常用醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、1、 完全隨機(jī)設(shè)計(jì)(completely random design)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)將實(shí)驗(yàn)對(duì)象完全隨機(jī)地分配到實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組（或多個(gè)處理組）中去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。完全隨機(jī)設(shè)計(jì)亦稱(chēng)單因素設(shè)計(jì)，即只有1種處理因素，但可以有多個(gè)水平。完全隨機(jī)化分組方法1.將受試對(duì)象依次編號(hào);2.用抽簽法、隨機(jī)數(shù)字表法、隨機(jī)排列表法把受試對(duì)象隨機(jī)分配到各處理組中去。完全隨機(jī)設(shè)計(jì)分析方法當(dāng)研究分為兩組時(shí)，可以考慮兩個(gè)樣本率比較的u檢驗(yàn)、2檢驗(yàn)或Fishers精確概率法。當(dāng)研究分為多組且觀察指標(biāo)無(wú)序時(shí)，可采用2檢驗(yàn)。當(dāng)研究分為多組且觀察指標(biāo)有序時(shí)，秩和檢驗(yàn)(Kruskal Wallis法)或ridit分析。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行。實(shí)驗(yàn)

2、中個(gè)別發(fā)生意外情況對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響不大。缺點(diǎn)：一次實(shí)驗(yàn)只能分析比較一個(gè)因素的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)。沒(méi)有控制混雜因素在各組的影響，實(shí)驗(yàn)效率較低。要求樣本含量相對(duì)較大二、配對(duì)設(shè)計(jì)（paired design）配對(duì)設(shè)計(jì)是將受試對(duì)象按某些特征或條件配成對(duì)子，然后分別把每對(duì)中的兩個(gè)受試對(duì)象隨機(jī)分配到實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組(或不同處理組)。受試對(duì)象配對(duì)的特征或條件，主要是指年齡、性別、體重、環(huán)境條件等非實(shí)驗(yàn)因素，不要以實(shí)驗(yàn)因素作為配對(duì)條件。根據(jù)受試對(duì)象來(lái)源的不同，分為同源配對(duì) (homogenetic matching)和異源配對(duì)(hetero-genetic matching)兩種。同源配對(duì)(homogenetic matc

3、hing)又稱(chēng)同體配對(duì)(homobody matching),即試驗(yàn)和對(duì)照在同一受試個(gè)體身上進(jìn)行觀察的方法，分為4種類(lèi)型：(1)同一受試對(duì)象處理前、后的數(shù)據(jù)；(2)同一受試對(duì)象兩個(gè)部位的數(shù)據(jù)；(3)同一受試對(duì)象、同一樣品用兩種方法或儀器檢測(cè)結(jié)果；(4)用同一方法或儀器檢測(cè)同一受試對(duì)象不同標(biāo)本的檢測(cè)結(jié)果。 異源配對(duì)(heterogenetic matching)例如：取同窩別、同性別、體重近似的2只動(dòng)物配對(duì)；將病種、病型、病情及其它影響療效的主要因素一致的病人配成對(duì)子；配對(duì)設(shè)計(jì)方法1. 先將10對(duì)受試者編號(hào)，如第一對(duì)第1受試者編為1.1，第2受試者編為1.2，余仿此。2. 再隨機(jī)指定隨機(jī)排列表第

4、2行，舍去1019之間的數(shù)字，并規(guī)定單數(shù)取甲、乙順序，雙數(shù)取乙、甲順序。配對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析效應(yīng)指標(biāo)為數(shù)值變量 參數(shù)檢驗(yàn)：配對(duì)t 檢驗(yàn)（差值 t 檢驗(yàn)）； 非參數(shù)檢驗(yàn)：Wilcoxon符號(hào)秩和檢驗(yàn)；效應(yīng)指標(biāo)為分類(lèi)變量 配對(duì)四格表（2×2列聯(lián)表）2 檢驗(yàn)。優(yōu)點(diǎn)：提高組間均衡性和統(tǒng)計(jì)效率，減少抽樣誤差；樣本含量較?。唤y(tǒng)計(jì)分析方法簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)復(fù)雜；配對(duì)失敗或配對(duì)欠佳時(shí)，會(huì)降低實(shí)驗(yàn)效率；觀察對(duì)象要經(jīng)過(guò)挑選,易損失樣本含量；延長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間,對(duì)子間的條件易發(fā)生變化。三、隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)(randomized block design)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)又稱(chēng)配伍組設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)實(shí)際上是配對(duì)設(shè)計(jì)的擴(kuò)大。這種設(shè)計(jì)

5、是將多方面條件相同或相近的受試對(duì)象組成區(qū)組或配伍組，再將每一區(qū)組的受試對(duì)象隨機(jī)分配到各個(gè)處理組中。每個(gè)隨機(jī)區(qū)組的受試對(duì)象數(shù)目取決于處理組數(shù)。 A 接受甲處理實(shí)驗(yàn)對(duì)象配成區(qū)組隨機(jī)分配區(qū)組中 B 接受乙處理 C 接受丙處理 D 接受丁處理 隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法1、21小白鼠編成7個(gè)配伍組，每個(gè)配伍組3只小白鼠。13號(hào)為第1配伍組，46號(hào)為第2配伍組，余類(lèi)推。2、查隨機(jī)排列表，隨機(jī)指定7行，如第28行，在每行只取隨機(jī)數(shù)13，其余數(shù)舍去，依次標(biāo)于各配伍組的受試者編號(hào)下。3、預(yù)先規(guī)定隨機(jī)數(shù)字為1劃入A組，為2劃入B組，為3劃入C組。注：隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)資料通常采用方差分析來(lái)處理。均衡不完全配伍組設(shè)計(jì)(balan

6、ced incomplete blocks design) 一般每個(gè)配伍組的受試對(duì)象個(gè)數(shù)k應(yīng)等于處理組數(shù)v，但有時(shí)處理組數(shù)v多于配伍組所能容納的受試對(duì)象個(gè)數(shù)，即v>k。此時(shí)每個(gè)配伍組不能把所有的處埋都安排進(jìn)去，可采用均衡不完全配伍組設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)稱(chēng)BIB設(shè)計(jì)設(shè)有A、B、C、D四種處理，每個(gè)配伍組只能按排3個(gè)處理，不能安排所有的4個(gè)處理，因此是不完全的。如果按照表51設(shè)計(jì)，則每個(gè)處理因素出現(xiàn)的次數(shù)都相同 (3次)；且任意兩個(gè)因素在同一配伍組內(nèi)的次數(shù)也是相同的(2次)，因此設(shè)計(jì)是均衡的。 優(yōu)點(diǎn)：處理組間的可比性更強(qiáng)；增加了區(qū)組信息，實(shí)驗(yàn)效率較高；缺點(diǎn)：受配伍條件限制，樣本難獲得；分組較繁，要求單位

7、組內(nèi)實(shí)驗(yàn)單位數(shù)與處理數(shù)相同，有時(shí)實(shí)際應(yīng)用有一定困難；實(shí)驗(yàn)結(jié)束若有數(shù)據(jù)缺失，統(tǒng)計(jì)分析較麻煩。四、拉丁方設(shè)計(jì)（Latin square design） 所謂拉丁方是一個(gè)用拉丁字母A、B、C、D.排列成的方陣。這個(gè)方陣中每個(gè)字母在任意行或列中，均出現(xiàn)一次，而且僅僅出現(xiàn)一次。如3×3、 4×4標(biāo)準(zhǔn)拉丁方： 拉丁方設(shè)計(jì)是將三個(gè)因素按水平數(shù)r排列成一個(gè)r×r隨機(jī)方陣，然后按照拉丁方陣型將受試對(duì)象分配到各個(gè)處理組中去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法。 適用條件：1、涉及三個(gè)處理因素2、各因素間無(wú)交互作用且水平數(shù)相等3、行列數(shù)據(jù)方差齊。設(shè)計(jì)步驟1、根據(jù)因素的水平數(shù)選定拉丁方表。2、將選定拉

8、丁方表隨機(jī)化，即行、列交換。3、規(guī)定行、列、字母代表的因素和水平。4、按照拉丁方陣進(jìn)行試驗(yàn)。 本例有3個(gè)因素，每個(gè)因素4個(gè)水平。1、按水平數(shù)選定標(biāo)準(zhǔn)拉丁方， 4×4拉丁方2、將標(biāo)準(zhǔn)方隨機(jī)化，可將整行、整列調(diào)換，使之隨機(jī)化。3、規(guī)定字母、行、列所代表的因素和水平 例題：1. 選5×5基本拉丁方 2.隨機(jī)排列拉丁方的行 例如，讀取5個(gè)兩位數(shù)的隨機(jī)數(shù)，設(shè)為66，05，32，88，92,則R=3，1，2，4，5即先第3行和第1行對(duì)調(diào)，然后第2行和第4行對(duì)調(diào)。3. 隨機(jī)排列拉丁方的列 如讀取四個(gè)兩位數(shù)的隨機(jī)數(shù)，設(shè)為53，85，39，97，13則R=3，4，2，5，1。4. 隨機(jī)分配處

9、理因素(字母) 如讀取5個(gè)兩位隨機(jī)數(shù)10，28，81，47，20，則R=1，3，5，4，2拉丁方是如何體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則的？1、對(duì)照原則：各字母間體現(xiàn)各處理間相互對(duì)照各行、列的水平數(shù)間體現(xiàn)相互對(duì)照。2、隨機(jī)原則:對(duì)拉丁方基本型，可進(jìn)行任意整行或整列的變換，體現(xiàn)了隨機(jī)原則。3、均衡原則：每個(gè)字母在每一行每一列均出現(xiàn)一次，體現(xiàn)了均衡原則。4、重復(fù)原則：每個(gè)格子可同時(shí)安排多個(gè)受試對(duì)象。優(yōu)點(diǎn) 拉丁方設(shè)計(jì)可以看成是縱橫兩相皆為配伍組，可以用較少的重復(fù)次數(shù)，獲得較多的信息，統(tǒng)計(jì)效率更高。缺點(diǎn) 要求各因素的水平數(shù)必須相等且無(wú)交互作用，實(shí)際應(yīng)用中有一定局限性。5、 析因設(shè)計(jì)(factorial design)

10、不同實(shí)驗(yàn)因素及其不同水平間的作用往往是相互聯(lián)系、相互制約的。把2個(gè)或2個(gè)以上因素的各種水平結(jié)合起來(lái)試驗(yàn)，用以探討不同因素間、同一因素不同水平間及其交互作用的效果，這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)稱(chēng)析因設(shè)計(jì)。 析因設(shè)計(jì)是將兩個(gè)或多個(gè)因素的各個(gè)水平進(jìn)行排列組合，交叉分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后既可以分析各個(gè)處理因素的單獨(dú)作用，又可以分析各處理因素間的交互作用，并可找出各因素間不同水平的“最佳組合”。 適用條件：兩個(gè)或兩個(gè)以上處理因素，且各因素間有交互作用六、交互作用當(dāng)一個(gè)因素的單獨(dú)效應(yīng)隨另外一個(gè)因素水平的變化而變化，且變化的幅度超出隨機(jī)波動(dòng)的范圍時(shí)，稱(chēng)該因素間存在交互作用。若因素間存在交互作用，說(shuō)明一個(gè)因素的水平發(fā)生變化

11、會(huì)影響其它因素的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)，表示因素不是獨(dú)立的；若因素間不存在交互作用，說(shuō)明一因素的水平發(fā)生變化不會(huì)影響其它因素的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)，表示因素是獨(dú)立的。 正交互效應(yīng)（協(xié)同作用）：兩因素的聯(lián)合作用大于其單獨(dú)作用之和。負(fù)交互作用（拮抗作用）：兩因素的聯(lián)合作用小于其單獨(dú)作用之和。一級(jí)交互作用（A×B，A×C，A×D，B×C，B×D，C×D）二級(jí)交互作用（A×B×C，A×B×D，A×C×D，B×C×D）三級(jí)交互作用（A×B×C×D）該設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：

12、在一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)里，既可分析因素的單獨(dú)作用，又可分析其交互作用。(1) 主效應(yīng) 某一因素水平變化所產(chǎn)生的效應(yīng)變化稱(chēng)為主效應(yīng)。(2) 交互作用 判斷實(shí)際上交互作用是否存在，需要方差分析優(yōu)點(diǎn)：全面高效性以最小的試驗(yàn)次數(shù)探討各因素不同水平的效應(yīng)，同時(shí)可以獲得各因素間的交互作用缺點(diǎn)：工作量較大設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析復(fù)雜眾多交互效應(yīng)的解釋困難七、正交設(shè)計(jì)（orthogonal design）當(dāng)實(shí)驗(yàn)涉及的因素在三個(gè)或三個(gè)以上，且因素間可能存在交互作用，水平數(shù)相等或不等時(shí)，可用正交設(shè)計(jì)。正交實(shí)驗(yàn)中各因素的水平數(shù)可以相等，也可以不相等。它利用一套規(guī)格化的正交表，將各實(shí)驗(yàn)因素、各水平之間的組合均勻搭配，合理安排，可以用較少的、有代表性的處理組合數(shù)，提供充分有用的信息，還可以找出較優(yōu)組合，用以指導(dǎo)實(shí)踐。正交表的表示形式L試驗(yàn)次數(shù)（水平數(shù)因素?cái)?shù)），L是正交表的代號(hào)。例如：L8（27），就表示7個(gè)因素，各取兩個(gè)水平，共進(jìn)行8次試驗(yàn)。正交表特點(diǎn)1、正交性：各水平在各列中出現(xiàn)的次數(shù)相同2、均衡分散性：任意兩列各水平的搭配均衡3、齊同可比性：在對(duì)比某列因素的各水平效果差異時(shí)，由于其他列因素的各水平出現(xiàn)的次數(shù)都是相同的，從而最大限度地排除了其它因素的干擾，使對(duì)比條件具備齊同可比性。4、 可分析因素間的交