常用实验设计方法.ppt

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1、Today: 8/22/2024TodayToday：2024/8/222024/8/22常用的实验设计方法常用的实验设计方法Today: 8/22/2024 完全随机设计完全随机设计 配对设计配对设计 随机单位组设计随机单位组设计 交叉设计交叉设计 盲法设计盲法设计一、完全随机设计一、完全随机设计Today: 8/22/2024完全随机设计完全随机设计(completely random (completely random design)design)亦称单因素设计。将受试对象随机分到各亦称单因素设计。将受试对象随机分到各处理组中进行实验观察，或分别从不同处理组中进行实验观察，或分别从不同

2、总体中随机抽样进行对比观察。总体中随机抽样进行对比观察。它适用于两个或两个以上样本的比较。各它适用于两个或两个以上样本的比较。各组间样本量可相等，也可不相等。样本组间样本量可相等，也可不相等。样本相等时统计分析效率较高。相等时统计分析效率较高。Today: 8/22/20244基本方法：单因素研究实验对象随机分组每组例数可相等或不相等 研究研究对象总体对象总体或目标人群或目标人群研究对象研究对象样本样本随机抽随机抽样样非随机抽非随机抽样样随随 机机 分分 配配对照组对照组处理组处理组1处理组处理组k比比较较效效应应指指标标平平行行观观察察Today: 8/22/20245应用范围 :最常用的一

3、种设计方法非实验性因素对效应指标影响不大 能通过随机分组来均衡非研究因素的影响无法采用配对或配伍设计的实验 具体应用具体应用： 1）各种实验性研究（动物、组织、细胞等）各种实验性研究（动物、组织、细胞等） 2）主要用于临床防治性研究）主要用于临床防治性研究; 3）特定情况下，也用于病因的研究）特定情况下，也用于病因的研究 ，如新生儿，如新生儿高浓度氧导致的视力问题高浓度氧导致的视力问题 4）用于非临床试验的系统工程，如教育）用于非临床试验的系统工程，如教育Today: 8/22/20246 优缺点：优缺点：优点：实验设计和统计分析简单，优点：实验设计和统计分析简单，缺点：一次只能研究一个因素，

4、且所需要的样本量比较缺点：一次只能研究一个因素，且所需要的样本量比较大。因此，设计的效率不高大。因此，设计的效率不高 但对于临床的随机对照试验来讲：但对于临床的随机对照试验来讲： 1）前瞻性）前瞻性, 研究者可主动控制研究者可主动控制 2）减少最常见的系统性偏倚）减少最常见的系统性偏倚 选择性偏倚选择性偏倚 测量偏倚测量偏倚 混杂偏倚混杂偏倚 失访偏倚失访偏倚 3）论证强度高、结果相对真实、可靠，是临床最佳）论证强度高、结果相对真实、可靠，是临床最佳证据主要来源证据主要来源 Today: 8/22/20247设计原则：设计原则：1）严格贯彻随机、对照与盲法原则）严格贯彻随机、对照与盲法原则2）

5、对试验组和对照组要进行同期观察）对试验组和对照组要进行同期观察3）要有严格的诊断标准，纳入和排除标准、）要有严格的诊断标准，纳入和排除标准、剔除标准剔除标准4）要有统一的观察指标，观察者应用这些指）要有统一的观察指标，观察者应用这些指标应有一致性标应有一致性, 对仪器设备、试剂和方法要对仪器设备、试剂和方法要有严格的质控有严格的质控5）观察期要有足够的长度）观察期要有足够的长度Today: 8/22/20248统计分析方法计量指标 如果是两组计量指标的比较，通常采用t (u ) 检验或秩和检验；若是多组比较，采用单因素的方差分析和两两比较的q 检验、秩和检验法。计数或分类指标 如果对病因或危险

6、因素的分析，计算其发病率、死亡率、并作2检验;计算相对危险度及归因危险度。如果是研究某治疗措施的生存时间，可进行n年生存率的计算和平均生存期的比较。Today: 8/22/20249例 有一CRT试验，是用奥美拉唑、克拉霉素和阿莫西林治疗幽门杆菌感染的十二指肠溃疡及慢性胃炎患者151例，分为三组，见下表： 十二指肠溃疡及慢性胃炎随机对照实验 病病 种种奥美拉唑奥美拉唑 ( () )克拉霉素克拉霉素( () ) 阿莫西林阿莫西林( () ) 十二指肠溃疡十二指肠溃疡 252526260 0慢慢 性性 胃胃 炎炎 232321214646合计合计484847474646Today: 8/22/20

7、24完全随机设计完全随机设计(completely random design)Today: 8/22/2024例例1 1 将将1212头动物随机分配到头动物随机分配到A A、B B两组。两组。 1 1、先将、先将1212头动物编号为头动物编号为1 1、2 21212号。然号。然后在随机数字表内任意确定一个起始点和方后在随机数字表内任意确定一个起始点和方向连续取向连续取1212个随机数字，并依次抄录于动物个随机数字，并依次抄录于动物编号下。编号下。2 2、本例从随机数字表第、本例从随机数字表第6 6行第行第1919、2020列起向下列起向下读取读取1212个随机数字，取两位随机数字。个随机数字

8、，取两位随机数字。3 3、将随机数字从小到大顺序排列后得序号、将随机数字从小到大顺序排列后得序号R R，并规定并规定R=1R=16 6者为者为A A组，组，R=7R=71212者为者为B B组。组。 完全随机设计完全随机设计随机分组随机分组Today: 8/22/2024完全随机设计完全随机设计随机分组随机分组Today: 8/22/2024随机分组应注意随机分组应注意 ：1 1、随机数的位数不应小于、随机数的位数不应小于N N的位数；的位数；2、随机数、随机数如果有重号数字应舍弃；如果有重号数字应舍弃；3 3、若科研上需要各组例数不等可利用序号、若科研上需要各组例数不等可利用序号（R R）调

9、整各组例数。如在例）调整各组例数。如在例2 2中要求中要求A A组组6 6例，例，B B组组5 5例，例，C C组组4 4例，可规定例，可规定R=1R=16 6者为者为A A组，组，R=7R=71111者为者为B B组，组，R=12R=121515者为者为C C组。组。完全随机设计完全随机设计随机分组随机分组Today: 8/22/202414 优缺点：优缺点：优点：实验设计和统计分析简单，优点：实验设计和统计分析简单，缺点：一次只能研究一个因素，且所需要的样本量比较缺点：一次只能研究一个因素，且所需要的样本量比较大。因此，设计的效率不高大。因此，设计的效率不高 但对于临床的随机对照试验来讲：

10、但对于临床的随机对照试验来讲： 1）前瞻性）前瞻性, 研究者可主动控制研究者可主动控制 2）减少最常见的系统性偏倚）减少最常见的系统性偏倚 选择性偏倚选择性偏倚 测量偏倚测量偏倚 混杂偏倚混杂偏倚 失访偏倚失访偏倚 3）论证强度高、结果相对真实、可靠，是临床最佳）论证强度高、结果相对真实、可靠，是临床最佳证据主要来源证据主要来源 Today: 8/22/202415随机对照试验设计质量的评价标准随机对照试验设计质量的评价标准1.随机对照的可靠性和隐匿性处理随机对照的可靠性和隐匿性处理 1）是否交待随机化方法）是否交待随机化方法 2）基线水平是否可比，是否采用分层随机）基线水平是否可比，是否采用

11、分层随机 3）随机分组的编序是否隐匿）随机分组的编序是否隐匿 2. 随机对照试验是否为盲法干预和观察随机对照试验是否为盲法干预和观察 3. 研究对象的诊断标准是否正确，纳入标准与排研究对象的诊断标准是否正确，纳入标准与排除标准是否合适除标准是否合适 4. 样本量的估算是否合理样本量的估算是否合理 5. 改善患者依从性及其处理措施是否具体可行改善患者依从性及其处理措施是否具体可行 6. 统计方法的应用是否恰当统计方法的应用是否恰当Today: 8/22/202416配对设计matched pairs designToday: 8/22/202417含义与特点： 配对试验的基本思想是使实验组和对照

12、组间非试验因素的条件均衡，使得试验因素的效应更容易显示出来，以提高试验设计的效率，减少样本例数的需要量。Today: 8/22/202418种类：实验前后配对实验前后配对 （自身对照试验（自身对照试验 ）异体配对设计异体配对设计Today: 8/22/202419实验前后配对 比较受试者实验前后的变量值改变情况 比较同一标本接受两种不同测定方法的检查结果 Today: 8/22/202420优点: 能有效的控制个体间的差异，使得抽样误差控制在最小的程度 缺点: 受试对象在实验过程中可能会发生某些条件的改变 ，会导致实验前后的条件不一致，产生对实验结果的偏性 Today: 8/22/202421

13、适用的范围 ：急性和短期的实验 病情稳定的慢性病中观察短期对症治疗的效果 Today: 8/22/202422统计分析方法 ：定量测定指标采用配对t检验或符号秩和检验 分类指标采用配对2检验比较何者方法优劣或实验前后有无差别 对两者的吻合程度，可采用Kappa值的一致性检验方法。（见例） Today: 8/22/202423例 两名放射科医师对200名棉屑沉着病可疑患者的诊断结果见表6-3，试判断两医生的诊断结果是否具有一致性。 表5.3 200名棉屑沉着病可疑患者的诊断结果 第一人检查第一人检查 第二人检查第二人检查 合合 计计正常正常型型型型正常正常78785 50 08383型型6 65

14、65613137575型型0 0101032324242合合 计计848471714545200200两医生判断的一致性可通过计算其两医生判断的一致性可通过计算其Kappa值进行判断：值进行判断： Today: 8/22/202424PA 两者实际观察一致率 PA=A/NPE 期望一致率 PE=E/N本例，PA=（78+56+32）/200=0.83，PE=(8483/200)+(7175/200)+(4542/200)/200=0.355 Kappa0.4即可说明两者的一直性较好，本例Kappa为0.736，两医师判断的一致性较好。Kappa值同样存在抽样误差 ，应进行假设检验。 Today

15、: 8/22/202425异体配对设计heterogeneous paired designToday: 8/22/202426含义及特点：是将受试者按照一定的条件，将条件相同的个体配成对子，在对子内按照随机方法，将一个分配到实验组，另一个分配到对照组，进行实验观察。模式： 研究研究对象总体对象总体或目标或目标人群人群研研究究对对象象实实 验验 对对 子子实验组实验组对照组对照组随随机机分分配配 配配对对条条件件平平行行观观察察实实验验结结果果Today: 8/22/202427优点：异体配对设计可以改善实验组与对照组的齐同性,能进行同期平行观察结果 ；缺点：确定匹配的条件，常见：动物的种属、

16、品系、性别、体重、窝别、生长天数作为配对的基本条件 匹配“过头”等问题应用范围：急性实验慢性实验的研究统计分析： 同自身配对Today: 8/22/202428配对设计与完全随机设计的比较 一般来说，配对设计的效率高于完全随机设计，前提是正确选择与控制配对的条件，保证对子数呈正方向变化，否则，完全随机设计的效率则不一定高 例： r=0.382, t配对=2.676,P0.05。 配对成功编号编号1 12 23 34 45 56 67 7A A组组4.84.85.25.25.95.94.84.84.54.55.45.46.26.2B B组组3.33.35.05.04.14.14.64.64.44

17、.45.25.25.15.1差数差数1.51.50.20.21.81.80.20.20.10.10.20.21.11.1Today: 8/22/2024 将受试对象按某些特征或条件配成对子，然将受试对象按某些特征或条件配成对子，然后分别把每对中的两个受试对象随机分配到试验后分别把每对中的两个受试对象随机分配到试验组和对照组，再给予每对中的个体以不同处理，组和对照组，再给予每对中的个体以不同处理，连续试验若干对，观察对子间的差别有无意义。连续试验若干对，观察对子间的差别有无意义。配对设计配对设计(paired design)概念概念Today: 8/22/202430交叉试验设计Cross-ov

18、er designToday: 8/22/202431基本方法：将两种处理因素在实验组和对照组间交叉进行 研究研究对象总对象总体或目体或目标人标人群群研究研究对象对象样本样本实实验验对对子子实实验验组组1验验组组2E1E2E3E4洗洗脱脱期期洗洗脱脱期期处处理理A处处理理B处处理理A处处理理B随随机机分分配配Today: 8/22/202432适用： 临床研究 动物研究 尤其是在临床的慢性病研究 如：高血压/溃疡/支气管哮踹 Today: 8/22/202433 优点： 不但平衡了个体间的差异（通过配对），并平衡了实验顺序间的差异（通过处理因素的交叉进行）。因此，有效地提高了设计效率，并较大程

19、度地节约了样本含量。 Today: 8/22/202434统计分析方法： 1. 结果观察为计数（分类）资料：整理为配对的四格表资料。采用配对卡方检验分析。 例:选择有输血发热反应而需要继续输血的住院病例，随机分为两组，第一组36例，在输血前先用盐酸苯海拉明40mg肌注，无论有无预防发热反应的效果，在下次输血前均改用氢化考的松50mg静滴。第2组37例，在输血前先用氢化考的松静滴，待下次输血前改用苯海拉明肌注。见表： 经配对卡方检验，2=3.68，P0.05,说明两种药物在预防输血发热反应效果的差别无显著性 氢化考的松氢化考的松 有效有效 无效无效 合计合计苯海拉明苯海拉明有效有效47476 6

20、5353无效无效16164 42020 合计合计 63 10 7363 10 73Today: 8/22/2024352. 结果观察为计量资料的，采用方差分析例. 欲比较A、B两种降压药的效果，选择6对（12例）患者，进行交叉试验。先采用随机的方法，将每一对病人到AB组（即先用A药再用B药）和BA组（即先用B药再用A药）。病人先进行不用任何降压药的四周观察，如连续三次血压都稳定在一个水平后，AB组病人开始服用A药，BA组病人开始服用B药。治疗四周后，测定病人的血压值。再经过四周的洗脱期，待血压稳定，AB组病人开始服用B药，BA组病人开始服用A药。四周治疗后，再测定其血压值。然后统计分析两组血压

21、值的改变，判断两种降压药的效果 Today: 8/22/202436阶段阶段病人编号（病人编号（i i）阶段阶段合计合计阶阶段段合合计计1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212B BB BA AB BA AA AA AA AB BB BB BA AT TT TA A23231010333314142424282831318 88 8171726261818240240252252A AA AB BA AB BB BB BB BA AA AA AB BT TT TB B21211111282827272020121220201 13 311111414262

22、61313216216204204个体个体合计合计( (T Ti i) )44442121616141414444404051512 21 11919313152523131456456456456A、B两种疗法治疗高血压下降值（两种疗法治疗高血压下降值（mmHg)Today: 8/22/202437 分析： 在交叉设计的方差分析中，可以将数据的总变异分解为处理间、阶段间、个体间与误差项，并分别判断三种变异对实验效应的影响。 38 分析步骤：分析步骤： 假设：假设： 不同个体间差别无显著性不同个体间差别无显著性 不同阶段差别无显著性不同阶段差别无显著性 不同处理因素间差别无显著不同处理因素间差

23、别无显著性性 F F个体个体=Ms=Ms个体个体/Ms/Ms误差误差 F F阶段阶段=Ms=Ms阶段阶段/Ms/Ms误差误差 F F处理处理=Ms=Ms处理处理/Ms/Ms误差误差 39 二、变异的分解二、变异的分解 1 1、常规的方差分析法：、常规的方差分析法： SSSS总总= SS= SS个体个体+ SS+ SS阶段阶段+ SS+ SS处理处理+ SS+ SS误误 总总=n-1=n-1 个体个体= =配对数配对数-1-1 阶段阶段= =阶段数阶段数-1-1 处理处理= =处理因数处理因数-1-1Today: 8/22/202440上例： SS总=232+102+262+132-(4562/

24、24)=1338 SS个体=1/2(442+212+31)-(4562/24)=1008 ss阶段=1/12(2402+2162)-(4562/24)=24 SS处理=1/12(2522+2042)-(4562/24)=96 SS误差=1333-1008-24-96=210Today: 8/22/202441变异来源变异来源SSSSv vMSMSF F个体个体10081008111191.691.64.364.36* *阶段阶段24241 124241.141.14处理处理96961 196964.574.57误差误差21021010102121总总133813382323 从上面方差分析的结

25、果可见，不同的治疗方案，从上面方差分析的结果可见，不同的治疗方案，不同的阶段，差别都没有统计学意义，只是个体间差不同的阶段，差别都没有统计学意义，只是个体间差别具有统计学意义。别具有统计学意义。交叉设计的方差分析表（常规方法）交叉设计的方差分析表（常规方法）42 2 2、差数法：通过相减求出差数，、差数法：通过相减求出差数，“消除消除”顺序顺序和个体间的效应，只剩下处理的效应。和个体间的效应，只剩下处理的效应。 SSSS总总= SS= SS处理处理+ SS+ SS误误 =I-1=I-1 =K-1=K-1 =I-K=I-K Today: 8/22/202443差数法：个体个体编号编号阶段阶段-d

26、 d2 2 d d1 1d d2 21 1B23B23A21A212 24 42 2B10B10A11A11-1-11 13 3A33A33B28B285 525254 4B14B14A27A27-13-131691695 5A24A24B20B204 416166 6A28A28B12B1218182562567 7A31A31B20B2011111211218 8A8A8B13B13-5-525259 9B8B8A11A11-3-39 91010B17B17A14A143 39 91111B26B26A26A260 00 01212A18A18B13B135 52525合计合计240240

27、2162163636-12-12660660Today: 8/22/2024441.计算效正数： C=(d)2=36+(-12)2/12=482. 计算总的离均差平方和： SS总=d2-C=660-48=6123. 计算组间离均差平方和 SS组间=1/6(d1)2+(d2)2-C =1/6362+(-12)2-48=192 变异来源变异来源SSSSv vMsMsF F组间组间1921921 11921924.574.57组内组内42042010104242总总6126121111方差分析表方差分析表(差数法差数法)Today: 8/22/202445交叉设计应用的注意事项： 1在交叉设计中，两

28、种处理因素的效应不能有蓄积作用和(或)交互作用，否则，观察指标会有“滞溜”效应。2处理之间应有时间的间隔，间隔时间的长短取决于处理因素对实验对象的作用时间。如药物在体内的排泄时间(washout time )，通常称为洗脱期。洗脱期的长短通常认为应大于68个半衰期。3交叉设计不适合用于有自愈趋向或病程短的临床研究。否则，难于判定是自愈的结果还是药物的作用。在慢性病的研究中，也要注意整个研究过程中保持条件的一致性。4在临床研究中，交叉试验应当采用盲法。使观察者和患者不知道在哪个阶段使用有效药物，以免产生偏倚。Today: 8/22/202446 例. 欲比较A、B两种降压药的效果，选择10对（2

29、0例）患者，进行交叉试验。先采用随机的方法，将每一对病人到AB组（即先用A药再用B药）和BA组（即先用B药再用A药）。病人先进行不用任何降压药的四周观察，如连续三次血压都稳定在一个水平后，AB组病人开始服用A药，BA组病人开始服用B药。治疗四周后，测定病人的血压值。再经过四周的洗脱期，待血压稳定，AB组病人开始服用B药，BA组病人开始服用A药。四周治疗后，再测定其血压值。然后统计分析两组血压值的改变，判断两种降压药的效果。Today: 8/22/202447配伍设计randomized block designToday: 8/22/202448配伍设计 是配对设计的扩大。或者说配对设计是配伍

30、设计的最简单形式，在配伍设计中，是将几个条件相同的受试对象划成一个配伍组或区组，配伍组中观察对象的数量，取决于对比组的组数，或是对比组数的倍数，将配伍组中的受试对象采用随机的方法，分配到不同的对比组中，以增强各对比组的均衡性。Today: 8/22/202449设计模式：研究研究对象对象总体或总体或目标目标人群人群研究研究对象对象配伍组配伍组设设定定配配伍伍条条件件实验组实验组1实验组实验组2随随机机分分配配: : :实验组实验组K年龄、性别、年龄、性别、营养状况等营养状况等Today: 8/22/202450 特 点:配伍设计属于两因素设计，它不仅可分析处理因素（因素）间的实验效应有无显著性

31、，同时可分析配伍组（因素）间的实验效应有无显著性在样本的分配上，不仅各处理组的样本量相等，而且，每个区组所含的受试对象例数与处理组数相等或是倍数由于配伍组内各实验对象条件相同或基本一致，组间的均衡性较好。因而抽样误差较小，实验效率较高。Today: 8/22/202451应用范围 不管是在动物性实验还是临床研究中，凡是要进行两种处理因素、每个处理因素有两个或两个以上水平的研究均可以采用配伍设计的方法。如观察不同药物（因素）和不同病程（因素）对患者的治疗效果（试验效应）的影响；中西药结合治疗肝炎病人中，研究不同方剂（因素）和不同证型（因素）的的疗效（试验效应）。配伍设计是医学研究中常用的一种设计

32、方案。Today: 8/22/202452统计分析对于计量资料 通常采用两因素的方差分析(配伍方差分析)，但需注意应用方差分析的前提是：观察值呈正态分布并方差齐性。通过数据转换的办法使之达到方差齐性和正态分布。在两因素的方差分析中，是将数据的总变异分解为处理因素(因素)的变异和配伍组(因素)的变异，再分别的判断处理因素和配伍因素对实验，效应的影响效应。Today: 8/22/202453对于观察指标是计数资料 通常可采用配伍的秩和检验，或将以率作为观察指标的通过反正弦变换后，采用方差分析进行分析。Today: 8/22/202454应用的注意事项: 在配伍设计中，通常是将主要研究的因素（处理因

33、素）作为第一因素，而将次要因素作为第二因素或作为配伍的条件。 正确确定配伍条件是保证配伍设计成功的前提，通常是将对结果影响较大的因素作为配伍的条件，配伍的条件不能太多，否则，难以划分配伍组。特别要注意的是不能将处理因素作为配伍条件而出现配伍“过头”的情况。 配伍设计研究在动物性实验中容易实施，特别是用小动物进行实验时，常将动物的品种、窝别、性别、体重、生长的天数作为划分配伍组的条件。Today: 8/22/202455 拉丁方设计(Latin square design ) Today: 8/22/202456含义:是一种用于安排三因素多水平对研究对象作用的一种设计方案。由于这种设计方案是按r

34、个拉丁字母排成r r的方阵，因此，又称为r方拉丁设计。各因素的水平数必须要相等，且各因素间不能有交互作用 拉丁方设计是一种设计效率高，节约样本量的一种设计方案。Today: 8/22/202457模式 : Today: 8/22/202458应用范围 :凡三因素实验，若每个因素的水平数相等，均可采用拉丁方设计 如:细胞培养、动物实验、化学分析的条件 Today: 8/22/202459设计步骤 : 根据因素的水平数r选择标准拉丁方对标准方进行随机化，使得在每一行、每一列没有字母的重复出现规定行、列、和字母所代表的因素和水平Today: 8/22/202460例如: 研究不同的蛇毒成份对不同瘤株

35、的抑瘤作用，设计三个处理因素：1）四种蛇毒成分 2）四种不同的瘤株 3）四种蛇毒的计量 ,分别为:瘤株种类 A(肉瘤) B(肝肉瘤) C(艾氏腹水瘤) D(网状细胞瘤)蛇毒成份(峰) IV蛇毒剂量 1(0) 2 (0.03) 3 (0.05) 4(0.075)(mg/kg)Today: 8/22/202461A B C D C B A DA B C D 随机化 A D C BA B C D D A B CA B C D B C D A 行： 蛇毒剂量 (mg/kg) (1、2、3、4) 列： 蛇毒成份（峰）（、IV）字母： 瘤株种类(A、B、C、D) Today: 8/22/202462 表中

36、，第一行第一列记录接种艾氏腹水瘤株匀表中，第一行第一列记录接种艾氏腹水瘤株匀浆的小白鼠注射蛇毒成份浆的小白鼠注射蛇毒成份峰计量峰计量0.000mg/kg（即空白实验对照）解剖所称瘤重。第一行第二（即空白实验对照）解剖所称瘤重。第一行第二列记录接种肝肉瘤株匀浆的小白鼠注射蛇毒成份列记录接种肝肉瘤株匀浆的小白鼠注射蛇毒成份峰计量为峰计量为0.000mg/kg解剖所称瘤重解剖所称瘤重，以次，以次类推。根据以上的安排，进行实验和数据的收集类推。根据以上的安排，进行实验和数据的收集 Today: 8/22/202463拉丁方设计的统计分析 :SS总总=SS行行+SS列列+SS处理处理+SS剩余剩余假设：

37、假设：H0：(1) 各动物对药液的反应总体均数相等；各动物对药液的反应总体均数相等； (2) 各用药次序的总体均数相等。各用药次序的总体均数相等。 (3) 各药物反应的总体均数相等。各药物反应的总体均数相等。 H1：(1) 各动物对药液的反应总体均数不全相等；各动物对药液的反应总体均数不全相等； (2) 各用药次序的总体均数不全相等。各用药次序的总体均数不全相等。 (3) 各药物反应的总体均数不全相等。各药物反应的总体均数不全相等。 Today: 8/22/202464Today: 8/22/202465拉丁方设计的注意事项: 在拉丁方设计中，不但需要对样本的进行随机分配，对处理因素的各水平安

38、排和拉丁字母关系也应进行随机分配。 三个因素之间不能有交互作用 可以通过重复的办法对误差项进行估计，以提高结论的可靠性。Today: 8/22/2024析因设计析因设计Today: 8/22/2024一种多因素的交叉分组设计，是对各因素各水平的所有组合都进行实验的设计方法，它即可分析各因素的主效应，又可分析各因素的交互作用，（interaction），是一种高效的实验设计。析因设计析因设计_概念概念Today: 8/22/2024交互作用各因素所产生的效应之间的相互影响情况，如两因素间存在交互作用，表示他们不是独立的，随着一个因素的改变，另一个因素的效应也改变；交互作用分为：协同作用和拮抗作用

39、协同作用：一种因素可增强另一因素或多种因素的效应。拮抗作用：一种因素可减弱另一因素或多种因素的效应。 析因设计析因设计_概念概念Today: 8/22/2024优缺点：优点：1）它的试验结果可运用方差分析，把总变异分解为众多个因素变异、因素间交互作用的变异以及误差变异。因此，它不仅可以作每个因素各水平间的比较，而且还可以进行各因素间交互作用的分析。因此,析因设计是一种高效率的试验方法，对各种组合的交互作用具有独特的分析功能，同时又具有直观表达分析结果的优点;）析因设计还可以节约样本含量析因设计析因设计Today: 8/22/2024缺点：1）统计分析计算较复杂; 2）因素及水平数均不宜过多，否

40、则实验量太大，而且对比分析过于繁琐。 析因设计析因设计Today: 8/22/2024假设检验方法：对于计量资料，析因试验的结果可用方差分析进行假设检验，推断处理因素作用及交互作用。 析因设计析因设计Today: 8/22/2024析因设计析因设计Today: 8/22/2024析因设计析因设计Today: 8/22/2024结论:A、B两因素各水平间差别有统计学意义，P均小于.0001，A、B间有交互作用，从A1B1（0.8）、A1B2(1.0)、A2B1(1.2)、A2B2(2.1)各自均值的关系可知：A、B间有协同作用。 析因设计析因设计Today: 8/22/2024重复测量设计 重复

41、测量设计重复测量设计 Today: 8/22/2024例：为研究Nm23H1基因AN：对肝癌细胞SMMC-7721增殖和转移的影响，将46周龄雌性裸鼠10只随机等分为两组。一组接种蛋白高表达细胞克隆AN2，另一组未转染细胞SMMC-7721作对照，测定癌细胞计数，以光密度吸收值A595nm来反映，试分析转移基因AN2是否对肝癌细胞有抑制作用。 重复测量设计重复测量设计 Today: 8/22/2024重复测量设计重复测量设计 Today: 8/22/2024显著特点: 同一实验单位(如人、动物、实验室样品)的某一观察指标在不同的场合(最常见的场合是时间)多次被反复观测。 按重复测量设计进行实验

42、而获得的数据被称为重复测量数据(repeated measures data)，如果重复测量的场合是几个不同的时间点，则重复测量数据又称为追踪数据或纵向数据(longitudinal data)，医学科研中经常遇到的便是这种重复测量数据。重复测量设计重复测量设计_概念概念 Today: 8/22/2024由于重复测量结果即使不施加干预也会随时间的推移产生自然变化，如疾病的自愈或症状的减轻等，故重复测量设计试验必须设立平行对照。重复测量设计试验一般需考虑两个实验因素，一个因素是处理分组因素，可施加干预和随机化分组；另一个因素是测量时间，由研究者根据专业要求确定。为了便于统计分析，要求每个受试对象

43、的重复测量时间必须相同，测量间隔按等差或等比划分。重复测量设计重复测量设计_实验设计方法实验设计方法 Today: 8/22/2024随机化分组方法：按处理分组因素将N个受试对象随机(等)分为g个处理组(g2)；每个受试对象按重复测量因素的水平变化固定顺序重复测量t次(t2)。重复测量设计重复测量设计_实验设计方法实验设计方法 Today: 8/22/2024重复测量设计重复测量设计_实例结果实例结果Today: 8/22/202482 正交实验设计（orthogonal experiment design） Today: 8/22/202483正交实验设计 是一种高效、快速的研究多因素多水平

44、的设计方案。它通过一套规格化的正交表和交互作用表，对研究因素进行合理安排，并对结果进行统计分析，以获得相关的信息。 Today: 8/22/202484含义与特点 : 正交表的表达形式为Ln( tc )。L为正交表的代号，n为实验次数，t为水平数，c是能安排的因素个数。如L8( 27 )，表示对7个因素，每个因素安排2个水平，做8次实验的正交表。Today: 8/22/202485每一列中不同的数字出现的次数是相等的，上表中每一列中不同的数字出现的次数是相等的，上表中“1”、“2”在任意一列出现的次数都一样；在任意一列出现的次数都一样；任意两列同一行数字配搭均匀，如在任意两列同一行数字配搭均匀

45、，如在1、2列中，共列中，共有有8对，对，1.1、1.1、1.2、1.2、2.1、2.1、2.2、2.2。它。它体现了正交表的均衡性。体现了正交表的均衡性。每一张正交表都对应了一张交互作用表，它是专门每一张正交表都对应了一张交互作用表，它是专门用来安排交互作用的用来安排交互作用的 Today: 8/22/202486 在正交表中的任意两列的交互作用都出现在其他列。在正交表中的任意两列的交互作用都出现在其他列。如第如第1、2两列的交互作用表现在第三列。这样的安排可以两列的交互作用表现在第三列。这样的安排可以使交互作用的效果能独立进行分析。使交互作用的效果能独立进行分析。Today: 8/22/2

46、02487注意事项 : 正交实验是按正交表进行，有多个试验号，在分配受试对象时，同样应进行随机分配，以保证每次实验的可比性。每次实验应尽可能的同时平行进行，以保持每次实验的条件均衡。正交实验除可以利用空白项估计误差外，还可以采取重复实验的办法进行误差的估计，进行重复实验，可以增加信息量，提高准确性。一般在实验中尽量不要出现缺项，如动物的死亡等情况。如果出现时，只能参照随机区组实验的方法进行补救。Today: 8/22/2024 在在临临床床试试验验中中，研研究究者者或或受受试试者者均均可可给给实实验验效效应带来影响，造成偏倚（应带来影响，造成偏倚（bias） 。 盲法设计盲法设计（blindn

47、ess design）单盲单盲法法是让是让受试者受试者不知道自已接受何种处理；不知道自已接受何种处理；双盲双盲法法是是受试者和实验者受试者和实验者都不知受试者接受何种处理。都不知受试者接受何种处理。 安安慰慰剂剂常常与与双双盲盲法法配配合合使使用用，它它是是清清除除安安慰慰作作用用的一种有效方法。的一种有效方法。保密保密是盲法的关键。是盲法的关键。 Today: 8/22/2024五、临床试验设计五、临床试验设计临床试验临床试验 (clinical trial)的研究对象是的研究对象是人人，是在人群，是在人群中通过中通过干预干预(intervention)进行比较，确定某项治疗（病进行比较，确

48、定某项治疗（病人）或预防（健康人）措施的效果与价值，属于人）或预防（健康人）措施的效果与价值，属于前瞻性前瞻性研究。研究。由于试验是以人为受试对象，由于试验是以人为受试对象，个体差异个体差异很大。疾病很大。疾病的转归不但受自身发展规律的支配，而且受的转归不但受自身发展规律的支配，而且受许多因素许多因素影影响。因此临床试验的设计要求更为严格，统计分析技术响。因此临床试验的设计要求更为严格，统计分析技术也有其特点。也有其特点。Today: 8/22/2024（一）新药临床试验的分期（一）新药临床试验的分期I期期临床试验：临床试验：志愿者志愿者，初步初步临床药理学与临床药理学与人体安全性人体安全性评

49、价评价实验。实验。期期临床试验是采用临床试验是采用盲法随机对照的盲法随机对照的小范围小范围临床试验临床试验，进一步评价新药的有效性与安全性。一般应成立专门的委进一步评价新药的有效性与安全性。一般应成立专门的委员会或小组，对各实验点执行情况实施质量监控。员会或小组，对各实验点执行情况实施质量监控。期期临床试验是扩大的临床试验是扩大的多中心多中心临床试验临床试验。应遵守盲法。应遵守盲法随机对照的原则，进一步评价新药的有效性与安全性。随机对照的原则，进一步评价新药的有效性与安全性。期期临床试验为临床试验为上市后的监测上市后的监测。在广泛使用的条件下，。在广泛使用的条件下，考察疗效和不良反应，应注意罕

50、见的不良反应。考察疗效和不良反应，应注意罕见的不良反应。一般所谓临床试验是指一般所谓临床试验是指II、III期临床试验。期临床试验。Today: 8/22/2024（二）试验中的安慰剂对照与盲法（二）试验中的安慰剂对照与盲法 安慰剂对照安慰剂对照(placebo control)：对照组采用一：对照组采用一种无药理作用的物质种无药理作用的物质,可以称它为可以称它为“假药假药”,但其但其剂型或处置上不能为受试者识别剂型或处置上不能为受试者识别,称之为安慰剂。称之为安慰剂。目的消除病人心理作用。目的消除病人心理作用。Today: 8/22/2024（二）试验中的安慰剂对照与盲法（二）试验中的安慰剂

51、对照与盲法盲盲法法(blind)。特特别别在在临临床床试试验验中中，对对主主观观指指标标的的测测量量更更为为重重要要，它它能能避避免免受受试试者者与与研研究究者者的的心心理理或或精精神神因因素素对对药药物物疗疗效效的的影影响响。除除某某些些不不宜宜设设盲盲的的试试验验如如外外科科手手术术、引引起起生生活活方方式式改改变变等等干干预预试试验验外外，一般均应采用盲法。一般均应采用盲法。有有时时有有的的病病人人在在中中途途发发生生病病情情变变化化，急急需需了了解解所所给给予予的的药药物物种种类类，以以便便即即时时采采取取对对策策。故故还还须须准准备有中途备有中途揭盲揭盲的措施。一个试验揭盲不易太多。

52、的措施。一个试验揭盲不易太多。Today: 8/22/2024（三）多中心临床试验（三）多中心临床试验多多中中心心临临床床试试验验(multicenter clinical trial)是是指指由由一一个个医医疗疗单单位位总总负负责责、多多个个单单位位合合作作、按按统统一一试试验方案同时进行的临床试验。验方案同时进行的临床试验。多中心试验优点：短时间多中心试验优点：短时间,范围广范围广,代表性。代表性。多多中中心心试试验验必必须须在在统统一一组组织织领领导导下下，执执行行一一个个共同制定的研究设计方案，并依此指导整个试验。共同制定的研究设计方案，并依此指导整个试验。Today: 8/22/20

53、24（四）伦理学要求（四）伦理学要求 由由于于临临床床试试验验的的对对象象是是人人，属属于于人人体体实实验验范范畴畴，因因此此必必须须遵遵守守伦伦理理道道德德准准则则，以以切切实实保保护护受受试试者者权权益益。新新药药在在动动物物实实验验转转移移至至人人体体试试验验时时，不不可可避避免免地地要要对对药药物物可可能能出出现现的的不不良良反反应应冒冒一一定定风风险险。这这时时必须必须确保受试病人安全确保受试病人安全。Today: 8/22/2024案例：案例：分析：分析：释疑：释疑：思考题思考题Today: 8/22/2024案例分析与讨论 某项研究欲观察E1A基因对裸鼠移植肿瘤生长的抑制和化学治

54、疗的增敏作用，研究者进行了两个实验。一是裸鼠致瘤实验，在实验设计中，将4周龄裸鼠随意分为3组，每组5只，分别接受不同的处理。二是模拟E1A基因治疗临床应用的裸鼠实验，研究者取20只4周龄裸鼠，接种癌细胞系后，随意地分为4组。已知裸鼠的性别、体重等非实验因素对实验结果可造成不同的影响。请辨析该实验设计存在哪些差错？应当如何改进？ 96案例一：案例一：案例一：案例一：Today: 8/22/2024案例分析与讨论为了观察甲紫注入小型猪正常腮腺后组织病理变化情况，有人选择6个月龄、体重2025 kg的中国实验用小型猪15只，雄性9只，雌性6只。每只动物任选一侧腮腺为实验组，另一侧作为正常对照组，以消

55、除个体差异及增龄对实验结果的影响。按注入甲紫后1周、2周、1个月、3个月及6个月将15只动物随机分为5组，每组3只（每个组的3只动物分别随机注入0.6、1.0及4.0 ml 1%甲紫溶液），然后观察组织病理变化情况。请辨析该实验设计存在哪些差错？应当如何改进？97案例二：案例二：案例二：案例二：Today: 8/22/2024案例分析与讨论已知某药的平均有效时间原为6 h，现改进了配方，据称可延长至7 h。为了核实这一点，某研究组观察了25例该病病人，得到的却是阴性结果(),即不能认为平均有效时间延长至7 h。已知，样本标准差=2，该研究的结论可靠吗？如何才能提高研究结论的可靠性？98案例三：案例三：案例三：案例三：Today: 8/22/2024案例分析与讨论一项关于维生素C预防感冒的研究随机抽取两组正常人各30名，一组服用维生素C，另一组服用安慰剂，欲比较一定时间内发生感冒的频率。结果，安慰剂组有6人发生感冒，维生素C组有3人发生感冒，经=0.05水平的检验，差异无统计学意义，你如何评价该结论？99案例四：案例四：案例四：案例四：Today: 8/22/2024100请以批判性的思维阅读文献，并进行评价！请以批判性的思维阅读文献，并进行评价！