《研究生实验设计课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《研究生实验设计课件（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第四章 研究设计基础,Design of Experiment 流行病与卫生统计学系 刘 沛,2,1. 实验设计的意义 2. 实验研究基本要素 3. 实验设计的基本原则 4. 常用的实验设计方案 5. 调查设计,3,医学研究基本过程,制定研究目的，建立专业假设 查阅文献资料 制定实验设计 进行实验，分析实验结果 发表研究成果，评价假设,4,一、实验设计意义,实验设计： 在实验前对实验所作出的计划和安排 专业设计：选题，建立实验方法等 先进性，实用性 统计设计：数据的收集整理和分析方法 科学性， 经济性，可重复性 意义： 用经济的人力、物力和时间得到可靠的结果 减少实验误差，对误差大小作出估
2、计,5,实验性研究与观察性研究,实验（Experiment）在特定条件下施于人为干预 观察（Observation）: 在自然状态下不施加人为干预 试验（Trial）: 以人为对象的实验,go2,6,二、 三个基本要素,1. 受试对象： 动物、人。同质性、代表性。 两个基本条件 (敏感，稳定） 2. 处理因素： 外部施加，内部固有 抓住主要因素 分清非处理因素（混杂因素，Confunding） 必须标准化 3. 实验效应： 指标选择 客观性、精确性、特异性和灵敏性,go2,7,三、 三项基本原则,对照原则 随机原则 重复原则,8,（一）、 对照原则,实验组和对照组除了实验因素外，其它影响实验效
3、应的非处理因素均应基本相同 Best的对照研究：X线照射脑垂体治疗高血压 照射组： 25人 17例下降 占68% 对照组：25人 19例下降占76% （双盲法） 对照的关键在于保持“均衡性” 甲（100）ADI（） 乙（100）ADI（-）,ADI 50（） 甲 ADI 50 （） ADI 50（） 乙 ADI 50 （）,9,对照的种类,处理： 空白对照（安慰剂），相互对照 对象： 自身对照，实验对照 时间： 历史对照，同期对照 数目： 单个对照，双重对照,10,双 重 对 照,某降压冲剂的双重对照 组别 n 用药前 用药后 差值 配对 t 降压冲剂 25 160 19 133 15 27
4、21 6.43 安慰剂 20 168 24 154 22 14 28 2.24 两组 t 1.25 3.80 1.78,go7,11,（二）、随机化原则,概念: 采用随机的方式，使每个观察单位有同等 的概率被抽取 作用: 避免主观因素的参与 打破实验对象排列的系统性,控制系统误差 对意想不到的因素起平衡作用 统计推断的基础,12,随机化应贯穿于实验设计和实施的全过程,抽样的随机 分组的随机 实验顺序的随机 方法: 随机数字表 随机排列表 随机发生函数,13,常用的随机化方法,完全随机化：直接对受试对象进行随机分组 编号 ，取随机数， 确定组别 2. 分层随机化：先将研究对象按某一特征分层，然后
5、按每层内进行完全随机化 分层， 编号， 取随机数， 确定组别,go7,14,（三）、重复原则,1. 整个实验的重复：重现性，可靠性 2. 多个受试对象的重复：样本含量 3. 同一受试对象的重复观察：提高观察精度，分析变化趋势 作用： 估计实验误差，降低实验误差,go2,15,一、 完全随机化设计,概念: 将实验对象用随机的方法分配到处 理组和 对照组中，进行实验观察。 方法: 随机数字表，随机排列表 优点: 简单灵活易理解 缺点: 实验误差大,精确度低，只能研究一 个因素,16,方法：1)编号 2)查表 3)按随机数分组,Sj table,17,二、 配对设计,将实验对象按一定条件配成对子，随
6、机分配入实验组、对照组 自身配对、非自身配对 方法：配对，编号，查表，归组 优点：抽样误差小，样本例数少，结果可靠 缺点：资料难以获得，自愈性疾病不适用,18,三、随机区组设计（配伍组设计）,概念：配对的扩大 优缺点：同配对设计 方法：区组，编号，查表，归组,19,四、 交叉设计,将、两种处理因素先后施于同一批试验对象，随机地使半数对象先接受处理，后接受处理；另一半对象先接受处理，后接受处理。 优点：实验误差能得到有效控制，实验效率高 缺点： 半衰期较长的药物不能使用，两种处理间不能有交互作用,20,例： 以、两种药物治疗支气管哮喘病人16例，用交叉设计比较其疗效 ）编号 ） 查随机排列表，随
7、机指定第行，抄录 0 - 15的随机数 ）任意规定：单数到甲组试验顺序为 ；双数到乙组顺序为,四、 交叉设计 举例,21,患者编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 随机数 9 10 3 15 0 11 2 1 5 8 13 6 12 4 7 14 组别 甲 乙 甲 甲 乙 甲 乙 甲 甲 乙 甲 乙 乙 乙 甲 乙 用药顺序 AB BA AB AB BA AB BA AB AB BA AB BA BA BA AB BA 结果：甲组：1 3 4 6 8 9 11 15 先后 乙组：2 5 7 1 0 12 13 14 16 先后,附表,22,五、析因
8、设计,析因设计是一种多因素交叉分组设计，它不仅可以作每个因素各水平的比较，还可以进行交互作用的分析。 交互作用：协同、拮抗 交叉分组：每个因素的所有水平都互相交叉 最常用的为： 2析因设计,a (吸烟因素） b(接尘因素) a1（吸烟） a2（不吸烟） b1 (接尘) a1b1 a2b1 b2 (不接尘) a1b2 a2b2,23,吸烟与接尘对 FEF25-75%的影响,对照组 接尘组 吸烟 不吸烟 吸烟 不吸烟 X 3.12 3.42 2.41 3.52 S 0.39 0.37 0.34 0.32 n 16 14 18 12,方 差 分 析 SS n MS F P 总 变 异 19.2 59
9、 接 尘 2.5 1 2.5 19.4 0.01 吸 烟 7.7 1 7.7 60.2 0.01 交互作用 1.9 1 1.9 14.5 0.01,24,四个均数间关系 吸烟 不吸烟 接 尘 2.41 0.05 ) .接尘可加重吸烟对FEF25-75%的影响 (P 0.01 ),25,析因设计优缺点,优点：可进行多因素研究，可分析交互作用 缺点： 水平数多时，分组数太大 22=4 24=16 44=256组,go2,26,样本含量估计,在保证研究结论具有一定可靠性的条件下，确定最少的样本例数。 样本含量过小：抽样误差大，结果不稳定，检验功效低，应有的差别不能显示。 样本含量过多：费时、费力，非
10、抽样误差增大。,27,误差来源,抽样误差： 由抽样引起的样本统计量和总体参数间的差别 客观存在，不可避免，但可以控制并可估计大小 非抽样误差： 由各种人为因素和偶然因素所造成 过失误差:result from the mistakes during the recording, calculation, gathering and understanding process. 偏倚/系统误差:due to the imprecise design plan and inaccurate measurement. Selection bias; measurement bias; confoun
11、ding bias,28,误差控制方法,Quality control for three stages: 1.Design: 严密设计研究的总体方案；明确定义研究对象，正确划分观察范围；正确选择观察指标； 选择恰当的观察方式；预研究； 2.Data collection：研究人员的选择与培训；盲法观察结果；定期检查研究记录；检查研究对象的依从性情况。 单盲和双盲：结果更可靠。 3.Data analysis：分层分析以及多因素分析,29,案例讨论 Discussion of Cases,案例13-1 某市教育局2010年对小学生体质进行了一次抽样 调查，以了解学生身体发育状况，为加强学校体育
12、与健康教 育提供基线资料。城市有30个学校，在校生约50000人，农 村有18个学校，学生约10000人。在48个学校中，随机抽取 10个班，以抽中班级的所有学生为调查对象，每班约50名学 生，共调查500名学生。请讨论： （1）该调查是否随机抽样？样本的代表性如何？ （2）你认为应当如何抽样？,30,案例13-2 某学者研究某制剂对某基因突变影响的随机化临 床试验，作者按照就诊对象的先后顺序分别将研究对象分为 试验组（50例）和对照组（10例）研究结果显示试验组的基 因突变率为9.8%6.70%；对照组的基因突变率为 74.88%12.12%，通过卡方检验，发现两组的基因突变率 差异有统计学
13、意义，结论为试验组的制剂能够抑制该基因突 变。 （1）该研究实质应为何种研究方法？作者在设计方面有无问题？ （2）统计分析方法是否正确，结论是否恰当？ （3）你认为该课题应该如何设计和分析？,31,案例13-3 某研究者研究某药物治疗铅中毒疗效时，采用治 疗前后血铅和尿铅值为观察指标，共治疗铅中毒患者50名， 测得结果为：治疗前血铅、尿铅分别为（0.190.028） mg/L、（0.120.009）mg/L，治疗后血铅、尿铅分别为 （0.080.014）mg/L、（0.070.008）mg/L，血铅、尿铅 治疗前后比较P值均小于0.05，差异具有统计学意义，结论 为该药对铅中毒具有良好的治疗作
14、用。 （1）该研究设计存在哪些问题？ （2）统计表达是否正确？ （3）你认为该研应该如何设计？资料应如何表达？,32,案例13-4 某医师观察某新药治疗急性支气管炎的疗效，用 氨苄西林作为对照。按照患者入院时的体温进行分组，即体 温39以下者分入实验组，体温39及以上者分入对照组， 结论是新药疗效优于氨苄西林。 （1）该医师结论是否正确？ （2）研究设计存在什么问题? （3）应该如何正确设计？,GO,33,调查设计及电子化调查表制作,流行病与卫生统计学系 刘 沛,调查设计及电子化调查表,1. 调查研究概念 2. 调查设计方法 3. 调查表结构 4. 电子化调查表制作,35,调查研究,概念： 对
15、研究对象进行客观真实的观察，并对观察结果进行描述和对比分析。 特点： 被动观察,往往不能施加处理因素 常常不能完全随机分组 应用： 了解现状，探讨关系,36,调查研究分类,调查对象 全面调查, 抽样调查, 典型调查 调查时间 横断面：现况调查 纵向调查：病例对照研究，队列研究 样本抽取方式 概率抽样：简单，系统，分层，整群 非概率抽样：偶遇，判断、定额、雪球,GO2,37,常用的随机抽样方法,1) 单纯随机抽样（simple random sampling） 2) 系统抽样（systematic sampling） 3) 分层抽样（stratified sampling） 4) 整群抽样（cluster sampling） 5) 多阶段抽样（multi-stage sampling）,38,单纯随机抽样,抽样方法： 将总体内的全部观察单位编号，再用随机化工具无放回地选出进入样本的号码，直至达到预定的样本例数为止。（等概率） 优缺点
