科研6科研设计的常用方法1.ppt
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第六章第六章医学科研设计的常用方法医学科研设计的常用方法1、实验设计、实验设计2、调查设计处理因素处理因素（treatmenttreatment，studyfactor）studyfactor）研究研究对象对象（subject）subject）试验试验效应效应（experimentaleffect）（实验因素（实验因素）非处理因素非处理因素，混，混杂因素杂因素（confoundingfactor）实验单位实验单位（experimentunit）、研究对象或研究单位、研究对象或研究单位例：
用某种降压药治疗高血压模型小鼠，观察其血压值的下例：
用某种降压药治疗高血压模型小鼠，观察其血压值的下降情况降情况科研科研设计的设计的基本要素基本要素科研科研设计的设计的基本原则基本原则11、对照原则、对照原则22、随机随机原则原则33、重复重复原则原则条件：
条件：
对等对等、同步同步、专设专设
（1）抽样抽样、分组随机分组随机
（2）实验顺序的随机实验顺序的随机
（1）
（1）结论的重复结论的重复
（2）用多个实验对象进行重复用多个实验对象进行重复（3）同一实验对象的重复观察同一实验对象的重复观察4、盲法原则、盲法原则5、均衡原则、均衡原则1、完全随机设计、完全随机设计2、配对设计配对设计3、配伍配伍组设计组设计4、交叉设计交叉设计5、析因设计析因设计6、正交设计、正交设计7、拉丁方设计拉丁方设计第第一一节节完全随机设计完全随机设计（completelyrandomizeddesign）一、一、概念概念与特点与特点又称又称单因素设计单因素设计,或或成组设计成组设计，将同质的将同质的受试对象受试对象随机地分随机地分配到各处理组中进行配到各处理组中进行同期平行同期平行观察观察,或从不同总体中随机抽或从不同总体中随机抽样进行对比研究样进行对比研究。
（1）动物）动物
（2）人：
健康人）人：
健康人、病人、病人1.1.概念概念2.2.特点特点优点：
优点：
1）1）适用面广适用面广（最适宜小样本探索性研究）；（最适宜小样本探索性研究）；2）2）简单易行；简单易行；33）不受组数的限制）不受组数的限制；4）4）各组的样本含量可以相等各组的样本含量可以相等,也可以不相等也可以不相等；注意注意:
在总样本量不变的情况下，各组样本量相同时设在总样本量不变的情况下，各组样本量相同时设计效率最高计效率最高55）统计分析方法相对简单）统计分析方法相对简单。
缺点：
缺点：
1）只能作单一因素的比较；）只能作单一因素的比较；2）组间平衡性差，）组间平衡性差，实验误差偏大实验误差偏大；3）效率较低。
）效率较低。
第第一一节节完全随机设计完全随机设计二、应用范围应用范围凡两组实验无法配对或多组实验无法配伍凡两组实验无法配对或多组实验无法配伍时，均可选用完全随机设计：
时，均可选用完全随机设计：
临床科研中，这种设计主要适于非专科病室的临床科研中，这种设计主要适于非专科病室的对比研究对比研究实验室研究中，这种设计主要用于大动物及珍实验室研究中，这种设计主要用于大动物及珍贵动物的比较实验贵动物的比较实验第第一一节节完全随机设计完全随机设计三、三、模式模式N为受试对象的总体；为受试对象的总体；Ne为纳入实验的受试对象为纳入实验的受试对象R为随机；为随机；I、II、K为分组；为分组；D为实验数据；为实验数据；C为对照；为对照；T为被试因素；为被试因素；CI：
D1ID2ITaNNeRII：
D1IID2IIK：
D1KD2KTj注：
有些实验无法取得处理前数据，只有处理后数据第第一一节节完全随机设计完全随机设计【例【例10-1】取体重为取体重为18-22克健康小鼠克健康小鼠20只，随机分为四组，用巴只，随机分为四组，用巴豆油造成人工创面，分别用八宝丹、生肌散、凡士林纱条及生理豆油造成人工创面，分别用八宝丹、生肌散、凡士林纱条及生理盐水外敷用药盐水外敷用药10天，观察创面恢复情况并比较之。
天，观察创面恢复情况并比较之。
具体分组方法是具体分组方法是:
先将小鼠按体重编号先将小鼠按体重编号（120号号），查随机排列表，查随机排列表（种子数种子数从从25行第行第1列开始，具体方法见第列开始，具体方法见第5章），将动物编号与章），将动物编号与表中随机数字相对应，将数字表中随机数字相对应，将数字04编入八宝丹组，编入八宝丹组，59编为生肌散编为生肌散组，组，1014编为凡士林纱条组，编为凡士林纱条组，1519编入生理盐水组（表编入生理盐水组（表10-1）。
）。
例例10-210-2试将试将1515只动物随机分配到甲、乙、只动物随机分配到甲、乙、丙三组（丙三组（其他教材方法其他教材方法）（最小的（最小的55个随机数对应的动物分为甲组，中间个随机数对应的动物分为甲组，中间55个随机个随机数对应的动物分为乙组，最大的数对应的动物分为乙组，最大的55个随机数分为丙组。
）个随机数分为丙组。
）587196302418462358719630241846233427851399444934278513994449丙丙丙丙甲甲丙丙甲甲乙乙乙乙甲甲丙丙乙乙甲甲甲甲丙丙乙乙乙乙种子数：
种子数：
10行行1列开始列开始动物编号动物编号1234567812345678随机数字随机数字组组别别排排序序11121464293动物编号动物编号91011121314159101112131415随机数字随机数字组组别别排排序序7513115810具体步骤：
具体步骤：
1）受试对象编号；）受试对象编号；2）设置种子数；）设置种子数；3）找随机数字；）找随机数字；4）随机数字排序；）随机数字排序；5）将随机数字对应的动物分至每一组。
）将随机数字对应的动物分至每一组。
第第一一节节完全随机设计完全随机设计四、四、样本含量估计与统计方法样本含量估计与统计方法计量资料在组间样本含量相等时，每组样本含量计量资料在组间样本含量相等时，每组样本含量（n）的计算公式如下：
）的计算公式如下：
n=2（s/D）（ZZ）2（10-1）式中式中s为标准差，为标准差，D为预定差数，为预定差数，Z与与Z分别为规定分别为规定的的与与在正态分布曲线下面积的正在正态分布曲线下面积的正Z值与负值与负Z值，计值，计算时均算时均取绝对值取绝对值。
第第一一节节完全随机设计完全随机设计四、四、样本含量估计与统计方法样本含量估计与统计方法计数资料在计数资料在n1=n2条件下，每组样本含量的计算公式如下：
条件下，每组样本含量的计算公式如下：
n=（p1q1p2q2）（ZZ）2/（p1p2）2（10-2）n若多组共用一个对照组，则若多组共用一个对照组，则共用对照组的样本含量（共用对照组的样本含量（nc）应当随处理组数扩大而增加，通常应是：
应当随处理组数扩大而增加，通常应是：
nK为处理组组数（不含对照组）为处理组组数（不含对照组）第第一一节节完全随机设计完全随机设计四、四、样本含量估计与统计方法样本含量估计与统计方法统计分析方法依资料性质而异：
统计分析方法依资料性质而异：
1）计数资料（无序分类变量资料）用）计数资料（无序分类变量资料）用2或或u检验检验2）等级资料（）等级资料（有序分类变量资料）用秩和检验有序分类变量资料）用秩和检验3）计量资料两组比较用）计量资料两组比较用t检验或秩和检验检验或秩和检验4）计量资料）计量资料多组用方差分析或多组用方差分析或秩和检验秩和检验第第一一节节完全随机设计完全随机设计五、五、注意事项注意事项1.尽量注意各组样本间的均衡性，缩小抽样误差尽量注意各组样本间的均衡性，缩小抽样误差可能条件下，先按非被试影响因素分层，而后在分可能条件下，先按非被试影响因素分层，而后在分层基础上随机分配样本，必要时前面层基础上随机分配样本，必要时前面85%左右样本左右样本完全按随机分配，而后大约完全按随机分配，而后大约15%样本按非被试因素样本按非被试因素均匀分配，使均匀分配，使组间不平衡指数组间不平衡指数达到最小。
达到最小。
2.尽量使每组间样本数相等或接近尽量使每组间样本数相等或接近在在N不变的条件下，不变的条件下，n1=n2设计效率较高，一般认为设计效率较高，一般认为可升高可升高10%15%。
第第一一节节完全随机设计完全随机设计五、五、注意事项注意事项3.根据科研目的，合理确定实验组数根据科研目的，合理确定实验组数例如研究某种实体瘤切除后中药与化学疗法的效果：
例如研究某种实体瘤切除后中药与化学疗法的效果：
若中药与化疗对该类型肿瘤的疗效尚未确定，则应设中若中药与化疗对该类型肿瘤的疗效尚未确定，则应设中药组、化疗组与空白组。
药组、化疗组与空白组。
假使已知中药与化疗都有一定的疗效，研究目的仅仅是假使已知中药与化疗都有一定的疗效，研究目的仅仅是比较两者疗效的优劣，则设中药与化疗比较两者疗效的优劣，则设中药与化疗2组即可。
组即可。
但若还需探索中药与化疗在疗效上是否有叠加或交互作但若还需探索中药与化疗在疗效上是否有叠加或交互作用，则应设用，则应设4组，即空白组、中药组、化疗组和中药加化组，即空白组、中药组、化疗组和中药加化疗组，应按疗组，应按22析因设计进行分析。
析因设计进行分析。
第第一一节节完全随机设计完全随机设计第二节第二节配对设计配对设计（matched-pairsdesign）一、一、概念概念与特点与特点指先将条件相同（或相似）受试对象配指先将条件相同（或相似）受试对象配成对子，而后按随机原则给予每对中的个体成对子，而后按随机原则给予每对中的个体施以不同处理施以不同处理。
1.1.概念概念2.2.特点特点优点：
优点：
1）最大限度地排除非处理因素的干扰，最大限度地排除非处理因素的干扰，减抽样误差；减抽样误差；2）处理组间有较好的齐同可比性；）处理组间有较好的齐同可比性；3）试验效率高，所需样本含量较少。
）试验效率高，所需样本含量较少。
缺点缺点：
1）配对条件不能过严、过多，否则难以配对；）配对条件不能过严、过多，否则难以配对；2）有一定的局限性。
有一定的局限性。
第二节第二节配对设计配对设计二、分类二、分类1）自身配对）自身配对（同源配对同源配对）2）异体配对）异体配对自身前后配对自身前后配对自身左右配对自身左右配对第二节第二节配对设计配对设计
（一）
（一）自身对照设计自身对照设计1.自身前后对照设计自身前后对照设计
（1）定义定义：
指观察同一个体在处理前后某些指标：
指观察同一个体在处理前后某些指标变化的一种设计。
变化的一种设计。
（2）模式：
）模式：
第二节第二节配对设计配对设计例如，有人观察中草药降低例如，有人观察中草药降低SGPT的含量，用药一段时的含量，用药一段时间后，再测定该病人血清间后，再测定该病人血清SGPT的含量，进行前后对照的含量，进行前后对照比较。
比较。
自身前后对照设计的样本含量（自身前后对照设计的样本含量（n）按下式进行估算：
）按下式进行估算：
n=（s/d）（Z+Z）2（10-4）式中式中s为标准差，为标准差，d为预定的平均差数，为预定的平均差数，Z与与Z分别为规分别为规定的定的与与在正态分布曲线下面积的正在正态分布曲线下面积的正Z值与负值与负Z值，计值，计算均取绝对值。
算均取绝对值。
（3）样本含量估算：
）样本含量估算：
第二节第二节配对设计配对设计（4）注意事项：
）注意事项：
（一）
（一）自身对照设计自身对照设计1.自身前后对照设计自身前后对照设计11）控制实验条件，保证处理前后其他条件）控制实验条件，保证处理前后其他条件具有可比性，避免时间过长的实验；具有可比性，避免时间过长的实验；22）应设立平行对照观察（空白组或实验对）应设立平行对照观察（空白组或实验对照组）；照组）；（5）应用：
）应用：
主要应用于急性与短期的实验。
主要应用于急性与短期的实验。
第二节第二节配对设计配对设计第二节第二节配对设计配对设计
（一）自身对照设计
（一）自身对照设计2.自身左右对照设计自身左右对照设计
（1）定义定义：
指指22种不同处理分别施加于同一种不同处
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