实验设计的统计学基本原则
统计实验设计原则及方法
统计实验设计原则及方法实验具有一定的目的性，为达到所要的结果会设计不同的实验。
而为了试验设计不出大的纰漏，必须依照实验设计的基本原则。
实验设计的基本原则是：重复性、随机性。
1，重复性。
所谓重复就是将已基本实验重做一次或几次。
重复实验必须是实验过程的全部重复，而不是简单地重复测定最后的实验数据测量，也不是从某一次实验步骤之后的实验重复。
对实验结果的重复测定只是通过多次测定以减少结果测定时的误差。
只有设置重复才能得到实验误差估计。
根据标准误差的定义S y=S/√n，为了的得到标准误差，首先必须计算出标准误差S，而标准误差只能通过重复试验获得。
通过重复试验才能得出正确的推断，以避免因偶然误差而造成偏差或错误的推断。
2，随机性。
随机化是指实验材料的配置和实验处理的顺序都是随机确定的。
统计学理论是建立在独立随机变量基础上的，其研究对象必须是随机变量。
只有所获得的样本是随机样本，才能用了解的统计方法进行推断，其实验结果才更有说服力。
而且还可以通过选用的实验材料或实验对象及实验结果的差异分析推断，并得出相应结论。
完成实验设计后根据其目的及实验设计选择合适的试验方法。
1，单因素方差分析。
单因素实验都只有一个因素。
方差分析用来判断从n个总体中所抽到的样本是否来自平均数不同的总体或样品间存在不同的处理效应。
在线性统计模型中，处理效应有：固定效应和随机效应。
处理两种因素所用的模型分别是：固定效应模型和随机效应模型。
2，双因素及多因素方差分析。
双因素方差分析是对两因素交叉分组设计的实验进行的结果分析。
双因素方差分析处理的模型：固定模型、随机模型和混合模型。
对不同模型采用不同方法。
双因素实验的典型设计是：假定A因素有a水平，B因素有b 水平，每次重复都包括ab次试验，重复n次，则试验次数为abn次；两个因素以上的方差分析实验设计：同样假设A因素有a个水平，B因素有b个水平，C因素有c个水平，以此类推，每次重复都包括abc…个实验，重复n次共有abcn…个实验。
统计学方法在实验设计中的基本原则与应用
统计学方法在实验设计中的基本原则与应用摘要:统计学是保证医学研究顺利进行的重要工具，在实验设计、资料收集及数据分析等方面有着广泛地应用。
正确应用统计学方法对于有效开展科学研究和提高医学科技论文学术质量有着极其重要的意义和作用。
在实验设计中应遵循统计学的基本原则，即随机、对照、重复、均衡等四个原则。
实验设计中如果在这四个基本原则上出问题，其结论很可能就是错误的。
本文阐述了在医学实验中运用统计学方法应遵循的原则，并对实际的例子进行分析，并提出注意事项。
关键词:统计学实验设计设计原则统计学上通过合理的实验设计既能获得实验处理效应与实验误差的无偏估计，也能控制和降低随机误差，提高实验的精确性。
在实验设计时，必须遵循重复、对照、随机及均衡的基本原则。
一、重复原则重复是指实验中同一处理实施在两个或两个以上的实验单位上。
在动物实验中，一只动物可以构成一个实验单位，有时一组动物也可构成一个实验单位。
设置重复主要在于估计和降低实验误差。
由于样本标准误与标准偏差的关系是：，实验重复次数增多可以降低实验误差。
但在实际应用时，初始条件不易控制一致即使重复数太多，未必能降低误差。
重复次数要根据实验要求和条件而定，若供试个体间差异较大，重复数应多些；差异较小，重复数可少些。
二、随机原则随机是指在选取样本时，确保总体中任何个体都有同等的机会被抽取进入样本；在对受试对象进行分组时，确保样本中任何个体都有同等的机会被分到任何一个组中，避免实验人员主观倾向的影响，是排除非实验因素干扰的重要手段，以获得无偏的误差估计量。
随机化方法应使各组受试对象在重要的非实验因素方面具有极好的均衡性，以及提高实验资料的可比性。
如“小剂量干扰素与三氮唑核苷联合治疗流行性乙脑”实验中，在一般治疗基础上加用小剂量干扰素及三氮唑核苷，采用同期接受一般治疗的48例乙脑患者作为对照。
两组患者均采用传统方法对症治疗，治疗组在此基础上选择发病在5天以内的患者，加用干扰素和三氮唑核苷静滴。
实验设计的基本原则
实验设计的基本原则1.明确定义实验目标和问题：在开始实验之前，必须明确实验的目标和所要解决的问题。
这将有助于确定实验的设计和方法，以及收集和分析数据的方式。
2.设计合理的实验组和对照组：对照组是进行比较和评估的基准，而实验组是实施其中一种处理或干预的组。
设计合理的实验组和对照组，可以确保实验结果的有效性，并充分评估干预效果。
3.随机分配实验对象：随机分配实验对象可以消除不确定性和偏差，使实验组和对照组之间的差异最小化。
这样可以确保实验结果的可靠性，并减少由于其他因素引起的结果扭曲。
4.控制实验条件：通过控制实验条件，可以降低外界因素对实验结果的影响。
例如，控制环境温度、湿度等条件，以及实验操作人员的操作技巧等。
5.多次重复实验：通过多次重复实验，可以验证实验结果的稳定性和一致性。
一次实验的结果可能会受到偶然因素的影响，多次重复实验可以帮助检验实验结果的可靠性。
6.适当选择样本大小：样本大小的选择应该能够获得具有统计学意义的结果。
如果样本太小，可能会导致结果不具有代表性；如果样本太大，可能会导致浪费资源。
因此，应根据实验需求和统计学原理来选择合适的样本大小。
7.正确选择适当的实验设计：应根据实验目标和问题的性质选择适当的实验设计。
常见的实验设计包括前后实验设计、随机化对照实验设计、交叉实验设计等。
选择适当的实验设计可以提高实验的效率和有效性。
8.确保数据的准确性和可靠性：在实验过程中，应采取措施确保数据的准确性和可靠性。
例如，使用标准化的测量工具和方法，进行数据重复性和一致性的检验等。
9.分析和解释数据：在实验结束后，应对收集到的数据进行分析和解释。
应使用适当的统计方法和工具对数据进行处理，以得出准确的结论。
10.记录实验过程和结果：在实验过程中，应及时记录实验操作和结果。
这有助于复现实验、检查结果的有效性，并保留实验的资料和证据。
总而言之，实验设计的基本原则是确保实验结果的可靠性和有效性。
通过明确定义实验目标和问题、设计合理的实验组和对照组、随机分配实验对象、控制实验条件、多次重复实验、正确选择样本大小和实验设计、确保数据的准确性和可靠性、分析和解释数据、记录实验过程和结果等措施，可以有效地进行实验，并获得准确的结论。
13.2 统计设计的基本原则
=ê ë
0.45 - 0.25
ú û=é1.86 Nhomakorabea7 + 0.7835ù2
êë
0.20
úû
»
176
11
小结
n 实验研究由处理因素、实验单位和实验效应三个要素组 成；应该遵守对照、随机化和重复的基本原则；研究对 象接受不同处理由随机分配决定；
n 观察性研究只能对已存在的状况和有关因素进行观察或 调查，不能用随机化分组来平衡混杂因素的影响；适宜 的统计学设计和分析对于观察性研究而言，尤其重要。
(1) 欲检出HbA1c临床差异≥0.65%
(2) 假定标准差为1.3% (3) 双侧检验水平0.05 (4) 功效80% • 退出率20%
N
=
4
é ê
(Za
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2
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Zb
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4
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(1.96
+ 0.84) 0.65
´1.3
ù úû
2
（文中：152例）
=
4 êëé (1.96
+ 0.84) 0.65
12
随机化方法、随机数及产生随机数的程序、种子数等均 应有记录(备查)
6
三、重复 (Repeat)
重复实验、重复取样、重复测量
n 在大量重复实验的条件下，该处理的真实效应才会比较 真实地显露出来
n 实验组和对照组的实验单位应具有一定的数量 — 样本 含量
n 与重复实验相比，重复取样和重复测量属于第二位
2Za
/
2
êë
pc
(1 -
pc
)
+
Zb
医学动物实验设计的基本原则
医学动物实验设计的基本原则一、伦理原则：1.必要性：医学动物实验设计的首要原则是确保实验必须进行，并且无法使用其他方法替代，例如体外实验或计算模型等。
2.尊重生命：动物应该受到尊重，不能随意使用和处置。
研究者应该在实验过程中尽可能减少对动物的伤害，遵循动物福利准则。
3.动物选择：动物选择应该优先考虑小鼠、大鼠和非人灵长类动物等较低等级的物种，避免使用高等级的动物，如猕猴、猫或狗等。
4.替代性：研究者应该尽可能寻找和采用替代动物模型，如原代细胞、细胞系、体外器官等，避免使用动物模型。
二、科学原则：1.预先计划：医学动物实验设计应该提前进行详细的实验计划和设计。
包括确定研究目的、研究问题、实验方法和样本数等。
2.精确性：实验设计要具备科学性和可重复性。
样本量必须足够大，以保证实验结果具有统计学意义，并能够重复验证。
3.控制变量：实验设计要尽可能控制不同变量的干扰，例如性别、年龄、环境等，以减少因其它因素导致的误差。
4.随机分组：实验中的动物应该随机分组，在不同组别中进行实验处理，以减少处理效应的干扰。
三、统计学原则：1.样本量：医学动物实验的样本量应当根据实验设计的效应大小、显著性水平和统计力进行计算，以保证结果的统计学可靠性。
2.统计模型：实验结果的统计分析应采用适当的统计学方法，如方差分析、卡方检验、t检验等，根据实验设计的需求选择合适的方法。
3.显著性水平：实验的显著性水平应预先设定，并能够合理解释实验结果的显著性差异。
一般来说，α值设定为0.05或0.01较为常见。
4.报告结果：实验研究应该详细记录实验方法、结果和统计学分析，并准确地进行结果报告，包括统计参数和可视化数据的呈现。
综上所述，医学动物实验设计的基本原则包括伦理、科学和统计学等多个方面。
遵循这些原则可以保证动物实验的科学性、伦理性和可靠性，从而为人类的医疗保健和科学研究提供有效的支持。
这些原则的遵守有助于提高实验的质量和可靠性，并且减少对动物的伤害。
试验设计的三个基本原则-概述说明以及解释
试验设计的三个基本原则-概述说明以及解释1.引言1.1 概述试验设计是科学研究中至关重要的一环，它通过明确的步骤和规则来指导研究人员进行实验，并确保结果的可靠性和有效性。
在试验设计过程中，有三个基本原则需要被遵循，它们是实验的基石，对于达到研究目的至关重要。
首先，第一个基本原则是随机化。
随机化是指在实验设计中将研究对象随机分配到不同的实验组或对照组中，以消除可能的干扰因素。
通过随机化，可以尽可能地保证各组之间的相关性，并减少潜在的误差来源。
这样就能更加准确地评估不同处理或变量对实验结果的影响。
其次，第二个基本原则是对照组的设置。
对照组作为实验的参照标准，与实验组进行比较，用于评估变量或处理的效果。
对照组应该与实验组在除了被测试变量之外的其他因素上保持一致，这样可以更加准确地评估变量对实验结果的影响。
同时，对照组的设置也有助于排除其他可能导致结果变化的干扰因素的影响。
最后，第三个基本原则是重复性。
重复性是指在实验设计中对相同操作进行多次重复，以验证实验结果的可靠性和稳定性。
通过多次重复实验，可以排除个别误差或偶然因素的干扰，从而更加准确地评估变量或处理对实验结果的影响。
重复性也有助于验证实验结果的可持续性，使研究结果更加可信。
综上所述，试验设计的三个基本原则包括随机化、对照组的设置和重复性。
遵循这些原则可以有效地设计和进行科学实验，并获得可靠、准确的研究结果。
在本文的后续部分，将详细介绍和讨论这三个基本原则，并总结它们在试验设计中的重要性和应用价值。
1.2 文章结构文章结构:文章的结构是指整篇文章的组织方式和布局。
一个清晰的文章结构能够帮助读者更好地理解和吸收文章内容。
本文将按照以下结构进行叙述：1. 引言部分：在引言部分，我们将简要介绍试验设计的概念和重要性，说明本文的目的和重要性。
2. 正文部分：正文部分将详细介绍试验设计的三个基本原则。
具体而言，分为以下三个部分：2.1 第一个基本原则：在这一部分，我们将阐述第一个基本原则的内容和重要性，包括如何选择适当的试验对象、建立合理的实验组和对照组等。
医学统计学考试重点难点整理
医学统计学考试重点难点整理实验设计的基本原则对照(control)对受试对象不施加处理因素的状态。
在确定接受处理因素的实验组时，要同时设立对照组重复(replication)相同实验条件下进行多次实验或多次观察。
整个实验的重复；观察多个受试对象(样本量)；同一受试对象重复观察。
作用是估计变异大小和降低变异随机化(randomization)采用随机的方式，使每个受试对象都有同等的机会被抽取或分配到试验组和对照组。
I类错误 (假阳性错误) 真实情况为 H0 是成立的，但检验结果为 H0 不成立，这样的错误称为 I 类错误。
其发生的概率用表示。
在假设检验中作为检验水准。
一般取 0.05 或 0.01。
II类错误 (假阴性错误) 真实情况为 H1 是成立的，但检验结果为 H1 不成立，这样的错误称为 II 类错误。
其发生的概率用表示。
由于其取值取决于 H1 ，因此在假设检验中无法确定。
变异指标是用于描述一组观察值围绕中心位置散布的范围，即描述离散趋势的统计指标。
数值越大，说明数据越离散，反之越集中。
极差 (range)；四分位数间距(quartile range)；方差(variance)；标准差(standard deviation) ；变异系数(coefficient of variation平均数指标用于描述一组同质观察值的集中趋势，反映一组观察值的平均水平。
算术均数(arithmetic mean )；几何均数(geometric mean)；中位数(median)；众数 (mode)单纯抽样将调查总体的全部观察单位编号，从而形成抽样框架，在抽样框架中随机抽取部分观察单位组成样本。
每个观察对象都有相同的机会被抽中系统抽样又称机械抽样。
按照某种顺序给总体中的个体编号，然后随机地抽取一个号码作为第一个调查个体，其他的调查个体则按照某种确定的规则“系统”地抽取。
最常用的方法是等距抽样分层抽样先将总体中全部个体按某种特征分成若干“层”，再从每一层内随机抽取一定数量的个体组成样本。
统计学实验设计教学大纲
统计学实验设计教学大纲统计学实验设计教学大纲统计学实验设计是统计学中的重要分支，它研究如何设计科学合理的实验来获取可靠的数据，并通过统计分析来得出结论。
在统计学实验设计教学中，我们将介绍实验设计的基本概念、原则和方法，帮助学生掌握实验设计的基本技能和思维方式。
一、实验设计的基本概念实验设计是指在科学研究中，根据研究目的和要求，通过合理安排实验方案，选择适当的实验对象、实验方法和实验条件，以获取可靠的数据并进行统计分析的过程。
实验设计的基本概念包括实验对象、实验因素、实验水平和实验设计方案等。
1. 实验对象：实验对象是指研究中所关心的个体、单位或现象。
在实验设计中，我们需要明确实验对象的特征和属性，以便进行实验方案的设计和数据的收集。
2. 实验因素：实验因素是指可能对实验结果产生影响的各种因素。
在实验设计中，我们需要明确实验因素的种类和水平，以便进行实验方案的设计和实验结果的分析。
3. 实验水平：实验水平是指实验因素的各个取值。
在实验设计中，我们需要确定实验因素的具体水平，以便进行实验方案的设计和实验结果的比较。
4. 实验设计方案：实验设计方案是指通过合理安排实验对象、实验因素和实验水平，以及确定实验过程和数据收集方式等，来完成实验目标的具体方案。
实验设计方案的好坏直接影响实验结果的可靠性和有效性。
二、实验设计的原则和方法实验设计的原则和方法是指在实验设计过程中应遵循的基本规则和操作步骤。
合理的实验设计原则和方法可以提高实验结果的可靠性和有效性，减少实验误差和偏差。
1. 随机化原则：随机化是指在实验设计中采用随机的方式来安排实验对象和实验条件，以减少实验误差和偏差。
随机化原则要求实验设计中的随机性要充分，以确保实验结果的可靠性和有效性。
2. 重复性原则：重复性是指在实验设计中通过多次重复实验来验证实验结果的稳定性和一致性。
重复性原则要求实验设计中的重复次数要充分，以确保实验结果的可靠性和有效性。
3. 控制变量原则：控制变量是指在实验设计中通过控制其他可能影响实验结果的因素，以确保实验结果的准确性和可靠性。
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第十一章实验设计的统计学基本原则
实验（Experiment）：指由研究者主动地决定给予部分实验对象某种处理，给予另部分对象某种对照处理的研究设计形式，这种处理的分配常常是随机的。
实验设计（Experimental design）：是通过良好地计划对象的选择、处理因素的分配、结果指标的测量和资料分析来保证比较组间对象和实验条件是均衡的，实验结果有较好的可比性，并且较好地控制误差以能用较小的样本获取可靠的结论。
一．实验设计的三要素：受试对象、处理因素和实验效应。
1．处理因素（treatment）：根据研究目的，对受试对象施加的某种措施，称为处理因素。
注意：①抓住主要因素。
②控制混杂因素（“非处理因素”在各组中应尽可能相同）。
③标准化（处理因素应该标准化，即研究过程中处理应该自始至
终保持一致，不能因任何原因中途改变。
）
2．受试对象（subject）：动物——种类，品系，窝别
人——诊断，依从性
注意受试对象的同质性 (homogeneity)
3．实验效应（effect）：
指标选择：有效，客观，灵敏，精确。
（头痛，发烧）
指标观察：对人的观察应注意避免偏性，提倡盲法。
主观指标的量化：如划记评分。
完全不满意完全满意
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
二．实验研究的分类：根据实验的对象不同，实验分成三类。
1. 动物实验（animal experiment）
2. 临床试验（Clinical trial）
3. 现场干预试验（Intervention trial）
三．实验中的变异及其来源：
在实验中，由于实验对象自身特点、实验条件的变化和实验结果测量的不确定性造成实验结果与真值的差别称实验误差，根据统计分析上的处理不同，实验误差分成两类：
1. 随机误差：由大量、微小的、偶然的因素的共同作用引起的不易控制的误差称随机误差。
如在实验中，温度、湿度、风向、振动、试剂、仪器、操作员等都可能造成结果的偏差。
随机变异是没有倾向性的，在大量观察条件下，随机误差的分布呈标准N。
随机误差的规律可以用统计方法分析。
正态分布()1,0
2.系统误差（systematic error）：由于在对象选择、处理因素分配的不随机、测量结果的不准确造成实验结果有倾向性地偏离真值称系统误差，或称偏倚（bias）。
(1)选择偏倚（selection bias）：指在选择研究对象和分组时的非随机化，造成结果的偏倚。
如肝癌手术治疗与化疗的疗效比较中，由于手术对象的选择性造成有利于手术组的结果。
(2)信息偏倚（information bias）：指测量方面的误差，特别是主观因素造成的有倾向性的偏倚。
如在临床试验中，实验组是在医院测量，对照组是在家中测量。
(3)混杂偏倚（confounding bias）：指实验组与对照组在一些影响实验结果的非处理因素不均衡造成结果的偏倚。
如病情轻重、并发症、辅助治疗和护理等因素不均衡。
四．实验设计的原则：
(一)对照原则（control）：指设立对照组以排除非处理因素而显示出处理的
效应。
处理组处理因素+ 非处理因素= 处理和非处理的效应
对照组非处理因素= 非处理因素的效应
对比：处理因素= 处理效应
均衡 (balance)：指各对比组之间除处理因素不同外，其它重要的可控制的非处理因素的分布保持一致。
(1)实验对象的特征保持一致，如年龄、性别、病情轻重、社会地位、文化、收入等。
(2)实验条件保持一致，如实验过程、药的形状、仪器、护理、辅助治疗等。
(3)测定结果和疗效评价保持一致，如调查的地点、询问的方式、疗效的评判标准、指标的测量过程等。
为避免医生和病人的主观性，常采用盲法和安慰剂。
(4)依从性（Compliance）在临床疗效评价试验中，病人的依从性也会影响到研究结果，如对照组的病人可能依从性较差，造成虚假的新药有效的结果。
评价依从性的最常用也是最简单的方法是数药片。
其它还有询问法和测定法。
临床试验中对照组的选择：
试验组(处理组)：受试者接受新药治疗。
对照组：受试者接受对照药物的治疗。
1．安慰剂对照：
安慰剂（Placebo）指外形、味道和包装都与实验药物一样的无疗效的药物。
排除服药行为的疗效作用。
目的是在于消除研究者、受试者和参与评价人员等由心理因素等影响而形成的偏倚，分离出由试验药物所引起的真正的效应。
2．阳性药物对照：以在临床试验中采用已知的、已批准上市的有效药物作为试验药的对照, 称为阳性药物对照。
3．剂量-反应对照：将试验药物设计成几个剂量, 而受试者随机地分入其中一个剂量组；它可以包括安慰剂对照即零剂量，也可以不包括安慰剂组。
剂量-反应对照主要用于研究剂量与疗效的关系，或者仅用于说明疗效。
★盲法试验（Blind trial）：单盲法指病人不知道接受了何种治疗，双盲法指病人、执行医生都不知道接受了何种治疗。
三盲法指病人、执行医生和统计工作者都不知道接受了何种治疗。
★双模拟技术(double dummy)：由申办者制备一个与试验药外观相同的安慰剂，称为试验药的安慰剂；再制备一个与对照药外观相同的安慰剂，称为对照药品的安慰剂。
按编码结果，试验组服用试验药加上对照药的安慰剂；对照组服用对照药加上试验药的安慰剂；各药和其安慰剂服用方法相同。
因此从整个用药情况来看，每个病例所服用的药物，每日次数，每次片数都是一样的，这就保证盲法的实施。
(二)随机原则(randomization)：指在实验对象的抽样、分组、治疗顺序和结果测量等方面每个对象都有同等的概率。
在实验中，许多不可控制的混杂因素是没办法完全达到均衡的，而且许多因素事先无法预知会影响实验结果，也就未能在设计时加以控制。
这些因素在组间的均衡就依赖于随机化来保障。
在分析内科年鉴、英国医学杂志、Lancet、新英格兰医学杂志上发表的80篇随机对照临床试验文章，30%没有清楚的证据说明是真正随机化的。
1.简单随机化：
设有n个对象，需分配到k个组，实验对象分别编号为1,2,…,n。
在随机数字表找出n个随机数，相同的随机数舍弃，将随机数按值大小排秩，每个秩就对应一个实验对象。
然后将前面的n/k个对象分到第一组，第二部分的n/k 分到第二组，余类推。
例如：将20例实验对象随机分为两组。
2.区组随机化：
随机化不能保证比较的组间达到均衡。
一些重要的混杂因素必须通过分层或区组随机化来保障。
在区组内的随机化，设每个区组有k个对象，分别编号为1,2,…,k。
从随机数字表抽出k个随机数，舍弃相同值，按大小编秩，每个秩号对应区组内的一个对象，再按随机数顺序分配处理。
随机数 1 9 3 6 2
秩次 1 5 3 4 2
分组 A B C D E
(三)重复原则(replication)：是指实验要有足够的样本，在同样的实验条件下要重复观察足够的次数，即在实验设计中需估计样本含量。
1.容许误差δ。
2.总体标准差σ。
3.第一类错误的概率α。
4.第二类错误的概率β。
五．临床试验中的伦理学问题：
基本原则：
1. 新药必须经过严格的临床前实验，并通过有关部门检验和批准。
2. 告知受试病人所有有权知道的信息，取得病人的书面同意。
3. 报告进行临床试验的单位和医生必须有必要的资格和计划。
无特效药时，伦理学问题较小。
有特效药时，而仅寻找类似的新药时，伦理学问题大。
在不知治疗是否有效时，使用安慰剂无伦理学问题。
如已知治疗有效时，使用安慰剂则有伦理学问题，这时最好用阳性药物对照。