實驗設(shè)計(基本原則)

第八章第二節(jié)實驗設(shè)計的基本原則實驗設(shè)計一、對照原則二、隨機(jī)化原則四、小結(jié)三、重復(fù)的原則當(dāng)前1頁，總共35頁。第二節(jié)實驗設(shè)計的基本原則

一、對照原則二、隨機(jī)化原則三、重復(fù)原則對照組設(shè)置的要求對照的作用對照的形式重復(fù)的作用重復(fù)的次數(shù)隨機(jī)化的作用隨機(jī)的含義分層隨機(jī)、完全隨機(jī)化實驗設(shè)計的主要作用就是減小誤差，提高效率。當(dāng)前2頁，總共35頁。確定接受處理因素的實驗組時，應(yīng)同時設(shè)立對照組，有比較才有鑒別，比較的基礎(chǔ)就是對照，對照設(shè)立正確與否，關(guān)系到科研結(jié)論的正確性及成果價值。設(shè)立對照有著極其重要的意義：1、可排除或控制自然變化和非處理因素對觀察結(jié)果的影響。2、可消除或減少實驗誤差。一、對照原則

當(dāng)前3頁，總共35頁。均衡性(1)對等除處理因素外，對照組具備與實驗組對等的非處理因素。(2)同步對照組與實驗組設(shè)立之后，在整個研究進(jìn)程中始終處于同一空間和同一時間。(3)專設(shè)任何一個對照組都是為相應(yīng)的實驗組專門設(shè)立的。不得借用文獻(xiàn)上的記載或以往的結(jié)果或其它研究的資料作為本研究之對照。（一）對照組設(shè)置的要求當(dāng)前4頁，總共35頁。（二）對照的作用①區(qū)分處理因素與非處理因素的效應(yīng)，是比較的必要基礎(chǔ)

藥物治療例:老年性慢性支氣管炎氣候轉(zhuǎn)暖,自然緩解②消除和減少實驗誤差處理組：對照組：比較結(jié)果處理因素非處理因素+處理效應(yīng)+非處理效應(yīng)處理因素處理效應(yīng)非處理因素(無)非處理效應(yīng)(無)排除“非處理因素”的影響，從而襯托出“處理因素”的作用。當(dāng)前5頁，總共35頁。對照的必要性（鑒別）疾病的自愈傾向——感冒、哮喘等100名感冒患者體溫、鼻塞流涕情況1周后觀察：體溫下降和鼻塞流涕緩解狀況服用感冒藥A結(jié)論：該藥能有效治療感冒，改善鼻塞流涕狀況例1當(dāng)前6頁，總共35頁。1W后體溫下降，癥狀緩解1W后體溫下降，癥狀緩解200名感冒患者服用藥物A不服用藥物A

隨機(jī)服藥組100人不服藥組100人治療前癥狀差別無統(tǒng)計學(xué)意義治療1天時體溫差別有統(tǒng)計學(xué)意義1天后體溫降至正常3天后體溫降至正常分析：設(shè)計：結(jié)論：？？？當(dāng)前7頁，總共35頁。（三）對照的形式

包括：空白對照、安慰劑對照、實驗對照、自身對照、標(biāo)準(zhǔn)對照、相互對照、歷史對照。安慰劑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，其目的主要是排除病人或受試對象的心理偏見。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。1.安慰劑對照當(dāng)前8頁，總共35頁。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。例如：實驗組兒童接種疫苗，對照組兒童不接種疫苗。

特點：簡單易行，但容易引起心理差異，從而影響實驗效應(yīng)的測定。2.空白對照注意：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。當(dāng)前9頁，總共35頁。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。含賴氨酸面包+非處理因素→賴氨酸效應(yīng)+面包效應(yīng)+非處理因素效應(yīng)

面包+非處理因素→

面包效應(yīng)+非處理因素效應(yīng)賴氨酸賴氨酸效應(yīng)非處理因素→+非處理因素效應(yīng)3.實驗對照當(dāng)前10頁，總共35頁。自身對照是指對照和實驗在同一個受試對象身上進(jìn)行，只是在進(jìn)行對照組和實驗組的觀察時，在時間上有前后順序的不同。特點：簡單易行，使用廣泛。但若試驗前后某些環(huán)境或自身因素發(fā)生改變，并且會影響試驗結(jié)果，就難以說明問題。

4.自身對照當(dāng)前11頁，總共35頁。用公認(rèn)的有效藥物、現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)方法或常規(guī)方法作對照。例①某種新的方法能否代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法的研究；②某病患者與正常人的某生理、生化指標(biāo)是否相同。

——實驗室應(yīng)用較多5.標(biāo)準(zhǔn)對照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。例如：比較幾種藥物治療同一疾病的療效６.相互對照當(dāng)前12頁，總共35頁。7.歷史對照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。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。當(dāng)前13頁，總共35頁。二、隨機(jī)化原則

（一）隨機(jī)化原則隨機(jī)化（randomization）是指總體中的每一個個體都有均等的機(jī)會被抽取或被分配到實驗組及對照組中去。隨機(jī)化原則的核心是機(jī)會均等。使用隨機(jī)化方法可以消除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。目的:是使各組非實驗因素的條件均衡一致，以消除對實驗結(jié)果的影響。當(dāng)前14頁，總共35頁。(1)抽樣隨機(jī)

每一個符合條件的實驗對象參加實驗的機(jī)會相同，即總體中每個個體有相同的機(jī)會被抽到樣本中來；－代表性(2)分組隨機(jī)

每個實驗對象分配到不同處理組的機(jī)會相同；－均衡性(3)實驗順序隨機(jī)

每個實驗對象接受處理先后的機(jī)會相同。－平衡順序或季節(jié)的影響客觀性:隨機(jī)：random機(jī)會均等，客觀性隨意：aswill隨主觀意愿，主觀性隨機(jī)化分組，不僅能控制已知的混雜因素(非研究因素)，而且還能控制未知的混雜因素。隨機(jī)≠“隨意”當(dāng)前15頁，總共35頁。隨機(jī)化方法：抽簽法、隨機(jī)數(shù)字表(附表15）、計算器或計算機(jī)隨機(jī)化分組等。（二）隨機(jī)化的方法隨機(jī)化原則：隨機(jī)≠“隨意”,指每個受試對象以機(jī)會均等的原則隨機(jī)地分配到試驗組和對照組。

完全隨機(jī)化分層隨機(jī)化（配對隨機(jī)化和區(qū)組隨機(jī)化）隨機(jī)抽樣;隨機(jī)分組;隨機(jī)分配處理的順序。當(dāng)前16頁，總共35頁。隨機(jī)化應(yīng)符合下列原則：

醫(yī)生和病人不能事先知道或決定病人將被分配到哪一組接受治療。醫(yī)生和病人都不能從上一個病人已經(jīng)進(jìn)入的組別推測出下一個病人將分配到哪一組。

根據(jù)日期、病房等分組不是真正的隨機(jī)化分組方法。當(dāng)前17頁，總共35頁。1.完全隨機(jī)化完全隨機(jī)化就是直接對受試對象進(jìn)行隨機(jī)化分組，但分組后各組受試對象的例數(shù)不一定相同。具體步驟如下：（1）編號：將n個受試對象編號,動物可按體重大小，患者可按就診順序。（2）取隨機(jī)數(shù)：可從隨機(jī)數(shù)字表、計算器和計算機(jī)獲得。每個受試對象獲得的隨機(jī)數(shù)可是一位數(shù)，也可以是兩位數(shù)或三位數(shù)，一般要求與n的的位數(shù)相同。（3）確定組別：根據(jù)受試對象獲得的隨機(jī)數(shù)決定受試對象在哪一組。分兩組可按隨機(jī)數(shù)的奇偶，分k組可按隨機(jī)數(shù)除以k后的余數(shù)進(jìn)行分組。當(dāng)前18頁，總共35頁。完全隨機(jī)化分組設(shè)計

預(yù)選對象受試對象對照組納入標(biāo)準(zhǔn)實驗組隨機(jī)化完全隨機(jī)分組設(shè)計簡便易行，是目前最常用的實驗設(shè)計方案，該設(shè)計的試驗結(jié)果統(tǒng)計分析也較簡單，即使每組例數(shù)不相同，也可以進(jìn)行統(tǒng)計分析，缺點是，直接將實驗單位分組增加了處理組內(nèi)的誤差，特別是當(dāng)樣本較小時，各種非實驗因素在各處理組中的分布不易達(dá)到平衡，使試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析的檢驗把握度較小，降低了研究結(jié)論的可靠性。當(dāng)前19頁，總共35頁。隨機(jī)數(shù)字表分組例3試將10頭動物應(yīng)用隨機(jī)數(shù)字表分配到甲、乙兩組。⑴按動物體重編號⑵從附表15的第21行，第21列往上查10個隨機(jī)數(shù)⑶規(guī)定雙號為甲組，單號為乙組⑷調(diào)整：再接著查一個“6”以內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，以決定甲組中哪一號撥到乙組。本例查得隨機(jī)數(shù)為4，將甲組第4個（5號）調(diào)到乙組。當(dāng)前20頁，總共35頁。抄取隨機(jī)數(shù)字，從任一數(shù)字開始向任一方向方法：欲分為幾組，就除以幾，根據(jù)余數(shù)分組：隨機(jī)數(shù)字表分組當(dāng)前21頁，總共35頁。計算(器)機(jī)隨機(jī)化分組當(dāng)前22頁，總共35頁。2.分層隨機(jī)化根據(jù)已知對研究結(jié)果有影響的因素，事先設(shè)立若干個層次，然后在各層內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)化分組。目的：減少這些因素在各研究組中分布的不平衡,從而識別出治療的真實作用。

配對隨機(jī)化和區(qū)組隨機(jī)化可看成分層隨機(jī)化的實際應(yīng)用。（1）編號：將每層的受試對象編號排序,可按體重大小，時間由前至后等。（2）取隨機(jī)數(shù)：可從隨機(jī)數(shù)字表、計算器和計算機(jī)獲得。每個受試對象獲得的隨機(jī)數(shù)可取兩位數(shù)。（3）確定組別：根據(jù)受試對象獲得的隨機(jī)數(shù)的大小順序決定受試對象在哪一組。對每個處理也可以規(guī)定順序，如處理 A，B，C，…分別對應(yīng)于序號1,2,3…。當(dāng)前23頁，總共35頁。隨機(jī)分組

隨機(jī)分組

隨機(jī)分組

隨機(jī)分組

預(yù)

選

對

象

研

究

對

象

納入

標(biāo)準(zhǔn)

區(qū)組1

區(qū)組2

區(qū)組3

區(qū)組n

?

?

?

按配伍

條件

4個水平

4個水平

4個水平

4個水平

區(qū)組隨機(jī)設(shè)計當(dāng)前24頁，總共35頁。區(qū)組隨機(jī)分組

每個區(qū)組內(nèi)的觀察單位按某一特征排序，如體重從輕到重。同時每個處理也規(guī)定順序，如處理A對應(yīng)序號為1，處理B對應(yīng)序號為2，處理C對應(yīng)序號為3，…，以此類推。選擇隨機(jī)排列的方法是：每個試驗對象取2位隨機(jī)數(shù)，用隨機(jī)數(shù)從小到大排列后的序號決定處理的排列順序，如某區(qū)組內(nèi)每個試驗對象的隨機(jī)數(shù)為83，15，05，27，排列后順序為4，2，1，3，則該區(qū)組四個處理的隨機(jī)排列順序是DBAC。當(dāng)前25頁，總共35頁。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計特點當(dāng)ｋ＝２時，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計就是通常所說的配對設(shè)計，實驗單位的自然屬性通常是動物的窩別（同窩的ｋ只動物），受試者個體（屬于同一個體的ｋ個實驗單位）等，若按某個非實驗因素形成區(qū)組，則要選擇對試驗結(jié)果影響較大的因素，如果實驗日期對實驗結(jié)果有影響，則應(yīng)按實驗日期形成區(qū)組。根據(jù)不同的研究目的，區(qū)組的選擇方式亦可不同，但都應(yīng)遵循“區(qū)組間差別越大越好，區(qū)組內(nèi)差別越小越好”的原則。

與完全隨機(jī)分組設(shè)計相比，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計在隨機(jī)分組以前，先將實驗單位按其自然屬性或某一非處理因素配成區(qū)組，保證了該因素在各處理組間的分布均衡，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計多用于實驗室研究或動物試驗。當(dāng)前26頁，總共35頁。例6試將10對受試者隨機(jī)分入甲、乙兩處理組。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(jī)指定附表15隨機(jī)排列表，并規(guī)定單數(shù)取甲乙順序，雙數(shù)取乙甲順序。按配對設(shè)計的要求將10對病人進(jìn)行分組當(dāng)前27頁，總共35頁。例7研究人員在進(jìn)行科研時，要觀察2個因素的作用。欲用20只動物分為五個區(qū)組和四個處理組。試進(jìn)行設(shè)計及分組。設(shè)計及分組方法和步驟如下：（1）該設(shè)計可采用隨機(jī)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。（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。當(dāng)前28頁，總共35頁。（3）將每一區(qū)組的4只動物分別順序編號為1～4號，5～8號，9～12號，13～16號，17～20號，接受A、B、C、D四種處理方式。（4）查附表15隨機(jī)排列表，任意指定5行。每行只隨機(jī)取數(shù)1～4，其余數(shù)舍去。依次將隨機(jī)數(shù)字記錄于各配伍組的編號下，其隨機(jī)數(shù)字即為該動物應(yīng)分入的處理組，見下表。當(dāng)前29頁，總共35頁。按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計要求對20只動物進(jìn)行分組20只動物的分組結(jié)果當(dāng)前30頁，總共35頁。三、重復(fù)的原則

重復(fù)表現(xiàn)為二個含義：其一是樣本含量的大??；其二是同一試驗重復(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。重復(fù)是指在相同的實驗條件