醫(yī)學科研基本方法：實驗設計方法（一）

BEAConfidential.|1實驗設計方法BEAConfidential.|2統(tǒng)計設計實驗設計現(xiàn)場調(diào)查設計BEAConfidential.|3實驗設計方法1.配對設計(matched—pairsdesign)2.交叉試驗設計(cross--overdesign)3.完全隨機組設計(completerandomdesign)4.配伍組設計(randomizedblockdesign)5.均衡不完全配伍組設計(balancedincompleteblocksdesign)BEAConfidential.|4實驗設計方法6.拉丁方設計(Latin--Squaredesign)7.析因設計(factorialdesign)8.正交設計(orthogonaldesign)9.序貫實驗設計(sequentialtrial)BEAConfidential.|5一、配對設計

(matched—pairsdesign)配對設計是將受試對象配成對子，隨機給予每對中的兩個體以不同處理。配對條件為主要的非處理因素。在動物試驗中，常將種屬、性別、年齡、體重相近的兩動物配成對子；臨床試驗中，常將性別相同，年齡，生活條件、病情輕重等相似的兩個病人配成對子。BEAConfidential.|6配對設計的形式自身配對同一對象接受兩種處理，如同一標本用兩種方法進行檢驗，同一患者接受兩種處理方法。異體配對將條件相近的實驗對象配對，并分別給予兩種處理。BEAConfidential.|7臨床上異體配對較難實現(xiàn)，多用的是自身配對。皮膚科，兩種療法治療白癜風；治療方法的有效性評價，治療前后對比靜脈血和末梢血血糖BEAConfidential.|8兒童腹股溝疝發(fā)病危險因素的配對病例-對照研究贛榆縣食管癌流行危險因素1：1配對病例對照研究軍隊老年人腦卒中相關(guān)危險因素的1比1配對病例對照研究開江縣兒童乙型腦炎發(fā)病影響因素的病例對照研究真菌性鼻-鼻竇炎相關(guān)因素配對病例對照研究9試將已配成10對的20只小鼠隨機分配到甲乙兩組。先將小鼠編號，如第一對第一受試者編號為1.1，第二受試者編號為1.2，余仿此。再從隨機排列表中隨機指定某行，例如第6行，依次將0～9之間的隨機數(shù)字錄于受試者編號下，舍去10～19之間的數(shù)字，并規(guī)定隨機數(shù)字為奇數(shù)時取甲乙順序，偶數(shù)時取乙甲順序。10分組結(jié)果

甲組：1.2、2.2、3.1、4.2、5.1、6.2、7.1、

8.2、9.1、10.1

乙組：1.1、2.1、3.2、4.1、5.2、6.1、7.2、

8.1、9.2、10.2隨機分組BEAConfidential.|11配對設計的特點配對設計的優(yōu)點：比較理想地控制了非處理因素的影響，均衡性較好，減少抽樣誤差，提高實驗效率，減少實驗樣本含量。缺點：觀察對象要經(jīng)過挑選，特別是臨床試驗中病例較少時，樣本含量較少。BEAConfidential.|12配對設計的統(tǒng)計分析當服從正態(tài)分布時，用配對比較的t檢驗；當不服從正態(tài)分布或分布未知時，用配對符號秩和檢驗。BEAConfidential.|13二、交叉試驗設計

(cross--overdesign)將A、B兩種處理先后施于同一批試驗對象，隨機地使半數(shù)對象先接受A，后接受B；另一半對象先接受B，后接受A。兩種處理在全部試驗過程中“交叉”進行，稱為交叉試驗。是在自身配對設計基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，該設計考慮了1個處理因素（A、B兩水平），2個與處理因素無交互作用的非處理因素（試驗階段和受試對象）對試驗結(jié)果的影響。

14交叉設計優(yōu)點①具備自身配對設計的全部優(yōu)點，如減少個體間的差異，減少樣本含量；②能控制時間因素（試驗階段）對處理因素的影響，因而優(yōu)于自身對照設計；③各試驗對象均接受試驗因素和對照，符合醫(yī)德要求。15適用條件及應注意的問題處理因素只有2水平，且兩個非處理因素（試驗階段、受試對象）與處理因素間無交互作用。要求兩階段間須有一定間隔時間，以消除前階段治療措施的殘留效應，保證兩階段的起始條件一致；間隔時間的長短可參照藥典或預試驗中藥物在血清中的衰減速度；兩次觀察的時間不能過長；適用于病情較穩(wěn)定、病程可以分階段、短期治療可見療效的疾病，如比較兩種抗菌素治療肺炎的效果，病人一旦痊愈就不能再用另一種抗生素，就不適用。當藥物有蓄積作用或排泄緩慢，使得第二次處理不能很快排除第一次的干擾，而影響第二次處理，也不適于應用。為消除患者的心理作用或防止研究者的暗示，一般多采用盲法。適于交叉試驗的疾病消化道幽門螺桿菌感染、慢性病毒性肝炎、支氣管擴張癥、慢性消耗性疾病、精神障礙等疾病的病程特點也適用交叉試驗評價藥物療效和治療管理的研究。不適于交叉試驗的疾病急性感染性疾病、一次治療即可得到痊愈或出現(xiàn)明確結(jié)局的疾病、患病后可得到穩(wěn)固免疫的疾病不適合應用交叉試驗。另外,一些慢性病的急重癥期,如冠心病的心肌梗死、糖尿病酮癥酸中毒等不允許有間歇治療,藥物在體內(nèi)顯效時間過長以及臨床特征不能在短時間重復出現(xiàn)的疾病也不適合應用交叉試驗。BEAConfidential.|1617設計方法先將條件相近的觀察對象配對并編號（如1.1，1.2；2.1，2.2；3.1，3.2…或1,2；3,4；5,6；…），再用隨機分組方法將各對受試對象分配到兩組；其中一個觀察對象在第Ⅰ階段接受A處理，第Ⅱ階段接受B處理；另一個觀察對象在第Ⅰ階段接受B處理，第Ⅱ階段接受A處理。要求觀察對象的例數(shù)為偶數(shù)。A、B兩種處理在全部試驗過程中“交叉”進行，故稱交叉試驗設計。該設計中A、B處理方式處于先后2個試驗階段的機會均等，因而平衡了試驗順序的影響，能把處理方法間的差別與時間先后間的差別分開來分析。18例.某研究者欲通過12只大白鼠研究A、B兩種參數(shù)電針刺激后痛域值上升情況，同時還考慮了個體差異與A、B順序?qū)ν从蛑档挠绊憽Ｔ囎鹘徊嬖O計。設計如下：先將12只大白鼠按條件相近者配對并依次編號（1.1,1.2；2.1,2.2；3.1,3.2；…或1,2；3,4；5,6…），再任意指定隨機數(shù)字表中的任一行（如第6行），并規(guī)定隨機數(shù)字為奇數(shù)時，對子中的單號觀察單位先用A后用B，雙號觀察單位先用B后用A；隨機數(shù)字為偶數(shù)時，對子中的單號觀察單位先用B后用A，雙號觀察單位先用A后用B。

19

分組結(jié)果：1、4、5、8、9、11號大白鼠用藥順序是AB；

2、3、6、7、10、12號大白鼠用藥順序是BA。交叉設計設計方法20統(tǒng)計分析根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)的分布類型選用統(tǒng)計分析方法：

若滿足方差分析條件的資料用方差分析；否則，用秩和檢驗。

交叉設計211.

方差分析

22交叉設計23交叉設計統(tǒng)計分析24交叉設計統(tǒng)計分析25交叉設計統(tǒng)計分析263、確定P值，做出推斷結(jié)論交叉設計統(tǒng)計分析272.

秩和檢驗交叉設計統(tǒng)計分析28交叉設計統(tǒng)計分析29交叉設計統(tǒng)計分析30交叉設計統(tǒng)計分析31交叉設計統(tǒng)計分析32交叉設計統(tǒng)計分析BEAConfidential.|33三、完全隨機組設計

(completerandomdesign)完全隨機組設計是將受試對象，隨機地分配到各個處理組中進行實驗觀察，或者從不同總體中隨機抽樣進行對比觀察的一種試驗設計。在實驗研究中可先將實驗對象編號，再用隨機數(shù)字表或隨機排列表把它們隨機地分成兩組或多組，分別用各種處理進行實驗觀察，各組實驗對象例數(shù)可以相等，也可以不相等。BEAConfidential.|34完全隨機組設計的特點此種設計的優(yōu)點是設計和統(tǒng)計分析比較簡單。缺點是試驗效率較低，且只能分析一個因素。BEAConfidential.|35完全隨機組設計的統(tǒng)計分析

一、兩處理組1.大樣本(當nl及n2均大于50時)當資料為計量時可用u檢驗，當資料為計數(shù)時可用χ2檢驗。2.小樣本計量資料：當服從正態(tài)分布且方差齊時，采用t檢驗；當服從正態(tài)分布但方差不齊時，采用t′檢驗，當不服從正態(tài)分布或分布未知時，采用秩和檢驗；當資料為計數(shù)時可用確切概率法。BEAConfidential.|36完全隨機組設計的統(tǒng)計分析二、多個處理組為計量資料時：當服從正態(tài)分布且方差齊時，采用方差分析；當不服從正態(tài)分布或分布未知時，采用秩和檢驗。當資料為計數(shù)時采用χ2檢驗。BEAConfidential.|37四、配伍組設計

(randomizedblockdesign)配伍設計是配對設計的擴大。當處理組數(shù)為三個或三個以上時，將受試對象的非處理因素相同或相似者組成配伍組