科研设计的原则专家讲座.pptx

第五章第五章 科研设计标准科研设计标准 五标准五标准随机、对照、盲法、重复、均衡随机、对照、盲法、重复、均衡科研设计的原则第1页基本原理 科研设计目标就是在被试原因作用于受试对科研设计目标就是在被试原因作用于受试对象后，能产生效应，依据效应性质和大小来象后，能产生效应，依据效应性质和大小来判断被试原因作用。判断被试原因作用。但机体出现效应（反应）不单是取决于被试但机体出现效应（反应）不单是取决于被试原因，还受其它一些影响原因干扰，如年纪、原因，还受其它一些影响原因干扰，如年纪、性别、病变程度、生活情况等。这些原因就性别、病变程度、生活情况等。这些原因就是干扰原因（非被试原因）。是干扰原因（非被试原因）。科研设计的原则第2页例：抗高血压试验T为被试原因，效应为Et；C为干扰原因，效应为Ec。二者作用总效应是E。则：T+C EEt Ec试验设计根本目标就是要固定C，使C效应能够抵消，T效应能单独显示出来。可采取以下方法：（1）采取对照方法，“你有我也有”，以相互抵消C。A:T+C E Et Ec B：C E Ec AB:T+CC Et Ec-Ec T EtA:T1+C Et1 Ec B:T2+C Et2 Ec A-B:T1+C-（T2+C）Et1 Ec（Et2 Ec）T1-T2 Et1-Et2（2）尽可能控制C，使对照各组含有齐同可比性，这么抵消才有效。科研设计的原则第3页一、随机一、随机随机是按照概率论标准，使每个受试对象都有同等机会被抽取到样本中或有均等机会被分配到不一样组别。抽样随机化，分组随机化，试验次序随机化抽样随机化，分组随机化，试验次序随机化科研设计的原则第4页（一）目标（一）目标1.确保组间均衡性和齐同性，以减小抽样误差。即能将影响研究结果未知原因能机会均等地分配到试验组和对照组中，从而确保组间齐同可比性。2.确保试验资料可统计性。随机是对试验数据进行统计分析前提。一、随机一、随机科研设计的原则第5页（二）方法（二）方法1.随机数字表法随机数字表法（1）两组样本分配）两组样本分配 设总样本为设总样本为N，n1=n2A.先对样本进行编号B.从随机数字表中查随机数RN数字，先找出N/2随机数字。（注意：重复不取）C.要求先取N/2随机数字对应编号样本分在第一组，其余样本分在另一组。优点：样本分配后，必定n1=n2，不需调整。适合用于对小样本分配。一、随机一、随机科研设计的原则第6页（2）多组分配（多组分配（K3）依随机数依随机数R/N余数进行分组余数进行分组每组样本数为N/Kn，R/N余数分组为：1n：A;n12 n：B;2 n13 n：C缺点：不直观，实用性不强。依依R/K余数分组余数分组，余数为几则分到对应组。步骤：样本编号取随机数字（注意：取R时重复不取）计算R/K余数，并进行初分调整，尽可能使每组样本数相等。一、随机一、随机科研设计的原则第7页2.随机排列表法随机排列表法适合用于小样本，不适合用于抽样研究。大样本（适合用于小样本，不适合用于抽样研究。大样本（N20）时可分段进行。）时可分段进行。（1）两组分配两组分配 总样本为总样本为N步骤：样本编号，查随机数字（取0时RN,不取0时RN），分组编号：1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12R（不取0，8 6 5 12 1 4 3 9 2 11 7 10R12）P365，第一行第一个分组（按奇偶）B B A B A B A A B A A B（按N/2）B A A B A A A B A B B B一、随机一、随机科研设计的原则第8页（2）多组分配）多组分配每组分n=N/K，取RN（0不取），要求：1-n为A，n12n为B，2n1-3n为C.编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 R（5行第 1 2 7 4 5 12 10 9 8 6 3 11一个起）分组 A A B A B C C C B B A C一、随机一、随机科研设计的原则第9页二、对照二、对照（一）目标（一）目标 经过对照排除非被试原因干扰，判别被试经过对照排除非被试原因干扰，判别被试原因和非被试原因差异，消除和减小试验原因和非被试原因差异，消除和减小试验误差，从而使被试原因效应能显示出来。误差，从而使被试原因效应能显示出来。为试验设计第一标准。为试验设计第一标准。科研设计的原则第10页（二）标准（二）标准 根本标准是根本标准是“齐同对比齐同对比”标准。标准。除被试原因外，试验组和对照组各种非被试原因除被试原因外，试验组和对照组各种非被试原因应尽可能相同或靠近，使试验组和对照组干扰原应尽可能相同或靠近，使试验组和对照组干扰原因处于对等状态，从而减小由此引发试验误差，因处于对等状态，从而减小由此引发试验误差，使试验效应能显示出来。使试验效应能显示出来。二、对照二、对照科研设计的原则第11页（三）形式（三）形式1.依时间划分依时间划分（1）同期平行对照：同期平行对照：在同一时期内进行对照组和试验组平在同一时期内进行对照组和试验组平行试验。行试验。特点：可比性强。特点：可比性强。（2）历史对照（回顾性对照）：历史对照（回顾性对照）：以过去资料（本人或他人）以过去资料（本人或他人）与此次研究结果进行比较。与此次研究结果进行比较。特点：因为各种致病原因及医疗条件等现在和历史不一致，特点：因为各种致病原因及医疗条件等现在和历史不一致，故其可比性差，属不完善对照。不主张使用。故其可比性差，属不完善对照。不主张使用。二、对照二、对照科研设计的原则第12页（三）形式（三）形式2.依对照物分依对照物分（1）抚慰剂对照：抚慰剂对照：指外形指外形、颜色、大小均与试验药品相近，、颜色、大小均与试验药品相近，但不含任何有效成份制剂。降低心理原因引发偏倚。但不含任何有效成份制剂。降低心理原因引发偏倚。以不损害病人健康为前提。以不损害病人健康为前提。（2）空白对照：）空白对照：对照组不给予任何处理办法，只是干扰原对照组不给予任何处理办法，只是干扰原因与试验组相同。因与试验组相同。特点：因为不施加任何处理办法，故主要用于了解疾病特点：因为不施加任何处理办法，故主要用于了解疾病自然发生、发展规律、预防。可主要用于动物试验。不自然发生、发展规律、预防。可主要用于动物试验。不主张用于临床效应研究。主张用于临床效应研究。二、对照二、对照科研设计的原则第13页（三）形式（三）形式2.依对照物分依对照物分（3）试验对照：试验对照：对照组除无拟研究被试原因外，施加被试对照组除无拟研究被试原因外，施加被试原因方式、路径、操作等均与试验组相同。相当于假手原因方式、路径、操作等均与试验组相同。相当于假手术对照组、无药品空白对照组。术对照组、无药品空白对照组。（4）标准对照标准对照 阳性对照：以一个公认被试原因作为对照。阳性对照：以一个公认被试原因作为对照。阴性对照：以无某种效应原因处理对照组。阴性对照：以无某种效应原因处理对照组。参考值对照：经过建立正常参考值，以参考值作为对照。参考值对照：经过建立正常参考值，以参考值作为对照。二、对照二、对照科研设计的原则第14页（三）形式（三）形式3.以对照方式分以对照方式分（1）配对对照配对对照A.本身配对对照：本身配对对照：同一个体在处理原因作用前后比较前后效应差同一个体在处理原因作用前后比较前后效应差异。异。B.异体配对对照：异体配对对照：将条件相同两个个体配对，其中一个样本用拟将条件相同两个个体配对，其中一个样本用拟研究被试原因，另一样本用对照处理原因。研究被试原因，另一样本用对照处理原因。（2）交叉对照：交叉对照：同一受试对象按先后接收对照物和被试原同一受试对象按先后接收对照物和被试原因，或先接收被试原因再接收对照原因。因，或先接收被试原因再接收对照原因。实际上为一个交叉配对对照。实际上为一个交叉配对对照。二、对照二、对照科研设计的原则第15页（三）形式（三）形式3.以对照方式分以对照方式分（3）相互对照：相互对照：不设置单独对照组，而是以不一样被试原因不设置单独对照组，而是以不一样被试原因作用于不一样试验组样本，在几个试验组之间进行比较。作用于不一样试验组样本，在几个试验组之间进行比较。相互对照多作平行对照，被试原因同时施加。相互对照多作平行对照，被试原因同时施加。（4）潜在对照：潜在对照：以史无前例作为对照。在接收某原因时，一以史无前例作为对照。在接收某原因时，一些不能自愈或进行性加重疾病治愈或好转，因为前无先例，些不能自愈或进行性加重疾病治愈或好转，因为前无先例，故能够必定该原因有效。故能够必定该原因有效。主要用于不能自愈、或可快速致命疾病研究。主要用于不能自愈、或可快速致命疾病研究。二、对照二、对照科研设计的原则第16页（四）注意事项（四）注意事项1.保持良好保持良好齐同可比性齐同可比性。注意试验组和对照组各项。注意试验组和对照组各项条件（非被试原因）应含有整齐可比性。条件（非被试原因）应含有整齐可比性。2.依据研究目标，正确选择对照，并力争完善依据研究目标，正确选择对照，并力争完善。二、对照二、对照科研设计的原则第17页三、盲法三、盲法（一）定义（一）定义在进行研究时，不可防止地要受观察者和观察者在进行研究时，不可防止地要受观察者和观察者心理原因影响；另外，试验指标结果判断也易受心理原因影响；另外，试验指标结果判断也易受观察者主观原因影响。观察者主观原因影响。为得到被试原因不受干扰自然结果，应该使观为得到被试原因不受干扰自然结果，应该使观察者和被观察者事先不知道被观察者接收何种处察者和被观察者事先不知道被观察者接收何种处理，这就是盲法。理，这就是盲法。科研设计的原则第18页（二）分类（二）分类1.双盲设计双盲设计 观察者和被观察者双方事先都不知道何组接收被试原因或观察者和被观察者双方事先都不知道何组接收被试原因或对照原因，只有第三者知道。第三者在整个研究计划中起对照原因，只有第三者知道。第三者在整个研究计划中起监督和保密作用。监督和保密作用。意义：消除了双方心理原因对效应影响，结论可信性大。意义：消除了双方心理原因对效应影响，结论可信性大。应用：慢性非危重病证研究。应用：慢性非危重病证研究。双盲双模拟双盲双模拟试验室研究。试验室研究。三、盲法三、盲法科研设计的原则第19页（二）分类（二）分类2.单盲设计单盲设计 受试者不知道处理方式（是盲），而观察者知道处理方式受试者不知道处理方式（是盲），而观察者知道处理方式（不是盲）。（不是盲）。意义：消除了受试者心理原因对效应影响，便不能消险观意义：消除了受试者心理原因对效应影响，便不能消险观察者影响，故其结论可信性小于双盲研究。察者影响，故其结论可信性小于双盲研究。应用：适合用于急性病或危重病临床研究。应用：适合用于急性病或危重病临床研究。三、盲法三、盲法科研设计的原则第20页（二）分类（二）分类3.非盲设计非盲设计 在一些无法做到盲法研究中，此时不能消除观察者和被观在一些无法做到盲法研究中，此时不能消除观察者和被观察者心理原因对效应影响。察者心理原因对效应影响。缺点：因无法做到盲法，故偏差大，可信性小。缺点：因无法做到盲法，故偏差大，可信性小。注意：注意：尽可能以客观指标和治愈率进行比较，以消除主观尽可能以客观指标和治愈率进行比较，以消除主观原因对效应影响。原因对效应影响。不能单纯以自觉症状或体征改进来进行比较，不然难以防不能单纯以自觉症状或体征改进来进行比较，不然难以防止心理原因影响。止心理原因影响。三、盲法三、盲法科研设计的原则第21页四、重四、重 复复 重现性：在相同条件下，能重复出相同结果。重现性：在相同条件下，能重复出相同结果。重复数：当受试对象足够多时，才可得到可靠结果。重复数：当受试对象足够多时，才可得到可靠结果。（一）重复数必要性（一）重复数必要性1.使各组均数或差值逼真。使各组均数或差值逼真。2.使试验误差确定合理，主要是使误差（标准误）减小。使试验误差确定合理，主要是使误差（标准误）减小。3.使统计学推断正确。使统计学推断正确。4.排险偶然性，发觉必定性。排险偶然性，发觉必定性。科研设计的原则第22页四、重四、重 复复（二）重复方式（二）重复方式1.整个试验重复。整个试验重复。2.用多个受试对象进行重复。用多个受试对象进行重复。3.同一个受试对象重复观察与测量。同一个受试对象重复观察与测量。科研设计的原则第23页（三）样本数影响原因（三）样本数影响原因1.组间差异越大，所需样本越少。组间差异越大，所需样本越少。2.标准差越大（误差越大），所需样本越多。标准差越大（误差越大），所需样本越多。3.效应指标性质：计数资料样本大于计量资料。效应指标性质：计数资料样本大于计量资料。4.显著性水平：样本数与显著性水平成反比。显著性水平：样本数与显著性水平成反比。但过大地增大样本数可能会出现假阳性结论。但过大地增大样本数可能会出现假阳性结论。5.试验结果可能性：双向试验样本数试验结果可能性：双向试验样本数单向试验。单向试验。6.设计类型：设计效率高方法所需样本少。设计类型：设计效率高方法所需样本少。四、重四、重 复复科研设计的原则第24页（四）（四）样本数预计样本数预计1.基本预计法基本预计法2.计算法和查表法：确定试验样本主要方计算法和查表法：确定试验样本主要方法。法。四、重四、重 复复科研设计的原则第25页（1）两样本率比较各组样本数估算两样本率比较各组样本数估算 n=（p1*q1+p2*q2）（）（Z+Z）2/（p1-p2）2 p130%，p250%，q170%，q250%本例为双向试验，查表得本例为双向试验，查表得Z 1.961-=90%,=1-90%=0.1 为双侧试验为双侧试验 查表查表Z=1.96 Z=1.28n=（0.3*0.7+0.5*0.5）*（1.96+1.28）2/（0.3-0.5）2=121查表法：查表法：四、重四、重 复复科研设计的原则第26页（2）计量资料配对设计样本数估算）计量资料配对设计样本数估算计算法：计算法：n=（s/D）2（Z+Z）2 查表法：查表法：（3）计量资料成组比较样本数估算）计量资料成组比较样本数估算计算法：计算法：查表法：查表法：四、重四、重 复复科研设计的原则第27页（4）计量资料随机区组设计试验样本量估算计量资料随机区组设计试验样本量估算（n1=n2.=n）在在=0.05条件下，样本量估算公式为：条件下，样本量估算公式为：n=2*（MSe/D2）*（Q+Z）2 n为每组样本估算量，为每组样本估算量，MSe为误差均方，为误差均方，D为组间差异（最大均数和最小为组间差异（最大均数和最小均数之差），均数之差），Z意义同前，普通取意义同前，普通取=0.05，Q指两组均数之差在指两组均数之差在P=0.05时应为标准误倍数，查表时应为标准误倍数，查表5-7。四、重四、重 复复科研设计的原则第28页例：例：拟比较四种不一样药品降低血清谷草转氨拟比较四种不一样药品降低血清谷草转氨酶作用，依据预试，误差均方（酶作用，依据预试，误差均方（MSe）为）为30U/dl,组间差值（组间差值（D）达）达8U/dl，现取，现取=0.05，=0.05，求每组需要样本数？，求每组需要样本数？查表查表Q=3.8,Z=1.65，n2*（30/82）*（3.8+1.65）2=28四、重四、重 复复科研设计的原则第29页（四）试验组和对照组样本数大小确实定（四）试验组和对照组样本数大小确实定 在设计时，应尽可能使试验组和对照组样本数靠在设计时，应尽可能使试验组和对照组样本数靠近或相等，这有利于显著性检验近或相等，这有利于显著性检验。四、重四、重 复复科研设计的原则第30页五、均五、均 衡衡 随机目标是为了确保组间齐同可比性和资料可统计性。随机目标是为了确保组间齐同可比性和资料可统计性。但完全按随机分配样本则因为抽样误差存在，使干扰原因但完全按随机分配样本则因为抽样误差存在，使干扰原因影响研究结果，从而影响组间齐同可比性。影响研究结果，从而影响组间齐同可比性。均衡目标就是使对照组和试验组各种干扰原因相近，增强均衡目标就是使对照组和试验组各种干扰原因相近，增强组间组间均衡性，使之含有可比性。均衡性，使之含有可比性。方法：方法：先分层再随机先分层再随机科研设计的原则第31页五、均五、均 衡衡（一）分层（一）分层-要求要求 同一层次内，非被试原因变异范围较小（差异小），同一层次内，非被试原因变异范围较小（差异小），不一样层次之间变异较大不一样层次之间变异较大使各组含有整齐可比性使各组含有整齐可比性例：某病受年纪和性别影响。如完全按随机方法分组，例：某病受年纪和性别影响。如完全按随机方法分组，则各组可能年纪和性别差异较大，从而干扰研究结果。则各组可能年纪和性别差异较大，从而干扰研究结果。正确是：先分层，再随机。正确是：先分层，再随机。性别层次性别层次 男男 女女 55Y 55Y 1 4 3 2 6 7 5 8 A B B A A B A B 科研设计的原则第32页（二）分层依据 以对效应产生影响主要非被试原因作为分层依以对效应产生影响主要非被试原因作为分层依据。据。常为年纪、病情、体重、病程、并发症等。常为年纪、病情、体重、病程、并发症等。将这些干扰原因作为分层依据，将干扰原因相将这些干扰原因作为分层依据，将干扰原因相近样本划分为一个区段（区组），在区段内将近样本划分为一个区段（区组），在区段内将这些样本分到不一样组。使区组内各样本之间这些样本分到不一样组。使区组内各样本之间差异小，区组间样本之间差异大。差异小，区组间样本之间差异大。五、均五、均 衡衡科研设计的原则第33页例：某病主要受年纪、性别、病情影响例：某病主要受年纪、性别、病情影响 层次层次 性别性别 男男 女女 年纪年纪 55 55 病情病情 中中 较重较重 中中 较重较重 中中 较重较重 中中 较重较重 样本样本1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 分组分组A B C A B C B C A.五、均五、均 衡衡科研设计的原则第34页（三）均衡性检验三）均衡性检验 在不是按先分层再随机标准分组设计，可能出在不是按先分层再随机标准分组设计，可能出现不平衡状态。现不平衡状态。处理方法：应在实际样本数达预计样本数处理方法：应在实际样本数达预计样本数80-90%时，进行均衡性检验，计算不平衡指数，时，进行均衡性检验，计算不平衡指数，依据不平衡指数，对余下样本进行调整分组。依据不平衡指数，对余下样本进行调整分组。标准：尽可能使不平衡指数减小。标准：尽可能使不平衡指数减小。五、均五、均 衡衡科研设计的原则第35页例：某病受性别、年纪、病情、病程影响例：某病受性别、年纪、病情、病程影响 性别性别 年纪年纪 病情病情 病程病程 男男 女女 青年青年 中年中年 轻轻 中中 重重 1Y 1YA 4 5 6 3 4 3 2 5 4B 5 3 4 4 2 3 3 3 5C 4 4 3 5 3 2 3 4 4差值差值 1 2 3 2 2 1 1 2 1不平衡指数不平衡指数=15现有一例：男，青年，病情中等，病程现有一例：男，青年，病情中等，病程1Y分在分在A：不平衡指数：不平衡指数=17分在分在B：不平衡指数：不平衡指数=18分在分在C：不平衡指数：不平衡指数=13五、均五、均 衡衡科研设计的原则第36页均衡是否违反随机标准？均衡是否违反随机标准？均衡并不违反随机标准。均衡并不违反随机标准。因为随机是为了确保抽样含有代表性因为随机是为了确保抽样含有代表性（即抽样能代表总体），同时也应使组（即抽样能代表总体），同时也应使组间含有可比性。均衡目标就是增强可比间含有可比性。均衡目标就是增强可比性，故均衡是随机补充性，故均衡是随机补充。五、均五、均 衡衡科研设计的原则第37页