繁瑣。第10章 實驗設(shè)計第 74 頁l例 將44拉丁方的有序字母隨機化。見表 。l表 中，第（1）欄的拉丁方字母有順序，尚未隨機化。第（2）欄：將第（1）欄的第1行與第3行交換位置。第（3）欄：將第（2）欄的第1列與第3列交換位置。還可以繼續(xù)隨機化，直到滿意為止。表表 拉丁方方陣的隨機化拉丁方方陣的隨機化 有 序 拉 丁 方 （ 1） 將 第 （ 1） 欄 的 第1， 3行 交 換

59、 （ 2） 將 第 （ 2） 欄 的 第1， 3列 交 換 （ 3） A B C D C D A B A D C B D A B C D A B C B A D C C D A B A B C D C B A D B C D A B C D A D C B A 第10章 實驗設(shè)計第 75 頁六六* *、析因設(shè)計、析因設(shè)計l(一)概念及特點l析因設(shè)計（factorial design）也稱為析因?qū)嶒灒╢actorial experiment），是一種多因素的交叉分組設(shè)計。它不僅可檢驗每個因素各水平間的差異，而且可檢驗各因素間的交互作用。l交互作用 是指兩個或多個因素的作用相互影響，各因素間互不獨

60、立，一個因素的水平有改變時，另一個或幾個因素的效應(yīng)也相應(yīng)有所改變。交互作用的結(jié)果是使總的試驗效應(yīng)增強或降低。 第10章 實驗設(shè)計第 76 頁l最簡單的析因設(shè)計為22（或22）析因設(shè)計。其意義為：試驗中共有2個因素，每個因素各有兩個水平。再如，222（或23）析因設(shè)計，表示試驗中有三個因素，每個因素各有兩個水平。l數(shù)字表達式中的指數(shù)表示因素個數(shù)，底數(shù)表示每個因素的水平數(shù)。l析因設(shè)計的特點是：可分析多個因素多個水平的試驗效應(yīng)，可以分析各因素的獨立作用及其各級交互作用；節(jié)省樣本含量，試驗效率高；設(shè)計時較為復(fù)雜，計算較為繁瑣?？捎梦鲆蛟O(shè)計的方差分析處理數(shù)據(jù)。當(dāng)因素個數(shù)較多時，計算量大，計算工作相當(dāng)繁瑣