統(tǒng)計學(xué)-課件研究設(shè)計陸

醫(yī)學(xué)研究設(shè)計：

實驗設(shè)計

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)計學(xué)系研究設(shè)計設(shè)計方法分類

單因素

多因素

不控制 完全隨機設(shè)計

析因設(shè)計

正交設(shè)計

單向區(qū)組控制 配對設(shè)計

隨機區(qū)組設(shè)計

裂區(qū)設(shè)計(重復(fù)區(qū)組)

雙向區(qū)組控制 拉丁方設(shè)計

交叉設(shè)計(重復(fù)拉丁方)

三向區(qū)組控制 希臘-拉丁方設(shè)計

不完全設(shè)計

正交設(shè)計 平衡不完全區(qū)組設(shè)計不完全交叉設(shè)計 不完全拉丁方設(shè)計均勻設(shè)計 研究設(shè)計研究設(shè)計(1):完全隨機設(shè)計完全隨機設(shè)計(completelyrandomdesign)：單向分組，單因素，多水平

Inacompletelyrandomizeddesign,thetreatmentsareassignedtoalltheexperimentalunitscompletelybychance.Someexperimentsmayincludeacontrolgroupthatreceivesaninactivetreatmentoranexistingbaselinetreatment.ExperimentalUnitsRandomAssignmentGroup1Group2Treatment1Treatment2CompareResultsTreatmentCTreatmentBCompletelyrandomizeddesignRandomlyassignexperimentalunitstotreatmentsTreatmentATreatmentD研究設(shè)計完全隨機設(shè)計例四種飼料喂養(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)計組間變異SS組間Sumofsquaresbetweengroupsn1n2n3n4研究設(shè)計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：

2=4.069,P>0.2研究設(shè)計兩兩比較：q檢驗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)計學(xué)意義(P>0.05)。研究設(shè)計完全隨機設(shè)計例2高粘綜合癥患者的血沉較快，某大夫觀察A、B兩個降粘藥物對血沉(mm/h)的影響，結(jié)果如下，試作統(tǒng)計分析。

A藥組病例號12345678910療前40433641403738383539療后36353029302828302730差值4861210910889B藥組病例號12345678910療前39403943383640414045療后20253023242024202528差值1915920141616211517研究設(shè)計A、B兩個降粘藥物對血沉(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)計結(jié)論：統(tǒng)計分析結(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)計完全隨機設(shè)計例3

研究中藥骨碎補對高脂血癥的治療和預(yù)防作用。取家兔44只，隨機分成四組，每組11只。每間隔5周測定血清膽固醇一次，共測四次（包括給藥前一次），整個實驗期為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，于實驗開始的第5

周起每日肌注100%骨碎補液1.7ml/kg；預(yù)防組：每日以0.3g膽固醇灌胃，于實驗開始之日起即每日肌注100%骨碎補液0.8ml/kg；對照組：每日肌注生理鹽水0.8ml/kg。研究設(shè)計血清膽固醇含量，mg%

組別實驗前實驗后0周5周10周15周造型組885691792132672129064553811008403108195552883001205291963461496424724113691112702043611037592301031102641987101311312310治療組7679559064801268611752922411072949194300208269182217523612298656869330791246200122103112119491015606028741278318預(yù)防組60828179156132731387761771128712095360192114200656610666847711397210701088280662587070809936841216921074對照組561047075691006861706454827945911492793108718210376719288846712013366104797144783610059905976研究設(shè)計各組平均血清膽固醇含量，mg%group實驗時間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)計各組各時點平均血清膽固醇含量圖示造型組治療組預(yù)防組對照組研究設(shè)計分析思路：四組是否具有可比性？造型是否成功？對照組是否穩(wěn)定？骨碎補對高脂血癥的預(yù)防和治療效果如何？預(yù)防和治療的顯效時間？預(yù)防和治療的持續(xù)時間？研究設(shè)計(1)給藥前四組的比較

預(yù)防組 造型組治療組對照組均數(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2=0.489,P=0.9213說明4個組的初始條件一致。研究設(shè)計(1)給藥前四組的比較

預(yù)防組 造型組治療組對照組均數(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2=0.489,P=0.9213說明4個組的初始條件一致。研究設(shè)計(2)造型是否成功？以實驗時間為X（周）以對應(yīng)時間點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

說明造型組在實驗期內(nèi)血清膽固醇含量持續(xù)上升。造型是成功的。

研究設(shè)計(3)對照組是否穩(wěn)定？以實驗時間為X（周）以對應(yīng)時間點的膽固醇含量之均數(shù)為Y對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

說明對照組在實驗期內(nèi)血清膽固醇含量不隨時間而改變，是穩(wěn)定的。

研究設(shè)計(4)第5周時四組均數(shù)

的比較

造型組治療組 預(yù)防組對照組均數(shù)： 324.00323.00

140.0988.09F=5.45,P<0.005

第5周時預(yù)防組與造型組的均數(shù)間差別有統(tǒng)計學(xué)意義，而與對照組差別無統(tǒng)計學(xué)意義。說明在第5周時已有預(yù)防作用。研究設(shè)計(5)第10周時四組均數(shù)

的比較

造型組治療組預(yù)防組對照組均數(shù)：484.90252.5594.2777.90F=9.78,P<0.001

第10周時治療組與造型組的均數(shù)間差別有統(tǒng)計學(xué)意義，與預(yù)防組、對照組差別無統(tǒng)計學(xué)意義。說明治療已起效，預(yù)防組有持續(xù)效果。研究設(shè)計第15周時四組均數(shù)

的比較

造型組治療組預(yù)防組對照組均數(shù)： 750.50140.90108.0073.50F=9.78,P<0.001

結(jié)論同第10周時。研究設(shè)計結(jié)論：對家兔肌注骨碎補液，預(yù)防組于用藥第5周時已見防止血清膽固醇升高的作用，直至第15周仍保持與對照組接近的水平。治療組于用藥第5周(即實驗期第10周)時已見膽固醇下降，至用藥第10周(即實驗期第15周)時降至與對照組接近的水平。說明骨碎補對家兔具有預(yù)防和治療高血脂癥的作用。研究設(shè)計正確應(yīng)用完全隨機設(shè)計完全隨機設(shè)計是最常用的一種設(shè)計方法，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的設(shè)計效率最高；對照組可以不止一個；各組應(yīng)達到均衡一致；各處理組應(yīng)同期平行進行；對個體間同質(zhì)性要求較高。在個體同質(zhì)性較差時，完全隨機設(shè)計并不是最佳設(shè)計。研究設(shè)計研究設(shè)計(2)：析因設(shè)計析因設(shè)計(factorialdesign)：

多向分組：多因素，多水平

Group1MeanGroup2MeanGroup3MeanGroup4Mean實驗組對照組男性女性性別組別Factors:MajorIndependentVariablesLevels:SubdivisionsofFactors2×2析因設(shè)計例研究設(shè)計例1：2×2析因設(shè)計例2：2×2析因設(shè)計例3：2×2×3×2析因設(shè)計研究設(shè)計2×2析因設(shè)計例

觀察兩種藥物對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2×2析因設(shè)計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2×2析因設(shè)計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)計結(jié)論：2×2析因設(shè)計的方差分析結(jié)果表明，A藥和B藥均有興奮子宮的作用(P=0.0019,P=0.0042)；兩者同時使用有協(xié)同作用(P=0.0175)。研究設(shè)計黨參(＋)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)計例：

考察黨參與考的松對ATP酶活力的影響

研究設(shè)計各處理組均數(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)計方差齊性檢驗方差不齊:2=10.9357，P=0.012。作對數(shù)變換[log(x)]后，方差到達齊性:2=1.6353，P=0.651。研究設(shè)計2×2析因設(shè)計的方差分析(對數(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)；單獨用黨參可增加ATP酶活力；但同時用考的松時，此種作用相互抵消了(P=0.0305)。研究設(shè)計2×2×3×2析因設(shè)計在培養(yǎng)鉤端螺旋體時，除已固定因素外，擬研究以下4個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2×2×3×2析因試驗的鉤端螺旋體計數(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2×2×3×2析因試驗

鉤端螺旋體計數(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)計緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗

鉤端螺旋體計數(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)計緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗

鉤端螺旋體計數(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)計緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗

鉤端螺旋體計數(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2×2×3×2析因試驗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)計緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗

鉤端螺旋體計數(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，8％的濃度優(yōu)于5％的濃度；而用胎盤血清培養(yǎng)時，8％的濃度與5％的濃度相差甚微。研究設(shè)計緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗

鉤端螺旋體計數(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，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，不加維生素培養(yǎng)優(yōu)于加維生素。研究設(shè)計一級交互作用效應(yīng)的解釋③A×B(血清種類×血清濃度)：用兔血清培養(yǎng)時，8％的濃度優(yōu)于5％的濃度；而用胎盤血清培養(yǎng)時，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，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，不加維生素培養(yǎng)優(yōu)于加維生素。研究設(shè)計2×2×3×2析因試驗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)計緩沖液500100015002000自來水加不加2×2×3×2析因試驗

鉤端螺旋體計數(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，加或不加維生素培養(yǎng)效果無差別。研究設(shè)計二級交互作用效應(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，加維生素優(yōu)于不加維生素；而用5％濃度胎盤血清時，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，加或不加維生素培養(yǎng)效果無差別。研究設(shè)計2×2×3×2析因試驗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)計正確應(yīng)用析因設(shè)計析因設(shè)計各處理組間在均衡性方面的要求與完全隨機設(shè)計一致，各處理組樣本含量應(yīng)盡可能相同；析因設(shè)計對各因素不同水平的全部組合進行試驗，故具有全面性和均衡性；析因設(shè)計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)計比一次只考慮一個因素的實驗效率高，比如，2×2析因設(shè)計是一次考慮一個因素實驗的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)會很大(比如，4個因素各3個水平的處理數(shù)為34＝81種)，這時采用析因設(shè)計不是最佳選擇，可根據(jù)實際情況選用正交設(shè)計等其他方法。析因設(shè)計的優(yōu)點之一是可以考慮交互作用，但有時高階交互作用是很難解釋的，實際工作中常只考慮一、二階交互作用。研究設(shè)計研究設(shè)計(3)：配對設(shè)計配對設(shè)計(paireddesign)

總體同質(zhì)性差，按某種條件配對，對內(nèi)隨機異體配對自身配對(前后對照，左右對照)

研究設(shè)計配對的原則條件相近對內(nèi)同質(zhì)研究設(shè)計配對設(shè)計例對一組胃癌病人先后用兩種泌酸刺激劑，然后分別測定其最大酸排量(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)計分析思路：

配對t檢驗：

,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)計正確應(yīng)用配對設(shè)計當(dāng)實驗對象的同質(zhì)性欠佳時，采用配對設(shè)計可以提高處理組間的可比性和均衡性；配對設(shè)計的成敗取決于配對的條件，只有當(dāng)兩組觀察值間的相關(guān)大于0時，配對才是成功的，且能提高檢驗效能；當(dāng)采用左右配對設(shè)計時，實驗因素的效應(yīng)必須是局部的，不可以通過神經(jīng)、體液等途徑影響對側(cè)；采用自身前后配對設(shè)計時，應(yīng)考慮到環(huán)境、氣候或疾病的自然進展等引起的效應(yīng)改變；配對設(shè)計的資料結(jié)合相關(guān)或回歸分析，有時能得到更豐富的結(jié)論。研究設(shè)計研究設(shè)計(4)：區(qū)組設(shè)計隨機區(qū)組設(shè)計(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)隨機是配對設(shè)計的擴展同質(zhì)性較好時，可以同時考慮兩個因素的分析(不考慮交互作用)。研究設(shè)計隨機區(qū)組設(shè)計區(qū)組內(nèi)同質(zhì)、隨機TreatmentATreatmentBTreatmentCB1B2B3B4RandomizedblockdesignPutintohomogeneousgroupsRandomlyassignexperimentalunitstotreatments研究設(shè)計單向區(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)計配伍組設(shè)計例1

將人的血濾液放置不同時間，測定其血糖濃度。放置時間分4種(0,45,90,135分鐘)，取八個健康人的血液，各分成4份，按配伍組設(shè)計，結(jié)果見下表。受試者編號放置時間合計0459013519595898336229594888436131061059790398498979590380510298978838561121121019441971051039788393895929080357合計8087967546973055平均10199.594.387.1－標(biāo)準(zhǔn)差6.326.74.684.52

研究設(shè)計配伍組設(shè)計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：放置時間,min04590135血糖濃度,mg%101.099.594.387.1研究設(shè)計血濾液的放置時間與血糖濃度的關(guān)系 lg(103-Y)=0.282021+0.006881*Time

085血糖濃度，mg%放置時間，分45901359095100105 lg(103-Y)=0.282021+0.006881*Time研究設(shè)計結(jié)論：人血濾液中的血糖濃度在放置0～135分鐘期間，隨時間的延長而下降，起初下降不明顯，而后逐漸加快，成指數(shù)下降。研究設(shè)計配伍組設(shè)計例2在不同室溫下測定家兔的血糖濃度。室溫分7組，用4個不同種屬的家兔各7只，按配伍組設(shè)計。分析室溫對家兔血糖的影響。家兔種屬室溫

(℃)510152025303511301108282110120140212013011083100140160315014010011012012016041201007482100110130研究設(shè)計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)計配伍組設(shè)計例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)計配伍組設(shè)計例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℃期間到達最低，估計最低點在18.73℃；由20℃至30℃階段，血糖濃度又逐漸上升，并接近5℃～10℃時的水平；從30℃升至35℃期間，繼續(xù)加快上升，而在35℃時，超過5℃時的水平。研究設(shè)計正確應(yīng)用隨機區(qū)組設(shè)計配伍組設(shè)計是配對設(shè)計的擴展，在個體同質(zhì)性較差時，采用配伍設(shè)計可以提高各處理組間的可比性和均衡性；同一區(qū)組內(nèi)的個體應(yīng)達到同質(zhì)；當(dāng)處理因素是溫度、時間、濃度、劑量、pH值等連續(xù)性指標(biāo)時，結(jié)合回歸分析可以提取更豐富的信息。此時處理組應(yīng)在4組以上；實際上配伍設(shè)計是兩因素多水平的試驗，由于每種組合只作一次試驗，故不能分析交互作用；采用配伍設(shè)計時，要盡可能使觀察值不缺失，雖然有估計缺失值的統(tǒng)計方法，但缺失時信息的損失是較大的，缺失后的信息是無法彌補的。研究設(shè)計常用的研究設(shè)計(5)拉丁方設(shè)計(Latinsquaredesign)

雙向的區(qū)組設(shè)計行區(qū)組控制，列區(qū)組控制方內(nèi)隨機

研究設(shè)計拉丁方設(shè)計: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)計拉丁方的隨機化

(1、4行交換2、4列交換)試驗日期受試者甲乙丙丁戊1DBAEC2BEDCA3CAEDB4ADCBE5ECBAD研究設(shè)計拉丁方設(shè)計為研究5種防護服對脈搏的影響，考慮到處理的水平數(shù)為5，決定用5名受試者，在5個不同日期繼續(xù)試驗。試驗按拉丁方設(shè)計。試驗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)計拉丁方設(shè)計資料的方差分析變異來源SSdfMSFP處理間218.0257454.50641.240.3445個體間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：五種防護服對脈搏的影響是相同的(P=0.3445)。

研究設(shè)計Fisher在Rothamste農(nóng)場進行的拉丁方試驗。研究設(shè)計紀(jì)念Fisher的

拉丁方窗戶。研究設(shè)計家兔被注射某種藥物后皰疹之大小(cm2)

動物編號注射順序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)計拉丁方試驗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)計希臘拉丁方設(shè)計――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)計正確應(yīng)用拉丁方、希臘拉丁方設(shè)計(1)拉丁方設(shè)計是雙向的區(qū)組化技術(shù)，可以安排三個因素(水平數(shù)相同)的試驗；希臘-拉丁方設(shè)計是三向的區(qū)組化技術(shù)，可以安排四個因素(水平數(shù)相同)的試驗；同一區(qū)組內(nèi)的受試對象必須在區(qū)組因素上同質(zhì)；區(qū)組設(shè)計(包括拉丁方、希臘拉丁方設(shè)計)資料不可分析交互作用，如需分析交互作用，則每個試驗單元必須重復(fù)；研究設(shè)計正確應(yīng)用拉丁方、希臘拉丁方設(shè)計(2)采用區(qū)組設(shè)計盡可能不要有數(shù)據(jù)缺失；在使用區(qū)組化技術(shù)時，如果區(qū)組的個體數(shù)少于處理組數(shù)時，可以選用不完全設(shè)計技術(shù)。采用區(qū)組化設(shè)計技術(shù)時，由于所需樣本含量較少，由此，要求觀察指標(biāo)的個體變異不太大(相對于處理效應(yīng))。如不能滿足這個要求，則每個試驗單元必須重復(fù)，增加樣本含量，降低抽樣誤差。研究設(shè)計常用的研究設(shè)計(6)交叉設(shè)計(cross-overdesign)

重復(fù)的拉丁方設(shè)計交叉設(shè)計示意：準(zhǔn)備階段 時期1 清洗期 時期2(runin) 處理A (washout) 處理B準(zhǔn)備階段 時期1 清洗期 時期2(runin) 處理B (washout) 處理A研究設(shè)計2×2交叉設(shè)計

研究高劑量(A)和低劑量(B)的阿司匹林對病人胃出血的影響，將16例病人隨機分為兩組，一組用藥順序為AB，另一組用藥順序為BA，每個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。試驗結(jié)果如下。次序患者編號時期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2×2交叉試驗設(shè)計的方差分析變異來源SSdfMSFPIntersubjects順序2.531312.53130.620.4454個體(順序)57.4688144.10494.040.0067Intrasubjects處理6.845016.84506.740.0212時期2.531312.53132.490.1368殘差14.2238141.0160總變異83.6000312.6968研究設(shè)計3×3交叉設(shè)計為比較兩種藥物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、在兩個拉丁方上安排6種次序組。30個病人隨機地分為6個次序組，每個病人按指定的次序組在三個時期安排處理，每個時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3×3交叉試驗結(jié)果次序患者編號時期123FPS1128001600220014310016001400192300150022002530001700260028310021002800SFP32100320010001216002300160018160014008002431003200100027280031002000PSF5900190029007150026002000151200220027002224002600380030190027002800次序患者編號時期123FSP135003200290010340028002200172300220017002123001300140023300024001800SPF422001100260082800200028001624001700340062200250024009220032003300PFS1380014001000209501320148026170026002400311400250022002310018002400研究設(shè)計3×3交叉試驗結(jié)果3種處理3個時期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3×3交叉試驗方差分析表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4×4交叉試驗單中心隨機雙盲雙模擬交叉口服給藥4階段試驗。所有受試者隨機分為4組，每組6名受試者，每名受試者參加4個階段服藥，每階段至少間隔7天，每一受試者隨機分4階段服用以下任一種試驗用藥，每一服藥階段觀察24小時以獲得血藥濃度曲線。A:進口羅格列酮4mg片劑B:國產(chǎn)羅格列酮4mg片劑C:進口羅格列酮2mg片劑D:國產(chǎn)羅格列酮2mg片劑

研究設(shè)計4×4交叉試驗根據(jù)隨機號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)計各因素各水平的均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差4種處理4個時期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4×4交叉試驗方差分析表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)計交互作用示意6.57.07.58.0研究設(shè)計兩兩比較結(jié)果：A(進口4mg)B(國產(chǎn)4mg)C(進口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，進口羅格列酮與國產(chǎn)羅格列酮的24小時血藥濃度曲線下面積相同。研究設(shè)計交叉設(shè)計是成組設(shè)計與自身配對設(shè)計的綜合運用，其適用范圍與自身配對設(shè)計相同；兩個處理因素必須沒有蓄積作用(延滯作用)，兩次處理間應(yīng)有足夠長的間歇期以洗脫延滯效應(yīng)。間歇期的長短視處理因素的半衰期而定，一般至少為5～6個半衰期；其次要考慮生物作用的特點，如阿司匹林的半衰期為0.5小時，但它對血小板的影響需一周左右才會消失，故間歇期一般需10天左右。正確應(yīng)用交叉設(shè)計研究設(shè)計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。正確應(yīng)用交叉設(shè)計研究設(shè)計正確應(yīng)用交叉設(shè)計其他交叉設(shè)計：ABABABABABBABAABBABAAB研究設(shè)計裂區(qū)設(shè)計裂區(qū)設(shè)計是將幾個區(qū)組設(shè)計、或拉丁方設(shè)計組合起來進行試驗的一種設(shè)計方法。研究設(shè)計裂區(qū)設(shè)計例1(區(qū)組的組合)為研究抗氰藥物對心臟的副作用，用雄性小白鼠15只(5個區(qū)組，每組3只)作試驗。每個配伍組的3只小白鼠分別接受一種抗氰藥物：PAPP: 對氨基苯丙酮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)計小白鼠連續(xù)給藥1小時內(nèi)的心電圖PRc間期(msec)藥

物因素A觀察時間因素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)計小白鼠連續(xù)給藥1小時內(nèi)的心電圖PRc間期(msec)藥物時間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)計各處理組各時間點均數(shù)示意Co2-EDTAPAPPNa2S2O3time020406030405060PRc間期(msec)研究設(shè)計裂區(qū)設(shè)計的方差分析變異來源SSvMSFP一級單位A846.1702423.08520.300.0007Block205.156451.2892.460.1296Block|A166.756820.845二級單位B849.3793283.12618.440.0000B|A1979.6606329.94321.490.0000Residual552.6963615.353Total4599.8175977.963研究設(shè)計兩兩比較的結(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-