实验设计(基本要素) (2)
实验设计(基本要素)
2.临床试验(clinical trial) 研究对象 基本单位是病人个体。在药物的临床试验 效果评价中，通常，研究者将研究对象随 机分为实验组和对照组，给予实验组某种 干预措施（新药或新疗法），给予对照组 安慰剂或现有的或传统的治疗方法，然后 通过一系列临床、实验室或物理检查指标， 随访观察并比较两组相应的疾病或健康状 态差异，从而评价干预措施的效果 。
处理因素为单个时,称为单因素。 每个因素在数量上或强度上可有不同，这种数量 或强度上的不同就称为水平。 依照研究因素与水平的不同，可产生四类实验： 1.单因素单水平 如研究某药对原发性高血压患者的降压作用 2.单因素多水平 如研究某药不同剂量的降血糖作用。 3.多因素单水平 如比较不同药物或不同疗法对某病的治疗效果。 4.多因素多水平 如某肿瘤的联合化疗方案。
3.社区干预实验(community intervention trial) ， 也 叫 社 区 干 预 项 目 （ community intervention program，CIP）或者社区实 验(community trial)，其研究对象基本单 位是社区人群而不是个体。有些实验研究 不适合以个体为单位来进行，而更适合于 以社区或某一地理区域为单位来划分实验 组和对照组，如食盐加碘预防地方性甲状 腺肿、自来水加氟预防龋齿等。
选择受试对象是根据科研课题的研究目 的而确定的。
选择受试对象应考虑下列几点： ①进行基础性的医学研究，多选择动物及其材 料作为受试对象，并可由此积累资料和基础 数据； ②观察临床疗效、临床检验水平、诊断水平及 社区干预试验等，多选择人体及其材料作为 受试对象。一般常以病人为实验组，健康人 为对照组；也可选择几组不同类型的病人分 别作为实验组和对照组。
4.稳定性 是指观察指标变异度的大小。稳定 性高，则变异度小，指标的代表性强，反之 亦然。稳定性一般可以用该指标的变异系数 来表示。如果变异系数不超过15%～20%，则 该指标的稳定性较好。
实验设计的基本要素
实验设计的基本要素处理因素、受试对象和实验效应是实验设计的三个基本要素，它们贯穿于整个实验研究过程，从不同侧面影响着实验研究的结果，在实验设计中必须予以足够重视。
例如，用两种药物治疗糖尿病病人，观察比较两组病人血糖、尿糖的下降情况，这里所用的药物为处理因素、糖尿病病人为受试对象，血糖值、尿糖值为实验效应。
1、处理因素（treatment factor）在实验过程中，影响实验结果的因素是多方面的，根据研究目的可分为处理因素和非处理因素二类。
处理因素是指研究者通过统计研究设计有计划的安排实验，从而科学地考察其作用大小的因素，例如药物的种类、剂量、浓度、作用时间等；非处理因素是指对评价处理因素作用有一定干扰但研究者并不想通过实验考察其作用大小的因素，例如，病人的病情、病程等。
选择处理因素应遵循以下基本原则：1）要抓住实验中的主要因素实验效应是多种因素作用的结果，由于研究目的不同，以及人力、物力和时间所限，研究者不可能通过一次或几次实验中把已知的所有因素都进行处理与分析，只能抓主要的，例如我们要改进某种细胞的培养方法，与其有关的因素很多，如温度、PH值、培养液、培养时间等。
其中每个因素又分若干水平（或等级），如温度从34℃至38℃，每1℃为一个水平，则有5个水平；PH值从6.5至7.4，每0.1为一个水平，则有10个水平。
培养液有两个水平；培养时间有3个水平时，须做种条件的实验，若每种条件的实验重复10次的话，就需要做3000次实验，不可能在一次或几次实验中完成。
可根据专业知识和研究目的在众多因素与水平中抓住主要的因素，且因素的水平数不宜过多医`学教育网搜集整理。
2）要分清处理因素和非处理因素例如，研究综合治疗糖尿病的效果，处理因素为药物治疗加饮食疗法；合理调配作息时间和其它辅助治疗措施也能缓解症状，有助于康复，但不是本次研究的处理因素，而是非处理因素。
研究者应采取各种措施，尽可能使非处理因素在所比较的各组中基本相同，以便充分显示处理因素的作用。
机能学实验设计
四、学生实验设计步骤
5.确定样本大小
重复原则：
一般情况下选取的重复例数：
小动物(鼠、蛙)每组10～40例； 中等动物(兔、豚鼠)每组8～30例； 大动物(猫、犬)每组5～10例。
根据以往资料估算实验例数：
①取得以P百<0分.0率5水为平指的标每的组实例验数：可已用知下A药估有算效率是P1，B药的有效率是P2，则欲以80%把握 1－（P1+P2－1）2
整个实验的重复 多个受试对象进行重复 同一受试对象的重复观察
三、实验设计的基本原则
3、对照：为避免非实验因素造成的干扰，设立 对照组以消除无关因素。
从实验组与对照组两组效应指标的数据差别中，找到实验因素的本 质所在
对照组效应＝非实验因素效应（非特异性因素效应） 实验组效应＝非实验因素效应＋实验因素效应 实验因素效应＝实验组效应－对照组效应
主观指标 随意性和偶然性 客观指标 真实性和可靠性
精确性：实验效应指标要求既准确又精密
特异性：选用能反映某一特定现象且不与其他现象相混淆的指标 灵敏性：能根据实验要求相应显示出微小的变化。它是由实验方法和仪器
的灵敏度共同决定的。如果灵敏性差，常常得到假阴性结果
二、实验设计的基本要素
指标的观察：若实验效应的观察具有偏性，则会影响结 果的比较和分析。
n(80,0.05)=15.6×（--）2 +1.6=20.5 30
每组21例，共42例，即可学生实验设计步骤 6.设立适当对照组
对照原则：齐同对比
四、学生实验设计步骤
7.随机分组
随机原则 完全随机分组法 随机配对分组法 随机区组法 拉丁方分组法
四、学生实验设计步骤 8.拟订实验记录格式
n(80,0.05)=5.25×---------------------（P1－P2）2
实验设计
失败的实验设计
• 会出现研究对象不敏感、不特异； • 处理因素标准化差、干扰因素过多； • 观测指标主观、片面； • 样本量不足、过多或不齐同，组间条件不均衡；
• 选择指标时，也要考虑到其可行性，即是否具备观测 所选指标的实验条件和技能。
（三）实验设计的基本类型
• 实验设计依据统计分析方法的不同主要分以下 几种类型：
1. 完全随机化设计 2. 配对设计 3. 配伍组设计 4. 交叉设计
1. 完全随机化设计
• 完全随机设计亦称单因素设计，是根据实验要求将全部实验动物 随机地分成若干组，然后再按组实施不同处理的设计。这种设计 保证每只实验动物都有相同机会接受任何一种处理，而不受实验 人员主观倾向的影响。当实验条件特别是实验动物的初始条件相 对一致时，可采用完全随机设计。这种设计能使实验结果受外界 因素的影响基本一致，真实反映出实验的处理效应。
• 完全随机设计的实质是将实验动物随机分组。随机分组的方法有 抽签法、随机数字表法、电脑随机分组法等。
完全随机设计的主要优点： ①设计容易。适用于实验条件、环境、实验动物差异较小的实验。 ②统计分析简单。均可采用t检验或方差分析法进行统计分析。 完全随机设计的主要缺点： ①非实验因素的影响被归入实验误差，实验误差较大，实验的精确
• 在实验研究中，有些主观指标是不可或缺的， 它更能客观地反映出处理因素的效应和实验的 意义；而有些指标来源虽是客观的，但判断却 受主观影响，如X线片、B超、病理切片等。为 了增强主观指标的客观性和减少客观指标的主 观性，在实验设计时，应对指标制定明确的判 断标准，使之更客观化。
3实验设计的三要素和六原则
实验设计的三要素和六原则！众所周知，科研工作者在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案，那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢？一般来说，完善的设计方案需具备以下几个条件：实验所需的人力、物力和时间资源；实验设计的“三要素”和“六原则”均符合专业和统计学要求，对实验数据的收集、整理、分析等有一套规范的规定和正确的方法。
而其中准确把握统计研究设计的“三要素和六原则”，是科学实验设计的核心。
一、实验设计的“三要素”1）实验对象。
实验所用的材料即为实验对象。
如用小鼠做实验，小鼠就是本次实验的实验对象，或称为受试对象。
实验对象选择的合适与否直接关系到实验实施的难度，以及别人对实验新颖性和创新性的评价。
一个完整的实验设计中所需实验材料的总数称为样本含量。
最好根据特定的设计类型估计出较合适的样本含量。
样本过大或过小都有弊端。
2）实验因素。
所有影响实验结果的条件都称为影响因素，实验研究的目的不同，对实验的要求也不同。
影响因素有客观与主观，主要与次要因素之分。
研究者希望通过研究设计进行有计划的安排，从而能够科学地考察其作用大小的因素称为实验因素（如药物的种类、剂量、浓度、作用时间等）；对评价实验因素作用大小有一定干扰性且研究者并不想考察的因素称为区组因素或称重要的非实验因素（如动物的窝别、体重等）；其他未加控制的许多因素的综合作用统称为实验误差。
最好通过一些预实验，初步筛选实验因素并确定取哪些水平较合适，以免实验设计过于复杂，实验难以完成。
3）实验效应。
实验因素取不同水平时在实验单位上所产生的反应称为实验效应。
实验效应是反映实验因素作用强弱的标志，它必须通过具体的指标来体现。
要结合专业知识，尽可能多地选用客观性强的指标，在仪器和试剂允许的条件下，应尽可能多选用特异性强、灵敏度高、准确可靠的客观指标。
卫生统计学复习资料
科研方法第三章实验设计的基本要素：实验设计的基本要素包括处理因素、受试对象和实验效应三个组成部分。
实验设计的四原则：对照原则均衡原则随机原则重复原则随机原则：使实验组和对照组非处理因素趋于一致或均衡的主要手段是随机化。
随机化的方法有多种，最常使用的是利用随机数字表和随机排列表(或称随机化分组表)。
拉丁方设计：用r个拉丁字母排成r行r列的方阵，使每行及每列中每个字母都只出现一次，这样的方阵称为r阶拉丁方，或r×r拉丁方正交设计正交设计：正交设计是一种高效、快速的多因素试验方法。
它是利用一套规格化的正交表，使每次试验的因素及水平得到合理安排，通过试验结果的分析，获得有用的信息。
除了分析主因素外，还可分析交互作用。
非条件logistic回归的公式，目的，用途统计学第一章统计学家用总体这个术语来表示大同小异的对象全体。
我们试图就某个总体下结论，这个总体便称为目标总体。
资料常来源于目标总体中的一个部分，它称为研究总体。
科学的办法是从研究总体中抽取少量有代表性的个体，称为抽样。
一些个体处于同一总体，就是指他们大同小异，具有同质性。
同一总体内的个体间存在差异又是绝对的，这种现象称为变异。
本书把变量分成定性与定量两种类型。
定性变量中最常见的是分类变量或名义变量。
最简单也最常用的分类变量是二分类变量。
另一类定性变量是有序变量或等级变量。
定量变量可以分为两种类型，离散型变量和连续型变量。
离散型变量只能取整数值。
连续型变量可以取实数轴上的任何数值。
变量只能由“高级”向“低级”转化：定量→有序→分类→二值；不能作相反方向的转化。
在定量变量中，离散型变量常常通过适当的变换或连续性校正后借用连续型变量的方法来分析。
理论上，正态分布有两个参数：总体均数和总体方差。
这种由观察资料计算出来的量称为统计量。
第二章对连续型定量变量，频率分布表的编制步骤如下：（1）计算极差(R)，也称为全距，即数据最大值与最小值之差。
（2）确定组段数与组距，变量值个数较多时，组段数一般取10左右。
实验设计(基本要素)
（二）常用受试对象的基本特征 1. 动物 医学研究中的各个领域几乎都 要用到实验动物。使用动物作为受试对 象非常方便，安全性高，价格相对便宜， 而且不涉及人类的医德问题。研究中动 物意外缺失可以据情予以补充。饲养、 管理及观察动物十分方便且容易做到。 选择动物一般要考虑动物的种类、种属、 品系、窝别、性别、年龄、体重、健康 状况、是否容易饲养和存活，对施加的 处理因素的反应特征等方面。
• 人体作为受试对象，常用于临床治疗方案的
疗效观察研究以及某种疫苗在人群中预防某 种疾病的效果观察等。在临床治疗工作中， 每一位病人都可以作为一个观察对象。但是， 按照实验设计的四个基本原则，如想在特定 时期内选择几组除处理因素不同以外，其它 各方面条件都基本一致的病例，则是一件相 当困难的事情。 病例的选择：明确纳入标准和排除标准
在实验研究中，由于影响试验结果的因素 很多，有时则十分复杂。因此，在安排施加处 理因素时，应考虑下列几个方面 。 1.抓住实验中的主要因素 任何一项实验研究都 有其主要的方面或主要矛盾。 2.确定处理因素和非处理因素 实验研究中应根 据研究目的确定处理因素和非处理因素。一般 情况下，两者的区别并不困难。 3.处理因素标准化 是指在进行同一个实验研究 时，施加于多个受试对象的处理因素是相同一 致的。不能随意加以改变。尤其是用于病人的 药物。
干扰因素也称为非处理因素或混杂因素，它是
Hale Waihona Puke 指处理因素以外的可以影响实验效应及实验
结果的一切可能的因素。
一般多为受试对象本身的特征及外界
环境因素，其来源复杂，范围广，经常不
易控制或不易察觉。
2.实验设计的基本构成
三个基本要素
受试对象 处理因素 试验效应
实验设计 的 基本构成
实验设计的三要素和六原则
实验设计的三要素和六原则众所周知，科研工作者在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案，那么什么样的设计方案才称得上是完善的呢？ 一般来说，完善的设计方案需具备以下几个条件：实验所需的人力、物力和时间资源；实验设计的“三要素”和“六原则”均符合专业和统计学要求，对实验数据的收集、整理、分析等有一套规范的规定和正确的方法。
而其中准确把握统计研究设计的“三要素和六原则”，是科学实验设计的核心。
一、实验设计的“三要素”1） 实验对象。
实验所用的材料即为实验对象。
实验对象选择的合适与否直接关系到实验实施的难度，以及别人对实验新颖性和创新性的评价。
一个完整的实验设计中所需实验材料的总数称为样本含量。
最好根据特定的设计类型估计出较合适的样本含量。
样本过大或过小都有弊端。
2） 实验因素。
所有影响实验结果的条件都称为影响因素，实验研究的目的不同，对实验的要求也不同。
影响因素有客观与主观，主要与次要因素之分。
研究者希望通过研究设计进行有计划的安排，从而能够科学地考察其作用大小的因素称为实验因素（如药物的种类、剂量、浓度、作用时间等）；对评价实验因素作用大小有一定干扰性且研究者并不想考察的因素称为区组因素或称重要的非实验因素；其他未加控制的许多因素的综合作用统称为实验误差。
最好通过一些预实验，初步筛选实验因素并确定取哪些水平较合适，以免实验设计过于复杂，实验难以完成。
3） 实验效应。
实验因素取不同水平时在实验单位上所产生的反应称为实验效应。
实验效应是反映实验因素作用强弱的标志，它必须通过具体的指标来体现。
要结合专业知识，尽可能多地选用客观性强的指标，在仪器和试剂允许的条件下，应尽可能多选用特异性强、灵敏度高、准确可靠的客观指标。
对一些半客观（比如读pH试纸上的数值）或主观指标（对一些定性指标的判断上），一定要事先规定读取数值的严格标准，只有这样才能准确地分析自己的实验结果，从而也大大提高了自己实验结果的可信度。