統(tǒng)計(jì)學(xué)-課件研究設(shè)計(jì)陸

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-