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文檔簡(jiǎn)介
醫(yī)學(xué)研究設(shè)計(jì):
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
ExperimentalDesign南京醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)系研究設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法分類
單因素
多因素
不控制 完全隨機(jī)設(shè)計(jì)
析因設(shè)計(jì)
正交設(shè)計(jì)
單向區(qū)組控制 配對(duì)設(shè)計(jì)
隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)
裂區(qū)設(shè)計(jì)(重復(fù)區(qū)組)
雙向區(qū)組控制 拉丁方設(shè)計(jì)
交叉設(shè)計(jì)(重復(fù)拉丁方)
三向區(qū)組控制 希臘-拉丁方設(shè)計(jì)
不完全設(shè)計(jì)
正交設(shè)計(jì) 平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)不完全交叉設(shè)計(jì) 不完全拉丁方設(shè)計(jì)均勻設(shè)計(jì) 研究設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)(1):完全隨機(jī)設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)(completelyrandomdesign):?jiǎn)蜗蚍纸M,單因素,多水平
Inacompletelyrandomizeddesign,thetreatmentsareassignedtoalltheexperimentalunitscompletelybychance.Someexperimentsmayincludeacontrolgroupthatreceivesaninactivetreatmentoranexistingbaselinetreatment.ExperimentalUnitsRandomAssignmentGroup1Group2Treatment1Treatment2CompareResultsTreatmentCTreatmentBCompletelyrandomizeddesignRandomlyassignexperimentalunitstotreatmentsTreatmentATreatmentD研究設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)例四種飼料喂養(yǎng)大白鼠后的肝重比值(%)
ABCDX2.622.822.913.922.232.763.023.022.362.433.283.302.402.733.183.04所有數(shù)據(jù)n444416均
數(shù)2.40252.68503.09753.32002.8763標(biāo)準(zhǔn)差0.16210.17410.16460.41982.8074SS0.0788750.0909000.0812750.5288002.8073750.77985研究設(shè)計(jì)組間變異SS組間Sumofsquaresbetweengroupsn1n2n3n4研究設(shè)計(jì)方差分析表變異來源SSMSFP總變異2.80737515組間2.02752530.675810.40<0.01組內(nèi)0.779850120.0650Bartlett的方差齊性檢驗(yàn):
2=4.069,P>0.2研究設(shè)計(jì)兩兩比較:q檢驗(yàn)DCq=1.745a=2P>0.05CBq=4.980a=3P<0.05q=3.235a=2P<0.05BAq=7.196a=4P<0.05q=5.452a=3P<0.05q=2.216a=2P>0.05DCBA
3.32003.0975
2.68502.4025研究設(shè)計(jì)結(jié)論:方差分析(ANOVA)及SNK兩兩比較結(jié)果表明,四種飼料喂養(yǎng)大白鼠后的肝重比值不完全相同(F=10.40,P<0.01),喂養(yǎng)A、B飼料的大白鼠肝重比值比喂養(yǎng)C、D者低(P<0.05),而A與B間、C與D間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。研究設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)例2高粘綜合癥患者的血沉較快,某大夫觀察A、B兩個(gè)降粘藥物對(duì)血沉(mm/h)的影響,結(jié)果如下,試作統(tǒng)計(jì)分析。
A藥組病例號(hào)12345678910療前40433641403738383539療后36353029302828302730差值4861210910889B藥組病例號(hào)12345678910療前39403943383640414045療后20253023242024202528差值1915920141616211517研究設(shè)計(jì)A、B兩個(gè)降粘藥物對(duì)血沉(mm/h)的影響
療前療后差值A(chǔ)藥組
38.72.40630.32.9468.42.221
B藥組
40.12.51423.93.38116.23.425
研究設(shè)計(jì)分析思路:療前兩組比較,以分析可比性;各組療前療后差值分別比較,分別確定各自的變化值;兩組療前療后差值相互比較,分析兩組的效果是否相同?研究設(shè)計(jì)分析結(jié)果:(1)療前兩組比較:t=1.2721,P=0.2195;
可以認(rèn)為兩組具有可比性。(2)A組療前療后比較:td=11.9594,P=0.0000;
可以認(rèn)為A藥治療后血沉減慢。
B組療前療后比較:td=14.9556,P=0.0000;
可以認(rèn)為B藥治療后血沉減慢。(3)兩組治療前后差值相互比較:
t=6.0419,P=0.0000;
可以認(rèn)為B藥降低血沉的效果優(yōu)于A藥。研究設(shè)計(jì)結(jié)論:統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明,兩組療前具有可比性(t=1.2721,P=0.2195);無論是A藥還是B藥,治療后均使血沉減慢(td=11.9594,P=0.0000;td=14.9556,P=0.0000),B藥降低血沉的效果優(yōu)于A藥(t=6.0419,P=0.0000)。研究設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)例3
研究中藥骨碎補(bǔ)對(duì)高脂血癥的治療和預(yù)防作用。取家兔44只,隨機(jī)分成四組,每組11只。每間隔5周測(cè)定血清膽固醇一次,共測(cè)四次(包括給藥前一次),整個(gè)實(shí)驗(yàn)期為15周。各組處理如下:造型組:每日以0.3g膽固醇灌胃;治療組:每日以0.3g膽固醇灌胃,于實(shí)驗(yàn)開始的第5
周起每日肌注100%骨碎補(bǔ)液1.7ml/kg;預(yù)防組:每日以0.3g膽固醇灌胃,于實(shí)驗(yàn)開始之日起即每日肌注100%骨碎補(bǔ)液0.8ml/kg;對(duì)照組:每日肌注生理鹽水0.8ml/kg。研究設(shè)計(jì)血清膽固醇含量,mg%
組別實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后0周5周10周15周造型組885691792132672129064553811008403108195552883001205291963461496424724113691112702043611037592301031102641987101311312310治療組7679559064801268611752922411072949194300208269182217523612298656869330791246200122103112119491015606028741278318預(yù)防組60828179156132731387761771128712095360192114200656610666847711397210701088280662587070809936841216921074對(duì)照組561047075691006861706454827945911492793108718210376719288846712013366104797144783610059905976研究設(shè)計(jì)各組平均血清膽固醇含量,mg%group實(shí)驗(yàn)時(shí)間Total051015188.36324.00484.90750.50404.05279.45323.00252.55140.90200.33390.09140.0994.27108.00108.11475.5588.0977.9073.5078.90Total83.36216.35224.83264.32195.59研究設(shè)計(jì)各組各時(shí)點(diǎn)平均血清膽固醇含量圖示造型組治療組預(yù)防組對(duì)照組研究設(shè)計(jì)分析思路:四組是否具有可比性?造型是否成功?對(duì)照組是否穩(wěn)定?骨碎補(bǔ)對(duì)高脂血癥的預(yù)防和治療效果如何?預(yù)防和治療的顯效時(shí)間?預(yù)防和治療的持續(xù)時(shí)間?研究設(shè)計(jì)(1)給藥前四組的比較
預(yù)防組 造型組治療組對(duì)照組均數(shù):90.09 88.36 79.4575.55方差:444.25390.47333.47290.69 方差分析
F=1.474,P=0.2360服從齊性檢驗(yàn)2=0.489,P=0.9213說明4個(gè)組的初始條件一致。研究設(shè)計(jì)(1)給藥前四組的比較
預(yù)防組 造型組治療組對(duì)照組均數(shù):90.09 88.36 79.4575.55方差:444.25390.47333.47290.69 方差分析
F=1.474,P=0.2360服從齊性檢驗(yàn)2=0.489,P=0.9213說明4個(gè)組的初始條件一致。研究設(shè)計(jì)(2)造型是否成功?以實(shí)驗(yàn)時(shí)間為X(周)以對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的膽固醇含量之均數(shù)為Y造型組的直線回歸分析:
X:0 5 10 15Y:88.36 324.00 484.90750.50
t=15.855,P<0.001
說明造型組在實(shí)驗(yàn)期內(nèi)血清膽固醇含量持續(xù)上升。造型是成功的。
研究設(shè)計(jì)(3)對(duì)照組是否穩(wěn)定?以實(shí)驗(yàn)時(shí)間為X(周)以對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的膽固醇含量之均數(shù)為Y對(duì)照組的直線回歸分析:
X:0 5 10 15Y:75.55 88.09 77.90 73.50
t=0.487,P>0.5
說明對(duì)照組在實(shí)驗(yàn)期內(nèi)血清膽固醇含量不隨時(shí)間而改變,是穩(wěn)定的。
研究設(shè)計(jì)(4)第5周時(shí)四組均數(shù)
的比較
造型組治療組 預(yù)防組對(duì)照組均數(shù): 324.00323.00
140.0988.09F=5.45,P<0.005
第5周時(shí)預(yù)防組與造型組的均數(shù)間差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而與對(duì)照組差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說明在第5周時(shí)已有預(yù)防作用。研究設(shè)計(jì)(5)第10周時(shí)四組均數(shù)
的比較
造型組治療組預(yù)防組對(duì)照組均數(shù):484.90252.5594.2777.90F=9.78,P<0.001
第10周時(shí)治療組與造型組的均數(shù)間差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,與預(yù)防組、對(duì)照組差別無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說明治療已起效,預(yù)防組有持續(xù)效果。研究設(shè)計(jì)第15周時(shí)四組均數(shù)
的比較
造型組治療組預(yù)防組對(duì)照組均數(shù): 750.50140.90108.0073.50F=9.78,P<0.001
結(jié)論同第10周時(shí)。研究設(shè)計(jì)結(jié)論:對(duì)家兔肌注骨碎補(bǔ)液,預(yù)防組于用藥第5周時(shí)已見防止血清膽固醇升高的作用,直至第15周仍保持與對(duì)照組接近的水平。治療組于用藥第5周(即實(shí)驗(yàn)期第10周)時(shí)已見膽固醇下降,至用藥第10周(即實(shí)驗(yàn)期第15周)時(shí)降至與對(duì)照組接近的水平。說明骨碎補(bǔ)對(duì)家兔具有預(yù)防和治療高血脂癥的作用。研究設(shè)計(jì)正確應(yīng)用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)是最常用的一種設(shè)計(jì)方法,不受組數(shù)的限制;各組樣本含量可以相等,也可以不等,但在總樣本含量不變的情況下,各組樣本含量相等時(shí)的設(shè)計(jì)效率最高;對(duì)照組可以不止一個(gè);各組應(yīng)達(dá)到均衡一致;各處理組應(yīng)同期平行進(jìn)行;對(duì)個(gè)體間同質(zhì)性要求較高。在個(gè)體同質(zhì)性較差時(shí),完全隨機(jī)設(shè)計(jì)并不是最佳設(shè)計(jì)。研究設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)(2):析因設(shè)計(jì)析因設(shè)計(jì)(factorialdesign):
多向分組:多因素,多水平
Group1MeanGroup2MeanGroup3MeanGroup4Mean實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組男性女性性別組別Factors:MajorIndependentVariablesLevels:SubdivisionsofFactors2×2析因設(shè)計(jì)例研究設(shè)計(jì)例1:2×2析因設(shè)計(jì)例2:2×2析因設(shè)計(jì)例3:2×2×3×2析因設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)2×2析因設(shè)計(jì)例
觀察兩種藥物對(duì)大白鼠子宮興奮的作用。A藥: 0劑量, 0.1mgB藥: 0劑量, 1mg觀察指標(biāo):子宮收縮描記高度(mm)。研究設(shè)計(jì)2×2析因設(shè)計(jì)B0B1A0第一組:(0)A藥0劑量B藥0劑量第二組:(b)A藥0劑量B藥1mg劑量A1第三組:(a)A藥0.1mg劑量B藥0劑量第四組:(ab)A藥0.1mg劑量B藥1mg劑量2因素2水平的四種組合研究設(shè)計(jì)子宮收縮描記高度(mm)ABB0B1A020.822.218.518.620.122.319.221.10bA126.827.717.828.618.628.719.028.5aab研究設(shè)計(jì)各組子宮收縮描記高度(mm)的均數(shù)AB0B1A019.6520.55A121.0528.3815202530A0ABB研究設(shè)計(jì)2×2析因設(shè)計(jì)的方差分析變異來源SSdfMSFPA85.1006185.100615.620.0019B67.6506167.650612.410.0042A×B41.2806141.28067.570.0175Residual65.3975125.4498Total259.42941517.2953研究設(shè)計(jì)結(jié)論:2×2析因設(shè)計(jì)的方差分析結(jié)果表明,A藥和B藥均有興奮子宮的作用(P=0.0019,P=0.0042);兩者同時(shí)使用有協(xié)同作用(P=0.0175)。研究設(shè)計(jì)黨參(+)黨參(-)
考的松(+)考的松(-)考的松(+)考的松(-)
26.6131.842.7101.6
55.2123.730.267.2
70.2320.1102.9138.7
67.9177.957.6170.5
25.5136.1104.1123.4
35.1224.978.790.6
128.3361.483.2145.0
79.3183.566.3
186.1188.4
105.285.6
61.0195.171.3117.7()34.1285.2228.8242.52(s2)2×2析因設(shè)計(jì)例:
考察黨參與考的松對(duì)ATP酶活力的影響
研究設(shè)計(jì)各處理組均數(shù)黨參,A考的松,BTotal+-+61.0195.1135.5-71.3117.798.6Total65.8156.4117.6研究設(shè)計(jì)交互作用
不用黨參50100150200用黨參兩者均不用用考的松用黨參,用考的松用黨參研究設(shè)計(jì)方差齊性檢驗(yàn)方差不齊:2=10.9357,P=0.012。作對(duì)數(shù)變換[log(x)]后,方差到達(dá)齊性:2=1.6353,P=0.651。研究設(shè)計(jì)2×2析因設(shè)計(jì)的方差分析(對(duì)數(shù)變換值)
變異來源SSvMSFPA0.165510.16550.820.3729B6.531016.531032.250.0000A*B1.041411.04145.140.0305Residual6.2780310.2025Total14.2868340.4202研究設(shè)計(jì)結(jié)論:無論是否用黨參,考的松均有降低ATP酶活力的作用(P<0.0001);單獨(dú)用黨參可增加ATP酶活力;但同時(shí)用考的松時(shí),此種作用相互抵消了(P=0.0305)。研究設(shè)計(jì)2×2×3×2析因設(shè)計(jì)在培養(yǎng)鉤端螺旋體時(shí),除已固定因素外,擬研究以下4個(gè)因素不同水平的效應(yīng),求最佳組合。A血清種類(2水平): 兔血清, 胎盤血清B濃度(2水平): 5%, 8%C基礎(chǔ)液(3水平): 緩沖液, 蒸餾水,自來水D維生素(2水平): 加維生素,不加維生素研究設(shè)計(jì)2×2×3×2析因試驗(yàn)的鉤端螺旋體計(jì)數(shù)A(血清種類)B=5%濃度B=8%濃度C=緩沖液C=蒸餾水C=自來水C=緩沖液C=蒸餾水C=自來水D加不加加不加加不加加不加加不加加不加兔血清142664868417631182580126011448751447122017891183124614301241151210261599187722501883109512152000139811651381145010261410167118711896170014341612909202224211385830241618451962192623721651胎盤血清6048308679201243112611085781115933128368510818537717091115117688666969810241142546487441403848416128083164379110926775956241030370574533121211591002559742534566研究設(shè)計(jì)2×2×3×2析因試驗(yàn)
鉤端螺旋體計(jì)數(shù)各水平組合之均數(shù)A×B(血清種類×血清濃度)C×D(基礎(chǔ)液×維生素)緩沖液蒸餾水自來水加不加加不加加不加兔血清×5%1555.251050.251325.251701.501382.25865.50兔血清×8%1671.251634.251739.501788.001596.751522.25胎盤血清×5%699.00788.50602.75762.75826.751198.50胎盤血清×8%996.00723.00790.75947.75909.00598.00研究設(shè)計(jì)緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗(yàn)
鉤端螺旋體計(jì)數(shù)各水平組合之均數(shù)蒸餾水加不加加不加兔血清×8%兔血清×5%胎盤血清×8%胎盤血清×5%研究設(shè)計(jì)緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗(yàn)
鉤端螺旋體計(jì)數(shù)各水平組合之均數(shù)蒸餾水加不加加不加兔血清×8%兔血清×5%胎盤血清×8%胎盤血清×5%A(血清種類):用兔血清培養(yǎng)優(yōu)于用胎盤血清。兔血清胎盤血清研究設(shè)計(jì)緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗(yàn)
鉤端螺旋體計(jì)數(shù)各水平組合之均數(shù)蒸餾水加不加加不加兔血清×8%兔血清×5%胎盤血清×8%胎盤血清×5%8%5%8%5%B(血清濃度):P=0.0114;用8%血清濃度培養(yǎng)優(yōu)于用5%血清濃度。研究設(shè)計(jì)2×2×3×2析因試驗(yàn)的方差分析變異來源SSdfMSFPA2313.0912812313.0912897.860.0000B159.355891159.355896.740.0114C19.9424129.971210.420.6574D4.7589614.758960.200.6550A*B107.827441107.827444.560.0361A*C118.72306259.361532.510.0882A*D33.47928133.479281.420.2379B*C34.79318217.396590.740.4826B*D12.46147112.461470.530.4701C*D153.65960276.829803.250.0445A*B*C116.64290258.321452.470.0919A*B*D139.725521139.725525.910.0175A*C*D24.14539212.072700.510.6022B*C*D8.4754124.237700.180.8362A*B*C*D138.10438269.052192.920.0603Residual1701.763247223.63560Total5086.949439553.54684研究設(shè)計(jì)主效應(yīng)結(jié)果的解釋①A(血清種類):用兔血清培養(yǎng)優(yōu)于用胎盤血清。②
B(血清濃度):用8%血清濃度培養(yǎng)優(yōu)于用5%血清濃度。研究設(shè)計(jì)緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗(yàn)
鉤端螺旋體計(jì)數(shù)各水平組合之均數(shù)蒸餾水加不加加不加兔血清×8%兔血清×5%胎盤血清×8%胎盤血清×5%③A×B(血清種類×血清濃度):用兔血清培養(yǎng)時(shí),8%的濃度優(yōu)于5%的濃度;而用胎盤血清培養(yǎng)時(shí),8%的濃度與5%的濃度相差甚微。研究設(shè)計(jì)緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗(yàn)
鉤端螺旋體計(jì)數(shù)各水平組合之均數(shù)蒸餾水加不加加不加兔血清×8%兔血清×5%胎盤血清×8%胎盤血清×5%④
C×D(緩沖液×維生素):用緩沖液或自來水作基礎(chǔ)液時(shí),加維生素培養(yǎng)優(yōu)于不加維生素;而用蒸餾水作基礎(chǔ)液時(shí),不加維生素培養(yǎng)優(yōu)于加維生素。研究設(shè)計(jì)一級(jí)交互作用效應(yīng)的解釋③A×B(血清種類×血清濃度):用兔血清培養(yǎng)時(shí),8%的濃度優(yōu)于5%的濃度;而用胎盤血清培養(yǎng)時(shí),8%的濃度與5%的濃度相差甚微。④
C×D(緩沖液×維生素):用緩沖液或自來水作基礎(chǔ)液時(shí),加維生素培養(yǎng)優(yōu)于不加維生素;而用蒸餾水作基礎(chǔ)液時(shí),不加維生素培養(yǎng)優(yōu)于加維生素。研究設(shè)計(jì)2×2×3×2析因試驗(yàn)的方差分析變異來源SSdfMSFPA2313.0912812313.0912897.860.0000B159.355891159.355896.740.0114C19.9424129.971210.420.6574D4.7589614.758960.200.6550A*B107.827441107.827444.560.0361A*C118.72306259.361532.510.0882A*D33.47928133.479281.420.2379B*C34.79318217.396590.740.4826B*D12.46147112.461470.530.4701C*D153.65960276.829803.250.0445A*B*C116.64290258.321452.470.0919A*B*D139.725521139.725525.910.0175A*C*D24.14539212.072700.510.6022B*C*D8.4754124.237700.180.8362A*B*C*D138.10438269.052192.920.0603Residual1701.763247223.63560Total5086.949439553.54684研究設(shè)計(jì)緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗(yàn)
鉤端螺旋體計(jì)數(shù)各水平組合之均數(shù)蒸餾水加不加加不加兔血清×8%兔血清×5%胎盤血清×8%胎盤血清×5%⑤A×B×D(血清種類×血清濃度×維生素):至于用8%濃度兔血清培養(yǎng)時(shí),加或不加維生素培養(yǎng)效果無差別。研究設(shè)計(jì)二級(jí)交互作用效應(yīng)的解釋⑤A×B×D(血清種類×血清濃度×維生素):用5%兔血清或8%胎盤血清時(shí),加維生素優(yōu)于不加維生素;而用5%濃度胎盤血清時(shí),不加維生素優(yōu)于加維生素培養(yǎng);至于用8%濃度兔血清培養(yǎng)時(shí),加或不加維生素培養(yǎng)效果無差別。研究設(shè)計(jì)2×2×3×2析因試驗(yàn)的方差分析變異來源SSdfMSFPA2313.0912812313.0912897.860.0000B159.355891159.355896.740.0114C19.9424129.971210.420.6574D4.7589614.758960.200.6550A*B107.827441107.827444.560.0361A*C118.72306259.361532.510.0882A*D33.47928133.479281.420.2379B*C34.79318217.396590.740.4826B*D12.46147112.461470.530.4701C*D153.65960276.829803.250.0445A*B*C116.64290258.321452.470.0919A*B*D139.725521139.725525.910.0175A*C*D24.14539212.072700.510.6022B*C*D8.4754124.237700.180.8362A*B*C*D138.10438269.052192.920.0603Residual1701.763247223.63560Total5086.949439553.54684研究設(shè)計(jì)三種組合方案①8%濃度兔血清,用蒸餾水作基礎(chǔ)液,不加維生素;②8%濃度兔血清,用緩沖液作基礎(chǔ)液,加維生素;③8%濃度兔血清,用自來水作基礎(chǔ)液,加維生素。研究設(shè)計(jì)正確應(yīng)用析因設(shè)計(jì)析因設(shè)計(jì)各處理組間在均衡性方面的要求與完全隨機(jī)設(shè)計(jì)一致,各處理組樣本含量應(yīng)盡可能相同;析因設(shè)計(jì)對(duì)各因素不同水平的全部組合進(jìn)行試驗(yàn),故具有全面性和均衡性;析因設(shè)計(jì)可以提供三方面的重要信息:各因素不同水平的效應(yīng)大小各因素間的交互作用通過比較各種組合,找出最佳組合析因設(shè)計(jì)比一次只考慮一個(gè)因素的實(shí)驗(yàn)效率高,比如,2×2析因設(shè)計(jì)是一次考慮一個(gè)因素實(shí)驗(yàn)的1.5倍。從得到的信息來看,它節(jié)省了組數(shù)和例數(shù);當(dāng)考慮的因素較多,處理組數(shù)會(huì)很大(比如,4個(gè)因素各3個(gè)水平的處理數(shù)為34=81種),這時(shí)采用析因設(shè)計(jì)不是最佳選擇,可根據(jù)實(shí)際情況選用正交設(shè)計(jì)等其他方法。析因設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之一是可以考慮交互作用,但有時(shí)高階交互作用是很難解釋的,實(shí)際工作中常只考慮一、二階交互作用。研究設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)(3):配對(duì)設(shè)計(jì)配對(duì)設(shè)計(jì)(paireddesign)
總體同質(zhì)性差,按某種條件配對(duì),對(duì)內(nèi)隨機(jī)異體配對(duì)自身配對(duì)(前后對(duì)照,左右對(duì)照)
研究設(shè)計(jì)配對(duì)的原則條件相近對(duì)內(nèi)同質(zhì)研究設(shè)計(jì)配對(duì)設(shè)計(jì)例對(duì)一組胃癌病人先后用兩種泌酸刺激劑,然后分別測(cè)定其最大酸排量(mEq/h),以分析兩藥的效果。id加大組織胺X五肽胃泌素YX-Y110.518.841.67212.0510.491.56322.2620.281.9843.111.781.3352.031.760.2764.613.850.7671.230.910.3282.532.040.4993.962.990.97104.683.920.761111.769.931.831214.5612.492.07139.468.041.421411.29.441.761516.5314.122.41168.056.671.38174.543.870.67189.227.931.29196.084.921.16208.657.521.138.357.091.26研究設(shè)計(jì)分析思路:
配對(duì)t檢驗(yàn):
,Sd=0.5979,t=9.4362,P=0.0000
差值的95%CI:0.98~1.54(mEq/h)
回歸分析回歸系數(shù)的95%CI:0.88~0.93。研究設(shè)計(jì)五肽胃泌素與加大組織胺的最大排酸量的線性回歸五肽胃泌素,y
加大組織胺,X051015202505101520研究設(shè)計(jì)結(jié)論:胃癌病人用加大組織胺后的最大排酸量比五肽胃泌素平均多1.26(95%CI:0.98~1.54)mEq/h;回歸分析顯示,五肽胃泌素的最大排酸量是加大組織胺的90%(95%CI:88%~93%)。研究設(shè)計(jì)正確應(yīng)用配對(duì)設(shè)計(jì)當(dāng)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的同質(zhì)性欠佳時(shí),采用配對(duì)設(shè)計(jì)可以提高處理組間的可比性和均衡性;配對(duì)設(shè)計(jì)的成敗取決于配對(duì)的條件,只有當(dāng)兩組觀察值間的相關(guān)大于0時(shí),配對(duì)才是成功的,且能提高檢驗(yàn)效能;當(dāng)采用左右配對(duì)設(shè)計(jì)時(shí),實(shí)驗(yàn)因素的效應(yīng)必須是局部的,不可以通過神經(jīng)、體液等途徑影響對(duì)側(cè);采用自身前后配對(duì)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮到環(huán)境、氣候或疾病的自然進(jìn)展等引起的效應(yīng)改變;配對(duì)設(shè)計(jì)的資料結(jié)合相關(guān)或回歸分析,有時(shí)能得到更豐富的結(jié)論。研究設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)(4):區(qū)組設(shè)計(jì)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)(randomizedblockdesign)
總體同質(zhì)性差,部分同質(zhì)性好,區(qū)組控制,區(qū)組內(nèi)隨機(jī)是配對(duì)設(shè)計(jì)的擴(kuò)展同質(zhì)性較好時(shí),可以同時(shí)考慮兩個(gè)因素的分析(不考慮交互作用)。研究設(shè)計(jì)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)區(qū)組內(nèi)同質(zhì)、隨機(jī)TreatmentATreatmentBTreatmentCB1B2B3B4RandomizedblockdesignPutintohomogeneousgroupsRandomlyassignexperimentalunitstotreatments研究設(shè)計(jì)單向區(qū)組控制示意區(qū)組處理水平1水平2水平3水平4123456研究設(shè)計(jì)配伍組設(shè)計(jì)例1
將人的血濾液放置不同時(shí)間,測(cè)定其血糖濃度。放置時(shí)間分4種(0,45,90,135分鐘),取八個(gè)健康人的血液,各分成4份,按配伍組設(shè)計(jì),結(jié)果見下表。受試者編號(hào)放置時(shí)間合計(jì)0459013519595898336229594888436131061059790398498979590380510298978838561121121019441971051039788393895929080357合計(jì)8087967546973055平均10199.594.387.1-標(biāo)準(zhǔn)差6.326.74.684.52
研究設(shè)計(jì)配伍組設(shè)計(jì)的方差分析變異來源SSdfMSFPtime943.63314.578.490.000block806.27115.228.740.000Residual84.16214.007Total18343159.16
兩兩比較結(jié)果:放置時(shí)間,min04590135血糖濃度,mg%101.099.594.387.1研究設(shè)計(jì)血濾液的放置時(shí)間與血糖濃度的關(guān)系 lg(103-Y)=0.282021+0.006881*Time
085血糖濃度,mg%放置時(shí)間,分45901359095100105 lg(103-Y)=0.282021+0.006881*Time研究設(shè)計(jì)結(jié)論:人血濾液中的血糖濃度在放置0~135分鐘期間,隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降,起初下降不明顯,而后逐漸加快,成指數(shù)下降。研究設(shè)計(jì)配伍組設(shè)計(jì)例2在不同室溫下測(cè)定家兔的血糖濃度。室溫分7組,用4個(gè)不同種屬的家兔各7只,按配伍組設(shè)計(jì)。分析室溫對(duì)家兔血糖的影響。家兔種屬室溫
(℃)510152025303511301108282110120140212013011083100140160315014010011012012016041201007482100110130研究設(shè)計(jì)配伍組的方差分析兩兩比較結(jié)果:室溫
35 5 30 10 25 15 20血糖濃度
147.5130.0122.5120.0107.591.5089.25變異來源SSdfMSFP
室溫10530.214361755.0357119.120.0000
種屬2758.39293919.4642910.020.0004Residual1652.35711891.79762Total14940.964327553.36905研究設(shè)計(jì)配伍組設(shè)計(jì)例2
家兔的血糖濃度隨室溫(℃)的變化510152025303580100120140160室溫(℃)血糖濃度Y=166.8929-7.732143t
+0.2064286t2研究設(shè)計(jì)配伍組設(shè)計(jì)例2結(jié)論:室溫由5℃升至15℃,家兔的血糖濃度迅速下降,在15℃~20℃期間到達(dá)最低,估計(jì)最低點(diǎn)在18.73℃;由20℃至30℃階段,血糖濃度又逐漸上升,并接近5℃~10℃時(shí)的水平;從30℃升至35℃期間,繼續(xù)加快上升,而在35℃時(shí),超過5℃時(shí)的水平。研究設(shè)計(jì)正確應(yīng)用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)配伍組設(shè)計(jì)是配對(duì)設(shè)計(jì)的擴(kuò)展,在個(gè)體同質(zhì)性較差時(shí),采用配伍設(shè)計(jì)可以提高各處理組間的可比性和均衡性;同一區(qū)組內(nèi)的個(gè)體應(yīng)達(dá)到同質(zhì);當(dāng)處理因素是溫度、時(shí)間、濃度、劑量、pH值等連續(xù)性指標(biāo)時(shí),結(jié)合回歸分析可以提取更豐富的信息。此時(shí)處理組應(yīng)在4組以上;實(shí)際上配伍設(shè)計(jì)是兩因素多水平的試驗(yàn),由于每種組合只作一次試驗(yàn),故不能分析交互作用;采用配伍設(shè)計(jì)時(shí),要盡可能使觀察值不缺失,雖然有估計(jì)缺失值的統(tǒng)計(jì)方法,但缺失時(shí)信息的損失是較大的,缺失后的信息是無法彌補(bǔ)的。研究設(shè)計(jì)常用的研究設(shè)計(jì)(5)拉丁方設(shè)計(jì)(Latinsquaredesign)
雙向的區(qū)組設(shè)計(jì)行區(qū)組控制,列區(qū)組控制方內(nèi)隨機(jī)
研究設(shè)計(jì)拉丁方設(shè)計(jì):雙向區(qū)組,雙向的誤差控制
行區(qū)組列區(qū)組ABCDEBCDEACDEABDEABCEABCD研究設(shè)計(jì)拉丁方的隨機(jī)化
(1、4行交換2、4列交換)試驗(yàn)日期受試者甲乙丙丁戊1DBAEC2BEDCA3CAEDB4ADCBE5ECBAD研究設(shè)計(jì)拉丁方設(shè)計(jì)為研究5種防護(hù)服對(duì)脈搏的影響,考慮到處理的水平數(shù)為5,決定用5名受試者,在5個(gè)不同日期繼續(xù)試驗(yàn)。試驗(yàn)按拉丁方設(shè)計(jì)。試驗(yàn)日期受試者甲乙丙丁戊1D133.4B98.0A114.0E110.8C110.62B144.4E132.8D113.2C119.2A115.23C143.0A123.0E115.8D118.0B103.84A129.8D104.0C114.8B116.2E100.65E142.8C120.0B105.8A110.6D109.8研究設(shè)計(jì)拉丁方設(shè)計(jì)資料的方差分析變異來源SSdfMSFP處理間218.0257454.50641.240.3445個(gè)體間2853.67334713.418316.270.0001日期間508.07354127.01842.900.0684殘差526.14081243.8451總變異4105.913324171.0797結(jié)論:五種防護(hù)服對(duì)脈搏的影響是相同的(P=0.3445)。
研究設(shè)計(jì)Fisher在Rothamste農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行的拉丁方試驗(yàn)。研究設(shè)計(jì)紀(jì)念Fisher的
拉丁方窗戶。研究設(shè)計(jì)家兔被注射某種藥物后皰疹之大小(cm2)
動(dòng)物編號(hào)注射順序Total1234561B7.5C6.7A7.9D6.1F7.3E6.97.12E8.5D8.2B8.1C9.9A8.7F8.38.63C7.3F7.3E6.8A7.4B6.0D7.77.14A7.4E7.7C6.4F5.8D7.1B6.46.85F6.4B6.2D8.1E8.5C6.4A7.17.16D5.9A8.2F7.7B7.5E8.5C7.37.5Total7.27.47.57.57.37.37.4研究設(shè)計(jì)拉丁方試驗(yàn)資料的方差分析變異來源SSdfMSFP行間12.833352.56673.910.0124列間0.563350.11270.170.9701處理間3.833350.76671.170.3592殘差13.1400200.6565總30.3600350.8674研究設(shè)計(jì)希臘拉丁方設(shè)計(jì)――三向區(qū)組,三向的區(qū)組控制行因素列因素IIIIIIIVV1ABCDE2BCDEA3CDEAB4DEABC5EA
BCD研究設(shè)計(jì)正確應(yīng)用拉丁方、希臘拉丁方設(shè)計(jì)(1)拉丁方設(shè)計(jì)是雙向的區(qū)組化技術(shù),可以安排三個(gè)因素(水平數(shù)相同)的試驗(yàn);希臘-拉丁方設(shè)計(jì)是三向的區(qū)組化技術(shù),可以安排四個(gè)因素(水平數(shù)相同)的試驗(yàn);同一區(qū)組內(nèi)的受試對(duì)象必須在區(qū)組因素上同質(zhì);區(qū)組設(shè)計(jì)(包括拉丁方、希臘拉丁方設(shè)計(jì))資料不可分析交互作用,如需分析交互作用,則每個(gè)試驗(yàn)單元必須重復(fù);研究設(shè)計(jì)正確應(yīng)用拉丁方、希臘拉丁方設(shè)計(jì)(2)采用區(qū)組設(shè)計(jì)盡可能不要有數(shù)據(jù)缺失;在使用區(qū)組化技術(shù)時(shí),如果區(qū)組的個(gè)體數(shù)少于處理組數(shù)時(shí),可以選用不完全設(shè)計(jì)技術(shù)。采用區(qū)組化設(shè)計(jì)技術(shù)時(shí),由于所需樣本含量較少,由此,要求觀察指標(biāo)的個(gè)體變異不太大(相對(duì)于處理效應(yīng))。如不能滿足這個(gè)要求,則每個(gè)試驗(yàn)單元必須重復(fù),增加樣本含量,降低抽樣誤差。研究設(shè)計(jì)常用的研究設(shè)計(jì)(6)交叉設(shè)計(jì)(cross-overdesign)
重復(fù)的拉丁方設(shè)計(jì)交叉設(shè)計(jì)示意:準(zhǔn)備階段 時(shí)期1 清洗期 時(shí)期2(runin) 處理A (washout) 處理B準(zhǔn)備階段 時(shí)期1 清洗期 時(shí)期2(runin) 處理B (washout) 處理A研究設(shè)計(jì)2×2交叉設(shè)計(jì)
研究高劑量(A)和低劑量(B)的阿司匹林對(duì)病人胃出血的影響,將16例病人隨機(jī)分為兩組,一組用藥順序?yàn)锳B,另一組用藥順序?yàn)锽A,每個(gè)病人用藥某劑量阿司匹林一周,休息一周后,再給予另一劑量的阿司匹林一周。試驗(yàn)結(jié)果如下。次序患者編號(hào)時(shí)期12AB15.13.8BA22.93.9AB30.61.0AB44.83.1BA51.62.3AB64.44.9BA74.05.8BA81.60.8AB92.31.3BA104.14.7BA113.20.9BA122.34.0AB134.92.3AB146.84.5BA153.43.6AB166.12.2研究設(shè)計(jì)各組均數(shù)A: 3.8125±1.9252B: 2.8875±1.1876
AB順序: 3.6313±1.8561BA順序: 3.0688±1.3999第一階段: 3.6313±1.7122第二階段: 3.0688±1.5726研究設(shè)計(jì)2×2交叉試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方差分析變異來源SSdfMSFPIntersubjects順序2.531312.53130.620.4454個(gè)體(順序)57.4688144.10494.040.0067Intrasubjects處理6.845016.84506.740.0212時(shí)期2.531312.53132.490.1368殘差14.2238141.0160總變異83.6000312.6968研究設(shè)計(jì)3×3交叉設(shè)計(jì)為比較兩種藥物formoterol和salbutamol及安慰劑治療哮喘病的作用,三種藥物分別記為:F、S、P、在兩個(gè)拉丁方上安排6種次序組。30個(gè)病人隨機(jī)地分為6個(gè)次序組,每個(gè)病人按指定的次序組在三個(gè)時(shí)期安排處理,每個(gè)時(shí)期間隔都有清洗階段,以清除前一處理的影響。FSPSPFPFSFPSSFPPSF研究設(shè)計(jì)3×3交叉試驗(yàn)結(jié)果次序患者編號(hào)時(shí)期123FPS1128001600220014310016001400192300150022002530001700260028310021002800SFP32100320010001216002300160018160014008002431003200100027280031002000PSF5900190029007150026002000151200220027002224002600380030190027002800次序患者編號(hào)時(shí)期123FSP135003200290010340028002200172300220017002123001300140023300024001800SPF422001100260082800200028001624001700340062200250024009220032003300PFS1380014001000209501320148026170026002400311400250022002310018002400研究設(shè)計(jì)3×3交叉試驗(yàn)結(jié)果3種處理3個(gè)時(shí)期6種順序A:2677.3637.31:2255.0769.3FSP
:2266.7609.1B:1708.3646.52:2190.7648.9SPF
:2426.7695.4C:2252.7534.53:2192.7763.1PFS
:1803.3693.1FPS
:2273.3736.3SFP
:2053.3856.8PSF:2453.3611.6研究設(shè)計(jì)3×3交叉試驗(yàn)方差分析表SourceSSdfMSFPsequence3512651.005702530.20
1.010.4346sequence|subject16730666.7024697111.113.760.0000treat11612610.3325806305.1731.320.0000period191190.62295595.310.520.6000Carryovereffect813227.222406613.612.190.1214Residual10011608.3354185400.15
Total46340605.6089520680.96
FSP2677.33332252.66671708.3333研究設(shè)計(jì)4×4交叉試驗(yàn)單中心隨機(jī)雙盲雙模擬交叉口服給藥4階段試驗(yàn)。所有受試者隨機(jī)分為4組,每組6名受試者,每名受試者參加4個(gè)階段服藥,每階段至少間隔7天,每一受試者隨機(jī)分4階段服用以下任一種試驗(yàn)用藥,每一服藥階段觀察24小時(shí)以獲得血藥濃度曲線。A:進(jìn)口羅格列酮4mg片劑B:國產(chǎn)羅格列酮4mg片劑C:進(jìn)口羅格列酮2mg片劑D:國產(chǎn)羅格列酮2mg片劑
研究設(shè)計(jì)4×4交叉試驗(yàn)根據(jù)隨機(jī)號(hào)碼表分派給每位受試者如下4種服藥次序之中的一種:
sequence:1ADBC2BACD3CBDA4DCAB
研究設(shè)計(jì)各因素各水平的均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差4種處理4個(gè)時(shí)期4種順序A:7.6220.1451:7.1940.400ADBC:7.2630.389B:7.5780.1442:7.2810.405BACD:7.2080.380C:6.8530.1123:7.2240.445CBDA:7.1900.455D:6.8310.1604:7.1860.391DCAB:7.2240.419研究設(shè)計(jì)4×4交叉試驗(yàn)方差分析表SourceSSdfMSFPSequence0.0692730.023092.260.0892Subject(Sequence)0.96107200.048054.710.0001Period0.1352030.045074.420.0068Group0.0107410.010741.050.3086Dose7.1128817.11288697.270.0001Group*Dose0.0031510.003150.310.5802Error0.67326660.01020研究設(shè)計(jì)交互作用示意6.57.07.58.0研究設(shè)計(jì)兩兩比較結(jié)果:A(進(jìn)口4mg)B(國產(chǎn)4mg)C(進(jìn)口2mg)D(國產(chǎn)2mg)7.6227.5786.8536.831結(jié)論:無論是低濃度還是高濃度,進(jìn)口羅格列酮與國產(chǎn)羅格列酮的24小時(shí)血藥濃度曲線下面積相同。研究設(shè)計(jì)交叉設(shè)計(jì)是成組設(shè)計(jì)與自身配對(duì)設(shè)計(jì)的綜合運(yùn)用,其適用范圍與自身配對(duì)設(shè)計(jì)相同;兩個(gè)處理因素必須沒有蓄積作用(延滯作用),兩次處理間應(yīng)有足夠長(zhǎng)的間歇期以洗脫延滯效應(yīng)。間歇期的長(zhǎng)短視處理因素的半衰期而定,一般至少為5~6個(gè)半衰期;其次要考慮生物作用的特點(diǎn),如阿司匹林的半衰期為0.5小時(shí),但它對(duì)血小板的影響需一周左右才會(huì)消失,故間歇期一般需10天左右。正確應(yīng)用交叉設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)臨床上適用于目前尚無特殊治療而病情緩慢的慢性病患者的對(duì)癥治療(如穩(wěn)定型高血壓的降壓效果,血糖的控制,類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的鎮(zhèn)痛效果)。不適宜有自愈傾向,或病程較短的疾病的治療研究。在藥代動(dòng)力學(xué)研究中被指定為標(biāo)準(zhǔn)方法之一。常用于生物等效性(bioequivalence)或臨床等效性(clinicalequivalence)試驗(yàn)。正確應(yīng)用交叉設(shè)計(jì)研究設(shè)計(jì)正確應(yīng)用交叉設(shè)計(jì)其他交叉設(shè)計(jì):ABABABABABBABAABBABAAB研究設(shè)計(jì)裂區(qū)設(shè)計(jì)裂區(qū)設(shè)計(jì)是將幾個(gè)區(qū)組設(shè)計(jì)、或拉丁方設(shè)計(jì)組合起來進(jìn)行試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法。研究設(shè)計(jì)裂區(qū)設(shè)計(jì)例1(區(qū)組的組合)為研究抗氰藥物對(duì)心臟的副作用,用雄性小白鼠15只(5個(gè)區(qū)組,每組3只)作試驗(yàn)。每個(gè)配伍組的3只小白鼠分別接受一種抗氰藥物:PAPP: 對(duì)氨基苯丙酮Co2-EDTA: 乙二胺四乙酸二鈷Na2S2O3: 硫代硫酸鈉用微量輸液器以0.031ml/min的速度從小白鼠尾靜脈連續(xù)輸藥,并分別于用藥前、用藥后20、40、60分鐘記錄一次心電圖,觀察小白鼠心電圖PRc間期(msec)。研究設(shè)計(jì)小白鼠連續(xù)給藥1小時(shí)內(nèi)的心電圖PRc間期(msec)藥
物因素A觀察時(shí)間因素B區(qū)組12345PAPP036.835.234.834.834.02030.036.629.236.035.64034.033.231.632.032.46038.742.643.136.135.0Co2-EDTA031.736.631.241.039.32032.632.433.235.238.74038.947.445.446.142.56037.438.837.852.150.8Na2S2O3030.635.833.233.837.02047.052.946.448.249.84055.647.057.469.969.46033.233.933.234.836.5研究設(shè)計(jì)小白鼠連續(xù)給藥1小時(shí)內(nèi)的心電圖PRc間期(msec)藥物時(shí)間Total0204060PAPP35.133.532.639.135.1Co2-EDTA36.034.444.143.439.5Na2S2O334.148.959.934.344.3Total35.138.945.538.939.6研究設(shè)計(jì)各處理組各時(shí)間點(diǎn)均數(shù)示意Co2-EDTAPAPPNa2S2O3time020406030405060PRc間期(msec)研究設(shè)計(jì)裂區(qū)設(shè)計(jì)的方差分析變異來源SSvMSFP一級(jí)單位A846.1702423.08520.300.0007Block205.156451.2892.460.1296Block|A166.756820.845二級(jí)單位B849.3793283.12618.440.0000B|A1979.6606329.94321.490.0000Residual552.6963615.353Total4599.8175977.963研究設(shè)計(jì)兩兩比較的結(jié)果:PAPP:402006032.6(12)33.5(11)35.1⑦39.1⑤Co2-EDTA:020406034.4⑩36.0⑥44.1③43.4④Na2S2O3:060204034.1⑨34.3⑧48.9②59.9①研究設(shè)計(jì)兩兩比較的結(jié)果:0分鐘
Co2-EDTAPAPPNa2S2O3
34.1⑨35.1⑦36.0⑥20分鐘
PAPPCo2-EDTANa2S2O333.5(11)34.4⑩48.9②40分鐘
PAPPCo2-
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