醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)第3章實驗設(shè)計

1、第三章第三章 實驗設(shè)計實驗設(shè)計良好的設(shè)計是順利進行科學(xué)研究和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的前提良好的設(shè)計是順利進行科學(xué)研究和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的前提,也是獲得預(yù)期結(jié)果的重要保證。也是獲得預(yù)期結(jié)果的重要保證。設(shè)計包括專業(yè)設(shè)計和統(tǒng)計設(shè)計兩部分。設(shè)計包括專業(yè)設(shè)計和統(tǒng)計設(shè)計兩部分。專業(yè)設(shè)計專業(yè)設(shè)計是從專業(yè)角度考慮實驗的科學(xué)安排，它包括選是從專業(yè)角度考慮實驗的科學(xué)安排，它包括選題、建立假設(shè)、確定研究對象和技術(shù)方法等。題、建立假設(shè)、確定研究對象和技術(shù)方法等。統(tǒng)計設(shè)計統(tǒng)計設(shè)計則是從統(tǒng)計學(xué)的角度考慮設(shè)計的科學(xué)性，使研則是從統(tǒng)計學(xué)的角度考慮設(shè)計的科學(xué)性，使研究結(jié)果具有較好的可靠性和重現(xiàn)性。統(tǒng)計設(shè)計是對資料究結(jié)果具有較好的可靠性和重現(xiàn)

2、性。統(tǒng)計設(shè)計是對資料的搜集、整理和分析過程總的設(shè)想和安排，它包括確定的搜集、整理和分析過程總的設(shè)想和安排，它包括確定設(shè)計類型、估算樣本含量、選定統(tǒng)計分析指標(biāo)和方法等。設(shè)計類型、估算樣本含量、選定統(tǒng)計分析指標(biāo)和方法等。根據(jù)研究者是否人為地設(shè)置處理因素，即是否給予干預(yù)根據(jù)研究者是否人為地設(shè)置處理因素，即是否給予干預(yù)措施，可將醫(yī)學(xué)研究分為調(diào)查研究和實驗研究兩大類。措施，可將醫(yī)學(xué)研究分為調(diào)查研究和實驗研究兩大類。1. 1. 調(diào)查研究調(diào)查研究 又稱觀察性研究或非實驗性研究，確切地說應(yīng)是非隨機又稱觀察性研究或非實驗性研究，確切地說應(yīng)是非隨機化對比研究。它對研究對象不施加任何干預(yù)措施，是在化對比研究。它對研

3、究對象不施加任何干預(yù)措施，是在完全完全“自然狀態(tài)自然狀態(tài)”下對研究對象的特征進行觀察、記錄，下對研究對象的特征進行觀察、記錄，并對觀察結(jié)果進行描述和對比分析。并對觀察結(jié)果進行描述和對比分析。例如：欲了解農(nóng)村地區(qū)的衛(wèi)生服務(wù)需求情況，隨機抽取例如：欲了解農(nóng)村地區(qū)的衛(wèi)生服務(wù)需求情況，隨機抽取部分農(nóng)戶詢問患病與就醫(yī)情況。居民的患病或就醫(yī)不是部分農(nóng)戶詢問患病與就醫(yī)情況。居民的患病或就醫(yī)不是由研究者所確定的，也不是隨機確定的，而是根據(jù)農(nóng)戶由研究者所確定的，也不是隨機確定的，而是根據(jù)農(nóng)戶自身的實際情況確定的，研究者只是被動的觀察實際情自身的實際情況確定的，研究者只是被動的觀察實際情況。況。2. 2. 實驗研

4、究實驗研究 又稱干預(yù)性研究，是對研究對象人為給予干預(yù)措施的研又稱干預(yù)性研究，是對研究對象人為給予干預(yù)措施的研究。究。例如：在關(guān)于健康教育能否預(yù)防小學(xué)生近視的研究中，例如：在關(guān)于健康教育能否預(yù)防小學(xué)生近視的研究中，將小學(xué)生隨機分為實驗組和對照組，對實驗組的小學(xué)生將小學(xué)生隨機分為實驗組和對照組，對實驗組的小學(xué)生給予有關(guān)近視的健康教育，對照組則只是每天做一次眼給予有關(guān)近視的健康教育，對照組則只是每天做一次眼保健操，不進行健康教育。觀察一段時間后，比較兩組保健操，不進行健康教育。觀察一段時間后，比較兩組小學(xué)生視力下降發(fā)生情況。小學(xué)生視力下降發(fā)生情況。實驗研究的優(yōu)點為：實驗研究的優(yōu)點為：不但能較好地控制

5、重要的非處理因素不但能較好地控制重要的非處理因素(即混雜因素即混雜因素)的影的影響，使比較組間具有均衡性和可比性，還能將多種實驗響，使比較組間具有均衡性和可比性，還能將多種實驗因素包括在較少次數(shù)的試驗中，達到高效的目的。因素包括在較少次數(shù)的試驗中，達到高效的目的。缺點為：小樣本不能保證非處理因素對各組的影響相同。缺點為：小樣本不能保證非處理因素對各組的影響相同。第一節(jié)第一節(jié) 實驗設(shè)計的基本要素實驗設(shè)計的基本要素受試對象、處理因素和實驗效應(yīng)是實驗設(shè)計的三個基本受試對象、處理因素和實驗效應(yīng)是實驗設(shè)計的三個基本因素。實驗設(shè)計的目的就是要闡明某種或某些處理因素因素。實驗設(shè)計的目的就是要闡明某種或某些處

6、理因素對受試對象產(chǎn)生的效應(yīng)。對受試對象產(chǎn)生的效應(yīng)。例如：研究某降血糖藥物對例如：研究某降血糖藥物對II型糖尿病患者的降血糖效型糖尿病患者的降血糖效果，其中果，其中II型糖尿病患者為受試對象，該降血糖藥物為型糖尿病患者為受試對象，該降血糖藥物為處理因素，血糖的變化為實驗效應(yīng)。處理因素，血糖的變化為實驗效應(yīng)。一、受試對象一、受試對象受試對象是處理因素作用的客體，應(yīng)根據(jù)研究目的而確受試對象是處理因素作用的客體，應(yīng)根據(jù)研究目的而確定。定。根據(jù)受試對象不同，實驗可以分為三類：根據(jù)受試對象不同，實驗可以分為三類： 動物實驗動物實驗 其受試對象為動物，也可以是器官、細胞其受試對象為動物，也可以是器官、細胞

7、或血清等生物材料；或血清等生物材料； 臨床試驗臨床試驗 其受試對象通常為患者；其受試對象通常為患者； 現(xiàn)場試驗現(xiàn)場試驗 其受試對象通常為人群。其受試對象通常為人群。醫(yī)學(xué)研究一般需要先進行動物實驗，在確定無害的條件醫(yī)學(xué)研究一般需要先進行動物實驗，在確定無害的條件下再進行臨床試驗。下再進行臨床試驗。選擇受試對象應(yīng)有明確的納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)以保證受選擇受試對象應(yīng)有明確的納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)以保證受試對象的同質(zhì)性。試對象的同質(zhì)性。首先，受試對象應(yīng)滿足兩個基本條件：首先，受試對象應(yīng)滿足兩個基本條件：一是對處理因素敏感；二是反應(yīng)比較穩(wěn)定。一是對處理因素敏感；二是反應(yīng)比較穩(wěn)定。例如，研究某藥物對高血壓的治療效

8、果，常選用例如，研究某藥物對高血壓的治療效果，常選用I、II期期高血壓患者作為受試對象，因為高血壓患者作為受試對象，因為III期高血壓患者對藥物期高血壓患者對藥物不夠敏感。不夠敏感。為使研究結(jié)果具有普遍性和推廣價值，需保證受試對象為使研究結(jié)果具有普遍性和推廣價值，需保證受試對象的同質(zhì)性和代表性。的同質(zhì)性和代表性。動物的選擇應(yīng)注意種屬、品系、年齡、性別、體重、窩動物的選擇應(yīng)注意種屬、品系、年齡、性別、體重、窩別和營養(yǎng)狀況等。別和營養(yǎng)狀況等。臨床試驗的受試對象大多數(shù)是患者，應(yīng)選擇診斷明確、臨床試驗的受試對象大多數(shù)是患者，應(yīng)選擇診斷明確、依從性好的病例，并應(yīng)注意年齡、性別、病情和病程等。依從性好的病

9、例，并應(yīng)注意年齡、性別、病情和病程等。預(yù)防醫(yī)學(xué)現(xiàn)場試驗的受試對象大多數(shù)是正常人，應(yīng)注意預(yù)防醫(yī)學(xué)現(xiàn)場試驗的受試對象大多數(shù)是正常人，應(yīng)注意年齡、性別、民族、職業(yè)、文化程度和經(jīng)濟狀況等。年齡、性別、民族、職業(yè)、文化程度和經(jīng)濟狀況等。二、處理因素二、處理因素處理因素是根據(jù)研究目的而施加的特定的實驗措施，又處理因素是根據(jù)研究目的而施加的特定的實驗措施，又稱受試因素。稱受試因素。如給予某種降糖藥。如給予某種降糖藥。當(dāng)處理因素為單個時，稱為單因素；處理因素為多個時，當(dāng)處理因素為單個時，稱為單因素；處理因素為多個時，稱為多因素。每個因素在量或強度上可有不同，這種量稱為多因素。每個因素在量或強度上可有不同，這種

10、量或強度的不同就稱為水平?；驈姸鹊牟煌头Q為水平。依照因素與水平的不同，可產(chǎn)生四類實驗：依照因素與水平的不同，可產(chǎn)生四類實驗：單因素單水平實驗，如研究教育干預(yù)法預(yù)防小兒單純性單因素單水平實驗，如研究教育干預(yù)法預(yù)防小兒單純性肥胖的效果；肥胖的效果；單因素多水平實驗，如研究不同含氟制劑的防齲效果；單因素多水平實驗，如研究不同含氟制劑的防齲效果；多因素單水平實驗，如比較不同治療方案對椎間盤突出多因素單水平實驗，如比較不同治療方案對椎間盤突出的治療效果；的治療效果；多因素多水平實驗，如研究多種藥物不同劑量的聯(lián)合治多因素多水平實驗，如研究多種藥物不同劑量的聯(lián)合治療對消化潰瘍的療效。療對消化潰瘍的療效。與

11、處理因素相對應(yīng)并同時存在的是非處理因素。某些非與處理因素相對應(yīng)并同時存在的是非處理因素。某些非處理因素可干擾所研究因素與實驗效應(yīng)間關(guān)系的觀察與處理因素可干擾所研究因素與實驗效應(yīng)間關(guān)系的觀察與分析，又稱混雜因素。分析，又稱混雜因素。如研究某治療方法對鼻咽癌的療效，若對照組與實驗組如研究某治療方法對鼻咽癌的療效，若對照組與實驗組鼻咽癌患者的臨床分期不同，則鼻咽癌的分期會干擾該鼻咽癌患者的臨床分期不同，則鼻咽癌的分期會干擾該治療方法的治療效果分析，成為一個混雜因素。治療方法的治療效果分析，成為一個混雜因素。1. 分清處理因素和非處理因素分清處理因素和非處理因素 處理因素通常取決于研究者，是根據(jù)研究目

12、的確定的，處理因素通常取決于研究者，是根據(jù)研究目的確定的，對受試對象主動施加的外界干預(yù)，如對實驗動物給藥、對受試對象主動施加的外界干預(yù)，如對實驗動物給藥、不給藥及按不同劑量給藥等。不給藥及按不同劑量給藥等。非處理因素通常取決于受試對象本身，主要指不能人為非處理因素通常取決于受試對象本身，主要指不能人為改變的，可能對實驗結(jié)果有影響的因素，如實驗動物的改變的，可能對實驗結(jié)果有影響的因素，如實驗動物的性別、體重或患者的年齡、病情輕重等。性別、體重或患者的年齡、病情輕重等。在確定處理因素的同時，還需根據(jù)專業(yè)知識和實驗條件，在確定處理因素的同時，還需根據(jù)專業(yè)知識和實驗條件，找出重要的非處理因素。找出重要

13、的非處理因素。2. 處理因素應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化處理因素應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化 在試驗過程中同一處理因素應(yīng)始終保持不變，包括處理在試驗過程中同一處理因素應(yīng)始終保持不變，包括處理因素的施加方法、強度、頻率過濾和持續(xù)時間等。因素的施加方法、強度、頻率過濾和持續(xù)時間等。如在臨床試驗中，藥物的性質(zhì)、成分、批號、劑型、劑如在臨床試驗中，藥物的性質(zhì)、成分、批號、劑型、劑量、使用方法等應(yīng)完全相同，手術(shù)或其他操作的熟練程量、使用方法等應(yīng)完全相同，手術(shù)或其他操作的熟練程度都應(yīng)當(dāng)自始至終保持恒定，否則將會影響結(jié)果的穩(wěn)定度都應(yīng)當(dāng)自始至終保持恒定，否則將會影響結(jié)果的穩(wěn)定性。性。三、實驗效應(yīng)三、實驗效應(yīng)實驗效應(yīng)是處理因素作用下，受試對象的反

14、應(yīng)或結(jié)局，實驗效應(yīng)是處理因素作用下，受試對象的反應(yīng)或結(jié)局，它通過觀察指標(biāo)來體現(xiàn)。它通過觀察指標(biāo)來體現(xiàn)。選擇觀察指標(biāo)時，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：選擇觀察指標(biāo)時，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：1. 客觀性客觀性 觀察指標(biāo)有主觀指標(biāo)和客觀指標(biāo)之分，主觀指標(biāo)是指被觀察指標(biāo)有主觀指標(biāo)和客觀指標(biāo)之分，主觀指標(biāo)是指被觀察者的主觀感受、記憶、陳述或觀察者的主觀判斷結(jié)觀察者的主觀感受、記憶、陳述或觀察者的主觀判斷結(jié)果；而客觀指標(biāo)則是借助測量儀器或?qū)嶒炇覚z查等手段果；而客觀指標(biāo)則是借助測量儀器或?qū)嶒炇覚z查等手段獲得的結(jié)果。獲得的結(jié)果。在臨床試驗中，主觀指標(biāo)易受觀察者和被觀察者心理因在臨床試驗中，主觀指標(biāo)易受觀察者和被觀察者心理因素

15、的影響，具有隨意性和偶然性，而客觀指標(biāo)具有較好素的影響，具有隨意性和偶然性，而客觀指標(biāo)具有較好的真實性和可靠性。但在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)愈來愈重視主觀指標(biāo)的真實性和可靠性。但在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)愈來愈重視主觀指標(biāo)的應(yīng)用，如進行生存質(zhì)量分析時，采用公認(rèn)的量表來測的應(yīng)用，如進行生存質(zhì)量分析時，采用公認(rèn)的量表來測量某些主觀感受，反應(yīng)處理效應(yīng)的變化。量某些主觀感受，反應(yīng)處理效應(yīng)的變化。2. 精確性精確性 包括準(zhǔn)確度和精密度兩層含義。包括準(zhǔn)確度和精密度兩層含義。準(zhǔn)確度指觀察值與真值的接近程度，主要受系統(tǒng)誤差的準(zhǔn)確度指觀察值與真值的接近程度，主要受系統(tǒng)誤差的影響。影響。精密度指相同條件下對同一對象的同一指標(biāo)進行重復(fù)觀精密度指相

16、同條件下對同一對象的同一指標(biāo)進行重復(fù)觀察時，觀察值與其均數(shù)的接近程度，其差值受隨機誤差察時，觀察值與其均數(shù)的接近程度，其差值受隨機誤差的影響。的影響。觀察指標(biāo)應(yīng)當(dāng)既準(zhǔn)確有精密。觀察指標(biāo)應(yīng)當(dāng)既準(zhǔn)確有精密。3. 靈敏性與特異性靈敏性與特異性指標(biāo)的靈敏度反映其檢出真陽性的能力，靈敏度高的指指標(biāo)的靈敏度反映其檢出真陽性的能力，靈敏度高的指標(biāo)能將處理因素的效應(yīng)更好地顯示出來。標(biāo)能將處理因素的效應(yīng)更好地顯示出來。例如，研究某藥治療缺鐵性貧血的效果，既可選用臨床例如，研究某藥治療缺鐵性貧血的效果，既可選用臨床癥狀、體征，也可選用血紅蛋白含量作為觀察指標(biāo)，但癥狀、體征，也可選用血紅蛋白含量作為觀察指標(biāo)，但這些

17、觀察指標(biāo)只有在缺鐵比較明顯的情況下才有較大變這些觀察指標(biāo)只有在缺鐵比較明顯的情況下才有較大變動，所以不夠靈敏。而選用血清鐵蛋白作為觀察指標(biāo)，動，所以不夠靈敏。而選用血清鐵蛋白作為觀察指標(biāo)，則可靈敏地反應(yīng)出處理因素的效應(yīng)。則可靈敏地反應(yīng)出處理因素的效應(yīng)。指標(biāo)的特異度反映其鑒別真陰性的能力，特異度高的指指標(biāo)的特異度反映其鑒別真陰性的能力，特異度高的指標(biāo)不易受混雜因素的干擾。標(biāo)不易受混雜因素的干擾?？傊?，所確定的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)靈敏而準(zhǔn)確地反映處理因素的總之，所確定的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)靈敏而準(zhǔn)確地反映處理因素的效應(yīng)，經(jīng)對觀察指標(biāo)的分析，能夠較為圓滿地回答研究效應(yīng)，經(jīng)對觀察指標(biāo)的分析，能夠較為圓滿地回答研究假設(shè)所提出的

18、問題。假設(shè)所提出的問題。此外，指標(biāo)的觀察應(yīng)避免帶有偏性或偏倚，如研究者的此外，指標(biāo)的觀察應(yīng)避免帶有偏性或偏倚，如研究者的心理常偏向于陽性結(jié)果，醫(yī)生常偏向于新療法組，而患心理常偏向于陽性結(jié)果，醫(yī)生常偏向于新療法組，而患者則對新療法持懷疑態(tài)度等。為消除或最大限度減少這者則對新療法持懷疑態(tài)度等。為消除或最大限度減少這種偏性，在設(shè)計時常采用盲法。種偏性，在設(shè)計時常采用盲法。第二節(jié)第二節(jié) 實驗設(shè)計的基本原則實驗設(shè)計的基本原則在實驗設(shè)計時，為更好地控制非處理因素對結(jié)果的影響，在實驗設(shè)計時，為更好地控制非處理因素對結(jié)果的影響，以較少的受試對象取得較為可靠的信息，達到經(jīng)濟高效以較少的受試對象取得較為可靠的信息

19、，達到經(jīng)濟高效的目的，必須遵循對照、隨機化和重復(fù)的原則。的目的，必須遵循對照、隨機化和重復(fù)的原則。一、對照原則一、對照原則在確定處理因素的試驗組時，應(yīng)同時設(shè)立對照組。只有在確定處理因素的試驗組時，應(yīng)同時設(shè)立對照組。只有設(shè)立了對照才能較好地控制非處理因素對實驗結(jié)果的影設(shè)立了對照才能較好地控制非處理因素對實驗結(jié)果的影響，從而將處理因素的效應(yīng)顯示與分離出來，將效應(yīng)歸響，從而將處理因素的效應(yīng)顯示與分離出來，將效應(yīng)歸因于處理因素。不設(shè)立對照往往會誤將非處理因素產(chǎn)生因于處理因素。不設(shè)立對照往往會誤將非處理因素產(chǎn)生的效應(yīng)當(dāng)成處理效應(yīng)，從而得出錯誤的結(jié)論。的效應(yīng)當(dāng)成處理效應(yīng)，從而得出錯誤的結(jié)論。例如，研究某藥

20、物對上呼吸道感染的療效，由于上呼吸例如，研究某藥物對上呼吸道感染的療效，由于上呼吸道感染患者有自愈的傾向，如果沒有設(shè)立對照，即使該道感染患者有自愈的傾向，如果沒有設(shè)立對照，即使該藥物沒有效果或者療效甚微，也可能得到療效較好的結(jié)藥物沒有效果或者療效甚微，也可能得到療效較好的結(jié)論。論。設(shè)立對照應(yīng)遵循均衡性原則。均衡是指在設(shè)立對照時除設(shè)立對照應(yīng)遵循均衡性原則。均衡是指在設(shè)立對照時除給予的處理因素不同外，對照組和試驗組的其他重要的、給予的處理因素不同外，對照組和試驗組的其他重要的、可控制的非處理因素應(yīng)保持一致?？煽刂频姆翘幚硪蛩貞?yīng)保持一致。在整個實驗過程中，對照組和試驗組應(yīng)始終處于同時同在整個實驗過程

21、中，對照組和試驗組應(yīng)始終處于同時同地，即應(yīng)設(shè)立同期對照或平行對照。盡量不要用以往的地，即應(yīng)設(shè)立同期對照或平行對照。盡量不要用以往的研究資料作為歷史對照。研究資料作為歷史對照。對照形式有多種，常有以下幾種：對照形式有多種，常有以下幾種：1. 安慰劑對照安慰劑對照 安慰劑或稱偽藥物，是一種無藥理作用的制劑，不含試安慰劑或稱偽藥物，是一種無藥理作用的制劑，不含試驗藥物的有效成分，但其外觀如劑型、大小、顏色、重驗藥物的有效成分，但其外觀如劑型、大小、顏色、重量、氣味及口味等都與試驗藥物一樣，不能為受試對象量、氣味及口味等都與試驗藥物一樣，不能為受試對象所識別。所識別。安慰劑對照的目的在于克服研究者、受

22、試對象等由心理安慰劑對照的目的在于克服研究者、受試對象等由心理因素導(dǎo)致的偏倚。因素導(dǎo)致的偏倚。安慰劑對照還可消除疾病自然進程的影響，分離出試驗安慰劑對照還可消除疾病自然進程的影響，分離出試驗藥物所引起的真正效應(yīng)。藥物所引起的真正效應(yīng)。安慰劑的使用需慎重，應(yīng)以不損害患者健康為前提，適安慰劑的使用需慎重，應(yīng)以不損害患者健康為前提，適用于研究的疾病尚無有效藥物治療或使用安慰劑后對該用于研究的疾病尚無有效藥物治療或使用安慰劑后對該疾病病情、臨床過程、預(yù)后無影響或不利影響小的情況，疾病病情、臨床過程、預(yù)后無影響或不利影響小的情況，一般與盲法結(jié)合使用。一般與盲法結(jié)合使用。2. 空白對照空白對照 即對照組不

23、接受任何處理，在動物實驗和實驗室方法研即對照組不接受任何處理，在動物實驗和實驗室方法研究中最常用，常用于評價測量方法的準(zhǔn)確度，評價實驗究中最常用，常用于評價測量方法的準(zhǔn)確度，評價實驗是否處于正常狀態(tài)。是否處于正常狀態(tài)。例如，在實驗室中設(shè)置空白管并同時測定，以檢測本底例如，在實驗室中設(shè)置空白管并同時測定，以檢測本底值。值。在臨床試驗中，空白對照雖簡單易行，但涉及倫理方面在臨床試驗中，空白對照雖簡單易行，但涉及倫理方面的問題，且實施過程中容易引起實驗組與倫理組在心理的問題，且實施過程中容易引起實驗組與倫理組在心理上的差異，從而影響結(jié)果的可靠性，因此較少使用。上的差異，從而影響結(jié)果的可靠性，因此較少

24、使用。但空白對照可用于以下情況：但空白對照可用于以下情況：一是由于處理手段非常特殊，安慰劑盲法試驗無法執(zhí)行，一是由于處理手段非常特殊，安慰劑盲法試驗無法執(zhí)行，或執(zhí)行起來非常困難，如實驗組為放射治療或手術(shù)治療或執(zhí)行起來非常困難，如實驗組為放射治療或手術(shù)治療等；等；二是試驗藥物的不良反應(yīng)非常特殊，以至于無法使研究二是試驗藥物的不良反應(yīng)非常特殊，以至于無法使研究者處于盲態(tài)，這時使用安慰劑對照意義不大，不如采用者處于盲態(tài)，這時使用安慰劑對照意義不大，不如采用空白對照?？瞻讓φ铡?. 實驗對照實驗對照 對照組不施加處理因素，但施加某種與處理因素有關(guān)的對照組不施加處理因素，但施加某種與處理因素有關(guān)的實驗因

25、素。實驗因素。如研究膳食中強化鐵預(yù)防缺鐵性貧血的試驗中，實驗組如研究膳食中強化鐵預(yù)防缺鐵性貧血的試驗中，實驗組兒童食用強化鐵醬油烹飪的飯菜，對照組為普通醬油。兒童食用強化鐵醬油烹飪的飯菜，對照組為普通醬油。這里醬油是與處理因素有關(guān)的實驗因素，兩組除是否強這里醬油是與處理因素有關(guān)的實驗因素，兩組除是否強化鐵外，其他條件一致，這樣才能顯示和分析醬油中鐵化鐵外，其他條件一致，這樣才能顯示和分析醬油中鐵的作用。的作用。4. 標(biāo)準(zhǔn)對照標(biāo)準(zhǔn)對照 用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)方法或常規(guī)方法作為對照。用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)方法或常規(guī)方法作為對照。標(biāo)準(zhǔn)對照在臨床試驗中用得較多，因為很多情況下不給標(biāo)準(zhǔn)對照在臨床試驗中用得較多，因為很多情況

26、下不給患者任何治療是不道德的?；颊呷魏沃委熓遣坏赖碌?。另外，在實驗室中常用于某種新檢驗方法是否能代替?zhèn)髁硗?，在實驗室中常用于某種新檢驗方法是否能代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法的研究。統(tǒng)方法的研究。5. 自身對照自身對照 對照與實驗在同一受試對象身上進行，如身體對稱部位對照與實驗在同一受試對象身上進行，如身體對稱部位或?qū)嶒炃昂髢呻A段分別接受不同的實驗因素，一個為對或?qū)嶒炃昂髢呻A段分別接受不同的實驗因素，一個為對照，一個為實驗，比較其差異。自身對照簡單易行，使照，一個為實驗，比較其差異。自身對照簡單易行，使用廣泛。用廣泛。例如：研究不同進針法的靜脈穿刺對血管組織的損傷，例如：研究不同進針法的靜脈穿刺對血管組織的損傷

27、，對大白兔一側(cè)耳緣靜脈采用針尖斜面向上進針法，另一對大白兔一側(cè)耳緣靜脈采用針尖斜面向上進針法，另一側(cè)耳朵的對稱部位采用針尖斜面向左進針法。側(cè)耳朵的對稱部位采用針尖斜面向左進針法。又如，研究某減肥茶的效果，以服用前的體重作為對照。又如，研究某減肥茶的效果，以服用前的體重作為對照。但嚴(yán)格地說，這一設(shè)計使用的不是同期對照，若實驗前但嚴(yán)格地說，這一設(shè)計使用的不是同期對照，若實驗前后某些環(huán)境因素或自身因素發(fā)生了變化，并且可以影響后某些環(huán)境因素或自身因素發(fā)生了變化，并且可以影響實驗結(jié)果，這種對照就難以說明問題。實驗結(jié)果，這種對照就難以說明問題。因此，在實驗中常常需要另外設(shè)立一個平行的對照，用因此，在實驗中

28、常常需要另外設(shè)立一個平行的對照，用實驗組與對照組前后效應(yīng)的差值來進行比極。實驗組與對照組前后效應(yīng)的差值來進行比極。二、隨機化原則二、隨機化原則隨機化是采用隨機的方式，使每個受試對象都有同等的隨機化是采用隨機的方式，使每個受試對象都有同等的機會被抽取或分配到試驗組和對照組。機會被抽取或分配到試驗組和對照組。隨機化使大量難以控制的非處理因素在試驗組和對照組隨機化使大量難以控制的非處理因素在試驗組和對照組中的影響相當(dāng)，并歸于實驗誤差之中。中的影響相當(dāng)，并歸于實驗誤差之中。隨機化應(yīng)貫穿于實驗研究全過程，在受試對象的抽樣、隨機化應(yīng)貫穿于實驗研究全過程，在受試對象的抽樣、分組以及實驗實施過程中均應(yīng)遵循隨機

29、化原則，隨機體分組以及實驗實施過程中均應(yīng)遵循隨機化原則，隨機體現(xiàn)在如下三個方面：現(xiàn)在如下三個方面： 隨機抽樣隨機抽樣 每個符合條件的受試對象被抽中的機會相等，即總體中每個符合條件的受試對象被抽中的機會相等，即總體中每個個體都有相同的機會被抽到樣本中來，它保證了所每個個體都有相同的機會被抽到樣本中來，它保證了所得樣本有代表性。得樣本有代表性。 隨機分配隨機分配 每個受試對象被分配到各組的機會相等。它保證了大量每個受試對象被分配到各組的機會相等。它保證了大量難以控制的非處理因素在對比組間盡可能均衡，以提高難以控制的非處理因素在對比組間盡可能均衡，以提高組間的可比性。組間的可比性。 試驗順序隨機試驗

30、順序隨機 每個受試對象先后接受處理的機會相等，它使實驗順序每個受試對象先后接受處理的機會相等，它使實驗順序的影響也達到均衡。的影響也達到均衡。在實驗設(shè)計中常通過隨機數(shù)來實現(xiàn)隨機化。在實驗設(shè)計中常通過隨機數(shù)來實現(xiàn)隨機化。獲得隨機數(shù)的常用方法有三種：隨機數(shù)字表、計算機的獲得隨機數(shù)的常用方法有三種：隨機數(shù)字表、計算機的偽隨機數(shù)發(fā)生器與隨機排列表。偽隨機數(shù)發(fā)生器與隨機排列表。隨機數(shù)字表（李曉松附表隨機數(shù)字表（李曉松附表1）常用于抽樣研究及隨機分常用于抽樣研究及隨機分組。表內(nèi)隨機數(shù)字互相獨立，無論橫行、縱列或斜向等組。表內(nèi)隨機數(shù)字互相獨立，無論橫行、縱列或斜向等各種順序均是隨機的。使用時可從任一個數(shù)字開

31、始，可各種順序均是隨機的。使用時可從任一個數(shù)字開始，可查單行、單列，雙行、雙列，也可以多行、多列，方向查單行、單列，雙行、雙列，也可以多行、多列，方向可向下或向上，亦可向左或向右?？上蛳禄蛳蛏?，亦可向左或向右。偽隨機數(shù)偽隨機數(shù)是由計算機產(chǎn)生的介于是由計算機產(chǎn)生的介于0-1之間的均勻分布的數(shù)之間的均勻分布的數(shù)字，若要得到字，若要得到0-99之間的隨機數(shù)，將每個數(shù)乘以之間的隨機數(shù)，將每個數(shù)乘以100，取整數(shù)即可。取整數(shù)即可。隨機排列表隨機排列表 適用于分組排列等的隨機化，用法比隨機數(shù)適用于分組排列等的隨機化，用法比隨機數(shù)字表更為簡便。當(dāng)樣本含量較少時，應(yīng)用隨機數(shù)字表往字表更為簡便。當(dāng)樣本含量較少時

32、，應(yīng)用隨機數(shù)字表往往會遇到奇數(shù)和偶數(shù)出現(xiàn)機會不等的現(xiàn)象，致使分到各往會遇到奇數(shù)和偶數(shù)出現(xiàn)機會不等的現(xiàn)象，致使分到各組的研究對象數(shù)量出現(xiàn)較大差異。應(yīng)用隨機化排列可避組的研究對象數(shù)量出現(xiàn)較大差異。應(yīng)用隨機化排列可避免這種現(xiàn)象。（中醫(yī)藥統(tǒng)計學(xué)與軟件應(yīng)用：附表免這種現(xiàn)象。（中醫(yī)藥統(tǒng)計學(xué)與軟件應(yīng)用：附表17） 1. 完全隨機化完全隨機化 完全隨機化就是直接對受試對象進行隨機化完全隨機化就是直接對受試對象進行隨機化分組，分組后各組受試對象的例數(shù)不一定相分組，分組后各組受試對象的例數(shù)不一定相等。其具體步驟如下：等。其具體步驟如下：(1) 編號編號將將n個受試對象按一定順序編號，如動物可個受試對象按一定順序編

33、號，如動物可按體重大小，患者可按就診順序等。按體重大小，患者可按就診順序等。(2) 取隨機數(shù)取隨機數(shù) 可從隨機數(shù)字表、計算機等獲得。每個可從隨機數(shù)字表、計算機等獲得。每個受試對象的隨機數(shù)可以是一位數(shù)，兩位數(shù)或受試對象的隨機數(shù)可以是一位數(shù)，兩位數(shù)或三位數(shù)，一般要求與三位數(shù)，一般要求與n的位數(shù)相同。的位數(shù)相同。 (3) 確定組別確定組別根據(jù)事先確定的規(guī)則，按照受試對象獲得的根據(jù)事先確定的規(guī)則，按照受試對象獲得的隨機數(shù)確定受試對象在哪一組。隨機數(shù)確定受試對象在哪一組。例例3-1 試將性別相同、體重相近的試將性別相同、體重相近的15只動物只動物隨機分到隨機分到A、B、C三組。三組。 現(xiàn)將動物按體重編號

34、，再從隨機數(shù)字表現(xiàn)將動物按體重編號，再從隨機數(shù)字表中任一行，如第中任一行，如第20行最左端開始橫向連續(xù)取行最左端開始橫向連續(xù)取15個兩位數(shù)。事先規(guī)定：按照隨機數(shù)大小編個兩位數(shù)。事先規(guī)定：按照隨機數(shù)大小編號，若出現(xiàn)相同隨機數(shù)，則先出現(xiàn)的為小，號，若出現(xiàn)相同隨機數(shù)，則先出現(xiàn)的為小，規(guī)則：序號規(guī)則：序號1-5對應(yīng)的小白鼠為對應(yīng)的小白鼠為A組，序號組，序號6-10對應(yīng)的為對應(yīng)的為B組，序號組，序號11-15對應(yīng)的為對應(yīng)的為C組。組。編號123456789101112131415隨機數(shù)序號分組382A648B433A596B9814C9815C7711C8712C6810B071A9113C515A67

35、9B627B444A表表3-1 15只小白鼠完全隨機分組的結(jié)果只小白鼠完全隨機分組的結(jié)果分組結(jié)果為：第分組結(jié)果為：第1, 3, 10, 12,15號進入號進入A組；組；第第2, 4, 9, 13, 14號進入號進入B組；第組；第5, 6, 7, 8, 11號進入號進入C組。組。使用使用DPS7.05進行隨機分組進行隨機分組2. 分層隨機化分層隨機化 完全隨機化雖然可以提高各組的均衡性，但完全隨機化雖然可以提高各組的均衡性，但并不能保證各組間一定達到良好的均衡性。并不能保證各組間一定達到良好的均衡性。此時應(yīng)先對可能影響實驗過程和結(jié)果的主要此時應(yīng)先對可能影響實驗過程和結(jié)果的主要混雜因素進行分層，然

36、后在各層內(nèi)進行完全混雜因素進行分層，然后在各層內(nèi)進行完全隨機化，稱為分層隨機化。隨機化，稱為分層隨機化。配對隨機化和區(qū)組隨機化可看成是分層隨機配對隨機化和區(qū)組隨機化可看成是分層隨機化的實際應(yīng)用?；膶嶋H應(yīng)用。下面以區(qū)組隨機化為例介紹分層隨機化的主要步下面以區(qū)組隨機化為例介紹分層隨機化的主要步驟：驟：(1) 編號排序編號排序?qū)⑹茉噷ο蟀凑罩饕祀s因素相近的原則分層或?qū)⑹茉噷ο蟀凑罩饕祀s因素相近的原則分層或區(qū)組，為同一層或區(qū)組內(nèi)個體編號。區(qū)組，為同一層或區(qū)組內(nèi)個體編號。(2) 取隨機數(shù)取隨機數(shù)可從隨機數(shù)字表、計算機等獲得。每個受試對象可從隨機數(shù)字表、計算機等獲得。每個受試對象的隨機數(shù)可取兩位數(shù)。

37、的隨機數(shù)可取兩位數(shù)。(3) 確定組別確定組別 根據(jù)事先確定的規(guī)則，按照每層受試對根據(jù)事先確定的規(guī)則，按照每層受試對象獲得的隨機數(shù)確定受試對象在哪一組。分象獲得的隨機數(shù)確定受試對象在哪一組。分兩組可按隨機數(shù)的奇偶；分兩組可按隨機數(shù)的奇偶；分k組可按隨機數(shù)組可按隨機數(shù)除以除以k后的余數(shù)進行分組。后的余數(shù)進行分組。研究總體研究總體受試對象受試對象納入納入排除排除匹配匹配區(qū)組區(qū)組1 1區(qū)組區(qū)組b b區(qū)組區(qū)組2 2K個水平個水平圖圖3.1 隨機區(qū)組示意圖隨機區(qū)組示意圖例例3-3 將將16只小白鼠的體重作為區(qū)組因素，只小白鼠的體重作為區(qū)組因素，分為分為4個區(qū)組，試作隨機區(qū)組設(shè)計。個區(qū)組，試作隨機區(qū)組設(shè)計。

38、將將16只小白鼠按體重由輕到重依次排序，只小白鼠按體重由輕到重依次排序，依次每依次每4個形成一個區(qū)組，并對每個區(qū)組內(nèi)個形成一個區(qū)組，并對每個區(qū)組內(nèi)的小鼠編號。任選隨機數(shù)字，事先規(guī)定，的小鼠編號。任選隨機數(shù)字，事先規(guī)定，每一區(qū)組中，將隨機數(shù)字從小到大排序，每一區(qū)組中，將隨機數(shù)字從小到大排序，序號序號1，2，3，4分別對應(yīng)于四種劑量的分別對應(yīng)于四種劑量的A，B，C，D。區(qū)組編號區(qū)組編號 1動物編號動物編號1.11.21.31.4隨機數(shù)隨機數(shù)04311721序號序號1423組別組別ADBC區(qū)組編號區(qū)組編號 2動物編號動物編號2.12.22.32.4隨機數(shù)隨機數(shù)56337399序號序號2134組別組別

39、BACD區(qū)組編號區(qū)組編號 3動物編號動物編號3.13.23.33.4隨機數(shù)隨機數(shù)19872672序號序號1423組別組別ADBC區(qū)組編號區(qū)組編號 4動物編號動物編號4.14.24.34.4隨機數(shù)隨機數(shù)39276753序號序號2143組別組別BADC三、重復(fù)原則三、重復(fù)原則重復(fù)是指在相同條件下進行多次實驗或多次重復(fù)是指在相同條件下進行多次實驗或多次觀察，以提高實驗的可靠性和科學(xué)性。觀察，以提高實驗的可靠性和科學(xué)性。重復(fù)包括三種情形：重復(fù)包括三種情形：(1) (1) 整個實驗的重復(fù)整個實驗的重復(fù)它確保實驗的重現(xiàn)性，從而提高實驗的可靠性。它確保實驗的重現(xiàn)性，從而提高實驗的可靠性。(2) (2) 用多

40、個受試對象進行重復(fù)用多個受試對象進行重復(fù)它避免了把個別情況誤認(rèn)為普遍情況，把偶然或巧它避免了把個別情況誤認(rèn)為普遍情況，把偶然或巧合的現(xiàn)象當(dāng)成必然的現(xiàn)象，將實驗結(jié)果錯誤地推廣合的現(xiàn)象當(dāng)成必然的現(xiàn)象，將實驗結(jié)果錯誤地推廣到群體。到群體。(3) (3) 同一受試對象的重復(fù)觀察同一受試對象的重復(fù)觀察它保證了觀察結(jié)果的精密度。如血壓連續(xù)測它保證了觀察結(jié)果的精密度。如血壓連續(xù)測3 3次，以次，以3 3次的均數(shù)作為最終結(jié)果。次的均數(shù)作為最終結(jié)果。 從統(tǒng)計學(xué)而言，重復(fù)最主要的作用是估計從統(tǒng)計學(xué)而言，重復(fù)最主要的作用是估計變異的大小。變異的大小。 重復(fù)的另一作用就是降低變異的大小，以重復(fù)的另一作用就是降低變異的

41、大小，以便在隨機變異的背景中凸顯實質(zhì)性差異。便在隨機變異的背景中凸顯實質(zhì)性差異。五、析因設(shè)計（第五、析因設(shè)計（第32頁）頁） 析因設(shè)計是將兩個或多個處理因素的各析因設(shè)計是將兩個或多個處理因素的各水平進行組合，對各種可能的組合進行實驗，水平進行組合，對各種可能的組合進行實驗，從而探討各處理因素的主效應(yīng)以及各處理因從而探討各處理因素的主效應(yīng)以及各處理因素間的交互作用。素間的交互作用。 因為析因設(shè)計考慮各因素所有水平的全因為析因設(shè)計考慮各因素所有水平的全面組合，故又稱完全交叉分組實驗設(shè)計。面組合，故又稱完全交叉分組實驗設(shè)計。 所謂交互作用是指兩個或多個因素間的所謂交互作用是指兩個或多個因素間的效應(yīng)不互相獨立效應(yīng)不互相獨立, ,當(dāng)某一因素取不同水平時，當(dāng)某一因素取不同水平時，另一個或多個因素的效應(yīng)相應(yīng)地發(fā)生變化。另一個或多個因素的效應(yīng)相應(yīng)地發(fā)生變化。 A因素因素 a1 a2 B因素因素 b1 b2 4 10 7 13在在b1 , a2a1=104=6在在b2 , a2a1 =137=6在在a1 , b1b2=74=3在在a2 , b1b2=1310=3A因素的變化與因素的變化與b1、b2無關(guān)，無關(guān)，B