實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析

放射醫(yī)學(xué)與防護學(xué)院研究生講壇

實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析沈月平,副教授,Ph.D蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計教研室Email:shenyueping@Tel:65880079(O)Officeroom:401-1403Contents實驗設(shè)計基本概念數(shù)據(jù)處理案例-SPSS軟件結(jié)果呈現(xiàn)和描述2

實驗設(shè)計（experimentaldesign）科研設(shè)計根據(jù)特定的研究目的，對一項科學(xué)研究的全過程，包括資料的收集、整理和分析等，進行科學(xué)地、有效地和周密地計劃和安排，從而保證研究工作的順利進行。實驗設(shè)計是指研究者根據(jù)研究目的人為地對受試對象（人或動物）施加干預(yù)因素的研究。

實驗設(shè)計內(nèi)容專業(yè)設(shè)計：是從專業(yè)角度考慮設(shè)計的科學(xué)性，包括選題、提出假設(shè)、確定受試對象和技術(shù)方法。

課題：低劑量輻射對小鼠淋巴細胞影響研究統(tǒng)計設(shè)計：統(tǒng)計設(shè)計是從統(tǒng)計角度考慮設(shè)計的科學(xué)性，它包括資料如何獲得、如何整理及如何分析等

實驗設(shè)計“三要素”受試對象：細胞株、小鼠等，同質(zhì)；處理因素：注意非處理因素/混雜因子；效應(yīng)指標：靈敏和特異，準確，誤差小；

實驗設(shè)計“三原則”對照：為了使處理因素的作用凸顯空白對照實驗對照標準對照相互對照隨機化：是均衡兩組或多種混雜因子最好的方法之一重復(fù)：個體重復(fù)或?qū)嶒炛貜?fù)，盡量避免把偶然性當做普遍存在的規(guī)律

實驗設(shè)計類型完全隨機設(shè)計（常用）配對設(shè)計配伍組設(shè)計（常用）析因設(shè)計重復(fù)測量設(shè)計（常用）

完全隨機設(shè)計

completelyrandomizeddesign將受試對象隨機分配到兩組或多組實驗水平中簡單，宜操作采用隨機化的方法（抓鬮、隨機數(shù)字表、統(tǒng)計軟件）受試對象隨機化試驗組對照組納入標準排除標準案例1鐵皮楓斛對小鼠急性放射性損傷保護作用研究為了研究鐵皮楓斛（DCWD）對小鼠急性放射性損傷保護作用，將24只清潔級雌性BALB/c小鼠隨機分配到4組中，每組4只。第1組為空白對照，第2組為單純照射組；第3組照射前灌胃給藥，每天1次，連續(xù)16d,劑量2g/kg(低劑量組),第4組4g/kg（高劑量組），3組均用4Gy6MVX射線(Sl18型直線加速器,Philips)全身單次均勻照射；服藥組照射后再服藥4d,將4組小鼠活殺，剖取一側(cè)股骨，測量DNA的含量(ug)并進行比較。表1鐵皮楓斛對小鼠急性放射性損傷保護作用groups照射給藥DNA/ug對照組--166.3,178.1,169.3,160.2,181.3,182.1單純照射組4Gy-59.4,71.3,72.1,79.2,60.07,54.2DCWD低劑量組4Gy2g/kg83.6,71.2,75.4,74.3,92.1,89.0DCWD高劑量組4Gy4g/kg96.4,85.3,87.2,104.3,105.1,89.1配對設(shè)計（paireddesign）配對條件：性別、年齡、體重等等自身配對：前后對照試驗、同一對象采用兩種不同的方法優(yōu)點：實驗誤差較小、檢驗效率較高、所需樣本量也較小。缺點：當配對條件未能嚴格控制造成配對失敗或配對欠佳時，反而會降低效率。研究對象納入標準排除標準對子1配對條件實驗組A2隨機化對子2對子K對照組A1B1B2K1K210

案例2配對設(shè)計為了比較兩種方法對乳酸飲料中脂肪含量測定結(jié)果是否不同，某研究者隨機抽取了10份乳酸飲料制品，分別用脂肪酸水解法和哥特里-羅紫法測定其結(jié)果（%），問兩種方法是否不同？

表2脂肪酸水解法和哥特里-羅紫法測定結(jié)果比較

編號

脂肪酸水解法哥特里-羅紫法10.5800.84020.5090.59130.5000.67440.3160.63250.3370.68760.5170.97870.4540.75080.5120.73090.9971.200100.5060.870

配伍組設(shè)計

randomizedblockdesign配伍條件：性別、年齡、體重等等優(yōu)點：增強各組間的均衡性，進一步控制混雜偏倚。配伍組設(shè)計的檢驗效能高于完全隨機設(shè)計研究對象納入標準排除標準區(qū)組1配伍條件實驗組2A2隨機化區(qū)組2區(qū)組K實驗組1對照A1A3B2B1B3K1K2K312

案例3-1某研究者采用隨機區(qū)組設(shè)計進行實驗，比較三種抗癌藥物對小白鼠肉瘤抑瘤效果，先將15只染有肉瘤小白鼠按體重大小配成5個區(qū)組，每個區(qū)組內(nèi)3只小白鼠隨機接受三種抗癌藥物，以肉瘤的重量為指標，試驗結(jié)果下表。問三種不同藥物的抑瘤效果有無差別？區(qū)組A藥B藥C藥10.820.650.5120.730.540.2330.430.340.2840.410.210.3150.680.430.24表3不同藥物作用后小白鼠肉瘤重量（g）13

案例3-2為探討復(fù)方丹參注射液在惡性腫瘤治療中的作用機理，有研究者觀察了不同濃度的復(fù)方丹參注射液，對HepG2細胞（人肝癌細胞株）、SGC-7901細胞（人胃腺癌細胞株）及BEL-7402細胞（人肝癌細胞）的體外殺傷情況，結(jié)果見表4，問不同藥物濃度的作用是否有差別？

表5復(fù)方丹參作用后的腫瘤細胞體外成活情況（%）細胞株藥物終濃度（μl/mL）3001507537.518.759.3754.6875HepG2727291102115111105SGC-790175405572859092BEL-740277668177848988

析因設(shè)計（factorialdesign)概念:是一種多因素多水平交叉分組進行全面實驗的設(shè)計方法

案例4析因設(shè)計

例：為了研究不同氧濃度（因素B）和抗癌藥（因素A），對用放射性3H-胸腺嘧啶（3H-TdR）滲入后的人紅白血病細胞K562的抑制效果，因素B分為B1（-）、B2（含氧20%），因素A為A1（-），A2（表阿霉素），進行2×2析因設(shè)計，數(shù)據(jù)見下表，試分析A、B兩因素對K562細胞的抑制效果。表6無交互作用協(xié)同作用Synergisticeffect拮抗作用Antagonisticeffect

為了研究超聲引導(dǎo)下對肝腫瘤進行射頻毀損的早期療效。將16名肝癌患者隨機分為兩組，其中，采用射頻治療的患者8名，采用常規(guī)化療的患者8名，測量數(shù)字CT片下肝腫瘤的直徑（cm），見表7。試探討肝癌患者采用射頻治療前后肝腫瘤的變化趨勢，與常規(guī)化療相比，是否更為有效。案例5-1重復(fù)測量設(shè)計/資料（repeatedmeasurementdesign/data）數(shù)據(jù)特點是什么？1、時間不是隨機因素2、相關(guān)性3、差值方差不齊表74、數(shù)據(jù)的時間變化趨勢不同重復(fù)測量資料的特點概念：重復(fù)測量設(shè)計（repeatedmeasurementsdesign）是指針對同一對象某觀察指標在不同時間點或不同場合時進行的多次測量。重復(fù)測量資料(repeatedmeasurementdata)：重復(fù)測量設(shè)計所獲得的資料。主要特點：（1）重復(fù)性（2）非隨機性（3）非獨立性

案例5-2將14只家兔隨機分配到A，B兩種不同藥物處理組中，觀察實驗前、5周及10周時點的血清膽固醇濃度（mg%,自然對數(shù)）。家兔號

A藥

家兔號

B藥

實驗前5周后10周后

實驗前5周后10周后14.395.666.2784.034.324.2224.555.705.2894.644.234.1134.014.795.85104.254.604.2544.735.605.89114.375.004.6854.235.324.64123.813.904.2664.645.586.57134.514.534.4174.705.294.88144.524.214.19SPSS17.0演示

結(jié)果顯示案例1脂肪酸水解法和哥特里-羅紫法測定結(jié)果比較：t=7.926,P<0.0001,差異有統(tǒng)計學(xué)意義案例2案例3-1腫瘤藥物A，B，C對小鼠肉瘤治療效果差異有統(tǒng)計學(xué)意義（F=11.94，P=0.004）

案例