常用科研設(shè)計

第一頁，共七十六頁，2022年，8月28日常用醫(yī)學(xué)實驗設(shè)計方法完全隨機化設(shè)計配對設(shè)計配伍設(shè)計交叉設(shè)計拉丁方設(shè)計析因設(shè)計正交設(shè)計第二頁，共七十六頁，2022年，8月28日完全隨機設(shè)計完全隨機設(shè)計(completelyrandomdesign),亦稱單因素設(shè)計，即只有1種處理因素，但可以有多個水平。完全隨機設(shè)計將實驗對象完全隨機地分配到實驗組與對照組或幾個對比組中去。按實驗的內(nèi)容和要求,各組例數(shù)可相等或不等，但各組例數(shù)相等時統(tǒng)計效能較高。

第三頁，共七十六頁，2022年，8月28日完全隨機設(shè)計優(yōu)點：實驗設(shè)計和統(tǒng)計分析比較簡單。實驗中個別發(fā)生意外情況對實驗結(jié)果影響不大。缺點：只能分析比較一個因素的實驗效應(yīng)。實驗效率較低。第四頁，共七十六頁，2022年，8月28日完全隨機設(shè)計的隨機分配方法樣本例數(shù)≤

20，使用隨機排列表樣本例數(shù)＞

20，使用隨機數(shù)字表第五頁，共七十六頁，2022年，8月28日完全隨機設(shè)計例1研究某病患者18例分別服用甲、乙兩種藥后，尿中17-酮類固醇24ｈ排出量有無不同。第六頁，共七十六頁，2022年，8月28日完全隨機設(shè)計先將18名病人按體重編號，再從隨機排列表中，隨機指定第3行，舍去18～19之間的數(shù)字，將0～17之間的數(shù)字依次錄于病人編號下。按預(yù)先規(guī)定，將隨機數(shù)字為單數(shù)者分入甲組，雙數(shù)者分入乙組。第七頁，共七十六頁，2022年，8月28日完全隨機設(shè)計

第八頁，共七十六頁，2022年，8月28日第九頁，共七十六頁，2022年，8月28日完全隨機設(shè)計

第十頁，共七十六頁，2022年，8月28日完全隨機設(shè)計分析方法第十一頁，共七十六頁，2022年，8月28日例試將15例實驗對象隨機分配到甲、乙、丙三組.將實驗對象從小到大編號（患者的就診順序）。隨機排列表：隨機指定第6行，舍去15~19字，將0~14之間的數(shù)字依次錄于動物號下。預(yù)先規(guī)定，將隨機數(shù)字為0~4者分入甲組，5~9者分入乙組，10~14者分入丙組。編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15隨機數(shù) 11 2 14 10 8 12 1 4 3 0 9 6 13 7 5組別 丙 甲 丙 丙 乙 丙 甲 甲 甲 甲 乙 乙 丙 乙 乙第十二頁，共七十六頁，2022年，8月28日第十三頁，共七十六頁，2022年，8月28日例試將15例實驗對象隨機分配到甲、乙、丙三組.將實驗對象從小到大編號（患者的就診順序）。隨機排列表：隨機指定第6行，舍去15~19字，將0~14之間的數(shù)字依次錄于動物號下。預(yù)先規(guī)定，將隨機數(shù)字為0~4者分入甲組，5~9者分入乙組，10~14者分入丙組。動物號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15隨機數(shù) 11 2 14 10 8 12 1 4 3 0 9 6 13 7 5組別 丙 甲 丙 丙 乙 丙 甲 甲 甲 甲 乙 乙 丙 乙 乙第十四頁，共七十六頁，2022年，8月28日分配結(jié)果分組對象編號甲組278910乙組511121415丙組134613第十五頁，共七十六頁，2022年，8月28日例試將21頭動物隨機分配到甲、乙、丙三組將動物按體重從小到大編號。從隨機數(shù)字表或計算器產(chǎn)生21個兩位數(shù)的隨機數(shù)；查隨機數(shù)字表，隨機指定某行，如從第1行開始抄21個兩位數(shù)，出現(xiàn)重號，要舍去。將隨機數(shù)從小到大排序后得序號R，并預(yù)先規(guī)定，0~7者為甲組，8~14為乙組，15~21者為丙組。如各組例數(shù)不相等，可利用R調(diào)整各組例數(shù)。如甲、乙、丙組分別為8，8，5例，則甲組：1~8；乙組：9~16；丙組：17~21第十六頁，共七十六頁，2022年，8月28日第十七頁，共七十六頁，2022年，8月28日將隨機數(shù)從小到大排序后得序號R，并預(yù)先規(guī)定，序號0~7者為甲組，8~14為乙組，15~21者為丙組。第十八頁，共七十六頁，2022年，8月28日分配結(jié)果第十九頁，共七十六頁，2022年，8月28日配對設(shè)計配對設(shè)計（paireddesign）是將受試對象按某些特征或條件配成對子，然后分別把每對中的兩個受試對象隨機分配到實驗組與對照組(或不同處理組)。第二十頁，共七十六頁，2022年，8月28日配對設(shè)計配對設(shè)計的優(yōu)點是能縮小受試對象間的個體差異，從而減少實驗誤差，提高實驗效率。受試對象配對的特征或條件，主要是指年齡、性別、體重、環(huán)境條件等非實驗因素，不要以實驗因素作為配對條件。從統(tǒng)計方法上說，同體比較或自身對照也屬于配對實驗。

第二十一頁，共七十六頁，2022年，8月28日配對設(shè)計根據(jù)受試對象來源的不同，分為同源配對(homogeneticmatching)和異源配對(hetero-geneticmatching)兩種。第二十二頁，共七十六頁，2022年，8月28日同源配對又稱同體配對(homobodymatching),即試驗和對照在同一受試個體身上進行觀察的方法，分為4種類型：(1)同一受試對象處理前、后的數(shù)據(jù)；(2)同一受試對象兩個部位的數(shù)據(jù)；(3)同一受試對象、同一樣品用兩種方法或儀器檢測結(jié)果；(4)用同一方法或儀器檢測同一受試對象不同標(biāo)本的檢測結(jié)果。

第二十三頁，共七十六頁，2022年，8月28日配對設(shè)計將樣本中20例受試對象按性別相同、年齡、工作性質(zhì)相近者配成對子，共10對。用隨機排列表將每對中的兩個受試對象隨機分配到甲、乙兩個處理組中。第二十四頁，共七十六頁，2022年，8月28日配對設(shè)計先將10對受試者編號，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。再隨機指定隨機排列表第2行，舍去10～19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。第二十五頁，共七十六頁，2022年，8月28日第二十六頁，共七十六頁，2022年，8月28日配對設(shè)計

第二十七頁，共七十六頁，2022年，8月28日配伍組設(shè)計配伍組設(shè)計又稱隨機區(qū)組設(shè)計(randomizedblockdesign)，這種設(shè)計實際上是配對設(shè)計的擴大。配對設(shè)計是將多方面條件近似的受試對象配成對子，而這種設(shè)計是將多方面條件相同或相近的受試對象組成區(qū)組或配伍組。每個隨機區(qū)組的受試對象數(shù)目取決于處理組數(shù)。這種設(shè)計，各隨機區(qū)組的受試對象不僅數(shù)目相等，而且生物學(xué)特點也較均衡，縮小了組間差別，實驗效率較高。

第二十八頁，共七十六頁，2022年，8月28日優(yōu)點：條件一致或相近的受試對象組成同一單位組，并隨機分配于各處理組中，使處理組間的可比性更強，能改善組間生物學(xué)特點的均衡性，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，實驗效率較高。缺點：分組較繁，要求單位組內(nèi)實驗單位數(shù)與處理數(shù)相同，有時實際應(yīng)用有一定困難。實驗結(jié)果中若有缺失，統(tǒng)計分析較麻煩。第二十九頁，共七十六頁，2022年，8月28日例對小白鼠喂以A、B、C三種不同的營養(yǎng)素，目的是了解不同營養(yǎng)素增重的效果。采用隨機區(qū)組設(shè)計方法，以窩別作為劃分區(qū)組的特征，以消除遺傳因素對體重增長的影響。現(xiàn)將同品系同體重的24只小白鼠分為8個區(qū)組，每個區(qū)組3只小白鼠。三周后體重增量結(jié)果(克)列于下表，問小白鼠經(jīng)三種不同營養(yǎng)素喂養(yǎng)后所增體重有無差別？第三十頁，共七十六頁，2022年，8月28日配伍組設(shè)計24小白鼠編成8個配伍組，每個配伍組3只小白鼠。1～3號為第1配伍組，4～5號為第2配伍組，余類推。查隨機排列表，隨機指定第2～9行，在該行取隨機數(shù)1～3，其余數(shù)舍去，依次標(biāo)于各配伍組的受試者編號下。預(yù)先規(guī)定隨機數(shù)字為1劃入A組，為2劃入B組，為3劃入C組。分配結(jié)果如下。第三十一頁，共七十六頁，2022年，8月28日第三十二頁，共七十六頁，2022年，8月28日配伍組設(shè)計第三十三頁，共七十六頁，2022年，8月28日第三十四頁，共七十六頁，2022年，8月28日常用醫(yī)學(xué)實驗設(shè)計方法完全隨機化設(shè)計配對設(shè)計配伍設(shè)計交叉設(shè)計拉丁方設(shè)計析因設(shè)計正交設(shè)計第三十五頁，共七十六頁，2022年，8月28日一種特殊的自身對照設(shè)計，采用同一受試對象進行不同階段自身對比觀察，不但節(jié)省了樣本，而且組間均衡性好。最簡單的形式是二處理、二階段交叉設(shè)計。交叉設(shè)計第三十六頁，共七十六頁，2022年，8月28日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)”，其時間長短根據(jù)專業(yè)知識確定。必要時，在隨機化分組前也可設(shè)立洗脫期，以清除試驗前藥物的影響。第三十七頁，共七十六頁，2022年，8月28日兩階段交叉實驗設(shè)計與方差分析例實驗兩種不同配方的減肥藥物a1和a2，采用交叉設(shè)計將20名患有肥胖癥的受試者隨機分為甲、乙兩組，甲組前4周服a1藥，后4周服a2藥；乙組前4周服a2藥，后4周服a1藥。實驗結(jié)果如下表所示：點評：應(yīng)先按體重相近，將20名試驗對象配成10對第三十八頁，共七十六頁，2022年，8月28日受試者的體重下降值（kg）給藥順序受試驗者前4周后4周甲組1.1（1）6.129-0.454a1a22.1（2）2.4970.908………9.2（9）1.4981.13510.1（10）8.1724.313乙組1.2（11）4.4492.043a2a12.2（12）4.9941.816………9.1（19）1.5891.27110.2（20）0.1361.589第三十九頁，共七十六頁，2022年，8月28日交叉實驗是有三個因素的多因素實驗受試者間（包含了處理順序，如先用何藥？）階段間：如前4周、后4周處理間：如a1藥、a2藥第四十頁，共七十六頁，2022年，8月28日拉丁方設(shè)計（Latinsquaredesign）1.概念拉丁方設(shè)計是按照拉丁方表進行實驗的一種設(shè)計方法。所謂拉丁方表是一個有拉丁數(shù)字的表，如：ABCDBCDACDABDABC第四十一頁，共七十六頁，2022年，8月28日特點每行及每列各字母均出現(xiàn)一次。ABCDBCDACDABDABC第四十二頁，共七十六頁，2022年，8月28日2.設(shè)計步驟A）根據(jù)因素的水平數(shù)選定拉丁方表。B）將選定拉丁方表隨機化，即行、列交換。C）規(guī)定行、列、字母代表的因素和水平。第四十三頁，共七十六頁，2022年，8月28日3.實例例為研究5個不同劑量的甲狀腺提取液對豚鼠甲狀腺重的影響，考慮到鼠的種系和體重對觀測指標(biāo)可能有一定的影響，設(shè)計實驗時最好將這2個重要的非處理因素一并安排，根據(jù)專業(yè)知識得知,這3個因素之間的交互作用可忽略不計,試選用合適的試驗設(shè)計方案,并對所收集的定量資料進行統(tǒng)計分析。第四十四頁，共七十六頁，2022年，8月28日本例有3個因素,每個因素有5個水平:劑量:A273B308C319D391E410種系: 1 2 3 4 5體重: 一 二 三 四 五第四十五頁，共七十六頁，2022年，8月28日(1)選擇五階拉丁方:ABCDEBCDEACDEABDEABCEABCD第四十六頁，共七十六頁，2022年，8月28日ABCDEBCDEACDEABDEABCEABCDCBADEDCBEAEDCABAEDBCBAECD1，3列對調(diào)(2)隨機化第四十七頁，共七十六頁，2022年，8月28日(2)隨機化2，4行對調(diào)CBADEDCBEAEDCABAEDBCBAECDCBADEAEDBCEDCABDCBEABAECD第四十八頁，共七十六頁，2022年，8月28日(3)安排因素安排行因素為體重，列因素為種系，拉丁字母表示劑量。第四十九頁，共七十六頁，2022年，8月28日(4)安排實驗實驗條件種系體重劑量1一C1二B1三A1四D1五E第五十頁，共七十六頁，2022年，8月28日(5)進行實驗,得到實驗結(jié)果種系體重一二三四五1C65B85A57D49E792A82E63D77B70C463E73D68C51A76B524D92C67B63E41A685B81A56E99C75D66第五十一頁，共七十六頁，2022年，8月28日4.拉丁方設(shè)計的缺點A)只能分析三個因素（包括區(qū)組因素）,改進：希臘拉丁方設(shè)計或超方設(shè)計。B)各因素的水平數(shù)必須相等，解決方法：堯墩(Youden)方設(shè)計。C)不能分析因素間的交互作用，解決方法：正交設(shè)計。第五十二頁，共七十六頁，2022年，8月28日析因設(shè)計不同實驗因素及其不同水平間的作用往往是相互聯(lián)系、相互制約的。把2個或2個以上因素的各種水平結(jié)合起來試驗，用以探討不同因素間、同一因素不同水平間及其交互作用的效果，這種實驗設(shè)計稱析因設(shè)計(factorialdesign)。

第五十三頁，共七十六頁，2022年，8月28日析因設(shè)計析因設(shè)計是將兩個或多個因素的各個水平進行排列組合，交叉分組。實驗結(jié)束后既可以分析各個處理因素的單獨作用，又可以分析各處理因素間的交互作用，并可找出各因素間不同水平的“最佳組合”。第五十四頁，共七十六頁，2022年，8月28日析因設(shè)計優(yōu)點①在一個不大規(guī)模的試驗中，可以比較經(jīng)濟地獲得各因素的平均效果；②把一個因素在其它因素變動的條件下進行試驗，可擴大推論的基礎(chǔ)；③可估計各因素所產(chǎn)生效果間的相互影響情況，即可檢驗各因素間的交互作用。第五十五頁，共七十六頁，2022年，8月28日第五十六頁，共七十六頁，2022年，8月28日析因設(shè)計2×2析因設(shè)計2×2即2個因素、2個水平；共4種水平。第五十七頁，共七十六頁，2022年，8月28日[例6-1]對12例缺鐵性貧血病人的療效觀察，分為4組，分別在一般療法基礎(chǔ)上聯(lián)合甲乙兩藥進行治療，1個月后檢查各組病人的紅細(xì)胞數(shù)(105/mm3)。第一組一般療法第二組一般療法+甲藥第三組一般療法+乙藥第四組一般療法+甲藥+乙藥第五十八頁，共七十六頁，2022年，8月28日[例6-1]對12例缺鐵性貧血病人的療效觀察，分為4組，分別在一般療法基礎(chǔ)上聯(lián)合甲乙兩藥進行治療，1個月后檢查各組病人的紅細(xì)胞數(shù)(105/mm3)。第一組一般療法第二組一般療法+甲藥第三組一般療法+乙藥第四組一般療法+甲藥+乙藥第五十九頁，共七十六頁，2022年，8月28日第六十頁，共七十六頁，2022年，8月28日第六十一頁，共七十六頁，2022年，8月28日單獨效應(yīng)主效應(yīng)交互作用第六十二頁，共七十六頁，2022年，8月28日第六十三頁，共七十六頁，2022年，8月28日表3不同基礎(chǔ)液與不同血清種類對鉤端螺旋體的培養(yǎng)計數(shù)的影第六十四頁，共七十六頁，2022年，8月28日正交設(shè)計當(dāng)實驗涉及的因素在三個或三個以上，且因素間可能存在交互作用時，可用正交設(shè)計。正交實驗中各因素的水平數(shù)可以相等，也可以不相等。它利用一套規(guī)格化的正交表，將各實驗因素、各水平之間的組合均勻搭配，合理安排，可以用較少的、有代表性的處理組合數(shù)，提供充分有用的信息，還可以找出較優(yōu)組合，用以指導(dǎo)實踐。第六十五頁，共七十六頁，2022年，8月28日試驗號1（A）2（B）3（C）1A1B1C12A1B2C23A1B3C34A2B1C35A2B2C26A2B3C17A3B1C38A3B2C19A3B3C2正交表ABC全搭配27999第六十六頁，共七十六頁，2022年，8月28日正交實驗舉例分析例：某研究者用大白鼠作實驗，觀察指標(biāo)是細(xì)胞色素P450，可能影響細(xì)胞色素P450量的因素是：因素A1水平（A1）:不用戊巴比妥2水平（A2）