应用统计学常用试验设计分析方法.ppt

重庆交通大学管理学院*01 五月 2024常用试验设计分析方法常用试验设计分析方法重庆交通大学管理学院*01 五月 2024仅研究主效应的实验设计方案仅研究主效应的实验设计方案 完全随机设计完全随机设计 随机区组设计随机区组设计 交叉设计交叉设计 拉丁方设计拉丁方设计考虑交互作用的实验设计方案考虑交互作用的实验设计方案 析因设计析因设计 正交设计正交设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024 不涉及各因素间的交互作用不涉及各因素间的交互作用 这些设计在提高对主效应分析效率的同时，所得到的试验这些设计在提高对主效应分析效率的同时，所得到的试验数据往往不能提供对交互项的分析信息，因此分析时不能指数据往往不能提供对交互项的分析信息，因此分析时不能指定交互项，否则无法得到分析结果。定交互项，否则无法得到分析结果。由于模型无法分析交互作用，仅当有理由认为研究所涉及由于模型无法分析交互作用，仅当有理由认为研究所涉及的因素间确实无交互作用时，才能使用此类设计方案。的因素间确实无交互作用时，才能使用此类设计方案。仅研究主效应的实验设计方案仅研究主效应的实验设计方案重庆交通大学管理学院*01 五月 2024完全随机设计完全随机设计只涉及一个处理因素，两个或多个水平，也称单因素设计。只涉及一个处理因素，两个或多个水平，也称单因素设计。该设计的分析可分以下几种情况：该设计的分析可分以下几种情况：1.当当处处理理因因素素只只有有两两个个水水平平即即两两个个处处理理组组时时，可可选选用用两两样样本本均数比较的均数比较的t检验、检验、u检验或秩和检验。检验或秩和检验。2.当当处处理理因因素素有有多多个个水水平平即即多多个个处处理理组组时时可可考考虑虑单单因因素素方方差差分析或秩和检验。分析或秩和检验。重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 随随机机区区组组设设计计主主要要用用于于人人体体或或试试验验单单位位之之间间有有明明显显差异或实质性差异的情况。差异或实质性差异的情况。v 它它通通常常将将受受试试对对象象按按性性质质（如如动动物物的的性性别别、体体重重，病病人人的的病病情情、年年龄龄、性性别别等等非非实实验验因因素素）相相同同或或相相近近者者分分成成b个个区区组组，每每个个区区组组中中的的k个个受受试试对对象象分分别别随随机机分分配配到到k个个处处理理组组中中去去；或或对对同同一一个个受受试试对对象象在在同同一一处处理的不同水平间进行比较。理的不同水平间进行比较。随机区组设计随机区组设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024例例1 某某研研究究者者将将24名名贫贫血血患患儿儿按按年年龄龄及及贫贫血血程程度度分分成成8个个区区组组group（b8），每每区区组组中中三三名名儿儿童童用用随随机机的的方方式式分分配配给给A、B、C三三种种不不同同的的治治疗疗方方法法treat（处处理理组组，k3）。治治疗疗后后血血红红蛋蛋白白的的增增加加量量y（g/L）列列表表如如下下，数数据据见见quzu.sav。随机区组设计随机区组设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024随机区组设计随机区组设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024随机区组设计随机区组设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 配伍组由于每种组合搭配只有一个观察值，因配伍组由于每种组合搭配只有一个观察值，因 此交互作用、方差齐性和正态性无法考察此交互作用、方差齐性和正态性无法考察随机区组设计随机区组设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 给出处理组和区组的样本含量给出处理组和区组的样本含量分析结果分析结果（1）两因素表两因素表随机区组设计随机区组设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024分析结果分析结果（2）效应检验效应检验随机区组设计随机区组设计v P=0.001，可以认为三种治疗方法对血红蛋白的增量有差别可以认为三种治疗方法对血红蛋白的增量有差别重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 交交叉叉设设计计是是在在自自身身配配对对设设计计基基础础上上发发展展的的设设计计方方法法，是一种特殊的自身对照设计。是一种特殊的自身对照设计。v 它它可可在在同同一一病病人人身身上上观观察察两两种种或或多多种种处处理理的的效效应应，消除病人之间的变异，减少误差，提高检验效能。消除病人之间的变异，减少误差，提高检验效能。v 按按事事先先设设计计好好的的试试验验次次序序，在在各各个个时时期期对对研研究究对对象象先后实施各种处理，比较各处理组间的差异。先后实施各种处理，比较各处理组间的差异。交叉设计交叉设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024例例2 为研究为研究12名高血压病人采用名高血压病人采用A、B两方案疗效的差别，随机两方案疗效的差别，随机让其中让其中6名病人先以名病人先以A法治疗，后以法治疗，后以B法治疗；另外法治疗；另外6名病人先名病人先B法，后法，后A法。记录治疗后血压的下降值（法。记录治疗后血压的下降值（KPa），结果如下。），结果如下。试分析试分析A、B两方案疗效有无差别，数据见两方案疗效有无差别，数据见crossover.sav。交叉设计交叉设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024stage：治疗阶段：治疗阶段patient：病人编号：病人编号treat：治疗方案：治疗方案bp：血压值：血压值交叉设计交叉设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024交叉设计交叉设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024交叉设计交叉设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024交叉设计交叉设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v P0.058，尚不能认为两种治疗方案的疗效有差别。，尚不能认为两种治疗方案的疗效有差别。分析结果分析结果交叉设计交叉设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 可安排一个实验因素、两个区组因素。可安排一个实验因素、两个区组因素。v 三因素水平数相同，以实验因素的水平数为基准。三因素水平数相同，以实验因素的水平数为基准。v 要要求求三三因因素素之之间间不不存存在在交交互互作作用用（或或交交互互作作用用可可忽忽略不计）。略不计）。v 该该设设计计可可以以看看出出纵纵横横两两向向都都是是配配伍伍组组，比比随随机机区区组组设设计计多多了了一一个个控控制制因因素素，但但并并不不因因此此而而增增加加实实验验例例数数，所以比随机区组设计误差更小，效率更高。所以比随机区组设计误差更小，效率更高。拉丁方设计拉丁方设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024例例3 为比较七种药液的作用强度，用七个离体肠管标本作试验，为比较七种药液的作用强度，用七个离体肠管标本作试验，每个标本可重复做七次试验，观察指标为作用强度计分。将七每个标本可重复做七次试验，观察指标为作用强度计分。将七个标本看作行区组，重复试验次序看作列区组（注：本例未随个标本看作行区组，重复试验次序看作列区组（注：本例未随机排列行和列），七个药液看作处理并分别以机排列行和列），七个药液看作处理并分别以A,B,C,D,E,F,GA,B,C,D,E,F,G七七个字母表示，试验结果如下，数据见个字母表示，试验结果如下，数据见latin.sav。拉丁方设计拉丁方设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024biaoben：标本号：标本号yaoye：药液：药液order：用药次序：用药次序intensity：作用强度：作用强度拉丁方设计拉丁方设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024拉丁方设计拉丁方设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024拉丁方设计拉丁方设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024拉丁方设计拉丁方设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 不同的药液作用强度间的差别具有统计学意义（不同的药液作用强度间的差别具有统计学意义（P0.001），），但标本间和用药次序间差别无统计学意义。但标本间和用药次序间差别无统计学意义。拉丁方设计拉丁方设计分析结果分析结果重庆交通大学管理学院*01 五月 2024进一步对有统计学意义的变量进一步对有统计学意义的变量yaoye用用S-N-K作两两比较作两两比较拉丁方设计拉丁方设计分析结果分析结果重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 第第2种药液的作用强度明显高于其他种药液的作用强度明显高于其他6种药液种药液拉丁方设计拉丁方设计分析结果分析结果重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 实验中涉及实验中涉及m个实验因素（个实验因素（m2）。）。v 所所有有m个个实实验验因因素素的的水水平平都都互互相相搭搭配配到到，构构成成s个个实实验验条条件件（s为为m个个因素的水平数之积）。因素的水平数之积）。v 在每个实验条件下至少要做在每个实验条件下至少要做2次独立重复实验，即总实验次数次独立重复实验，即总实验次数N2Sv 做实验时，每次都涉及全部因素，即因素时同时施加的。做实验时，每次都涉及全部因素，即因素时同时施加的。v进进行行统统计计分分析析时时，将将全全部部因因素素视视为为对对观观测测指指标标的的影影响响是是同同等等重重要要的的，即即因因素素之之间间在在专专业业上上是是地地位位平平等等的的（应应以以专专业业知知识识为为依依据据），具具体体体体现现在在分分析析每每一一项项（包包括括主主效效应应和和交交互互效效应应）时时所所用用的的误误差差是是相相同同的的，它它被被成为模型的误差项。成为模型的误差项。析因设计析因设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024例例4 4 为研究家兔神经缝合后的轴突通过率（），采用两种缝为研究家兔神经缝合后的轴突通过率（），采用两种缝合方法：外膜缝合和束膜缝合，分别于合方法：外膜缝合和束膜缝合，分别于1 1个月和个月和2 2个月后测量轴个月后测量轴突通过率，结果如下，试作统计分析，数据见突通过率，结果如下，试作统计分析，数据见xiyin.sav。析因设计析因设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024method：缝合方法：缝合方法time：缝合后时间：缝合后时间rate：轴突通过率：轴突通过率析因设计析因设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024重庆交通大学管理学院*01 五月 2024析因设计析因设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 缝缝合合后后时时间间（time）有有统统计计学学意意义义（P0.012），缝缝合合方方法法（method）以以及及缝缝合合方方法法和和缝缝合合后后时时间间的的交交互互作作用用均均无统计学意义。无统计学意义。析因设计析因设计分析结果分析结果重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 根根据据正正交交性性从从全全面面试试验验中中挑挑选选出出部部分分有有代代表表性性的的点点进进行行试试验验，这这些些有有代代表表性性的的点点具具备备了了“均均匀匀分分散散，齐齐整整可可比比”的的特特点点，因因此该设计是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。此该设计是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。v SPSS的的Data菜菜单单中中Orthogonal Design子子菜菜单单用用于于正正交交设设计计功功能能，用用户户只只需需要要按按研研究究目目的的选选好好试试验验因因素素数数、水水平平数数以以及及样本例数，系统就会自动生成相应设计格式的数据文件。样本例数，系统就会自动生成相应设计格式的数据文件。正交设计正交设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024例例5 在一项小白鼠试验研究中，将影响小白鼠某细胞提取率的在一项小白鼠试验研究中，将影响小白鼠某细胞提取率的4 4个因素反应温度（个因素反应温度（）、反应时间（）、反应时间（h h）、药物浓度（）以）、药物浓度（）以及操作方法进行正交试验，因素水平及设计结果如下，要求分及操作方法进行正交试验，因素水平及设计结果如下，要求分析时考虑析时考虑A A与与B B的交互作用，数据见的交互作用，数据见zhengjiao.sav。正交设计正交设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024正交设计正交设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024正交设计正交设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024正交设计正交设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 分析分析a、b、c、d以及以及a与与b的交互作用的交互作用正交设计正交设计重庆交通大学管理学院*01 五月 2024v 反应温度（反应温度（a）与反应时间（）与反应时间（b）存在交互作用，药）存在交互作用，药物浓度（物浓度（c）是影响细胞提取的主要因素）是影响细胞提取的主要因素正交设计正交设计分析结果分析结果