科研設(shè)計(jì)概述、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課件

1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

科研設(shè)計(jì)概述、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

一種研究要最有效的實(shí)行，需要科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，才能得出客觀和有效的結(jié)論。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題本次課程內(nèi)容重點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)照問題二、樣本例數(shù)及把握度（power）三、常用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的選擇1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題醫(yī)學(xué)研究疾病的病因?qū)W、危險(xiǎn)因素研究藥物療效或治療方法比較研究疾病的現(xiàn)況、疾病的預(yù)后研究診斷方法試驗(yàn)研究應(yīng)采用什么設(shè)計(jì)和如何設(shè)計(jì)？應(yīng)如何控制研究誤差和偏倚？數(shù)據(jù)采用回顧性（已有資料），還是重新收集數(shù)據(jù)？1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題研究設(shè)計(jì)類型

設(shè)計(jì)類型性質(zhì)隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（試驗(yàn)）前瞻性隊(duì)列研究前瞻性隊(duì)列（或回顧隊(duì)列）病例對(duì)照研究回顧性橫斷面調(diào)查研究橫斷面資料的敘述性報(bào)告回顧回答研究的問題，采用哪個(gè)設(shè)計(jì)？1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題實(shí)例例：一項(xiàng)“硝普鈉、多巴胺、多巴酚丁胺聯(lián)合治療難治心力衰竭療效”研究，對(duì)59例難治心力衰竭患者按血壓高（A組）低（B組)分為2組，兩組均在原始治療基礎(chǔ)是給予硝普鈉、多巴胺、多巴酚丁胺聯(lián)合治療。結(jié)果：A組有效率為86.7％，B組有效率為65.5％，兩組有效率比較p＜0.05。結(jié)論：1.硝普鈉、多巴胺、多巴酚丁胺聯(lián)合治療難治心力衰竭有良好效果；2.血壓高的患者比血壓低的心衰控制效果好。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題問題討論問：

1.研究目的是多藥聯(lián)合治療難治心力衰竭療效”，結(jié)論成立嗎？

2.該設(shè)計(jì)能否達(dá)到研究目的？主要的問題是什么？

3.文中A組有效率為86.7％，B組有效率為65.5％，兩組有效率比較p＜0.05，回答什么問題？1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

一、科研設(shè)計(jì)概述

醫(yī)學(xué)研究設(shè)計(jì)類型：根據(jù)是否給予干預(yù)因素

觀察性研究：描述性研究分析性研究類型實(shí)驗(yàn)性研究：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究臨床試驗(yàn)研究現(xiàn)場(chǎng)人群試驗(yàn)研究

1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題實(shí)驗(yàn)研究（experimentalstudy）特點(diǎn)：研究者能主動(dòng)對(duì)研究對(duì)象1）進(jìn)行隨機(jī)分組2）施加某種干預(yù)（處理）因素3)控制組間的條件，觀察不同處理因素組間的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)。目的：了解干預(yù)（處理）是否有作用研究時(shí)序：先因-后果1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

觀察性研究（observationstudy

）觀察性研究可以前瞻觀察和回顧性觀察。特點(diǎn)：研究者不能人為對(duì)研究對(duì)象施加某種干預(yù)措施或隨機(jī)分組、控制某些影響因素對(duì)結(jié)果的影響，只是客觀記錄某因素存在與否對(duì)疾病的危害或轉(zhuǎn)歸情況。。例：了解吸煙組和不吸煙組人群患肺癌情況1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題研究設(shè)計(jì)的內(nèi)容

（事先的計(jì)劃）分專業(yè)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)兩部分。專業(yè)設(shè)計(jì):

主要是選題，建立假說、確定研究對(duì)象、指標(biāo)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法等。統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì):則是圍繞專業(yè)設(shè)計(jì)，安排設(shè)計(jì)類型、估計(jì)樣本大小、控制影響因素，如何顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)作用：保證結(jié)果科學(xué)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題二、實(shí)驗(yàn)研究(Experimentalstudy)實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)的主要任務(wù)人為施加干預(yù)因素于受試對(duì)象，同時(shí)控制非實(shí)驗(yàn)因素的影響，顯示干預(yù)（實(shí)驗(yàn)）因素的效果

。明確實(shí)驗(yàn)研究的三要素：實(shí)驗(yàn)因素實(shí)驗(yàn)對(duì)象實(shí)驗(yàn)效應(yīng)1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

根據(jù)研究目的確定實(shí)驗(yàn)因素

實(shí)驗(yàn)因素和水平實(shí)驗(yàn)因素是研究者需闡明因素，因素的分類稱為水平。由實(shí)驗(yàn)水平數(shù)組成研究的處理組數(shù)。例實(shí)驗(yàn)因素水平溫度20℃25℃

30℃用藥試驗(yàn)藥對(duì)照藥1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

實(shí)驗(yàn)對(duì)象或?qū)嶒?yàn)單位

實(shí)驗(yàn)對(duì)象：是實(shí)驗(yàn)因素的承受者，可以為動(dòng)物、人或標(biāo)本。

實(shí)驗(yàn)對(duì)象應(yīng)有特點(diǎn)和條件：1.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)具有同質(zhì)性和入選條件（納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)）。2.對(duì)處理因素的反應(yīng)，應(yīng)具有敏感性。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

實(shí)驗(yàn)效應(yīng)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)因素作用機(jī)制，明確效應(yīng)指標(biāo)，指標(biāo)應(yīng)具有客觀性和敏感性。實(shí)驗(yàn)效應(yīng)或結(jié)局指標(biāo)：一般確定1～2個(gè)主要效應(yīng)指標(biāo)，其他作為次要效應(yīng)指標(biāo)。主要效應(yīng)指標(biāo)有統(tǒng)計(jì)意義，說明處理有作用。（主要效應(yīng)指標(biāo)也是計(jì)算樣本例數(shù)的依據(jù)）1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題明確和記錄研究中的非處理因素影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素很多，包括：研究對(duì)象方面：人口特征（年齡，性別等）；基線特征(病程、嚴(yán)重程度、治療前指標(biāo))研究者方面：對(duì)象的選擇和分配實(shí)施階段：觀察指標(biāo)的測(cè)量方法研究對(duì)象：失訪或不依從。系統(tǒng)誤差或偏倚影響因素或非處理因素1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)原理

設(shè)計(jì)目的：消除或減少非處理因素作用，顯示處理效應(yīng)。試驗(yàn)組T，對(duì)照組C，e=試驗(yàn)效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果

T（處理組）S1（非處理）e1+s1C（對(duì)照組）S2（非處理）e2+s2要求：理論上S1=S2統(tǒng)計(jì)分析：處理效應(yīng)：差值d=（e1+s1）-（e2+s2）1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

為得到恰當(dāng)實(shí)驗(yàn)效應(yīng)，對(duì)照設(shè)置要求:(1)專設(shè)；(2)同步或平行；(3)條件對(duì)等

實(shí)驗(yàn)研究應(yīng)遵循原則對(duì)照、隨機(jī)、重復(fù)三原則（一）設(shè)立對(duì)照組（controlgroup）目的：①抵消非處理因素作用，顯示處理效應(yīng)。②處理因素效應(yīng)的大小相對(duì)對(duì)照組而言。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題對(duì)照的類型和目的

對(duì)照的類型正常對(duì)照模型對(duì)照劑量對(duì)照自身對(duì)照安慰劑對(duì)照陽性（藥物、方法）對(duì)照

比較的目的實(shí)驗(yàn)因素是否有效？實(shí)驗(yàn)因素是否優(yōu)于陽性對(duì)照？或等效于陽性對(duì)照?1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題實(shí)驗(yàn)研究目的和注意問題劑量探索實(shí)驗(yàn)：劑量的設(shè)置應(yīng)包括0、低、中、高劑量。說明指標(biāo)隨劑量變化。時(shí)間點(diǎn)探索實(shí)驗(yàn)：應(yīng)包括基線（0點(diǎn)）和不同時(shí)間點(diǎn)。說明指標(biāo)隨時(shí)間的變化。干預(yù)因素實(shí)驗(yàn)：應(yīng)同時(shí)設(shè)置陽性對(duì)照和正常對(duì)照，說明效應(yīng)變化的程度。造模實(shí)驗(yàn)：自備的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)，應(yīng)設(shè)置正常對(duì)照，說明模型是否成功。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)照設(shè)置（可設(shè)置多個(gè)對(duì)照）例：40只動(dòng)物隨機(jī)分為4組（每組10只），其中3組建立為某疾病動(dòng)物模型。各組給予的處理：正常對(duì)照（給予生理鹽水）模型組（給予生理鹽水）實(shí)驗(yàn)組（給予實(shí)驗(yàn)藥物某劑量）陽性對(duì)照組（給予某陽性對(duì)照藥）或?qū)嶒?yàn)組藥物分低劑量、中劑量、高劑量進(jìn)行劑量探討。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題對(duì)照組的問題18只動(dòng)物隨機(jī)分3組，假手術(shù)組，模型組（某疾病），模型藥物組。模型組和給藥組分別在2小時(shí)和24小時(shí)測(cè)定血中ALT指標(biāo)。結(jié)果如下：假手術(shù)組模型組模型組給藥組給藥組2h24h2h24h數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3數(shù)據(jù)3均數(shù)28.6739.3312635.5681實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題如果做統(tǒng)計(jì)分析

組別均數(shù)

假手術(shù)組（0h）28.67

模型組（2h）39.33

模型組（24h）126.0

給藥組（2h）35.0

給藥組（24h）68.0

組間可比嗎？缺少陽性對(duì)照。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題補(bǔ)充基線后的結(jié)果模型組藥物組正常組1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題不同劑量輻射后第3d、40d大鼠體重情況

組別體重(g)用藥3d用藥40d模型組281.76±9.10**361.78±23.61*低劑量組283.19±10.75**360.44±15.73**中劑量組279.46±11.60**365.83±22.11*高劑量組288.79±8.58**375.79±18.55假照射組302.86±9.81385.19±17.58*p<0.05vs假照射組；**p<0.01vs假照射組這個(gè)設(shè)計(jì)有問題？設(shè)置對(duì)照組全面嗎？統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)與那組比？1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

茵陳蒿湯對(duì)肝硬化大鼠模型肝功能的影響GroupALT（U/L）AST（U/L）正常組34.43±13.7872.78±9.44模型2W60.33±7.31**82.55±9.42**模型4W88.99±17.95**△△137.43±12.81**模型6W56.51±13.97**122.21±16.41**茵陳蒿湯組

39.89±17.23△89.53±16.64△△小柴胡湯

49.16±15.88121.98±24.94**p﹤0.01，vs.Normalcontrol；△

p﹤0.05，△△

p﹤0.01,vs.6W

1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題（二）重復(fù)原則和樣本含量估計(jì)

重復(fù)的意義：實(shí)驗(yàn)研究應(yīng)有一定數(shù)量重復(fù)數(shù)。避免把個(gè)體結(jié)果認(rèn)為普遍規(guī)律，同時(shí)估計(jì)實(shí)驗(yàn)誤差。重復(fù)原則概念：在相同實(shí)驗(yàn)條件下，不同受試者獨(dú)立接受某實(shí)驗(yàn)處理。不同受試者重復(fù)次數(shù)為樣本含量。樣本例數(shù)估計(jì)方法

1.經(jīng)驗(yàn)估計(jì)（來自文獻(xiàn)，前人經(jīng)驗(yàn)，常規(guī)量）

2.統(tǒng)計(jì)公式估計(jì)樣本例數(shù)。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題例：用３種不同劑量毫米波輻射小鼠后，觀察小鼠肝細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)同一小鼠的肝制成5張切片觀察肝細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。共觀察了15只小鼠的75張切片。

本研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)象是哪個(gè)？本研究的總樣本含量（重復(fù)數(shù)）是多少？比較３種處理間的差異應(yīng)在什么對(duì)象間比較？目前的樣本含量是否能得到有差異？1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)與樣本例數(shù)的關(guān)系

1.指標(biāo)差值(δ)=μ1－μ22.指標(biāo)變異(σ)大小3.tα(檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05)

或假陽性率。4.樣本例數(shù)（n）統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)（t）與有統(tǒng)計(jì)意義（p）的相關(guān)因素

1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題公式法樣本例數(shù)確定需要的參數(shù)估計(jì)

1.比較組差值（δ）＝實(shí)驗(yàn)組均數(shù)－對(duì)照組均數(shù)

2.犯1型錯(cuò)誤概率（檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05）

3.把握度（1－β）：β為犯Ⅱ型錯(cuò)誤的概率。

4.研究指標(biāo)變異（標(biāo)準(zhǔn)差σ）。

信息：變異或差值信息來自文獻(xiàn)或預(yù)實(shí)驗(yàn)。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題檢驗(yàn)效能（power）c1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題檢驗(yàn)效能（poweroftest）含義：如H1為真（兩比較指標(biāo)有差別），在給定的n和α和β條件下，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)?zāi)軝z驗(yàn)出兩者有差別的概率。一般要求檢驗(yàn)效能≥70％樣本含量估計(jì)含義：按事先規(guī)定犯兩型錯(cuò)誤概率的前提下，估計(jì)需要的最少例數(shù)。兩樣本均數(shù)比較的例數(shù)估計(jì)公式1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題兩樣本均數(shù)比較的樣本例數(shù)估計(jì)例：一項(xiàng)關(guān)于降血壓的臨床試驗(yàn)隨機(jī)分為新藥組和常規(guī)藥。如果新藥比常規(guī)藥平均降壓高出0.8kpa可以考慮推廣。據(jù)以往資料，個(gè)體降壓的標(biāo)準(zhǔn)差為1.2kpa，如果檢驗(yàn)水準(zhǔn)＝0.05，檢驗(yàn)效能為90％，估計(jì)研究的樣本例數(shù)為多少？解：本例δ=0.8，σ=1.2，α=0.05，β=0.1本研究的檢驗(yàn)假設(shè)：

H0：μ新=μ常規(guī)

H1：μ新＞μ常規(guī)（單側(cè)）1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題樣本例數(shù)估計(jì)公式正式研究每組樣本例數(shù)至少為38例，共76例。一般再增加10-20％例數(shù)。該n的含義：各組用38例時(shí)，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)在α＝0.05檢驗(yàn)水準(zhǔn)，有90%的把握度查出兩組的差別。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題檢驗(yàn)效能（poweroftest）估計(jì)例：某醫(yī)院用新藥和常規(guī)藥治療嬰幼兒貧血，20名貧血患兒隨機(jī)分成兩組，測(cè)得血紅蛋白增加量如下，問兩組療效有無差別？

新藥組n=10

常規(guī)組n=10

經(jīng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)：?jiǎn)栴}：此結(jié)果是假陰性結(jié)果或是新藥不比常規(guī)藥更優(yōu)？檢驗(yàn)效能為多少？1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題SAS軟件計(jì)算Group1Mean=23.6Group2Mean=20.9δ=2.7StandardDeviation=5Alpha=0.052-SidedTest

N檢驗(yàn)效能檢驗(yàn)效能

Nt值100.2080.700442.13200.3830.800552.39300.5380.900742.77400.664

各組至少要44例時(shí)，有70%的把握檢驗(yàn)出二者差別1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題關(guān)于樣本例數(shù)的問題

目前醫(yī)學(xué)期刊上發(fā)表的研究論文，絕大多數(shù)沒有在試驗(yàn)前進(jìn)行樣本量估計(jì)。問題：如果兩個(gè)指標(biāo)確實(shí)有差別，樣本例數(shù)少時(shí)，可能得到P>0.05結(jié)果，得到假陰性的結(jié)果。盡管有的研究的p＜0.05（0.048）.重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有統(tǒng)計(jì)意義的可能性低。應(yīng)報(bào)告檢驗(yàn)效能(power)。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題(三)研究對(duì)象的隨機(jī)化分組

隨機(jī)化分組受試對(duì)象以同等機(jī)會(huì)別分到實(shí)驗(yàn)或?qū)φ?。目的：使?duì)比組之間基線均衡可比,是減少選擇對(duì)象偏倚的最佳方法。真正的隨機(jī)化應(yīng)符合下列原則:

研究者和受試對(duì)象不能事先知道將分配到哪組,也不能推測(cè)下個(gè)對(duì)象將分配的組。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題實(shí)驗(yàn)研究的隨機(jī)化方法

（應(yīng)事先確定樣本例數(shù)）

完全隨機(jī)化分組（簡(jiǎn)單隨機(jī)分組，對(duì)研究對(duì)象無限制）配對(duì)或區(qū)組隨機(jī)化分組（事先確定配對(duì)或區(qū)組對(duì)象）1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

隨機(jī)化分組方法：主要通過隨機(jī)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

獲得隨機(jī)數(shù)的方法：1.隨機(jī)數(shù)字表（統(tǒng)計(jì)教材后附表），適用小樣本實(shí)驗(yàn)的分組。2.計(jì)算機(jī)的軟件產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，適合大樣本分組。優(yōu)點(diǎn)是方便和可重現(xiàn)。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題1.完全隨機(jī)化分組（簡(jiǎn)單隨機(jī)化方法）

例：動(dòng)物20只分為4組，按體重（影響因素）編號(hào)編號(hào)12345678910隨機(jī)數(shù)41829899237742602291序號(hào)R91619205151011417編號(hào)1112131415

1617181920隨機(jī)數(shù)683692

34020667300370序號(hào)R138187131262

14

將隨機(jī)數(shù)排序（R），規(guī)定R為1-5為A組，6-10為B組，11-15為C組，１6-２0為Ｄ組。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

2.配對(duì)設(shè)計(jì)的隨機(jī)分組方法

(C:對(duì)照組,T:實(shí)驗(yàn)組)雌鼠（按體重配對(duì)）配對(duì)對(duì)子12345678910隨機(jī)數(shù)3868903495048889695隨機(jī)數(shù)排序1221121221組別CTTCCTCTTC特點(diǎn)：在每個(gè)對(duì)子（區(qū)組）內(nèi)簡(jiǎn)單隨機(jī)化分組。隨機(jī)方法同前。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

三、

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型

選擇合理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型,控制實(shí)驗(yàn)誤差，達(dá)到高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化目的。1.應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)因素的多少和目的，確定采用單因素或多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。2.根據(jù)需控制的重要非實(shí)驗(yàn)因素或研究對(duì)象（動(dòng)物或人），以及實(shí)施時(shí)的可操作性，選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型。3.不同設(shè)計(jì)類型對(duì)應(yīng)相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

實(shí)驗(yàn)因素個(gè)數(shù)單因素實(shí)驗(yàn)：指實(shí)驗(yàn)中研究對(duì)象被干預(yù)的因素只有一個(gè)，因素包括g（g≥2）個(gè)水平，目的：分析不同水平對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有差別。多因素實(shí)驗(yàn)：指實(shí)驗(yàn)中研究對(duì)象被干預(yù)的因素不只一個(gè)，各因素的水平為≥2，可分析某因素不同水平的結(jié)果有無差別，分析多因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有無交互作用。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題例：研究一種降血脂新藥的臨床療效研究對(duì)象：高血脂病人處理因素：降血脂藥因素水平：服降血脂新藥分為2.4g組，

4.8g組，7.2g組，安慰劑組試驗(yàn)效應(yīng)指標(biāo)：低密度脂蛋白特點(diǎn)：每個(gè)研究對(duì)象只接受該處理的一個(gè)水平。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題兩因素實(shí)驗(yàn)例：研究蛋白含量因素（A）和脂肪含量因素（B）缺乏時(shí)對(duì)大鼠營(yíng)養(yǎng)狀況的聯(lián)合作用。因素（A）分為正常（a1）和缺乏（a2）組，因素（B）分為正常（b1）和缺乏（b2）組。16只大鼠隨機(jī)分為4組，試驗(yàn)結(jié)果如下。

4種處理組某營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)結(jié)果

a1b1a1b2a2b1a2b215182025212328372528193532352640

1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

常用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

使用對(duì)象數(shù)誤差控制1.完全隨機(jī)分組設(shè)計(jì)多多低2.隨機(jī)配對(duì)或區(qū)組設(shè)計(jì)較多較少優(yōu)于上者3.拉丁方設(shè)計(jì)少少優(yōu)于上者4.交叉設(shè)計(jì)少較少優(yōu)于上者多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

使用對(duì)象數(shù)1.析因設(shè)計(jì)較多多2.正交設(shè)計(jì)較多較少3.重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)多較少回答問題:兩個(gè)及以上因素及交互作用1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題1.完全隨機(jī)化分組設(shè)計(jì)

（completelyrandomdesign）一組同質(zhì)合格研究對(duì)象

隨機(jī)化實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組完全隨機(jī)化分組方法特點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。比較組≥2，各組例數(shù)可等或不等。局限性：樣本量少時(shí)易出現(xiàn)組間影響因素不均衡。單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題某藥物對(duì)低密度脂蛋白測(cè)定結(jié)果（mmol/L）

對(duì)照組2.4g組4.8g組7.2g組

3.532.422.860.894.593.362.281.064.342.662.342.39.n303030303.432.722.701.97102.9181.4680.9458.99367.85233.00225.54132.13

單因素完全隨機(jī)化分組設(shè)計(jì)1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題2.配對(duì)或區(qū)組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（異體配對(duì)組間比較）

將實(shí)驗(yàn)對(duì)象按一定條件配成對(duì)子或組成配伍組（block

），配對(duì)或配伍因素為影響結(jié)果的非處理因素。在各對(duì)子組（或區(qū)組）內(nèi)隨機(jī)分配處理水平的設(shè)計(jì)。配對(duì)設(shè)計(jì)：處理水平=2區(qū)組設(shè)計(jì)：區(qū)組內(nèi)對(duì)象數(shù)=處理水平數(shù)共有n個(gè)對(duì)子或區(qū)組數(shù)1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方案示意圖受試對(duì)象按條件配對(duì)或配伍區(qū)組1區(qū)組2區(qū)組3區(qū)組n213隨機(jī)化分組321123213區(qū)組內(nèi)個(gè)對(duì)象數(shù)＝處理組數(shù)1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

不同飼料大鼠肝中維生素A含量編號(hào)正常飼料缺乏維生素E差值1.1.07 0.740.332 0.600.72-0.123 0.900.540.364 1.190.965 1.140.986 1.130.817 1.040.758 0.920.53均數(shù)0.99880.7538差值均=0.2450配對(duì)差值t=4.208，SE=0.0582兩均數(shù)比較t=2.735，SE=0.0896配對(duì)設(shè)計(jì)1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究下列情況適合采用配對(duì)設(shè)計(jì)同體配對(duì)設(shè)計(jì)：方法學(xué)比較、干預(yù)前后比較。異體配對(duì)設(shè)計(jì)：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究（試劑、動(dòng)物模型貴、少）。優(yōu)點(diǎn)：控制重要的影響因素，節(jié)約樣本例數(shù)，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)效率高于完全隨機(jī)分組。配對(duì)設(shè)計(jì)例數(shù)估計(jì)非配對(duì)設(shè)計(jì)例數(shù)估計(jì)1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題設(shè)計(jì)實(shí)例題目：研究不同劑量的重組人腫瘤壞死因子對(duì)傷口愈合的比較研究因素：腫瘤壞死因子因素的水平：5個(gè)劑量（0，25，50，100，200）實(shí)驗(yàn)對(duì)象：家兔實(shí)驗(yàn)效應(yīng)指標(biāo)：傷口愈合張力強(qiáng)度采用完全隨機(jī)分組或區(qū)組設(shè)計(jì)如何設(shè)計(jì)？1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

3.拉丁方設(shè)計(jì)

（Latin-squaredesign）

拉丁方是用拉丁字母排列安排為K×K方陣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。拉丁字母的個(gè)數(shù)代表某處理因素的水平數(shù)。例：

列

1231ABC

行2BCA3CAB

處理水平數(shù)=31實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題是隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，通過行和列兩個(gè)方向的區(qū)組，控制兩個(gè)已知影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果變異的因素，縮小實(shí)驗(yàn)誤差，能更好提高統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)效率。節(jié)約樣本例數(shù)。比較適合實(shí)驗(yàn)對(duì)象為動(dòng)物和標(biāo)本。優(yōu)點(diǎn)：1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

行和列安排兩個(gè)需控制的非處理因素。特點(diǎn)：處理的水平數(shù)=行數(shù)=列數(shù)，處理的每個(gè)水平在行或列中只出現(xiàn)一次。使用時(shí)：選擇與處理因素水平數(shù)相等基本拉丁方表，可使用基本拉丁方或重新隨機(jī)化分配處理。列

1231ABC

行2BCA3CAB

處理水平數(shù)=3的基本拉丁方表1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題研究不同劑量的重組人腫瘤壞死因子對(duì)傷口愈合的比較

研究的主要影響“傷口愈合張力強(qiáng)度”的因素1.不同試驗(yàn)的對(duì)象（家兔）2.不同部位的傷口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)安排：取家兔5只，在每只5個(gè)不同部位做切口（每只家兔切口部位相同）。采用5×5的基本拉丁方表，分配處理的劑量。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題5×5基本拉丁方排列表行區(qū)組傷口部位（列區(qū)組）家兔編號(hào)123451ABCDE2BCDEA3CDEAB4DEABC5EABCD處理因素水平：用A，B，…E表示1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題例：家兔傷口用不同劑量的rh-TNF后的張力強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

傷口編號(hào)家兔編號(hào)12345小計(jì)

1A9.83B6.34C7.03D4.40E9.1843.482B3.75C7.52D7.64E5.51A7.6036.953C6.27D8.34E8.80A9.91B2.5542.504D5.54E3.86A5.55B7.88C5.9439.185E5.73A3.22B3.63C7.12D8.9028.60列小計(jì)38.4638.1839.8139.2736.651實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題拉丁方設(shè)計(jì)的方差分析數(shù)據(jù)變異分解：

處理因素（不同劑量+誤差)總變異行區(qū)組變異(家兔間+誤差）列區(qū)組變異（不同部位+誤差）誤差變異（隨機(jī)誤差）

1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

比較兩種神經(jīng)縫合方法（A）和在不同時(shí)間（B）對(duì)神經(jīng)損傷軸突通過率（y）的情況?？p合方法：外膜縫合（A1），束膜縫合（A2）縫合時(shí)間：1月（B1），2月（B2）研究對(duì)象:20只家兔特點(diǎn)：兩因素同時(shí)施加研究對(duì)象設(shè)計(jì)：析因設(shè)計(jì)研究實(shí)例1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題多因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

是各因素和各水平的全面組合試驗(yàn)研究。多個(gè)因素同時(shí)施加于研究對(duì)象。用途：比較各處理組合的效果，篩選最佳測(cè)定值。分析因素之間是否有交互效應(yīng)。

當(dāng)因素和水平多時(shí)，可采用正交設(shè)計(jì)。

2×2析因設(shè)計(jì)組合的處理數(shù)

A因素

B因素a1(低)a2(高)b1(低)a1b1a2b1b2(高)a1b2a2b2

4.析因設(shè)計(jì)（factorialdesign）1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

1）將2×2析因設(shè)計(jì)組合成4個(gè)處理組2）采用完全（簡(jiǎn)單）隨機(jī)化分組或隨機(jī)區(qū)組將實(shí)驗(yàn)對(duì)象分配各處理水平組。3）每個(gè)處理組例數(shù)至少2例4）每組例數(shù)要相等統(tǒng)計(jì)分析方法：兩因素的方差分析2×2的析因設(shè)計(jì)方法和統(tǒng)計(jì)分析方法

標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

例11-1：比較兩種神經(jīng)縫合方法（A）和時(shí)間（B）對(duì)神經(jīng)損傷軸突通過率（y）的情況?？p合方法：外膜縫合（A1），束膜縫合（A2）縫合時(shí)間：1月（B1），2月（B2）研究對(duì)象:用20只家兔設(shè)計(jì)方法20只家兔采用完全隨機(jī)分組方法分為4組，分別給予4種處理，試驗(yàn)結(jié)果見表11-1.1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題表11-1家兔神經(jīng)縫合后軸突通過率(%)

外膜縫合(A1)束膜縫合(A2)1月2月1月2月(a1b1)(a1b2)(a2b1)(a2b2)合計(jì)

1030105010302050407030705060506010303030

24442852120220140260740440011200480014400348001實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題表11-5析因試驗(yàn)方差分析表變異來源SSdfMSFP處理組間26203主效應(yīng)

A（方法）18011800.6>0.05B（時(shí)間）2420124208.07<0.05AB201200.07>0.05誤差480016300總742019結(jié)論：不同時(shí)間對(duì)指標(biāo)差別有統(tǒng)計(jì)意義1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題

兩藥對(duì)產(chǎn)婦分娩鎮(zhèn)痛時(shí)間比較，尋找最佳鎮(zhèn)痛時(shí)間的劑量

A藥物劑量B藥物劑量（ug）105115751.0mg8010595658085751251352.5mg11513012080901505.0mg8512065120180190

125100160515301實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題結(jié)論：①A藥不同劑量鎮(zhèn)痛效果不同，②B藥不同劑量鎮(zhèn)痛效果不同，③AB藥有交互作用，A為5mg，B為30ug時(shí)鎮(zhèn)痛時(shí)間最長(zhǎng)。1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題采用正交設(shè)計(jì)安排試驗(yàn)（略）例：研究雌螺產(chǎn)卵的最優(yōu)條件，并考慮AB一階交互作用。雌螺產(chǎn)卵條件因素與水平因素水平1水平2A溫度（℃）525B含氧量（%）0.55.0C含水量（%）1030DPH值6.08.0全面組合實(shí)驗(yàn)有8個(gè)組合1實(shí)驗(yàn)-試驗(yàn)研究設(shè)計(jì)及常見問題6.重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)研究目的：比較不同處理因素隨時(shí)間因素變化的研究設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)模式：時(shí)間（t）

A組0246

（周）N對(duì)象Baseline隨機(jī)B組0246

（周）

兩組在相同時(shí)間點(diǎn)測(cè)定