實驗設(shè)計原則

實驗設(shè)計原則第一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二“預(yù)事則立，不預(yù)則廢”第二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二實驗設(shè)計的目的

1.有目的、有計劃、有步驟地進行實驗。

2.最大限度地減少實驗誤差。

3.節(jié)省時間、樣本、經(jīng)費開支，減少人力物力財力，獲得較高的效率。實驗設(shè)計的目的和任務(wù)第三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二實驗設(shè)計的任務(wù)：合理安排三要素1、受試因素（處理因素、施加因素、干擾因素）①要抓住實驗中的主要問題②要確定處理因素與非處理因素③處理因素必須標化④多因素的交互作用2、受試對象病人、動物、組織、器官、細胞等3、受試效應(yīng)

選擇指標第四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二指標選擇要注意：①指標的關(guān)聯(lián)性②指標的客觀性③指標的靈敏性④指標的精確性⑤指標的特異性第五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二實驗設(shè)計原則

對照原則

隨機原則

重復(fù)原則

均衡原則

盲法原則第六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二

一、對照原則（control）

例：某醫(yī)師為了研究某中藥煎劑的利尿作用，隨機抽取10名健康人進行研究，結(jié)果10名健康人服藥2小時內(nèi)較未服藥前平均增加100ml/小時，因此認為該中藥煎劑有利尿作用。你認為該結(jié)論正確嗎？并說明理由；你認為應(yīng)如何設(shè)計意義：①鑒別處理因素與非處理因素的差異②減少實驗誤差，避免產(chǎn)生錯誤的結(jié)論第七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二要求：①均衡:即組間一致，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：對照組與實驗組在整個研究進程中，始終處于同一空間和時間③專設(shè)：為相應(yīng)的實驗組專門設(shè)立對照。不得借用文獻上記載或以往的結(jié)果或其他研究資料作為本研究的對照。第八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二

對照的幾種形式

1、空白對照

2、實驗對照

3、安慰劑對照

4、標準對照

5、歷史對照與正常值對照

6、陰性對照與陽性對照

對照的設(shè)計方案

設(shè)計對照要注意的問題第九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二1、空白對照空白對照:即對照組不加任何處理因素

實驗組：T﹢S1→e﹢S1’

對照組：0﹢S2→0﹢S2’

注:T為處理因素;S為非處理因素;e為實驗效應(yīng)如果S1=S2實驗后得到的S1’和S2’也必然相等。那么效應(yīng)e必然是T作用的結(jié)果。第十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二例:使用新藥A治療高血壓，結(jié)果實驗組血壓下降20mmHg，對照組血壓下降5mmHg，兩組相差15mmHg。如果S1=S2，那么S1’=5mmHg，S2’=5mmHg。所以說實驗組多下降15mmHg應(yīng)當是實驗藥A的效應(yīng)。

T(？)+S1’(5)=200+S2’(5)=515第十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二2、實驗對照

實驗對照：指給對照組施加與實驗組操作條件一致的干擾因素。凡是對實驗結(jié)果有影響的操作、溶媒、試劑等都應(yīng)該設(shè)立實驗對照常用的實驗對照有：⑴實驗操作對照:給對照組施加與實驗組條件一致的操作稱為操作對照，操作對照在于控制操作影響產(chǎn)生的誤差。⑶藥物溶媒對照:以性狀相同的溶媒作對照可防止誤將溶媒的作用當作藥物的作用，得出假陽性結(jié)果。第十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二3、安慰劑對照

1、安慰劑與安慰劑效應(yīng)安慰劑:是指外觀等與受試藥物相同且無藥理活性的物質(zhì)，在臨床研究中用來替代受試藥物。安慰劑應(yīng)該在劑型、包裝、顏色、大小、形狀、氣味等外觀上完全與處理組受試藥物一樣，使病人不能分辨，否則導(dǎo)致安慰劑的失效和實驗的失敗。安慰劑效應(yīng):安慰劑產(chǎn)生與藥物相似的藥理作用。包括產(chǎn)生主觀感覺和客觀指征的變化第十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二2、安慰劑對照的設(shè)立給對照組受試者使用無藥理活性的安慰劑稱安慰劑對照。原則是在不損害病人健康的前提下使用。危重、病情發(fā)展迅速的病人，不得使用安慰劑。安慰劑對照與雙盲法同時實施效果更好。第十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二對受精神因素影響較大的慢性疾病，應(yīng)盡量采用安慰劑對照；新藥和老藥新用治療慢性病的臨床試驗最好設(shè)立安慰劑對照；輕度精神憂郁、癔病可以使用安慰劑作為心理治療的一部分；診斷已確定不需要藥物治療的病人可作安慰劑對照。第十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二4、標準對照標準對照又稱有效對照，要注意選擇療效被公認或肯定的藥物或療法，而且與所試驗的藥物或療法是屬于同一類型的。不能用安慰劑對照時，可用標準對照。即用公認的標準療法(或常規(guī)療法)作對照。例如：試驗人參皂甙的抗心肌缺血作用，可用已知的有效藥物普萘洛爾或長效硝酸酯類作對照。第十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二5、歷史對照與正常值對照歷史對照：是將研究者以往的研究結(jié)果或文獻上他人的研究結(jié)果與本次研究結(jié)果作對比缺點：難以實現(xiàn)前后的一致性，違背實驗設(shè)計的均衡性原則，一般不主張采用。采用正常值作對照也存在如何均衡的問題，應(yīng)用時要注意指標應(yīng)無波動性，不受時間和地域的影響。第十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二6、陰性對照與陽性對照在毒理學(xué)和藥理學(xué)研究的一些實驗中通常要設(shè)立陰性對照與陽性對照組。（如：三致）對評價方法的可靠性有重要意義第十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二設(shè)計方案1、配對對照：節(jié)省樣本，提高效率。主要是減少個體間的差異。同源配對：實驗前后、同一個體左右器官異體配對：同卵雙胎、同窩動物2、組間對照(平行對照):適用于不能應(yīng)用配對對照的情況。其缺點是組間差異較大，所需要的樣本數(shù)要更多些3、交叉對照第十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二交叉對照

不宜作空白對照設(shè)置。用同一批動物或人作兩種甚至兩種以上處理，適合比較短期作用的藥物，且兩藥中間必須間隔足夠的時間使作用消失。病情等條件必須基本不變，否則就失去可比性。第二十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二某人研究殺蟲劑污染糧食以后對動物健康的影響，設(shè)立三組。第一組：以污染的米作飼料第二組：以污染的米糠作飼料第三組：以非污染米作飼料

還應(yīng)設(shè)立一組未污染的米糠組第二十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二例如：對某藥A進行臨床試驗，用B藥作安慰劑對照，C藥作已知有效藥對照，可作拉丁方交叉排列：第一組病人：A藥-B藥-C藥第二組病人：B藥-C藥-A藥第三組病人：C藥-A藥-B藥第二十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二二、隨機原則（Randomization）概念：①隨機抽樣:總體中每個個體有相同的機會被抽到樣本中來②隨機分組:每個實驗對象分配到不同處理組的機會相同。③隨機實驗順序：每個實驗對象接受處理先后的機會相同第二十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二目的：在于克服偏性，避免人為因素的主觀影響和其他因素。方法：抽簽法(簡單隨機、半隨機、單純隨機抽樣)隨機數(shù)目表法、隨機排列表：分兩組、分三組計算器隨機數(shù)法(略)第二十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二隨機數(shù)目表法分兩組隨機方法分三組或三組以上的隨機法動物號123456789101112131415隨機數(shù)33357267477734554570818273890除3余數(shù)020112110120020分組ACABBCBBABCAACA第二十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二隨機數(shù)目表法初步結(jié)果A組：1、3、9、12、13、15（6)B組：4、5、7、8、10（5）

C組：2、6、11、14（4）最后結(jié)果A組：1、3、9、13、15B組：4、5、7、8、10C組：2、6、11、14、12

第二十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二三、重復(fù)原則（Replication）意義：①實驗的樣本量要足夠大②經(jīng)得起重復(fù)實驗的考驗?！耙粋€不可重復(fù)的研究是沒有科學(xué)性的”。設(shè)計樣本數(shù)時要考慮的因素

1、處理的效果

2、實驗誤差：

3、資料性質(zhì)：等級分組>計數(shù)資料>計量資料的樣本量第二十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二

4、顯著性水平：樣本量a<0.01大于a<0.055、抽樣誤差：

6、實驗結(jié)果的可能性：樣本量雙向(存在A≤B和A≥B兩種可能性)所需樣本數(shù)多,單向結(jié)果(只存在A≥B或A≤B一種可能性)所需樣本數(shù)少.7、實驗設(shè)計類型:樣本數(shù)量完全隨機設(shè)計>隨機區(qū)組設(shè)計>配對設(shè)計>拉丁方設(shè)計第二十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二樣本大小的估計

1、一般情況下預(yù)定樣本的大小

(1)動物實驗：大動物（犬、貓）5-15只中等動物（兔、豚鼠）10-20只小動物（大鼠、小鼠）15-30(2)臨床：難治愈的病，療效顯著時：5-10例，急性病死亡率高的：30-50例，一般慢?。?00-300-500例第二十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二2、用計算法估計(1)了解基本數(shù)據(jù)(2)確定條件：①確定P值②確定把握度③確定是單側(cè)還是雙側(cè)3、計算樣本大小的公式與舉例關(guān)于對照組樣本大小的確定當n1+n2之和不變時，n1與n2的乘積以n1=n2時最大第三十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二例題1、兩個率比較樣本大小的計算2、計量資料配對比較或樣本均數(shù)與總體比較樣本量估計3、計量資料兩組間比較樣本量估計4、計量資料多組實驗樣本量確定第三十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二

兩個率比較樣本大小的計算

n=

n：每組所需樣本含量

p1、p2：分別為總體率的估計值

P=(P1+P2)/22P(1-P)(uα+uβ)2(p1-p2)2第三十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二例一:用兩種中藥治療乙肝表面抗原(HBsAg)轉(zhuǎn)陰的療效，初篩甲藥轉(zhuǎn)陰率約30％，乙藥約50％，取α=0.05,把握度1-β=0.9,問各組需要多少病才能顯示差異具有統(tǒng)計學(xué)意義？

α

第三十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二

本例計算法：p1=0.5p2=0.3P=0.4α=0.05β=0.10,雙側(cè),查表

uα=1.96

uβ=1.28

故每組需要126例。查表法：查表(雙側(cè)表)，根據(jù)本例α=0.05、1-β=0.90，較小率差δ=50%-30%=20%，α=0.05時，n=125

計算法為126例,查表法125例,相差3.2%n=2×0.4(1-0.4)(0.5－0.3)2×(1.96+1.28)2≈126第三十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二樣本估計的uα與uβ值或uuβ單側(cè)雙側(cè)0.012.322.582.320.051.651.961.650.101.281.651.280.200.841.280.84第三十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二計量資料配對比較或樣本均數(shù)與總體比較實驗樣本量估計例二：門診觀察發(fā)現(xiàn)，某中藥對再生障礙性貧血具有一定療效，經(jīng)一療程治療后，可使Hb平均升高3g/dl，標準差為5.5g/dl，現(xiàn)欲用住院病人確定療效，擬取α=β=0.05，問需要觀察多少住院病人？第三十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二

本例：=3，S=5.5

單側(cè)α=β=0.05查表

uα=uβ

=1.65，

n=(S/)2×(uα+uβ)2

=(5.5/3)2×(1.65+1.65)2

=37例查表法：請附查表5，得n=38例第三十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二計量資料兩組間比較樣本量估計例三：研究黃芪與生血散對粒細胞減少癥的療效，據(jù)以往經(jīng)驗黃芪可升1000個/l生血散可升2000個/l。兩組合并標準差估計約1800個/l。擬取雙側(cè)α=0.05，β=0.10，問每組需觀察多少病例？第三十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二本例：S=1800=2000-1000=1000

雙側(cè)α=0.05，β=0.10uα=1.96uβ=1.28代入公式

n=2×(S/)2×(uα+uβ)2

=2×(1800/1000)2×(1.96+1.28)2=69例查表法:查附表4/S=0.56,利用內(nèi)插法求出：第三十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二0.56-0.55n-710.60-0.5660-n=/S=0.55n=71/S=0.60n=60/S=0.56n=?n=68.8內(nèi)插法第四十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二計量資料多組比較樣本量確定第四十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二

式中n為各組所需樣本例數(shù)，xi和si分別為第i個樣本的均數(shù)和標準差的初估值，X=，k為組數(shù)。值由附表查得。據(jù)，，1=k-1,2=∞,查得值代入公式求得n1，第二次由1=k-1，2=k(n1-1)查值，代入式中求n2，依次進行，直至前后兩次求得結(jié)果趨于穩(wěn)定為止，即所求樣本例數(shù)。

當區(qū)組隨機設(shè)計時，第一次2=(k-1)(n-1)，式中用誤差均方代替。

完全隨機設(shè)計時值計算法第四十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二例：擬用A、B、C三種方案治療貧血患者，估計治療后血紅蛋白含量（g/l）增加的均數(shù)分別為17.2、11.8、15.6，標準差分別為8.0、7.1、7.9，設(shè)＝0.05，＝0.1，若要得出差別有顯著意義的結(jié)論，每組需要觀察多少例？第四十三頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二本例XA=17.2，XB=11.8,XC=15.6；SA=8.0，SB=7.1，Sc=7.9；=0.05，=0.1。

X＝(17.2+11.8+15.6)/3＝14.87

2=(17.2-14.87)2+(11.8-14.87)2+(15.6-14.87)2=5.39

＝8.02+7.12+7.92＝176.82

以=0.05,=0.1,1=k-1=3-1=2,2=∞,查表得0.05,0.1,2,∞=2.52代入式中n1=2.522(176.82/3)/[15.39/(3-1)]=48.6≈49若=0.05，=0.1，1=k-1=3-1=2，2=k(n(1)-1)=3(49-1)=144，查表中2無144值，故取近似值2＝120，得0.05,0.1,2,∞=2.25，代入式中：

n2＝2.552(176.82/3)/[15.39/(3-1)]＝49.8≈50兩次結(jié)果相近，故可以認為每組需要觀察50例。第四十四頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二四、均衡原則（balance）均衡原則（balance）指各處理組非實驗因素均衡一致。均衡的方法

交叉均衡法分層均衡法

均衡性檢查第四十五頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二第一種設(shè)計:均衡性差A(yù)DI+乙100↓甲100↑ADI－第四十六頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二第二種設(shè)計：交叉均衡甲乙50ADI+50ADI－50ADI+50ADI－↓↑第四十七頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二分層均衡法又稱分層隨機法目的：增強組間的可比性。要求：每一層內(nèi)反應(yīng)值的變異越小越好，層間的差別盡量顯著。例1：采用4種處理方法觀察其處理以后對受試者皮膚溫度的影響，觀察32例病人，分四組，每種處理方法8人處理方案。設(shè)計方案有以下兩種：第四十八頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二第一種設(shè)計（非分層）實驗日期受試人數(shù)處理方案

18A

28B

38C

48D第四十九頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二第二種設(shè)計（分層）每日四種處理的設(shè)計

實驗日期處理ABCD12222222223222242222第五十頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二均衡性檢查例2：比較復(fù)方青黛與馬利蘭治療慢性粒細胞白血病的療效，預(yù)定觀察20例，每組10例，按完全隨機已收治17例，如果新來一例符合受試條件，是青年，男性，病情較重，確診已達一年半，若將此患者納入，應(yīng)進行均衡性檢查。已有病例分層情況第五十一頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二復(fù)方青黛與馬利蘭治療分組（分層情況）性別年齡病情病程男女中青輕中重≤1y≥1y復(fù)方青黛組456343254馬利蘭組534423335組差（di）122120121分至馬利蘭組2222分至青黛組0000分到馬利蘭：∑di=12→16青黛組：∑di=12→8第五十二頁，共六十一頁，編輯于2023年，星期二五、盲法原則(blandness)盲法的定義單盲法(Singleblandness)雙盲法(doubleblandness)

存在的問題

注意事項三盲法(trip