研究設計陸new

1、醫(yī)學研究設計： 實驗設計 Experimental Design南京醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院流行病與衛(wèi)生統計學系研究設計實驗設計簡介n1935年,Fisher 系統介紹研究設計，首次提出研究設計的基本原則。The Design of Experiments.RA Fisher(18901962)nR.A. Fisher(1925)系統介紹近代統計學方法The Statistical Methods for Research Workers研究設計研究分類n實驗研究(experiment)n臨床試驗(clinical trial)n現場調查(survey)研究設計實驗設計內容提要：n概述n實驗設計的

2、基本原則n常用的實驗設計方法End研究設計1 概述n1.1 研究設計的作用n1.2 研究設計的形式n1.3 研究因素與混雜因素n1.4 研究指標研究設計1.1 研究設計的作用 (1) 合理安排試驗因素，提高研究質量。如規(guī)定實驗組的條件，配置適當的對照組，選擇研究方法等。(2) 控制誤差，使研究結果保持較好的穩(wěn)定性。如對混雜因素的處理，對不同來源變異的分析，維護必要的均衡性等。(3) 通過較少的觀察例數，獲取盡可能豐富的信息。如采用定量指標，選擇線性或非線性回歸分析，為使用高效率設計創(chuàng)造條件等。 研究設計1.2 研究設計的形式n前瞻性與回顧性n試驗研究與調查研究q前瞻性試驗研究q前瞻性調查研究q

3、回顧性試驗研究q回顧性調查研究研究設計例:Doll和Hill關于吸煙與肺癌關系的研究 (19481952年)n回顧性病例-對照研究 組別 不吸煙 吸煙 合計 OR P男病例 649 2 647 14.043 0.000 對照 649 27 622女 病例 60 19 41 2.466 0.026 對照 60 32 28研究設計例:Doll和Hill關于吸煙與肺癌關系的研究n前瞻性研究(19511976年) 4次階段小結：1954,1956,1964,1976 共隨訪59600位醫(yī)生，得到40701位的滿意答復。 吸煙者肺癌死亡率0.9， 不吸煙者肺癌死亡率0.07， RR12.86。 研究設計

4、1.3 研究因素與混雜因素n研究因素：主要研究指標， 與研究結果(效應)相聯系。n混雜因素：干擾研究結果的指標。研究設計研究設計的三個要素n處理 n對象 n效應n觀察某藥物的降壓效果,采用陽性對照q處理: 服用試驗藥、對照藥(一個處理因素,兩個水平)q對象: 原發(fā)性，輕、中度高血壓 q效應: 收縮壓、舒張壓的下降值 Experimental UnitsTreatmentMeasure Response研究設計nA factor is a variable that the experimenter has selected for investigation.nA treatment is a

5、 level of a factor.nExperimental units are the objects of interest in the experiment.研究設計的三個要素研究設計1.3 研究因素與混雜因素n研究因素：主要研究指標， 與研究結果(效應)相聯系。n混雜因素：干擾研究結果的指標。研究設計例：電針引產n研究因素：產婦狀況。產婦狀況 成功 失敗 合計 成功率 初產 428 176 604 70.9% 經產 128 39 167 76.6% P=0.145 研究設計例：電針引產n混雜因素：胎膜狀況。胎膜狀況 成功 失敗 合計 成功率 已破 318 80 398 79.9%

6、 未破 238 135 373 63.8% P=0.000 研究設計例：電針引產n混雜因素在兩組的分布 胎膜產婦狀況 已破 未破 已破率 初產 331 273 54.80% 經產 67 100 40.12% P=0.001研究設計例：電針引產n混雜因素不同狀態(tài)時，研究因素的分析。胎膜 產婦狀況 例數 成功 成功率 P已破 初產 331 258 77.9% 0.030 經產 67 60 90.0%未破 初產 273 170 62.3% 0.332 經產 100 68 68.0% 研究設計常見的混雜因素n年齡、性別n病程、病情n疾病史、家族史、伴發(fā)疾病n職業(yè)、工種n年齡、性別、種系、體重、窩別研究

7、設計對混雜因素的處理：采用良好的設計：排除，平衡；將混雜因素作為一個實驗條件加以控制，即把它控制在不起作用的水平上或使各組處于同一水平上。平衡法，如患者的病情嚴重程度常常是影響藥物療效判定的一個混雜因素，若試驗組與對照組患者的病情嚴重程度分布是均衡的，則兩者在病情嚴重程度這個因素上就是可比的。轉為實驗因素，有時將明顯的混雜因素就作為一個實驗因素來對待。研究設計對混雜因素的處理：設計時考慮：改為修飾因素(協變量)。在資料分析階段用統計學手段控制：在實驗中無法控制的混雜因素，可先記錄下來，在資料分析時采用統計學手段來調整。n標準化法n分層分析n協方差分析n多元回歸分析等。研究設計1.4 研究指標n

8、客觀指標與主觀指標n定量指標與定性指標n指標的連續(xù)性與非連續(xù)性研究設計例：小兒成長過程之免疫水平變化組 序： 1 2 3 4 5 6年齡段：03月6月1歲3歲7歲14歲每組設計10名小兒，檢測其IgA、IgG等免疫抗體的滴度，并分別計算6組的均數，再通過方差分析比較6個均數。缺點： (1) 6個均數，未能形成免疫水平動態(tài)變化的完整概念； (2) 各組確切年齡分布不規(guī)范； (3) 免疫水平的變化趨勢不是簡單的線性趨勢，如IgG先降后升；分段不恰當可能看不到這種趨勢。 (4) 總例數60名，而只得到了6個均數，設計效率低。研究設計2 研究設計的基本原則 對照對照(control) 隨機隨機(ran

9、domization) 重復重復(replication)對照的作用對照的作用對照的種類對照的種類對照組形式對照組形式隨機化的作用隨機化的作用隨機的含義隨機的含義分層隨機、分段隨機分層隨機、分段隨機重復的作用重復的作用重復的次數重復的次數 A group of individual in the experiment that is not tested, but is used for comparison as a reference for what “normal” would be like. Example: If you tested different pollutants t

10、o see their affect on plant growth, the control would only receive water.2.1 基本原則之一：對照(control)n對照的定義研究設計2.1 基本原則之一：對照(control)n對照組的作用處理組 處理因素處理因素+非處理因素非處理因素 處理效應處理效應+非處理效應非處理效應對照組 (無無) 非處理因素非處理因素 (無無) 非處理效應非處理效應比較結果 處理因素處理因素 排除“非處理因素”的影響，從而襯托出 “處理因素”的作用。處理效應處理效應研究設計 處理組處理組 處理因素處理因素+非處理因素非處理因素 處理效應處

11、理效應+非處理效應非處理效應 比較結果比較結果 非處理因素非處理因素 處理因素處理因素 非處理效應非處理效應處理效應處理效應2.1 基本原則之一：對照(control)研究設計設置對照的基本要求n均衡性均衡性(1) 對等 除處理因素外，對照組具備與實驗組對等的非處理因素。(2) 同步 對照組與實驗組設立之后，在整個研究進程中始終處于同一空間和同一時間。(3) 專設 任何一個對照組都是為相應的實驗組專門設立的。不得借用文獻上的記載或以往的結果或其它研究的資料作為本研究之對照。研究設計 R a n d o m i z a t i o n i s t h e r a n d o m assignme

12、nt of treatments to units in an experimental study. Breaks the association between potential confounding variables and the explanatory variables.2.2 基本原則之二：隨機(Randomization)研究設計2.2 基本原則之二：隨機(random)n客觀性客觀性(1) 抽樣隨機 每一個符合條件的實驗對象參加實驗的機會相同，即總體中每個個體有相同的機會被抽到樣本中來；(2) 分組隨機 每個實驗對象分配到不同處理組的機會相同；(3) 實驗順序隨機 每個

13、實驗對象接受處理先后的機會相同。CONCONsolidated solidated S Standards tandards o of f R Reporting eporting T Trialsrials2.2 基本原則之二：隨機基本原則之二：隨機(random)論文部分/主題項目編號應檢查的項目文題和摘要1a標題中須有“隨機化”字樣1b 采用結構式摘要，包括試驗的設計、方法、結果和結論引言 背景和目的2a科學背景和原理的闡釋2b闡明研究目的或假說方法 試驗設計3a描述試驗的設計(例如平行組設計、析因設計)，包括分組比例3b試驗開始后的重要變更(如納入和排除標準)及其理由 受試者4a受試者

14、的納入和排除標準4b資料收集的設置條件（如受試者的來源，衛(wèi)生保健機構的社會、經濟、文化環(huán)境等）和地點 干預措施5應充分、詳細地描述各組的干預措施,便于重復，包括如何及何時實施干預 結局6a明確定義預先指定的主要和次要結局變量的測量方法，包括如何及何時進行評價測量6b試驗開始后結局指標的任何變更及其理由 樣本量7a樣本量是如何確定的7b如涉及，解釋期中分析和終止試驗的準則 隨機化 8a產生隨機分配序列的方法 順序產生8b隨機化方法；各種限制條件的細節(jié)(例如區(qū)組和區(qū)組大小) 分配保密機制 9用于實施隨機分配序列的裝置（如編好號的容器），說明分配干預實施前采取的任何保密措施 實施 10誰產生的分配順

15、序，誰登記的受試者，誰將受試者分組 盲法11a如果采用盲法，分組后干預過程中誰處于盲態(tài)(例如，受試者、實施治療者、評估結果者) ，如何實施的11b如可能，描述不同干預間的相似性（如安慰劑和試驗藥物在味道、顏色、劑型等方面的相似性） 統計分析方法12a主要、次要結局變量組間比較的統計學方法12b附加分析的方法，如亞組分析和調整分析結果 受試者流程13a各組隨機分配、接受意向治療及參與主要結果分析的受試者人數 (強力推薦采用流程圖)13b隨機化分組后，各組失訪和剔除人數及其理由 招募14a界定招募和各次隨訪的時間14b試驗結束和終止的理由 基線資料15用統計表列出各組的基線人口統計學和臨床特征 分

16、析的人數16各組各分析集的受試者人數（分母），分析是否基于原分配 結果和估計17a各組每個主要和次要結果指標評估效應大小和精確度（如95%可信區(qū)間）17b對二分類指標，建議同時給出絕對和相對的效應大小 輔助分析18其他分析的結果，包括亞組分析和調整分析，指出哪些是預定的，哪些是探索性的 不良事件19各組的所有重要的不良事件或非預期的效應討論 局限性20試驗的局限性；說明潛在的偏倚來源；測量誤差以及多重比較問題（如涉及） 可推廣性21試驗結果的可推廣性（外部有效性，適用性） 解釋22解釋應與結果一致，權衡利弊，并綜合考慮其他證據其他信息 注冊23注冊號和注冊名 方案24如果可能的話，哪里可以溯源

17、方案 資助25基金來源和其他資助(例如，藥品供應)，資助者在本研究中的角色論文部分/主題項目編號應檢查的項目 隨機化 8a產生隨機分配序列的方法 順序產生8b隨機化方法；各種限制條件的細節(jié)(例如區(qū)組和區(qū)組大小) 分配保密機制 9用于實施隨機分配序列的裝置（如編好號的容器），說明分配干預實施前采取的任何保密措施 實施 10誰產生的分配順序，誰登記的受試者，誰將受試者分組2.2 基本原則之二：隨機基本原則之二：隨機(random)Experimental unitsConfounding variableExperimental unitsConfounding variableTreatment

18、sExperimental unitsConfounding variableTreatmentsWithout randomization, the confounding variable differs among treatments.Experimental unitsConfounding variableTreatmentsExperimental unitsConfounding variableTreatmentsWith randomization, the confounding variable does not differ among treatments.研究設計

19、為什么隨機這么重要n隨機化是統計分析的基礎；n是避免偏性的重要技術方法之一；n隨機化可以使各對比組間在大量不可控制的非研究因素(已知的和未知的)分布方面盡量保持均衡一致；n隨機化應貫穿于研究設計和實施的全過程。研究設計隨機與隨意n隨機：random 機會均等， 客觀性n隨意：as will 隨主觀意愿，主觀性n隨機化分組，不僅能控制已知的混雜因素(非研究因素)，而且還能控制未知的混雜因素。研究設計n簡單隨機q隨機分組q隨機排列n分層隨機隨機的方法研究設計(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 簡單隨機分組示意136 643 557 604 384 70

20、8 218 061 555 871136 643 557 604 384 708 218 061 555 871ABBBABAAAB(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) A組B組研究設計隨機排列示意(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10) 136 643 557 604 384 708 218 061 555 871排列排列(8)(1)(7)(5)(9)(3)(4)(2)(6)(10) Example20 male mice and 20 female mice.Half to be treated; the other hal

21、f left untreated.Can only work with 4 mice per day.Question:How to assign individuals to treatmentgroups and to days?43An extremely bad designExampleRandomizedExampleA stratified designExamplenIf you can (and want to), fix a variable.qe.g., use only 8 week old male mice from a single strain.nIf you

22、dont fix a variable, stratify it.qe.g., use both 8 week and 12 week old male mice, and stratify with respect to age.nIf you can neither fix nor stratify a variable, randomize it.47Example研究設計2.3 基本原則之三：重復(Replication)n可靠性可靠性(1) 整個實驗的重復。確保實驗的重現性，以提高實驗的可靠性；(2) 用多個實驗單位進行重復(樣本含量)。避免把個別情況誤認為普遍情況，把偶然性或巧合的

23、現象當作必然的規(guī)律，通過一定數量的重復，使結論可信；(3) 同一實驗單位的重復觀察。保證觀察結果的精度。Why is replication good? Consider the formula for standard error of the mean:sSEnLarger n Smaller SE研究設計影響樣本含量的因素n數據的種類n個體的變異n組間的差別n指標間的相關程度n設計方法n各組例數的分配nI型錯誤和II型錯誤n研究的質量研究設計例：兩均數比較時的樣本含量估計(兩組相等)n：I 類誤差，常取0.05n：II 類誤差，常取0.20，0.10n1- ：把握度n：標準差，個體變異n

24、：臨床上能接受的最小差別221)(2 + + uunn研究設計例：兩均數比較時的樣本含量估計(兩組不等)1 , 0, )(11212122121 + + + + + + +QQQQuuQQnn 221)(2 + + uunn研究設計例：降血脂n=20mg/L； =30mg/L；=0.05n1-=90%時 Q1:Q2 N 1:1 96 4:6 100 3:7 114 2:8 150 1:9 270 1:19 500 nN96時時 Q1:Q2 1- (%) 1:1 90.0 4:6 89.2 3:7 85.1 2:8 74.0 1:9 51.4 1:19 30.6 研究設計例： n1 固定， n2

25、 增加時，Power的變化趨勢nn1=20 Q1:Q2 PowerQ1:Q2 Power 1:1 0.5589 1:6 0.7882 1:2 0.6824 1:7 0.7960 1:3 0.7330 1:8 0.8026 1:4 0.7601 1:9 0.8074 1:5 0.7769 1:10 0.8113n=20mg/L； =30mg/L；=0.05研究設計圖 n1固定，n2增加時，Power的變化趨勢( r = n2:n1 )powerr12345678910.5.6.7.8.9研究設計試驗組和對照組樣本含量不等n兩組的比例不超過 1:4 4:1研究設計例：兩個率比較時樣本含量的估計21

26、2212()(1)2()CCuuppnnpp+兩個率比較的樣本含量估計n=0.05, =0.20, power=80%qp0=0.2qp1=0.8, N=n1+n2=32qp1=0.7, N=n1+n2=46qp1=0.6, N=n1+n2=70qp1=0.5, N=n1+n2=116qp1=0.4, N=n1+n2=238qp1=0.3, N=n1+n2=824qp1=0.25, N=n1+n2=3008研究設計兩個率比較的樣本含量估計n=0.05, =0.20, power=80%qp1-p0=0.2qp1=0.5, p0=0.3, N=n1+n2=268qp1=0.4, p0=0.2,

27、N=n1+n2=238qp1=0.3, p0=0.1, N=n1+n2=92qp1=0.25, p0=0.05, N=n1+n2=75研究設計研究設計例：相關與回歸分析時的樣本含量估計 2431ln1 + + + + + + uun研究設計例：相關與回歸分析時的樣本含量估計0.05；0.10 相關系數 n 0.1 10470.2259 0.31130.4620.5380.6250.7170.8120.980.957Correlations, r.1.2.3.4.5.6.7.8.9 .95Sample Size, n0020040060080010001200PASS (Power and Sa

28、mple Size)研究設計研究設計決奈達隆片治療房顫決奈達隆片治療房顫/ /房撲的房撲的有效性及安全性臨床試驗的樣本含量估計有效性及安全性臨床試驗的樣本含量估計 PASS操作：Survial Analysis and Reliability(+號展開)Logrank Tests（+號展開）Logrank Tests（Lakatos）using Median Surival Time（雙擊）研究設計研究設計主要療效指標：從開始用藥后到首次房顫/房撲復發(fā)的時間；（1）Error Rates： = 0.20；power為0.8； = 0.05；（2）Sample SizeN1：對照組(安慰劑組)樣

29、本量；N2：試驗組樣本量；N：總樣本量；（3）Effect SizeT1（M1）：對照組中位生存時間，53天，約為1.77月；T2（M2）：試驗組中位生存時間，116天，約為3.87月；（4）DurationACCRUAL TIME：病例入組時間（the number of time periods (months, years, etc.) during which subjects are entered into the study.），設為2個月；TOTAL TIME：研究總時間（the number of time periods (months, years, etc.) in t

30、he study.），30周，約為7個月；TREATMENT GROUP PARAMETER：治療組參數，選擇：T2中位生存時間。（5）Proportion of LostCtrl Loss，PROPORTION LOST TO FOLLOW UP：對照組脫落率；Trt Loss，PROPORTION LOST TO FOLLOW UP：試驗組脫落率；This is the proportion of subjects in this group that disappear from the study during a single time period (month, year, et

31、c.).每組每月脫落率設為10%；研究設計結論：結論：采用雙側采用雙側logranklogrank檢驗，效能為檢驗，效能為80%80%，檢驗水準為，檢驗水準為0.05,0.05,對對照組的中位生存時間為照組的中位生存時間為1.771.77個月，試驗組的中位生存時間為個月，試驗組的中位生存時間為3.873.87個月，研究總時間為個月，研究總時間為7 7個月，其中入組時間為個月，其中入組時間為2 2個月，各個病例各個月，各個病例各個時間段均勻入組，各組脫落率各為個時間段均勻入組，各組脫落率各為10%10%，經，經PASS 2008PASS 2008采用生存采用生存分析分析logranklogran

32、k檢驗的檢驗的LakatosLakatos方法估算樣本含量方法估算樣本含量，對照組需要例數對照組需要例數為為4141例，試驗組例數為例，試驗組例數為4242例，總共估計需例，總共估計需8383例。例。Example: Tests for Proportions (differences) 研究設計Example: Tests for Proportions (differences) 研究設計研究設計實例1n規(guī)定實驗組適應癥為：破膜和總產程都不超過24小時，無感染(無陽性體征，血常規(guī)正常)以及第一胎產后本人同意放置宮內節(jié)育器者。n另將篩選剩下的827例作為對照組，不放置宮內節(jié)育器。n本例，兩組

33、除處理因素(放置節(jié)育環(huán))不同，受試對象的基本條件也不同，試驗組較好，而對照組差，缺乏可比性。 中華婦產科雜志，1985；20(1)：4950。 剖腹產同時放置宮內節(jié)育器735例的初步觀察將施行剖腹產手術1562例中的735例作為實驗組，在剖腹產的同時放置宮內節(jié)育器。比較兩組被觀察對象的術后出血、惡露干凈時間和術后副反應等情況。研究設計實例2 乳腺癌發(fā)病危險因素的研究研究采用病例 對照方法調查607對病例與對照，配對的條件是年齡相仿，上下不超過5歲。原文在未作假設檢驗的情況下，認為“兩組年齡相仿”。 年齡 病例組人數 對照組人數20 3 630 72 8440 193 24450 228 199

34、60 101 67 70 10 7n中華流行病學雜志，1981;2(4):2532=17.25，P=0.004研究設計實例3 對治療炎癥的某注射液作臨床試驗，以另一注射液為對照。 適應癥為生殖道感染疾病或口腔感染疾病。 研究者設計了3個組： 試驗組：30例生殖道感染，30例口腔感染 對照組：30例生殖道感染，30例口腔感染 開放組：外科感染疾病28例，滴蟲性陰道炎15例。 開放組為了增多試驗組病例，研究者將試驗組和開放組合并，并與對照組作比較。研究設計問題所在 對照組缺乏均衡性！研究設計討論1n欲觀察丹梔逍遙散治療混合性焦慮抑郁障礙的臨床療效，以某西藥作為對照組。將64例符合入組和排除標準的病

35、例按診療次序交替分組，即單號為中藥組，雙號為西藥組。n請討論： 該分組方法是否符合隨機原則？n 丹梔逍遙散治療混合性焦慮抑郁障礙的臨床研究(河南中醫(yī)2004年第24卷第8期第62頁)研究設計不是隨機的分組方法！n根據病人入組的順序進行交叉分組n按患者入組的日期/星期n按患者的出生日期n按患者入組的姓名(拼音字母)n按照醫(yī)院/主治醫(yī)生分組n 研究設計討論2n利多卡因手控定量霧化吸入治療激素抵抗型哮喘的研究目的是觀察定量手控霧化吸入利多卡因治療激素抵抗型(SR)哮喘的療效。受試者吸入利多卡因3個月，觀察治療前后臨床療效和口服激素減停劑量的情況。 n利多卡因手控定量霧化吸入治療激素抵抗型哮喘的研究(

36、臨床內科雜志2004年6月第21卷第6期415頁)研究設計討論3n通過回顧分析某院1990年1 月至1998 年3 月期間28例單宮頸雙子宮畸形早孕人工流產的結果，發(fā)現人流術前先給予米索前列醇素制劑可使流產更容易、安全，減少病人痛苦且可避免并發(fā)癥的發(fā)生。n兩組的分組方法為：所有病例按就診先后順序分組，1995年10月以后為A組，1995年10月以前為B組。A組(米索組)于術前3小時頓服米索600g或術前1小時后穹窿放置米索200g，然后進行人工流產吸宮術，共14例；B組(對照組)單純采用常規(guī)流產術機械擴張宮頸后吸宮。作者認為該法“符合隨機分配法則”。n請討論：對照組的設置是否合適？n單宮頸雙子

37、宮畸形28例人工流產分析(中國實用婦科與產科雜志1999年3月第15卷第3期172頁)研究設計討論4n作者對30例疑為食管原性胸痛患者的24小時食管pH值監(jiān)測，其中16例晝夜均異常，8例白天異常，2例夜里異常，18例胸痛與酸暴露相關。得出食管pH監(jiān)測是診斷胃食管反流所致的食管原性胸痛的有效方法之結論。n請討論：該文結果是否成立？n用24小時食管pH監(jiān)測法診斷食管原性胸痛(中華外科雜志1995年33卷第2期第69頁)研究設計問題所在不符合研究設計三原則！研究設計設計方法分類 單因素 多因素 不控制完全隨機設計析因設計 正交設計 單向區(qū)組控制 配對設計隨機區(qū)組設計裂區(qū)設計(重復區(qū)組) 雙向區(qū)組控制

38、拉丁方設計交叉設計(重復拉丁方) 三向區(qū)組控制希臘-拉丁方設計 不完全設計正交設計 平衡不完全區(qū)組設計 不完全交叉設計 不完全拉丁方設計 均勻設計 研究設計研究設計(1): 完全隨機設計n完全隨機設計(completely randomized design)：Completely Randomized Design all the experimental units are allocated at random among all the levels of one treatment. 單向分組，單因素，多水平 In a completely randomized design, th

39、e treatments are assigned to all the experimental units completely by chance.Some experiments may include a control group that receives an inactive treatment or an existing baseline treatment. Experimental UnitsRandom AssignmentGroup 1Group 2Treatment 1Treatment 2Compare ResultsTreatment CTreatment

40、BCompletely randomized designRandomly assign experimental units to treatmentsTreatment ATreatment D研究設計完全隨機設計例n四種飼料喂養(yǎng)大白鼠后的肝重比值四種飼料喂養(yǎng)大白鼠后的肝重比值(%) ABCDX2.622.822.913.922.232.763.023.022.362.433.283.302.402.733.183.04所有數據所有數據n444416均均 數數2.40252.68503.09753.32002.8763標準差標準差0.16210.17410.16460.41982.8074

41、SS0.0788750.0909000.0812750.5288002.8073750.7798521(2.6850)jiSSX21(2.4025)jiSSX21(3.0975)jiSSX21(3.3200)jiSSX21(2.8763)jiSSX研究設計組間變異 SS組間22()XX 21()XX 23()XX 1X2X3XX2()BetweeniiSSn XX nSum of squares between groupsn1 n2 n3 n43X24()XX 研究設計方差分析表變異來源變異來源SS MSFP總變異總變異2.80737515組間組間2.02752530.675810.400.

42、2研究設計兩兩比較： q檢驗 DCq=1.745a=2P0.05CBq=4.980a=3P0.05q=3.235a=2P0.05BAq=7.196a=4P0.05q=5.452a=3P0.05 D C B A 3.3200 3.0975 2.6850 2.4025研究設計結論：n方差分析(ANOVA)及SNK兩兩比較結果表明，四種飼料喂養(yǎng)大白鼠后的肝重比值不完全相同(F=10.40,P0.01)，喂養(yǎng)A、B飼料的大白鼠肝重比值比喂養(yǎng)C、D者低(P0.05)。研究設計完全隨機設計例2 高粘綜合癥患者的血沉較快，某大夫觀察A、B兩個降粘藥物對血沉(mm/h)的影響，結果如下，試作統計分析。 A藥組

43、病例號12345678910療前40433641403738383539療后36353029302828302730差值4861210910889B藥組病例號12345678910療前39403943383640414045療后20253023242024202528差值1915920141616211517研究設計A、B兩個降粘藥物對血沉(mm/h)的影響 療前 療后 差值A藥組 38.7 2.406 30.3 2.946 8.4 2.221 B藥組 40.1 2.514 23.9 3.381 16.2 3.425 研究設計分析思路：1.療前兩組比較，以分析可比性；2.各組療前療后差值分別比

44、較，分別確定各自的變化值；3.兩組療前療后差值相互比較，分析兩組的效果是否相同？研究設計分析結果：(1) 療前兩組比較：t=1.2721，P=0.2195； 可以認為兩組具有可比性。(2) A組療前療后比較：td=11.9594，P=0.0000； 可以認為A藥治療后血沉減慢。 B組療前療后比較：td=14.9556，P=0.0000； 可以認為B藥治療后血沉減慢。(3) 兩組治療前后差值相互比較： t=6.0419，P=0.0000； 可以認為B藥降低血沉的效果優(yōu)于A藥。研究設計結論：n統計分析結果表明，兩組療前具有可比性(t=1.2721, P=0.2195)；無論是A藥還是B藥，治療后均

45、使血沉減慢(td=11.9594,P=0.0000; td=14.9556, P=0.0000)，B藥降低血沉的效果優(yōu)于A藥(t=6.0419, P=0.0000)。研究設計完全隨機設計例3 研究中藥骨碎補對高脂血癥的治療和預防作用。取家兔44只，隨機分成四組，每組11只。每間隔5周測定血清膽固醇一次，共測四次（包括給藥前一次），整個實驗期為15周。各組處理如下：n造型組：每日以0.3g膽固醇灌胃；n治療組：每日以0.3g膽固醇灌胃，于實驗開始的第5 周起每日肌注100%骨碎補液1.7ml/kg；n預防組：每日以0.3g膽固醇灌胃，于實驗開始之日起 即每日肌注100%骨碎補液0.8ml/kg；

46、n對照組：每日肌注生理鹽水0.8ml/kg。研究設計血清膽固醇含量，mg% 組別實驗前實驗后0周5周10周15周造型組885691792132672129064553811008403108195552883001205291963461496424724113691112702043611037592301031102641987101311312310治療組7679559064801268611752922411072949194300208269182217523612298656869330791246200122103112119491015606028741278318預防組608

47、28179156132731387761771128712095360192114200656610666847711397210701088280662587070809936841216921074對照組561047075691006861706454827945911492793108718210376719288846712013366104797144783610059905976研究設計各組平均血清膽固醇含量，mg%group實驗時間Total051015188.36324.00484.90750.50404.05279.45323.00252.55140.90200.33390.

48、09140.09 94.27108.00108.11475.55 88.09 77.90 73.5078.90Total83.36216.35224.83264.32195.59研究設計各組各時點平均血清膽固醇含量圖示造型組治療組預防組對照組研究設計分析思路： 1. 四組是否具有可比性？2. 造型是否成功？3. 對照組是否穩(wěn)定？4. 骨碎補對高脂血癥的預防和治療效果如何？5. 預防和治療的顯效時間？6. 預防和治療的持續(xù)時間？研究設計(1) 給藥前四組的比較 預防組造型組 治療組 對照組均數： 90.09 88.36 79.45 75.55方差： 444.25 390.47 333.47 29

49、0.69方差分析 F=1.474, P=0.2360服從齊性檢驗 2=0.489, P=0.9213說明4個組的初始條件一致。研究設計(2) 造型是否成功？以實驗時間為X（周）以對應時間點的膽固醇含量之均數為Y造型組的直線回歸分析：n X： 0 5 1015n Y：88.36324.00484.90 750.50 t = 15.855,P 0.5 說明對照組在實驗期內血清膽固醇含量不隨時間而改變，是穩(wěn)定的。81.2110-0.3268YX 研究設計(4) 第5周時四組均數的比較 n 造型組 治療組預防組 對照組n均數：324.00 323.00140.09 88.09 F=5.45, P0.0

50、05 第5周時預防組與造型組的均數間差別有統計學意義，而與對照組差別無統計學意義。說明在第5周時已有預防作用。研究設計(5) 第10周時四組均數的比較 n 造型組 治療組 預防組 對照組n均數： 484.90 252.55 94.27 77.90 F=9.78, P0.001 第10周時治療組與造型組的均數間差別有統計學意義，與預防組、對照組差別無統計學意義。說明治療已起效，預防組有持續(xù)效果。研究設計(6) 第15周時四組均數的比較 n 造型組 治療組 預防組 對照組n均數：750.50 140.90 108.00 73.50F=9.78, P (A-0)+(B-0)，存在協同作用；如果(AB

51、-0) (A-0)+(B-0)，存在拮抗作用； 主效應主效應 該因素的各個水平在其他因素的所有水平上的平均數的差異。 某因素各水平的平均差別。 Main effect The main differences among the levels of one factor are called the main effect of that factor.研究設計(2)：析因設計研究設計研究設計p 主效應：該因素的各個水平在其他因素的所有水平上的平均數的差異。p 在22析因設計中，如果A的主效應有統計學意義，就意味著A1在B1和B2水平下的平均數，與A2在B1和B2水平下的平均數的差別有統計學意

52、義。研究設計研究設計研究設計No Main Effect for Setting. No Main Effect for Time. 研究設計No Main Effect for Setting. Main Effect for Time. 研究設計Main Effect for Setting. No Main Effect for Time. 研究設計Main Effect for Setting. Main Effect for Time. 研究設計研究設計Main Effect for Setting. Main Effect for Time. 研究設計No Main Effect

53、for Setting. No Main Effect for Time. 研究設計研究設計22析因設計例n 觀察兩種藥物對大白鼠子宮興奮的作用。qA藥：0劑量， 0.1mgqB藥：0劑量， 1mgq觀察指標：子宮收縮描記高度(mm)。研究設計22析因設計第一組: (0)A藥0劑量B藥0劑量第二組: (b)A藥0劑量B藥1mg劑量第三組: (a) A藥0.1mg劑量B藥0劑量第四組: (ab) A藥0.1mg劑量B藥1mg劑量2因素2水平的四種組合研究設計子宮收縮描記高度(mm)ABB0B1A020.822.218.518.620.122.319.221.10b A126.827.717.82

54、8.618.628.719.028.5aab研究設計各組子宮收縮描記高度(mm)的均數AB0B1A019.6520.55A121.0528.3815202530A0ABB研究設計22析因設計的方差分析變異來源變異來源SSdfMSFPA85.1006185.100615.620.0019B67.6506167.650612.410.0042AB41.2806141.2806 7.570.0175Residual65.3975125.4498Total259.42941517.2953研究設計結論： 22析因設計的方差分析結果表明，A藥和B藥均有興奮子宮的作用(P=0.0019, P=0.0042

55、)；兩者同時使用有協同作用(P=0.0175)。研究設計黨參黨參()黨參黨參() 考的松考的松(+)考的松考的松()考的松考的松(+)考的松考的松() 26.6131.842.7101.6 55.2123.730.267.2 70.2320.1102.9138.7 67.9177.957.6170.5 25.5136.1104.1123.4 35.1224.978.790.6 128.3361.483.2145.0 79.3183.566.3 186.1188.4 105.285.6 61.0195.171.3117.7( )34.1285.2228.82 42.52( s2 )22析因設計例

56、：考察黨參與考的松對ATP酶活力的影響X研究設計各處理組均數黨參黨參,A考的松考的松,BTotal61.0195.1135.571.3117.798.6Total65.8156.4117.6研究設計交互作用 不用黨參50100150200用黨參兩者均不用用考的松用黨參，用考的松用黨參研究設計方差齊性檢驗n方差不齊: 2=10.9357，P = 0.012。n作對數變換log(x)后，方差到達齊性: 2=1.6353， P = 0.651。研究設計22析因設計的方差分析(對數變換值) 變異來源變異來源 SSvMS F P A0.165510.1655 0.820.3729 B6.531016.5

57、31032.250.0000 A*B1.041411.0414 5.140.0305 Residual6.2780310.2025 Total14.2868340.4202研究設計研究設計結論：n不用黨參時，考地松有降低ATP酶活力的單獨作用(F=5.60, P=0.0243)；n用黨參時，考地松有降低ATP酶活力的單獨作用(F=32.83, P0.0001)；n不用考地松時，單獨用黨參可增加ATP酶活力(F=5.88, P=0.0213)；n但同時用考的松時，黨參的單獨作用就被抵消了(F=0.82, P=0.3745)。研究設計2232析因設計n在培養(yǎng)鉤端螺旋體時，除已固定因素外，擬研究以下

58、4個因素不同水平的效應，求最佳組合。qA血清種類(2水平)：兔血清， 胎盤血清qB濃 度(2水平)：5%， 8%qC基 礎 液(3水平)：緩沖液， 蒸餾水， 自來水qD維 生 素(2水平)：加維生素，不加維生素研究設計2232析因試驗的鉤端螺旋體計數A(血清種類)B=5%濃度B=8%濃度C=緩沖液C=蒸餾水C=自來水C=緩沖液C=蒸餾水C=自來水D加 不加加不加加不加加不加加不加加不加兔血清1426648684 1763 1182580 1260 1144875 1447 1220 17891183 1246 1430 1241 1512 1026 1599 1877 2250 1883 10

59、95 12152000 1398 1165 1381 1450 1026 1410 1671 1871 1896 17002022 2421 1385830 2416 1845 1962 1926 2372 1651胎盤血清604830867920 1243 1126 1108578 1115933 12836851081853771709 1115 1176886669698 1024 1142546487441403848416 1280831643791 1092677595624 1030370574533 1212 1159 1002559742534566

60、研究設計2232析因試驗鉤端螺旋體計數 各水平組合之均數AB(血清種類血清濃度)CD(基礎液維生素)緩沖液蒸餾水自來水加不加加不加加不加兔血清5%1555.25 1050.25 1325.25 1701.50 1382.25865.50兔血清8%1671.25 1634.25 1739.50 1788.00 1596.75 1522.25胎盤血清5%699.00 788.50 602.75762.75 826.75 1198.50 胎盤血清8%996.00723.00790.75947.75909.00598.00 研究設計緩沖液500100015002000自來水加 不加2232析因試驗鉤端