第三讲 实验设计方法

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三、完全随机组设计 (complete random design)
• 完全随机组设计是将受试对象，随机地
分配到各个处理组中进行实验观察，或
者从不同总体中随机抽样进行对比观察
的一种试验设计。在实验研究中可先将
实验对象编号，再用随机数字表或随机
排列表把它们随机地分成两组或多组，
分别用各种处理进行实验观察，各组实
design)
• 5.均衡不完全配伍组设计(balanced
incomplete blocks design)
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3
实验设计方法
• 6.拉丁方设计(Latin--Square design) • 7.析因设计(factorial design) • 8.正交设计(orthogonal design) • 9.序贯实验设计(sequential trial)
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7
配对设计的统计分析
• 当服从正态分布时，用配对比较的t检验； 当不服从正态分布或分布未知时，用配对 符号秩和检验。
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二、交叉试验设计 (cross--over design)
• 将A、B两种处理先后施于同一批试验对象，随 机地使半数对象先接受A，后接受B；另一半对 象先接受B，后接受A。两种处理在全部试验过 程中“交叉”进行，称为交叉试验。
差齐时，采用t检验；当服从正态分布但 方差不齐时，采用t′检验，当不服从正 态分布或分布未知时，采用秩和检验；当 资料为计数时可用确切概率法。
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完全随机组设计的统计分析
二、多个处理组
为计量资料时：当服从正态分布且方差 齐时，采用方差分析；当不服从正态分 布或分布未知时，采用秩和检验。当资 料为计数时采用χ2检验。
验对象例数可以相等，也可以不相等。
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完全随机组设计的特点
• 此种设计的优点是设计和统计分析比较简 单。
• 缺点是试验效率较低，且只能分析一个因 素。
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15
完全随机组设计的统计分析
一、两处理组 1.计大量样时本可(当用nul及检n验2均，大当于资5料0时为)计数当时资可料用为
χ2检验。 2.小样本 计量资料：当服从正态分布且方
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17
2.2 2.9 3.0 3.3 2.0 2.4 3.2 3.9 3.0 3.4 2.5 3.2 2.1 2.8 1.9 2.0
差 秩次
0.5 12 0.7 15 0.4 10 0.6 14 0.3 9 1.0 16 0.4 11 0.6 13
100
-0.7 1 -0.3 7 -0.4 5 -0.7 2 -0.4 6 -0.7 3 -0.7 4 -0.1 8
A 3.0
15
A 3.8
16
B 1.9
段 Ⅱ
B 2.0 A 2.9 B 1.6 A 3.3 A 2.4 B 3.1 A 3.9 B 1.8 B 1.6 A 3.4 A 3.2 B 1.6 A 2.8 B 2.6 B 3.2 A 2.0
合计
4.5 5.1 3.9 6.3 4.4 6.6 7.1 4.2 3.5 6.4 5.7 4.2 4.9 5.6 7.0 3.9
合计
41.9
41.4
83.3
A参数合计 45.9
B参. 数合计
11
37.4
表4-3 表4-1资料的秩和检验
阶段
Ⅰ-Ⅱ
编号
按A-B顺序 1 3 6 8 9 12 14 15
按B-A顺序 2 4 5 7 10 11 13 16
ⅠⅡ
2.5 2.0 2.3 1.6 3.5 3.1 2.4 1.8 1.9 1.6 2.6 1.6 3.0 2.6 3.8 3.2
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4
一、配对设计 (matched—pairs design)
• 配对设计是将受试对象配成对子，随机给 予每对中的两个体以不同处理。配对条件 为主要的非处理因素。
• 在动物试验中，常将种属、性别、年龄、 体重相近的两动物配成对子；临床试验中， 常将性别相同，年龄，生活条件、病情轻 重等相似的两个病人配成对子。
36
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Ⅰ+Ⅱ
和 秩次
4.5 7 3.9 2.5 6.6 13.5 4.2 4.5
3.5 1 4.2 4.5 5.6 10 7.0 15
58
5.1 9 6.6 13.5
4.4 6 7.1 16 6.4 12 5.7 11 4.9 8 3.9 2.5
78
12
交叉试验设计的特点
• 交叉设计的优点是节省样本数，且均衡 性较好。但要求两种观察时间不能过长， 处理没有持久效果，使两种处理能够很 快区分开。如比较两种抗菌素治疗肺炎 的效果，病人一旦痊愈就不能再用另一 种抗生素，就不适用。当药物有蓄积作 用或排泄缓慢，使得第二次处理不能很 快排除第一次的干扰，而影响第二次处 理，也不适于应用。
• 统计分析方法：当服从正态分布时，用 方差分析；当不服从正态分布时，用秩 和检验。
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表4-1
16只大自鼠的痛阈值
阶 编Ⅰ 号
1
A 2.5
2
B 2.2
3
A 2.3
4
B 3.0
5
B 2.0
6
A 3.5
7
B 3.2
8
A 2.4
9
A 1.9
10
B 3.0
11
B 2.5
12
A 2.6
13
B 2.1
14
第三讲 实验设计方法
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1
统计设计
• 实验设计 • 现场调查设计
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2
实验设计方法
• 1.配对设计(matched—pairs design)
• 2.交叉试验设计(cross--over design)
• 3.完全随机组设计(complete random
design)
• 4.配伍组设计(randomized block
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5
配对设计的形式
• 自身配对
– 同一对象接受两种处理，如同一标本用两种方 法进行检验，同一患者接受两种处理方法。
• 异体配对
– 将条件相近的实验对象配对，并分别给予两种 处理。
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想地控制了非处 理因素的影响，均衡性较好，减少抽样误 差。
• 缺点：观察对象要经过挑选，特别是临床 试验中病例较少时，样本含量较少。
• 由于A和B处于先后两个试验阶段的机会是相等 的，因此平衡了试验顺序的影响，而且能把处 理方法之间的差别与时间先后之间的差别分开 来分析。
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9
交叉试验设计
• 确定受试对象的例数必须是偶数，并编 号，尽量使相邻的第1、2号非处理因素 近似，第3、4号非处理因素近似，余类 推。随机地确定各单号的接受两种处理 的顺序，而各双号的顺序，与其前一个 单号的顺序相反。