实验设计与原理学1.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,实验设计与原理学,实验设计,（,Design of Experiment,，,DOE,）,顺利进行科学研究和数据统计分析的先决条件,获得预期结果的重要保障,教学计划：,周次,讲课内容,1,2,概论,3,4,理化实验设计与原理,5,6,毒理实验设计与原理,7,8,人群实验设计与原理,主讲：卢洁 副教授,Tel:[phone],E-mail:hanyaa800,办公室：卫学院统计学教研室,A510,室,第,1,部分,概论,概论,教学内容,1.,实验设计的基本要素,2.,实验设计的基本原则,3.,常用的实验设计方案,4.,样本含量的影响因素,根据是否人为地给予干预措施，医学研究可分为两类：,调查性研究,实验性研究,引 言,【,举例,】,研究吸烟与肺癌的关系,：,根据人群是否吸烟分成两组，观察吸烟人群和不吸烟人群肺癌的发病率。,不能人为地施加干预措施（即处理因素）；,不能对人群进行随机分组：受试对象接受何种处理因素或同处理的何种水平不是由随机化决定的。,特点：,以客观、真实的观察为依据，对结果进行对比分析,调查性研究,（,Observational study,）,优点,：可,1.,施加处理因素，,2.,实现分组的随机化，故可较好地控制处理因素，排除干扰，使比较组间有较好的均衡性和可比性。,缺点,：样本量较小时，均衡性和可比性难以保证；伦理学方面的问题。,实验性研究,（,Experiment study,）,【,举例,】,研究健康教育对小学生视力的保护作用,：,将小学生随机分成试验组和对照组：试验组给予有关预防近视的健康教育,+,眼保健操，对照组只是每天作一次眼保健操。,实验设计,：,科学合理地安排实验研究的过程，使实验结果能够在最少人力、物力和时间条件下，准确回答事先提出的问题。,设计,专业设计,：,统计设计,：,从,各专业角度,考虑,实验的科学安排,。,选题、建立假说、确定研究对象和技术方法等。,从,统计学角度,考虑,资料的搜集、整理和分析的设计,。,设计类型、样本含量、统计分析指标及统计分析方法。,【,案例一,】,2004,年,5,月,23,日某报纸报道：,从,200,名青年志愿者中随机选择,4,名进行,SARS,疫苗的,期临床试验，免疫后,4,名接种者的抗体均达到了规定的保护性水平，由此说明,公司研制的,SARS,疫苗保护率达到,100%,，可以在临床上推广。,设计错误：,1.,研究对象均为青年志愿者，不能推论到整个人群；,2.,例数太少：,代表性差；,不能用相对数描述,【,案例二,】,欲比较,A,、,B,两种药物对家兔尿量的单独作用及联合作用，某研究人员随机从笼子里抓了,4,只家兔，分到,A,组，又抓了,4,只分到,B,组，余,4,只分到,A,、,B,联合组，观察记录,30 min,内家兔的排尿量（,ml,）。,设计错误：,1.,未遵循随机的原则,2.,缺空白对照,【,案例三,】,探讨低剂量和标准剂量的减肥药对肥胖患者体重的影响，于服用减肥药一个月后测量患者体重如下，作者对其进行统计描述，并采用合适的统计方法比较不同剂量减肥药的效果。,设计缺陷：,未考虑服药前体重，不满足实验设计的均衡原则,举例：拟考察一种新药“,A,脂”降血脂的疗效。拟选择,40,只小鼠作为研究对象，考察,A,脂与“洛伐他仃”降血脂之间的差别，以低密度脂蛋白（,LDL,）作为疗效判断的指标。,随机分组,估计样本量,造动物模型,A,脂组,洛伐,他仃组,选择受试对象,处理,测,LDL,改变量,统计处理,结论,实验设计三大支柱,三要素,四原则,实验设计类型,第一节：实验设计的基本要素,实验设计的三要素：,受试对象,（,Subject,）,实验效应,（,Experimental effect,）,处理因素,（,Treatment,）,受试对象,处理因素,实验效应,其它因素,其它效应,举例,：,研究某药对,2,型糖尿病患者的降糖效果,1.,受试对象,（,Subject,）,：,受试对象是处理因素作用的客体，应根据研究目的来确定。,医学研究的受试对象有人和动物，实验可根据对象不同分为,动物实验,、,临床实验,、,现场实验,三大类。,选择受试对象应遵循的基本原则：,对处理因素敏感；反应必须稳定,。,（一）动物的选择,常用的有小白鼠、大白鼠、豚鼠、家兔等。,为保证动物试验的准确性，通常按实验目的和要求选择适宜的动物做试验，如在分离、鉴定病原菌时选用最敏感的动物。,如：小白鼠对肺炎链球菌、破伤风外毒素敏感；,豚鼠对结核分枝杆菌敏感。,还应注意动物的年龄、性别和生理状态。,来源：,郑州大学学报（医学版），,2011,，,46,（,3,）,目的,:,探讨不同,pH,值的十二指肠胃混合食管反流对食管腺癌发生的影响。,方法,:,选用,大鼠,建立动物模型。,建立低和高,pH,值十二指肠胃混合食管反流,SD,大鼠模型,，每组各,30,只（,雌、雄,各半），分别观察造模,40,周后动物食管炎、,Barrett s,食管、腺体不典型增生和食管腺癌的发生率。,题目：,不同反流物对十二指肠胃混合食管反流大鼠食管腺癌发生的影响,来源：,郑州大学学报（医学版），,2009,，,44,（,6,）,目的,:,建立经口内途径的下颌支垂直骨切开术,(IVRO),动物模型,为正颌外科的基础研究提供良好的实验平台。,方法：选用,恒河猴,建立,IVRO,动物模型。,题目,恒河猴下颌支垂直骨切开术动物模型的建立,（二）人的选择,临床试验中，受试对象是人（患者或健康志愿者），其要求也更加严格。,要有明确的诊断标准、纳入标准和排除标准，,还要有患者的知情同意（或知情不拒绝），,还要有医学伦理委员会的认可。,1,.,受试人群选择,：受试者依知情同意，自愿参加为原则，近期无流感病毒感染史、无流感疫苗接种史及接种禁忌症者。,2.,受试者入选标准,3,岁及其以上不同年龄的健康人群，智力正常，本人（或其监护人）知情同意，并签署知情同意书。,受试者能遵守临床研究方案的要求参加随访。,愿意在疫苗临床试验期间提供血样，协助填写研究资料。,经查问病史、体检和临床判定健康者，且符合本制品的免疫接种的受试者。,受试者能遵守临床研究方案的要求。,过去未接种过流感疫苗，且近,1,周内未接种其他预防制品。,腋下体温,37,者。,甲型,H1N1,流感病毒裂解疫苗安全性及免疫原性临床试验,3.,受试者排除标准：,研究者认为有可能影响试验评估的任何患有任何严重疾病，如：肿瘤、自身免疫病等。,对研究疫苗中的任何成份过敏者。,有神经系统症状或体征病史者。,有已知或可疑（或有高危发生可能）的免疫功能损伤或异常者。,有出血体质或出血时间延长情况者。,在过去,6,个月内曾确诊流感感染、或至少接受过一次流感疫苗接种者。,在过去,1,周内曾接受其他疫苗或免疫球蛋白注射、任何研究性药物。,在过去,7,天内曾有任何急性疾病、需要全身应用抗生素或抗病毒治疗的感染者。,在过去,3,天内曾有发热（腋下体温,38,）者。,正在参加另一项临床研究者。,2.,处理因素,（,Treatment,）,：,根据研究目的确定的欲施加的或欲观察的，能引起受试对象直接或间接反应的因素。,举例,：,药剂、手术方法、毒物等等,受试对象,处理因素,实验效应,其它因素,其它效应,抓住主要处理因素；,区分处理因素与非处理因素；,处理因素标准化，且实施中恒定不变。,非处理因素,：,与处理因素同时存在，能使受试对象产生效应的因素，因其常常干扰效应与所研究因素间的观察与分析，又常叫,混杂因素（,Confounder,）,。,研究者应通过,随机分组,、,设对照组,等方法，尽量地使全部的非处理因素，或者重要的非处理因素在各组的分布均衡（需进行假设检验），最大限度的控制非处理因素对实验结果的影响。,研究中注意：,来源：郑州大学学报（医学版），,2010,，,45,（,6,）,一般资料：选择,.56,例鹿角型肾结石患者，其中一期单通道组,32,例，一期双通道组,24,例，均知情同意。,2,组患者一般情况均衡,。,题目：,一期双通道微造瘘经皮肾镜治疗肾鹿角状结石,24,例,3.,实验效应,（,Experimental effect,）,：,是处理因素作用于受试对象的反应（,response,）和结局（,outcome,），通过观察指标来体现。,关键是指标的选择：,选择好的指标。,准确性,（,accuracy,）精密性（,precision,）,指标的选择：,指标的观察：盲法,单盲、双盲、三盲,客观性,特性,特异性（,specificity,）,灵敏性（,sensitivity,）,1.,客观性：主观指标和,客观,指标。,2.,精确性：,准确度,(accuracy),或真实性,(validity),观察值与真实值的接近程度，受,系统误差,的影响。,常用指标：灵敏度、特异度,精密度,(precision),或可靠性（,reliability,）或重复性（,repeatability,）,重复观察时观察值与其均值的接近程度，受,随机误差,的影响。,常用指标：,Kappa,值、一致百分率,第二节：实验设计的基本原则,四原则：,随机化,（,randomization,）,重复,（,replication,）,对照,（,control,）,英国统计学家,R.A.Fisher,提出实验设计三原则：,盲法,（,blind,）,-,临床试验设计,一、,随机化原则,（,Randomization,）,1.,随机化的意义,所谓随机化,(randomization),，就是采用随机的技术，使每个受试对象都有同等的机会被,抽取,或,分配,到不同的实验组和对照组。,2.,随机化应,贯穿研究设计和实施全过程，包括三层含义：,抽样随机,代表性,总体中每个观察个体有同等机会被抽取,分组随机,均衡性,每个研究对象有同等机会被分配到各处理组,实验顺序随机,平衡顺序或季节的影响,每个研究对象先后接受,处理的机会相同,1.,掷硬币、,掷骰子或,抽签,2.,随机数字表法,（,Table of random number,）,3.,计算机的伪随机数发生器,（,Pseudo random number,，,PRN,）,3.,随机化的方法,软件,种子数,3.1,抽样的随机,单纯随机抽样,系统抽样,分层抽样,整群抽样,【,SPSS-,软件实现,】,产生对象编号,设计种子数,运行随机抽样过程,单纯随机抽样,排序：随机编号,单纯随机抽样,-STATA,实现,set,obs,100,产生数据文件，含,100,个记录,gen,id=n,产生变量,id,save,d:mydata,保存数据,set seed 12345,设定种子数,sample 15,抽取,15%,的观察单位,L,ist,显示抽中的,15,个编号,STATA,程序：,结果,分层随机抽样,先将总体分成若干层，然后再从每层中随机抽取一部分对象构成研究样本。,系统抽样,(,systematic sampling),整群抽样,Cluster sampling,Section 4,Section 5,Section 3,Section 2,Section 1,综合抽样,多阶段随机抽样,从每个城区和县各抽取,1,个街道和,1,个镇,抽中现场年龄在,35,74,岁之间的居民均作为研究对象,31,个省,5,个北部城市,5,个南部城市,从每个城市随机抽取一个县和一个城区,分层随机抽样,分层随机抽样,分层随机抽样,整群抽样,案例找错：,随机选取,2005,年,1,月至,2006,年,12,月期间在郑州市中心医院口腔科就诊的,203,例中重度慢性牙周炎患者为研究对象，选自同期在该科就诊的牙周健康的患者作为对照。,仅笼统地说“随机”，未说明随机抽样的具体方法！,3.2,分组的随机,研究者可从研究目的、处理因素的多少，并结合专业要求选择适合的设计方案，如：,完全随机设计、配对设计、随机区组设计,等，然后进行随机分组。,目的：,使各组之间的非处理因素均衡。,完全随机化分组,（,Complete randomization,）,：,直接将受试对象进行随机化分组。,方法一：,随机数字表法,编号：动物按体重大小、患者按就诊次序,取随机数（与,n,的位数相同）,确定组别,【,举例,】,采用随机化的方法将同性别、体重相近的,30,只动物分到,A,、,B,、,C,三组。,附表,1,随机数字表（部分）,方法一：随机数字表法,编号：动物按体重大小、患者按就诊次序,取随机数（与,n,的位数相同）,编号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,随机数,16,77,23,02,77,09,61,87,25,21,3,的余数,1,2,2,2,2,0,1,0,1,0,编号,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,随机数,28,06,24,25,93,16,71,13,59,78,3,的余数,1,0,0,1,0,1,2,1,2,0,编号,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,随机数,23,05,47,47,25,78,43,76,71,61,3,的余数,2,2,2,2,1,0,1,1,2,1,A,组,6 8 10 12 13 15 20 26,B,组,1 7 9 11 14 16 18 25 27 28 30,C,组,2 3 4 5 17 19 21 22 23 24 29,按号分组：,方法二：采用随机数排秩的办法，事先规定随机数排序为,1-10,的,A,组，,11-20,的为,B,组，,21-30,的为,C,组。,编号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,随机数,16,77,23,02,77,09,61,87,25,21,排序,6,25,9,1,26,4,20,29,12,8,编号,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,随机数,28,06,24,25,93,16,71,13,59,78,排序,15,3,11,13,30,7,22,5,19,28,编号,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,随机数,23,05,47,47,25,78,43,76,71,61,排序,10,2,17,18,14,27,16,24,23,21,A,组,1 3 4 6 10 12 16 18 21 22,B,组,7 9 11 13 14 19 23 24 25 27,C,组,2 5 8 15 17 20 26 28 29 30,方法三,：通过计算机编程实现完全随机化分组,set,obs,30,产生数据文件，含,30,个记录,gen,id=_n,产生变量,id,set seed 124,设定种子数,gen r=uniform(),产生随机数,r,sort r,随机数,r,排序,gen treat=group(3),将所有记录按随机数排序并分到,3,组,L,ist,显示分组结果,STATA,程序：,运行结果：,高压氧综合治疗婴幼儿脑瘫临床疗效观察,一文,选择,2006.12006.12,在中国人民解放军,91,医院确诊的,6,月,3,岁脑瘫患儿,140,例。,采用随机分组法分为两组，一个为实验组（,70,例），另一个为对照组（,70,例），实验组在对照组常规综合治疗（头针、穴位注射及功能训练等）的基础上加用高压氧治疗。,仅笼统说“随机分组”，未说明随机分组的具体方法。,案例找错：,步骤一：首先按照体重顺序排序并编号,1,，,2,，,3.,步骤二：应用程序产生随机数字,步骤三：约定每一个区组中随机数最小的到,1,组，依次为,2,，,3,，,【,举例,】,将,60,只小白鼠按体重作为分层或区组因素，分到,10,个区组，随机分配每个区组中的,6,只小白鼠到不同的实验组（共,6,个）。,分层或区组随机化分组,方法,：通过计算机编程实现分层随机化分组,STATA,程序：,set,obs,60,egen,id=,seq,(),egen,b=seq(),block(6),set seed 2568,gen r=uniform(),list,sort b r,gen g=(mod(_n-1,6)+1,sort id b,list id b g,STATA,结果：,随机：,random,机会均等，客观性,随意：,as will,随主观意愿，主观性,研究设计及论文中常见随机化方面的问题有：,未注明分组是否随机，或未采用随机化分组方法。,未说明随机的方法，只是笼统地说“将病例随机分为两组”；,随机化方法错误，如按奇偶数、单双日、入院顺序分组等；,随机不同于随意，随机不代表均衡,受试对象,处理因素,实验效应,其它因素,其它效应,举例,：,研究某药对,2,型糖尿病患者的降糖效果,二、,对照的原则,（,Control,）,对照是比较的对象；其设置可,使实验组和对照组内的非处理因素基本一致，使处理因素的效应得以显露。,安慰剂对照,空白对照,标准对照,相互对照,实验对照,历史对照,对照,常用的对照形式：,安慰剂对照,（,Placebo control,）,对象,I,处理效应,其它因素其它效应,对象,II,效应,其它因素,其它效应,实验组：,对照组：,微量营养素片,安慰剂,举例：了解微量营养素对,HIV/AIDS,患者的影响，干预组给复合微量营养素片，对照组给安慰剂。,安慰剂,（,Placebo,）,无药理作用的“假药,”,或“伪药,”(,dummy medication,),外观（剂型、大小、顔色）、重量、气味及口味等与试验药物一致。,目的,：,克服研究者、受试对象、评价者等由于心理因素所造成的偏倚；,消除疾病自然进程的影响，分离出由于试验药物引起的真正反应。,注意：,慎用，以不影响人的健康为前提。,空白对照,（,Blank control,）,举例：探讨口服,VA,对预防石棉工人肺癌的作用。,概念：不给对照组施加任何处理因素。,举例：,用途：这种对照只有在处理因素很强，非处理因素很弱的情况下才能使用。如放射治疗或化疗。,空白对照,（,Blank control,）,对照组不施加任何措施，反映研究对象在实验过程中的自身变化。,由于处理手段非常特殊，安慰剂盲法试验无法执行，或执行起来非常困难,如放射或手术治疗。,临床试验中，可用于不适合安慰剂对照或慢病研究中。,试验药的不良反应非常特殊，以至无法使研究者处于盲态（,blindness,），用安慰剂意义不大，这时采用空白对照。,实验对照,（,Experimental control,）,举例：考察补充赖氨酸对儿童发育的影响,概念：不给对照组施加处理因素，但施加某种实验因素。,举例：,处理因素是赖氨酸，实验因素,“,面包量,”,。,用途：当处理因素的施加需伴随其它因素时。,自身对照,（,Self control,）：,实验和对照在同一受试对象身上进行，如身体对称部分或前后接受两不同处理。,对象,I,A,效应,其它因素,其它效应,A,对象,II,B,效应,其它因素,其它效应,B,实验组：,对照组：,举例：研究某治疗烧伤新药的疗效。,同个体某部位,同个体对称的部位,举例：,研究盐酸西布曲明的减肥效果,-,前后对照,注意,：单一的前后对照是不提倡的；要设对照组。,前后对照不是同期对照；,在实验中同样需要另设一个对照组，用处理前后效应的差值来比较实验组和对照组。,西布曲明,肥胖患者体重,（服药前）,肥胖患者体重,（服药后）,如果是治疗前后某项指标的比较，必需保证,试验前后某些环境或自身因素保持不变！,编号,服药前,服药,5,天,服药,15,天,服药,20,天,1,141.3,124.7,123.3,124.0,2,142.0,137.7,130.7,131.7,3,142.7,138.0,148.7,147.3,4,143.0,136.7,133.3,129.3,5,143.7,123.3,123.3,116.7,6,144.7,130.7,133.3,135.3,7,145.0,130.0,1367,133.3,8,145.7,149.3,147.7,149.3,9,147.0,143.7,140.0,140.7,10,148.3,145.7,142.7,144.0,SBP,(mmHg,）,标准对照,（,Standard control,）：,概念：不设立专门的对照组，,实用现有的标准方法或常规方法，或现有的标准值或参考值作对照。,缺点：试验组的时间、地点和环境不同于人们现有标准，因此缺乏可比性。,举例：在分析白加黑治疗感冒患者疗效时，不设立专门对照，而是与传统药物感冒通比较。,对照设立常见问题：,缺乏对照；,对照设置不当：,使用非同期对照或历史对照；,组间基础状况不均衡；,对照组例数与实验组例数相差悬殊；,对照不全或多余对照。,A.,实验对照,B.,空白对照,C.,安慰剂对照,D.,相互对照,E.,自身对照,1.,为研究某新药治疗胃溃疡的效果，对照组选用雷尼替丁治疗，这属于,。,2,.,为明确某食物疗法对贫血的疗效，选用治疗前、后血红蛋白量作为疗效观察指标，这属于,。,3.,为研究某感冒药物疗效，实验组服用该新药，对照组不使用任何药物，这属于,。,4.,若上题，对照组服用感冒通胶囊，则属于,。,练习题：,三、重复原则,在相同的实验条件下，进行多次研究或多次观察，以提高实验的可靠性和科学性。,整个实验的重复,：,它确保了实验的重现性，从而提高了实验的可靠性。,用多个受试对象进行重复,：,它避免了把个别情况误认为普遍情况。,要求：要有足够的样本含量（,sample size,）。,同一受试对象的重复,：保证了观察结果的精度,包括：,目的：,估计变异的大小，降低变异的大小,四、盲法原则,是为了避免受试对象或研究者的心理因素对观察结果的影响而采取的措施。,临床试验论文中应说明盲法的选择依据和具体实施步骤，在难以设盲的试验中，应描述为了减少偏倚、可靠判定受试药品临床疗效所采取的措施。,第三节：常用的实验设计方法,常用的实验设计方法：,考查,单个因素,的效应,考查,多个因素,的效应,完全随机设计,配对设计,随机区组设计,重复测量设计,析因设计,交叉设计,一,、,完全随机设计,（,Complete randomized design,）,又叫简单随机设计,（,Simple randomized design,）,，,将同质受试对象随机地分配到各处理组，再观察其实验效应。,平衡设计,(,Balanced design,),：各组样本含量相等；,非平衡设计,(,Unbalanced design,),：各组样本含量不等,研究总体,受试对象,实验组,对照组,纳入标准,排除标准,随机化,总体,样本,随机抽样,随机分组,样本,1,样本,2,方案一：,方案二：,二,、,配对设计,（,Paired design,）,配对因素：可能影响实验结果的主要混杂因素。,A B,配对的主要形式有：,将两条件相同或相近的受试对象配成对子（含同一个体两对称器官或组织），分别接受两种不同的处理。如：小鼠配对实验。,同一受试对象（人或标本）分别接受两种不同处理。,前后配对：同一受试对象接受一种处理前后。,配对设计,的优缺点：,优点,：,可增强处理组间的均衡性，实验效率较高；,所需样本含量较小。,缺点,：,配成对子比较困难；,丢失对子,配对欠佳或配对失败时，反而降低效率。,三、,随机区组设计,（,配伍组设计）,A B C D,随机区组设计,（,Randomized block design,）,又称随机单位组设计，随机配伍组设计。,b,个区组：,A,和,B,每个区组内：,k,个受试对象,k,个处理：有待比较,特点：,将受试对象按性质（如动物按窝别、性别、体重；病人按病情、性别、年龄等非处理因素）相同或相近者组成,b,个区组（或称单位组、配伍组）；,每个区组中,k,个受试对象随机分配到每个区组,k,个处理组中去。,举例,：,30,只实验用大白兔，按窝别同，体重近划分为,10,个区组，每区组,3,只大白兔随机采用,A,、,B,、,C,三种处理方案，问三方案处理后血白蛋白减少量有无不同？,随机区组设计：,优点,：,每个,区组中,k,个受试对象有较好的同质性,均衡性较好 易查出各处理间的差别,缺点,：,要求区组间受试对象数与处理数相等；,若每区组试验过程中有一对象丢失，则整个区组就不能用了。,数据的丢失,，统计麻烦,四、,重复测量设计,（,repeated measurement design,）,举例：,为比较中药降压宝,00,号干预高血压,级人群与传统的西药利福平疗效有无差别，根据统一的纳入标准收治了,20,名高血压,级患者，随机分为,2,组，实验组服药降压宝,00,号，对照组服用西药利血平。对每一位患者在服药前、服药后,6,天、服药后,12,天、服药后,18,天分别测量血压如下：,重复测量设计,：,同一受试对象不同时间（或部位）重复多次测量所得到的资料,【,统计分析,】,重复测量数据的方差分析,组别,受试对象,阶段,I,清除阶段,(wash out),阶段,II组,1,1,处理,A,无处理,处理,B,2,n1,组,2,1,处理,B,无处理,处理,A,2,n1,五、,交叉设计,（,Cross-over design,）,举例,：某医生为研究某新药,A,治疗哮喘的疗效，以旧药舒喘宁,B,为对照，测服药,8,小时的最大呼气流量值。,交叉设计,：,是一种特殊的自身对照设计，按事先设计好的试验次序，在各个时期对研究对象实施各种处理，比较各处理组间的差异。,两种处理：,A,和,B,两个阶段：,I,和,II,随机分为两组：组,1,先,A,后,B,组,2,先,B,后,A,22,交叉：,能够分析：处理因素之间的差别,时间先后顺序的差别,双因素设计,两阶段,两处理,优点,：,所需样本例数可少一些，节约样本含量；,控制个体差异和时间因素对处理因素的影响，效率较高；,临床试验中，均等地考虑了每个患者的利益。,缺点,：,处理时间不能太长；,若患者治愈或死亡，则后一阶段无法进行。,受试对象在某一阶段退出实验，就会造成该阶段及以会数据的丢失，增加统计分析的困难。,交叉试验的优缺点：,清除阶段旨在消除前一处理的剩余效应，其长短取决于药物在血清中衰减程度，一般大于,68,个半衰期。,盲法：以提高受试对象的依从性，避免偏倚。,不宜用于有自愈倾向或病程较短的疾病研究。,交叉试验的注意事项：,六,、,析因设计,（,Factorial design,）,又称,完全,交叉分组设计是将两个或多个实验因素的各水平进行组合，对各种可能组合都进行实验，从而探讨：,各实验因素的主效应（,main effect,）,各因素间的交互作用（,interaction,）：当某一因素在各水平间变化时，另一个或多个因素各水平的效应也相应地发生变化。,举例,：某研究人员要了解某升白细胞（,A,）和纯苯（,B,）对大鼠吞噬指数的影响，以及两者同时使用时的效应，测得吞噬指数结果如下：,用升白药物（,a,1,i,=1,）,不用升白药物（,a,2,i,=2,）,用纯苯 （,b,1,j,=1,）,不用纯苯（,b,2,j,=1,）,用纯苯（,b,1,j,=1,）,不用纯苯（,b,2,j,=1,）,X,ijm,1.94,3.80,1.85,3.88,2.50,3.90,2.01,3.84,2.03,4.06,2.10,3.96,2.10,3.85,1.92,3.92,2.08,3.84,2.04,3.80,各因素的,主效应,（,main effect,）,各因素间的,交互作用,（,interaction,）：当某一因素在各水平间变化时，另一个因素各水平效应也发生相应地变化。,析因设计,：,优点,：,全面高效性,以最小实验次数探讨各因素的主效应，,同时获得各因素间的交互作用；,通过比较各种实验的组合，寻求最佳组合。,缺点,：,工作量大；,统计分析复杂。,第四节：样本含量的影响因素,1.,概念：指观察例数的多少，又称样本大小。即指保证一定检验效能的前提下，所需要的样本的最小观察单位数。,2.,原则,：科学实验需要,重复。,一、样本含量,（,Sample size,）,估计,1.,忽视应当保证足够的样本含量：,抽样误差大，所得结果不稳定，结论的可靠性差，用于 推断总体的精度差。,检验效能低，导致总体中事实上存在的差异未能检测出来，出现假阴性（,false negative,）的结果,2.,片面追求大样本：,实际工作困难，浪费人力物力、时间；,引入过多的混杂因素，影响数据质量。,二、克服样本估计中的两种错误倾向：,三、影响样本含量估计的,四个主要因素：,：,第,I,类错误概率,，,也是检验水准,；,：,第,II,类错误概率,，,或检验效能,1-,：,容许误差,：,总体标准差,或,总体概率,（,1,）,检验水准,，第一类错误概率,一般情况下,越小，所需样本含量越大。应用时注意单双侧。,（,2,）,或检验功效,（,1-,）,1,越大，所需样本含量越多。,一般要求,1-,在,0.80,及以上。,（,3,）,容许误差,容许误差越大所需样本含量越小。,（,4,）,总体标准差,或,总体概率,反映资料的变异度，,愈大，所需样本含量愈多。,通常经过预实验，查阅文献和专业知识判断,总体概率,越近于,0.50,，则所需样本含量愈多。,四、样本含量的估计方法：,经验法,：根据前人的研究结果或咨询同行专家的方法来确定样本例数，该方法较为粗略。,查表法,：方便，但受到列表的限制；,计算法,：采用专用公式计算，可根据检验效能的公式反推过来求样本含量,。,四、样本含量的常用软件：,SAS,nQuery,Advisor,PASS,Excel,Sample power,EGRET SIZ,SASA,第五节：,常见错误实例辨析,统计设计中常见的错误：,研究设计不科学；,未进行随机抽样、随机分组、随机化方法不科学或随机化方法介绍太笼统；,对照缺乏、对照不合理；,未交待所取样本量的计算依据；样本量不合适；,未采用盲法（临床试验）或未正确应用盲法；,实验组和对照组某些重要的非处理因素不均衡。,【,实例,1】,泰舒达治疗帕金森病患者的随机对照实验,方法：将,226,名对象随机分为,2,组。对照组给予美多巴，干预组给予泰舒达加美多巴。采用帕金森病统一评分量表,(UPDRS),、,UPDRS,、,UPDRS,、,UPDRS,，于治疗前及治疗,12,周结束时对患者生存质量进行测评，采用两独立样本的,t,检验比较治疗后两组,UPDRS,评分有无差异。,未交待如何随机分组；,未采用盲法；,统计分析方法与设计类型不吻合。,错误：,【,实例,2】,：,某研究者为探讨原发性高血压患者肾小管早期损害的监控指标，选取尿常规、尿蛋白检查阴性，血肌酐、尿素氮均正常的原发性高血压患者,74,例作为病例组，其中男,43,例，女,31,例，平均年龄,61,岁（,40,73,岁）。根据高血压的病程将患者分为三组，,组高血压病期,10,年，,组病期,10,20,年，,组病期,20,年。另选取,53,名体检健康的职工为对照组。观测各组尿,RBP,、,mALB,和,2-MG,的取值。结论为：尿,RBP,、,mALB,和,2-MG,是原发性高血压患者肾小球、肾小管早期损害的敏感指标。,错误：,对照组和病例组在某些重要的非处理因素方面不均衡。,未明确写出对照组平均年龄以及年龄所在的范围，也未交代性别构成情况（我国在职职工的年龄通常在,18,60,岁之间，平均年龄约,40,岁），年龄和性别不仅对血压有影响，对肾功能也有一定程度的影响。,高血压患者与健康职工在“体力和脑力劳动强度、生活方式、心理和精神的紧张程度等诸多方面不具有可比性，而这些重要的非实验因素可能对肾功能也存在不同程度的影响。,【,实例,3】,为观察甲紫注入小型猪正常腮腺后组织病理变化情况。选择,6,个月龄、体重,20,25 kg,的实验用小型猪,15,只。每只动物任选一侧腮腺为实验组，另一侧作为正常对照组，以消除个体差异及增龄对实验结果的影响。按注入甲紫后,1,周、,2,周、,1,个月、,3,个月及,6,个月将,15,只动物随机分为,5,组，每组,3,只（每个组的,3,只动物分别随机注入,0.6,、,1.0,及,4.0 ml 1%,甲紫溶液），然后观察组织病理变化情况。,错误：,每个实验条件下只有,1,只动物，违背了实验设计中的“重复原则”。,第六节：实验设计及结果报告,前言,：研究背景和研究目的。,研究方法,：,研究地点，受试对象的来源、纳入排除标准，确定样本含量的方法，分组方法，研究的设计方案，干预措施及其实施，测量指标及判断结果的标准，防止偏倚和干扰的对策，统计处理软件，版号，统计学方法。,3.,研究结果,：,统计描述,-,各组进入统计分析的倒数及特征；,统计推断,-,组间差异性、相关性等分析结果。,小 结,科研方法按是否给预干预措施分为：,实验型研究,实验设计,观察性研究,调查设计,实验设计的,三要素,：,实验对象、处理因素、实验效应,实验设计的,基本原则,：,对照原则、随机化原则、重复原则,明确,正确估计样本含量,的重要意义，样本含量估计的四要素，尽量用计算法求得样本含量。,教学目的和要求,【,掌握,】,实验设计的基本要素,实验设计的基本原则：随机、对照、重复、盲法,样本含量的含义及影响因素,【,了解,】,常见的实验设计类型,作业：,请于,9,月,16,日前，将你的答案，写上姓名，学号，班级，发至邮箱：,hanyaa800,一、简答题：,1.,实验研究和调查研究的根本区别是什么？,2.,实验研究样本含量估算的四要素是什么？,3.,配对设计和完全随机设计相比，有什么优势？,4.,为明确某种化妆品对皮肤有无损害作用，将,12,只大白鼠的左背涂抹该化妆品，右侧对称部分涂抹生理盐水作对照，,72,小时后观察皮肤反应，这属于什么对照？,5.,为比较,A,、,B,两种方法对乳腺癌的诊断效果，某研究者随机抽取,100,名已确认的乳腺癌患者，同时用,A,、,B,两种方法对各患者进行检验。,A,、,B,两法皆检出的有,45,人，,A,、,B,两法皆未检出的有,30,人，,A,法检出而,B,法未检出的有,10,人，该实验属何种设计方案？,二、案例分析：,1.,欲观察,E1A,基因治疗能否制裸鼠肿瘤生长，研究者取,20,只,4,周龄裸鼠，接种癌细胞系后，随意地分为,4,组。已知裸鼠的性别、体重等非实验因素对实验结果可造成不同的影响。请辨析该设计存在哪些问题？应如何改进？,2.,“中西医结合治疗急性支气管炎,31,例疗效观察”？一文，观察病例,62,例，随机分为,2,组。对照组,31,例，采用西药治疗，根据病情选用药物；试验组,31,例，在对照组治疗基础上，加中药“达原饮加减方”治疗，以结果数据进行分析，下结论，请问：,该设计有无对照？如有，属何种类型对照？,该设计的试验组与对照组的设置有何不妥？若有，存在的主要问题是什么？,THANK YOU!,