医学统计学 十二实验设计
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医学统计学：实验设计2
第二节实验设计的基本原则在实验设计时，为更好地控制非处理因素对结果的影响，以较少的受试对象取得较为可靠的信息，达到经济高效的目的，必须遵循对照、随机化和重复的原则。
一、对照原则在确定处理因素的试验组时，应同时设立对照组。
只有设立了对照才能较好地控制非处理因素对实验结果的影响，从而将处理因素的效应显示与分离出来，将效应归因于处理因素。
不设立对照往往会误将非处理因素产生的效应当成处理效应，从而得出错误的结论。
例如，研究某药物对上呼吸道感染的疗效，由于上呼吸道感染患者有自愈的倾向，如果没有设立对照，即使该药物没有效果或者疗效甚微，也可能得到疗效较好的结论。
设立对照应遵循均衡性原则。
均衡是指在设立对照时除给予的处理因素不同外，对照组和试验组的其他重要的、可控制的非处理因素应保持一致。
在整个实验过程中，对照组和试验组应始终处于同时同地，即应设立同期对照或平行对照。
尽量不要用以往的研究资料作为历史对照。
用符号表示如下：T+S=e+s式中T表示处理因素，S表示非处理因素，e表示实验效应，s表示S的影响结果。
实验效应e是与s混杂在一起的，实验设计的主要任务是如何使e能单独显示出来。
设立对照，使实验中两组或多组的S均衡，即S=S2。
这样，实验1组T的效应e就可以显示出来了。
对照形式有多种，常有以下几种：1. 安慰剂对照安慰剂或称伪药物，是一种无药理作用的制剂，不含试验药物的有效成分，但其外观如剂型、大小、颜色、重量、气味及口味等都与试验药物一样，不能为受试对象所识别。
安慰剂对照的目的在于克服研究者、受试对象等由心理因素导致的偏倚。
安慰剂对照还可消除疾病自然进程的影响，分离出试验药物所引起的真正效应。
安慰剂的使用需慎重，应以不损害患者健康为前提，适用于研究的疾病尚无有效药物治疗或使用安慰剂后对该疾病病情、临床过程、预后无影响或不利影响小的情况，一般与盲法结合使用。
2. 空白对照即对照组不接受任何处理，在动物实验和实验室方法研究中最常用，常用于评价测量方法的准确度，评价实验是否处于正常状态。
医学统计学实验设计与临床试验设计PPT课件
精品课件资料
实验效应
c、观察指标的准确度和精密度 ►准确度：观察值与真实值的接近程度。主要受系统误 差影响。 ►精确度：相同条件下同一对象的同一指标进行重复观 察时，观察值与其均数的接近程度。主要受随机误差影 响。
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实验设计三原则
对照原则 control
随机化原则 randomization
重复原则 replication
在实验中应设立对照组，其目的是通过与对 照组效应对比鉴别出实验组的效应大小。
是指每个受试对象有相同的概率或机会被分 配到不同的处理组。
是指在相同实验条件下重复进行多次观察， 是消除非处理因素影响的又一重要方法。
精品课件资料
对照原则
只有设立了对照组，才能消除非处理因素对实验结果 的影响，从而使处理因素的效应得以体现。
等效性试验 equivalence
研究目的是要显示两种或多种处理的反应间 差异的大小，在临床上并无重要性的试验。
非劣效性试验 研究目的是显示所试验药的反应，在临床意 non-inferiority 义上不差于(非劣于)对照药的试验。
精品课件资料
临床试验的比较类型
检验假设
优效性检验 等效性检验
非劣效性检验
对处理因素的影响
影响评估
1.安排多个处理因素
1.因素或水平较多时，所需
2.分析多个因素的主效应和 试验组和样本量均较大
交互作用
精品课件资料
临床试验的比较类型
临床上认为一种药物的疗效与另外一种药物的疗效是 等效的，并不是指两者的疗效相等，而是两种药物的疗 效相差（πT－πC）不超过一个允许的范围（－Δ＜ πT －πC ＜Δ）。
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平行组设计 精品课件资料
实验效应
c、观察指标的准确度和精密度 ►准确度：观察值与真实值的接近程度。主要受系统误 差影响。 ►精确度：相同条件下同一对象的同一指标进行重复观 察时，观察值与其均数的接近程度。主要受随机误差影 响。
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实验设计三原则
对照原则 control
随机化原则 randomization
重复原则 replication
在实验中应设立对照组，其目的是通过与对 照组效应对比鉴别出实验组的效应大小。
是指每个受试对象有相同的概率或机会被分 配到不同的处理组。
是指在相同实验条件下重复进行多次观察， 是消除非处理因素影响的又一重要方法。
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对照原则
只有设立了对照组，才能消除非处理因素对实验结果 的影响，从而使处理因素的效应得以体现。
等效性试验 equivalence
研究目的是要显示两种或多种处理的反应间 差异的大小，在临床上并无重要性的试验。
非劣效性试验 研究目的是显示所试验药的反应，在临床意 non-inferiority 义上不差于(非劣于)对照药的试验。
精品课件资料
临床试验的比较类型
检验假设
优效性检验 等效性检验
非劣效性检验
对处理因素的影响
影响评估
1.安排多个处理因素
1.因素或水平较多时，所需
2.分析多个因素的主效应和 试验组和样本量均较大
交互作用
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临床试验的比较类型
临床上认为一种药物的疗效与另外一种药物的疗效是 等效的，并不是指两者的疗效相等，而是两种药物的疗 效相差（πT－πC）不超过一个允许的范围（－Δ＜ πT －πC ＜Δ）。
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平行组设计 精品课件资料
医学统计学 常用实验设计方案
只能研究一个因素且为两水平，此外设置一 个控制因素（配对因素）
配对的特征或条件：影响研究结果的主要非 处理因素或混杂因素
种属、品系、性别，年龄、体重； 病种、病型、族别、生活习惯、工作环境
配对原则
配对设计
原则
条件相近，“对子”内同质， “对子”内随机分组
目的
控制已知的主要非处理因素，提高组间均衡
随机分组时应注意：
完全随机设计
• 随机数的位数不应小于N的位数，如果有重 号数字应舍弃；
• 若科研上需要各组例数不等可利用序号（R） 调整各组例数。如在例2中要求A组6例，B 组5例，C组4例，可规定R=1～6者为A组， R=7～11者为B组，R=12～15者为C组。
优点：
完全随机设计
1.设计、操作简单，最常见的单因素实验设计方法。 2.统计分析方法简便易行，各组例数可相等(平衡设计)， 也可不相等（非平衡设计）（以相等时检验效能最高）。
研究 总体
纳入标准 排除标准
受试 对象
按匹配 条件
区组1
区组2
● ● ●
区组b
随机分组 随机分组 随机分组
k个水平
k个水平
● ● ●
k个水平
随机区组设计方案示意图
随机分组
随机区组设计
例 将16头动物按体重配伍随机分为4组
匹配编号：先将16头动物称重，记录，再把体 重相近的4头动物配成一个区组，每一个区组 内4头动物分别编号为1,2,3,4
例2 将15头动物随机分成三组。
完全随机设计
① 先将动物编号如1、2……15号，然后在随机数 字表内从第5行第11列起向下读取15个随机数 字，取两位随机数字，依次抄录于动物编号下。
② 将随机数字从小到大顺序排列后得序号R。 ③ 规定R=1～5者为A组，R=6～10者为B组，
配对的特征或条件：影响研究结果的主要非 处理因素或混杂因素
种属、品系、性别，年龄、体重； 病种、病型、族别、生活习惯、工作环境
配对原则
配对设计
原则
条件相近，“对子”内同质， “对子”内随机分组
目的
控制已知的主要非处理因素，提高组间均衡
随机分组时应注意：
完全随机设计
• 随机数的位数不应小于N的位数，如果有重 号数字应舍弃；
• 若科研上需要各组例数不等可利用序号（R） 调整各组例数。如在例2中要求A组6例，B 组5例，C组4例，可规定R=1～6者为A组， R=7～11者为B组，R=12～15者为C组。
优点：
完全随机设计
1.设计、操作简单，最常见的单因素实验设计方法。 2.统计分析方法简便易行，各组例数可相等(平衡设计)， 也可不相等（非平衡设计）（以相等时检验效能最高）。
研究 总体
纳入标准 排除标准
受试 对象
按匹配 条件
区组1
区组2
● ● ●
区组b
随机分组 随机分组 随机分组
k个水平
k个水平
● ● ●
k个水平
随机区组设计方案示意图
随机分组
随机区组设计
例 将16头动物按体重配伍随机分为4组
匹配编号：先将16头动物称重，记录，再把体 重相近的4头动物配成一个区组，每一个区组 内4头动物分别编号为1,2,3,4
例2 将15头动物随机分成三组。
完全随机设计
① 先将动物编号如1、2……15号，然后在随机数 字表内从第5行第11列起向下读取15个随机数 字，取两位随机数字，依次抄录于动物编号下。
② 将随机数字从小到大顺序排列后得序号R。 ③ 规定R=1～5者为A组，R=6～10者为B组，
《医学统计学》教学大纲(医学检验)
《医学统计学》课程教学大纲（Medical Statistics）一、课程基本信息课程编号：14232080课程类别：专业必修课适用专业：医学检验技术学分：理论教学学分：2学分，实验学分：0.5学分总学时：40学时（其中讲授学时：24学时；实验(上机)学时：16学时）先修课程：医学基础课程后续课程：医学检验、预防医学选用教材：李康主编：医学统计学(第6版)[M].北京：人民卫生出版社，2013必读书目：[1]方积乾主编.医学统计学(第7版)[M].北京：人民卫生出版社，2013[2]袁兆康.医学统计学[M].北京：人民军医出版社.2013[3]张文彤主编.SPSS统计分析基础教程(第2版)[M].北京：高等教育出版社，2011选读书目：[1] 颜虹, 医学统计学[M]. 北京：人民卫生出版社，2005[2] 康晓平，实用卫生统计学 [M].北京：北京大学医学出版社，2002[3] Belinda Barton，Medical Statistics: A Guide to SPSS, Data Analysis and Critical Appraisal [M].美国：WILEY Blackwell，2014二、课程教学目标通过本门课程的学习，要使学生学会人群健康研究的统计学方法，学会数值变量和分类变量资料的分析，配对资料的分析，直线相关和直线回归，非参数统计方法，病例随访资料分析。
其目的使大家具备新的推理思维，结合专业问题合理设计试验，科学获取资料，提高科研素质。
本课程教学的主要方法有理论讲授、课堂讨论、实验实习、课堂演算、统计软件SPSS上机等。
通过实验实习，使学生加深对理论的理解。
三、课程教学内容与教学要求1．绪论教学要求：掌握：同质与变异，总体、个体和样本，变量的分类，统计量与参数，抽样误差，频率与概率等基本概念。
理解：统计工作的基本步骤，医学统计学的主要内容。
了解：学习统计学的目的和要求。
医学统计学 十二实验设计共63页
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
医学统计学 十二实验设计
56、极端的法规，就是极端人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
医学统计学：第十章 常用实验设计方法
患者编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 随机数字 12 13 8 4 7 0 11 1 5 14 3 6 10 9 2 处理组别 丙 丙 乙 甲 乙 甲 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 乙 甲
分组结果 甲组：4、6、8、11、15号
乙组：3、5、9、12、14号
和检验、Ridit 分析、有序变量的 logistic 回归 模型和有序变量的对数线型模型等。 (2)若比较各样本不同等级构成情况，用 2 检验。
14
4.双向有序且属性不同资料的比较 (1)若分析两变量是否存在线性相关关系时，用 等级相关分析或 Pearson 列联系数。 (2)若分析两变量是否存在直线变化趋势时，用 线性趋势检验。 5.双向有序且属性相同资料的一致性检验，用
丙组：1、2、7、10、13号
10
11
（二）统计分析
数值变量资料
1．两样本比较 (1)小样本时 ①两样本来自正态分布总体且总 体方差相等时，用成组设计的两样本均数比较的
t 检验；②两样本来自非正态总体或总体方差不
等时，通过变量变换使数据呈正态或方差齐后，
再用成组设计的两样本均数比较的 t 检验；若仍 达不到 t 检验的应用条件时，可选用 t' 检验或成
18 1 10 13 17 2 0 3 8 15 7 4 19 12 5 14 9 11 6 16
动物编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 随机数字 1 2 0 3 8 7 4 5 9 6 组 别甲乙乙甲乙甲乙甲甲乙
分组结果 甲组：1、4、6、8、9号小鼠 乙组：2、3、5、7、10号小鼠
17
随机分组
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 9.1 10.1 小鼠编号
分组结果 甲组：4、6、8、11、15号
乙组：3、5、9、12、14号
和检验、Ridit 分析、有序变量的 logistic 回归 模型和有序变量的对数线型模型等。 (2)若比较各样本不同等级构成情况，用 2 检验。
14
4.双向有序且属性不同资料的比较 (1)若分析两变量是否存在线性相关关系时，用 等级相关分析或 Pearson 列联系数。 (2)若分析两变量是否存在直线变化趋势时，用 线性趋势检验。 5.双向有序且属性相同资料的一致性检验，用
丙组：1、2、7、10、13号
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（二）统计分析
数值变量资料
1．两样本比较 (1)小样本时 ①两样本来自正态分布总体且总 体方差相等时，用成组设计的两样本均数比较的
t 检验；②两样本来自非正态总体或总体方差不
等时，通过变量变换使数据呈正态或方差齐后，
再用成组设计的两样本均数比较的 t 检验；若仍 达不到 t 检验的应用条件时，可选用 t' 检验或成
18 1 10 13 17 2 0 3 8 15 7 4 19 12 5 14 9 11 6 16
动物编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 随机数字 1 2 0 3 8 7 4 5 9 6 组 别甲乙乙甲乙甲乙甲甲乙
分组结果 甲组：1、4、6、8、9号小鼠 乙组：2、3、5、7、10号小鼠
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随机分组
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 9.1 10.1 小鼠编号
医学统计学：常用实验设计方法
常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
• 不考虑个体差异的影响，仅涉及一个处理因素， 但可以有两个或多个水平，故亦称单因素实验设 计。 • 该设计常用于将受试对象按随机化原则分配到处 理组和对照组中，各组样本例数可以相等，也可 以不等，但相等时效率高。 • 优点：设计和统计分析方法简单易行； • 缺点：只分析一个因素，不考虑个体间的差异， 因而要求各观察单位要有较好的同质性，否则， 需扩大样本含量。
• 例：按完全随机设计方法将10只小鼠随机分 配到甲、乙两组。
完全随机设计（completely random design） ：
常用实验设计方法
二、试验结果的统计分析
对于完全随机试验的统计分析，由于试验 处理数不同，统计分析方法也不同。 （一）处理数为2 两个处理的完全随机设计 也就是非配对设计，对其试验结果采用非配对 设计的 t 检验法进行统计分析。
常用实验设计方法
流行病与卫生统计学研究所
常用实验设计方法
医学实验设计必须遵循对照、随机、重复和均衡的 基本原则。不同的研究目的应采用不同的设计方法 安排实验。医学研究中常用的实验设计方法有：
1. 完全随机设计 2. 配对设计 3. 配伍组设计 4. 交叉设计 5. 析因试验设计 6. 拉丁方设计 7. 正交试验设计 8. 均匀设计
完全随机设计的优缺点
完全随机设计是一种最简单的设计方法，主要优缺点如下：
完全随机设计的主要优点 1、设计容易 处理数与重复数都不受限制，适用于试 验条件、环境、试验动物差异较小的试验。
常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
2、统计分析简单 进行统计分析。
医学统计学实验设计课件
3
2. 研究对象：该地区居民，收集其基本信息（如 年龄、性别、职业等）和健康状况、生活习惯等 信息。
案例四：某地区慢性病发病率影响因素研究
3. 研究方法
采用问卷调查的方式收集信息，采用统计分析方法分析不同因素 与慢性病发病率的关系。
4. 研究结果
经过一定时间的调查和分析，发现某些因素（如年龄、性别、饮食 等）与慢性病发病率存在显著关联。
样本量
根据研究目的、实验设计类型和实际 情况，确定适当的样本量。
实验设计的原则
科学性原则
伦理性原则
实验设计应基于科学原理和方法，合理安 排实验过程，确保实验结果的可靠性。
实验设计应遵循伦理原则，尊重受试者的 权利和利益，确保受试者的安全和福祉。
可重复性原则
随机化原则
实验设计应具有可重复性，以便其他研究 者能够依据该设计进行重复实验。
案例三：某医院医疗质量评估
• 总结词：本案例旨在评估某医院的医疗质量，通过收集患者信息，分析医院的治疗效果、患者满意度等方面。
案例三：某医院医疗质量评估
01
详细描述
02
1. 研究目的：评估某医院的医疗质量，包括治疗效果、患者满
意度等方面。
2. 研究对象：医院收治的患者，收集其基本信息和治疗过程、
04 实验设计案例分 析
案例一：高血压药物治疗效果研究
• 总结词：本案例旨在研究高血压药物治疗效果，通过收集 患者信息，分析药物治疗对患者血压水平的影响。
案例一：高血压药物治疗效果研究
详细描述
1. 研究目的：评估药物治疗对高血压患者的效果，包括降低血压水平、改善生活质 量等方面。
2. 研究对象：高血压患者，随机分为实验组和对照组，实验组接受药物治疗，对照 组接受安慰剂治疗。
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灵敏度反应其鉴别真阳性的能力
在社区观察防治缺铁性贫血的效果，临床症状、体征、 比色法测血红蛋白不灵敏，因只有缺铁明显时才会有 血红蛋白变化、贫血症状与体征；选血清铁蛋白较灵 敏。灵敏度愈高，漏诊率愈低。
特异度反应其鉴别真阴性的能力
在高血压病的研究中，用血压作指标特异度高；而用头 昏、失眠作为指标特异性差。特异度愈高，误诊率愈低。
二、实验研究的类型
1.实验室实验： 实验对象为动物（动物实 验） 植物 生物材料 2.临床试验 ：实验对象大多为患者 3.社区干预实验：实验对象为社区人群
第二节 实验设计的基本要素
处理因素
（study factor or treatment）
受试对象（study subjects）
实验效应
（experimental effect）
按随机的方法将每个配伍组中的个 体分配到各个对比组中去，给予不 同处理。 优点：增强处理间的均衡性，提高检验效能。
• 例12-7 12名受试者，按性别、年龄和病情 等特征分为三个区组（每组4名），并编号 成1～4号为第Ⅰ区组，5～8号为第Ⅱ区组， 余类推。拟在每一区组内分别给予A、B、 C、D四种处理。 • 操作：先从随机排列表中任意指定三行， 如第6～8行，每行内依次取“1～4”四个随 机数字列在区组内受试者编号之下，事先 规定随机数字1、2、3、4分别代表A、B、 C、D四种处理。
区组 受试者编号 1 随机数字 2 2 1
Ⅰ 3 4 4 3 5 3 6 2
Ⅱ 7 8 4 1
Ⅲ 9 10 11 12 3 2 1 4
12 名受试者构成的三区组四处理的双因素方差分析表 区组 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 处 A 2 8 11 B 1 6 10 C 4 5 9 理 D 3 7 12
四、拉丁方设计 6×6基本拉丁方表： A B C D E F B C D E F A C D E F A B D E F A B C E F A B C D F A B C D E
表现为实验的例数（样本含量） 和实验重复的次数。
（三）随机原则
随机化的定义是抽取时要使每一观察单位都有同 等的机会被抽取。随机化的方法有抽签和随机数 字表。
（四）均衡原则
各组除处理因素外，其它条件一致
第四节 研究资料的质量
一、误差（error） 统计上将实验和调查观测到的原始数据计 算得到的某指标的值与真值之差别，即样 本统计量与总体参数之差别称为“误差”。
二、优效性检验
H 0 : T C，H1 : T C
三、等效性检验
H 0 : T C ，H1 : T C
四、非劣效性检验 H 0 : C T ，H1 : C T
临床试验还和临床治疗有很大的区别：
临床治疗是根据每一位患者的具体情况对 症施治，无需统一的方案，目的只是将患 者治愈，不必追求样本例数的多少。而临 床试验目的是探索某种新药或新疗法是否 安全、有效。必须有一个共同遵循的试验 方案，对所有参与试验的对象均按同一方 案进行处理，不得因人而异、自行其事。 需要追踪的后续性效果（属前瞻性调查） 必须达到较大的样本例数，一次试验达不 到还需长期积累（原因是大多数后续效果 为药物副作用，发生率极低，只有样本量 足够大时才能监测到）。
动物编号 随机数字 归 组 1 37 甲 2 85 甲 3 94 乙 4 35 甲 5 12 乙 6 33 甲 7 39 甲 8 50 乙 9 08 乙 10 30 乙 11 42 乙 12 34 乙 13 07 甲 14 96 乙
例12-5 试将18只小白鼠随机等分成三 组。方法：先将18只动物随机编号：1～18， 从附表15随机排列表内任意一行，假定为第 13行，依次抄录除去“18、19”的从0～17的 十 八个随机数字。规定：0～5为甲，6～11为乙 ， 121 ～2173 为丙 动物编号 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
三、实验效应 （experimental effect）
实验效应：处理因素作用于受试对象的反应和 结局，由观察指标体现。 要求指标： 1. 客观性 2. 精确性： 准确度（观察值与真值的接近程度，主要 由系统误差引起）； 精密度（观察值与其均值的接近程度，主要 由随机误差引起）
3. 灵敏度和特异度：
第五节 常用的实验设计方法
完全随机化设计
配对设计
配伍组设计 拉丁方设计
一、 完全随机化设计 (randomized control trial)
研究因素为一个，又称为单因素设计。
设计方案 ：将受试对象随机分配到实验
组和对照组。
方 法 ：抽签、随机数字表（或随机
排列表）
例12-4 设有同种系同性别小白鼠14 只，试用随机数字表将它们分成两组。 方法：先将小白鼠随机编号为1， 2， ……，14，然后在附表16随机数字表内任 一列及任一行作为起点向任何方向（上、 下、左、右，甚至对角线斜方向）连续抄录 14个二位数，事先规定奇数归入甲组，偶数 归入乙组（反之亦可）。
（二）人的选择 1.病人的选择：统一诊断标准。 住院、门诊病人优缺点： 住院病人所处环境较安静，条件容易控制，试验容易维持恒 定，便于医生作观察、检查和记录；资料完整且易达到一定 的精确度。门诊病人受客观环境和主观心理状态不断变化的 影响，对医嘱的依从性（compliance）得不到保障、病历 记录粗糙而难以达到所要求的精确度。但门诊病人并非处在 特殊环境下，所进行的试验而获得的结果经得起日常生活的 考验，不至于出现某种治疗方案在医院里效果好，出院后效 果差的情况，所以门诊病人的试验结果应用面较广。另外用 门诊病人作为受试对象，经济上较为合算，他们不需要特殊 的照顾与护理，且病例数量远多于住院病人。根据实际情 况，初步试验可在门诊病人中进行，较为细微和深入的试验 应该在住院病人中进行。
（随机进行行间或列间交换）
6种药物注射6只家兔6个部位的拉丁方设计 家兔编号 （行区组） 1 2 3 4 5 6 注射部位编号（列区组） 1 A B E F C D 2 B A D C F E 3 C E F B D A 4 E F C D A B 5 D C B A E F 6 F D A E B C
1. 过失误差（blunder error）：不允许发生的 错误. 2.系统误差（system error）：有偏向性差值的 误差。如所用测量仪器不准，造成测定值偏大或 者偏小。 流行病学中系统误差亦称“偏倚” （bias），包括选择偏倚、测量偏倚和混杂偏倚。 3. 随机误差（random error）：也称“偶然误差” 或“统计误差”。同一仪器对同一对象重复测量 多次，每次测量结果不会完全相同，这是由偶然 因素造成的随机测量误差；又如“抽样误差”。
二、受 试 对 象 • 受试对象（研究对象）：处理因素作用的 客体，由研究目的确定的研究总体（人、 动物、植物、生物材料） 动物实验:动物 临床实验:患者、健康人 现场实验:社区人群 • 基本条件：⑴对处理敏感 ⑵反应稳定
• • • • •
（一）动物的选择 与临床试验相比，动物实验具有许多独特的优点： 1.可以更严格地控制实验条件； 2.可以对实验对象进行有害或可能有害的因素研究； 3.可以直接获取反映实验效应的样本资料。如可把 内脏如肝脏取出测定。 • 4.多数实验动物传代比人类快得多，为遗传、免疫、 肿瘤研究提供极大便利； • 5.实验动物在饲养、管理上一般都比较经济。
2.正常人做受试对象：
（1）事先向受试者讲清试验方法和目的，做到 知情选择（inform conseut），不允许隐瞒 和保密； （2）应该保证做到受试对象的健康不受损害， 试验绝对安全。 3.志愿受试者： 耐受性会比普通人更好。会使试验方法 （新药或新疗法）的“副作用”灵敏度下降， 相 对应的是使“效果”灵敏度升高。
第十二章 实 验 设 计
科学研究 实验研究 调查研究 施加干预措施 不施加干预措施
第一节 实验研究的特点和类型
• 一、实验研究的特点
• ①处理因素（也称“干预因素”），可以人为设置； • ②受试对象可以随机分配到各组； • ③研究过程中除了处理因素不同外，其他干扰因素 能够控制齐同； • ④研究结果若各组间有差别，并且该差别经统计检 验后排除抽样误差的可能性，则可以认为这个差别 是由于不同的处理所致，因果联系较为直接。
第六节 临床试验设计
一、一般概念 临床试验是以人体（病人和正常人）作为 研究对象的医学实验研究，经过严密的研 究设计将某种新药（或新疗法）在少数人 中间试用，与当今通用的药物（或疗法） 进行比较，以得出其对人体的作用（疗效 优劣）、不良反应及药物在人体内的吸收、 分布、代谢和排泄一系列动力过程，达到 改进、提高疾病的诊断、治疗和预防效果。
随机数字 10 9 14 12 17 15 3 5 2 11 8 0 1 4 7 13 6 16 归 组 乙 乙 丙 丙 丙 丙 甲 甲 甲 乙 乙 甲 甲 甲 乙 丙 乙 丙
二、配对设计 (paired design)
设计方案 ：将实验对象按一定条件配成对
子，再随机分配每对中的两个 对象到实验组和对照组接受不 同处理。
优点：增强处理间的均衡性，提高检验效能。
临床常用自身（同源）配对和异体配对。
例12-6 有8对受试者，试将每一对随机分配 在甲乙两种处理组中。 方法：第1对两个编号1.1，1.2；第2对编号 2.1，2.2，余仿此。在随机排列表中任一行 依此抄录“0～7”八个随机数字，事先规定 奇数时按甲乙顺序，偶数时取乙甲顺序
二、准确度和精密度（accuracy and precision）
准确度和精密度是用来评价某种测定 方法（包括仪器、试剂和操作步骤）测得 结果可信赖程度的两项指标。 “准确”是指测定值与真值的接近程 度，也称研究（测定）结果的真实性、有 效度（validity），不真实的东西是无效的。
“精密度”是指用同一仪器（或方法） 对同一标本进行多次测定的平均值，与各个 别测定值接近的程度。 其差值属于随机误差，用标准差或变异 系数来表示其大小，说明某方法的测定重现 性、可信性。所以精密度反映了可信度 （reliability）。
在社区观察防治缺铁性贫血的效果，临床症状、体征、 比色法测血红蛋白不灵敏，因只有缺铁明显时才会有 血红蛋白变化、贫血症状与体征；选血清铁蛋白较灵 敏。灵敏度愈高，漏诊率愈低。
特异度反应其鉴别真阴性的能力
在高血压病的研究中，用血压作指标特异度高；而用头 昏、失眠作为指标特异性差。特异度愈高，误诊率愈低。
二、实验研究的类型
1.实验室实验： 实验对象为动物（动物实 验） 植物 生物材料 2.临床试验 ：实验对象大多为患者 3.社区干预实验：实验对象为社区人群
第二节 实验设计的基本要素
处理因素
（study factor or treatment）
受试对象（study subjects）
实验效应
（experimental effect）
按随机的方法将每个配伍组中的个 体分配到各个对比组中去，给予不 同处理。 优点：增强处理间的均衡性，提高检验效能。
• 例12-7 12名受试者，按性别、年龄和病情 等特征分为三个区组（每组4名），并编号 成1～4号为第Ⅰ区组，5～8号为第Ⅱ区组， 余类推。拟在每一区组内分别给予A、B、 C、D四种处理。 • 操作：先从随机排列表中任意指定三行， 如第6～8行，每行内依次取“1～4”四个随 机数字列在区组内受试者编号之下，事先 规定随机数字1、2、3、4分别代表A、B、 C、D四种处理。
区组 受试者编号 1 随机数字 2 2 1
Ⅰ 3 4 4 3 5 3 6 2
Ⅱ 7 8 4 1
Ⅲ 9 10 11 12 3 2 1 4
12 名受试者构成的三区组四处理的双因素方差分析表 区组 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 处 A 2 8 11 B 1 6 10 C 4 5 9 理 D 3 7 12
四、拉丁方设计 6×6基本拉丁方表： A B C D E F B C D E F A C D E F A B D E F A B C E F A B C D F A B C D E
表现为实验的例数（样本含量） 和实验重复的次数。
（三）随机原则
随机化的定义是抽取时要使每一观察单位都有同 等的机会被抽取。随机化的方法有抽签和随机数 字表。
（四）均衡原则
各组除处理因素外，其它条件一致
第四节 研究资料的质量
一、误差（error） 统计上将实验和调查观测到的原始数据计 算得到的某指标的值与真值之差别，即样 本统计量与总体参数之差别称为“误差”。
二、优效性检验
H 0 : T C，H1 : T C
三、等效性检验
H 0 : T C ，H1 : T C
四、非劣效性检验 H 0 : C T ，H1 : C T
临床试验还和临床治疗有很大的区别：
临床治疗是根据每一位患者的具体情况对 症施治，无需统一的方案，目的只是将患 者治愈，不必追求样本例数的多少。而临 床试验目的是探索某种新药或新疗法是否 安全、有效。必须有一个共同遵循的试验 方案，对所有参与试验的对象均按同一方 案进行处理，不得因人而异、自行其事。 需要追踪的后续性效果（属前瞻性调查） 必须达到较大的样本例数，一次试验达不 到还需长期积累（原因是大多数后续效果 为药物副作用，发生率极低，只有样本量 足够大时才能监测到）。
动物编号 随机数字 归 组 1 37 甲 2 85 甲 3 94 乙 4 35 甲 5 12 乙 6 33 甲 7 39 甲 8 50 乙 9 08 乙 10 30 乙 11 42 乙 12 34 乙 13 07 甲 14 96 乙
例12-5 试将18只小白鼠随机等分成三 组。方法：先将18只动物随机编号：1～18， 从附表15随机排列表内任意一行，假定为第 13行，依次抄录除去“18、19”的从0～17的 十 八个随机数字。规定：0～5为甲，6～11为乙 ， 121 ～2173 为丙 动物编号 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
三、实验效应 （experimental effect）
实验效应：处理因素作用于受试对象的反应和 结局，由观察指标体现。 要求指标： 1. 客观性 2. 精确性： 准确度（观察值与真值的接近程度，主要 由系统误差引起）； 精密度（观察值与其均值的接近程度，主要 由随机误差引起）
3. 灵敏度和特异度：
第五节 常用的实验设计方法
完全随机化设计
配对设计
配伍组设计 拉丁方设计
一、 完全随机化设计 (randomized control trial)
研究因素为一个，又称为单因素设计。
设计方案 ：将受试对象随机分配到实验
组和对照组。
方 法 ：抽签、随机数字表（或随机
排列表）
例12-4 设有同种系同性别小白鼠14 只，试用随机数字表将它们分成两组。 方法：先将小白鼠随机编号为1， 2， ……，14，然后在附表16随机数字表内任 一列及任一行作为起点向任何方向（上、 下、左、右，甚至对角线斜方向）连续抄录 14个二位数，事先规定奇数归入甲组，偶数 归入乙组（反之亦可）。
（二）人的选择 1.病人的选择：统一诊断标准。 住院、门诊病人优缺点： 住院病人所处环境较安静，条件容易控制，试验容易维持恒 定，便于医生作观察、检查和记录；资料完整且易达到一定 的精确度。门诊病人受客观环境和主观心理状态不断变化的 影响，对医嘱的依从性（compliance）得不到保障、病历 记录粗糙而难以达到所要求的精确度。但门诊病人并非处在 特殊环境下，所进行的试验而获得的结果经得起日常生活的 考验，不至于出现某种治疗方案在医院里效果好，出院后效 果差的情况，所以门诊病人的试验结果应用面较广。另外用 门诊病人作为受试对象，经济上较为合算，他们不需要特殊 的照顾与护理，且病例数量远多于住院病人。根据实际情 况，初步试验可在门诊病人中进行，较为细微和深入的试验 应该在住院病人中进行。
（随机进行行间或列间交换）
6种药物注射6只家兔6个部位的拉丁方设计 家兔编号 （行区组） 1 2 3 4 5 6 注射部位编号（列区组） 1 A B E F C D 2 B A D C F E 3 C E F B D A 4 E F C D A B 5 D C B A E F 6 F D A E B C
1. 过失误差（blunder error）：不允许发生的 错误. 2.系统误差（system error）：有偏向性差值的 误差。如所用测量仪器不准，造成测定值偏大或 者偏小。 流行病学中系统误差亦称“偏倚” （bias），包括选择偏倚、测量偏倚和混杂偏倚。 3. 随机误差（random error）：也称“偶然误差” 或“统计误差”。同一仪器对同一对象重复测量 多次，每次测量结果不会完全相同，这是由偶然 因素造成的随机测量误差；又如“抽样误差”。
二、受 试 对 象 • 受试对象（研究对象）：处理因素作用的 客体，由研究目的确定的研究总体（人、 动物、植物、生物材料） 动物实验:动物 临床实验:患者、健康人 现场实验:社区人群 • 基本条件：⑴对处理敏感 ⑵反应稳定
• • • • •
（一）动物的选择 与临床试验相比，动物实验具有许多独特的优点： 1.可以更严格地控制实验条件； 2.可以对实验对象进行有害或可能有害的因素研究； 3.可以直接获取反映实验效应的样本资料。如可把 内脏如肝脏取出测定。 • 4.多数实验动物传代比人类快得多，为遗传、免疫、 肿瘤研究提供极大便利； • 5.实验动物在饲养、管理上一般都比较经济。
2.正常人做受试对象：
（1）事先向受试者讲清试验方法和目的，做到 知情选择（inform conseut），不允许隐瞒 和保密； （2）应该保证做到受试对象的健康不受损害， 试验绝对安全。 3.志愿受试者： 耐受性会比普通人更好。会使试验方法 （新药或新疗法）的“副作用”灵敏度下降， 相 对应的是使“效果”灵敏度升高。
第十二章 实 验 设 计
科学研究 实验研究 调查研究 施加干预措施 不施加干预措施
第一节 实验研究的特点和类型
• 一、实验研究的特点
• ①处理因素（也称“干预因素”），可以人为设置； • ②受试对象可以随机分配到各组； • ③研究过程中除了处理因素不同外，其他干扰因素 能够控制齐同； • ④研究结果若各组间有差别，并且该差别经统计检 验后排除抽样误差的可能性，则可以认为这个差别 是由于不同的处理所致，因果联系较为直接。
第六节 临床试验设计
一、一般概念 临床试验是以人体（病人和正常人）作为 研究对象的医学实验研究，经过严密的研 究设计将某种新药（或新疗法）在少数人 中间试用，与当今通用的药物（或疗法） 进行比较，以得出其对人体的作用（疗效 优劣）、不良反应及药物在人体内的吸收、 分布、代谢和排泄一系列动力过程，达到 改进、提高疾病的诊断、治疗和预防效果。
随机数字 10 9 14 12 17 15 3 5 2 11 8 0 1 4 7 13 6 16 归 组 乙 乙 丙 丙 丙 丙 甲 甲 甲 乙 乙 甲 甲 甲 乙 丙 乙 丙
二、配对设计 (paired design)
设计方案 ：将实验对象按一定条件配成对
子，再随机分配每对中的两个 对象到实验组和对照组接受不 同处理。
优点：增强处理间的均衡性，提高检验效能。
临床常用自身（同源）配对和异体配对。
例12-6 有8对受试者，试将每一对随机分配 在甲乙两种处理组中。 方法：第1对两个编号1.1，1.2；第2对编号 2.1，2.2，余仿此。在随机排列表中任一行 依此抄录“0～7”八个随机数字，事先规定 奇数时按甲乙顺序，偶数时取乙甲顺序
二、准确度和精密度（accuracy and precision）
准确度和精密度是用来评价某种测定 方法（包括仪器、试剂和操作步骤）测得 结果可信赖程度的两项指标。 “准确”是指测定值与真值的接近程 度，也称研究（测定）结果的真实性、有 效度（validity），不真实的东西是无效的。
“精密度”是指用同一仪器（或方法） 对同一标本进行多次测定的平均值，与各个 别测定值接近的程度。 其差值属于随机误差，用标准差或变异 系数来表示其大小，说明某方法的测定重现 性、可信性。所以精密度反映了可信度 （reliability）。