常用试验设计
常用试验设计类型和方法
例 若 将 20 个 实 验 单 位 随 机 等 分 为 四 组 。 对 2 位 随 机 数 字 规 定 ， 00~24 为 甲 组 ， 25~49 为 乙 组 ， 50~74为丙组，75~99为丁组，分组结果如下：(3\4\6)
检验效能
检验效能（power of a test），又称把握度（power）， 记作1-β，指当两个（或几个）总体存在差异时，经假 设检验能够发现该差异的可能性大小。 ● 1 与 、 、 、N 有关。
● 假设检验为“阴性”结论（P>0.05)时, 不能
简单地下“处理无效”的结论，而应该检查一下 是否是检验效能不足。
实验设计的作用主要是减小误差、提高实验的 效率。因此，从统计方面说，根据误差的来源， 在设计时必需遵守三个基本统计学原则，即对 照（control）原则、随机化（randomization） 原则及重复（ replication ）原则。重复和对照 也是观察性研究必须遵循的原则，唯有随机化 分组是实验性研究的显著特征。
简单随机化分组方法不能保证分组后各组例数相等， 但当受试对象总例数较多时（如N>200），两组例数相
差悬殊的概率较小。尽管如此，在正式试验前最好先检
查一下随机分配表（即分组过程及结果表）中各组例数 是否大致相当。如果发现相差悬殊（如100例分两组，A 组15例，B组85例），可以重新制定随机化分配表。 有些研究希望各组例数相同。当各组例数不相等时， 可从例数较多的组中随机抽取一部分受试者补充到例数 较少的组，使各组例数相等。
方法又有许多不同的类型。实验设计是关于数据采集、统计
方法应用和得出结论的关键步骤。如实验设计出现错误，不 论用什么统计方法进行数据处理也无法得到正确的结论。因 此，在医学科研中只要条件允许，应尽量在良好的实验设计 的基础上采集数据。医学研究中常用的实验设计类型和方法
9-常见的试验设计方法
1.抽签法：
本试验中，因素有3个，重复5次所 以共进行15次试验，这15次试验按完 全随机顺序进行。
随机化可采用抽签的方式，即准 备15张纸签，A1，A2，A3各写5个， 充分混匀后，抽签决定试验顺序。
5
2.随机数字表法：
从随机数字表上随机地抽取一个 数字，如：第11行第25、26列的 86，从此开始依次往下（也可往上、 往左、往右，方向是随机的）读15 个2位数（如出现相同的两位数就把 它跳过去，向后多读一个2位数）按 从小到大的顺序把这15个数依次编 号，这个编号即为试验的顺序号。
6
3.随机函数： 应用计算机语言，编程获得随机数字。
7
2.随机数字表法：
1 两个处理比较的分组 例如：有同品种、重量相近的红富士苹果，
试用完全随机的方法分成甲乙两组
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
随机数 16 07 44 99 83 11 46 32 24 20 14 85 88 45 10 93 72 88 字
11
例如：75℃，85℃，95℃，105℃ 不同温度培养细菌实验，每处理重复 四次。则需要16个培养皿。
将其按顺序1~16标签。经过抽签，可 以得到一组随机排列的数列：
12，4，10，7，2，11，8，5，3，16， 14，1，6，15，13，9
12
如图：
12 4 10 7
2 11 8
5
3 16 14 1
35
2、计算各项平方和与自由度 矫正数
C=x2../rk=202.72/5×4=2054.3645 总平方和
SST=∑x2ij-C=（11.72+11.12+…+13.02） - 2054.3645 =59.9255
四种常用的实验设计方法
四种常用的实验设计方法
一、完全随机化实验设计
完全随机化实验设计是指在实验过程中，采用完全随机方式将试验对象分配到对照组和试验组，从而对比实验效果的设计。
它包含完全随机化设计和均衡化设计，它们之间的主要区别是完全随机化设计有可能使得对照组和试验组的成员分布存在较大的不平衡，而均衡化设计将对照组和试验组的成员分布使尽可能保持平衡。
完全随机化实验设计有几个主要优点：其一，它可以有效消除实验过程中可能产生的变量因素的影响；其二，它可以更加有效的控制实验中潜在的变量因素；其三，它可以有效地消除可能存在的样本间的差异，以确保实验结果的准确度；其四，它可以使实验组的样本在实验结果中尽可能近似，从而提高实验结果的有效性。
完全随机化实验设计也有一些缺点，其一，它可能在实验过程中造成实验组和对照组的成员分布有较大的不平衡；其二，它可能在实验过程中出现实验组中一些变量的较大差异，从而影响实验结果的准确性。
二、分层实验设计
分层实验设计是使用层次实验设计技术，在实验中将试验对象分成若干层次，每个层次的对象具有较平均的特征，以控制实验结果的设计。
临床试验设计实例
临床试验设计实例在医学领域中，临床试验是一种重要的方法，用于评估新药物、治疗方法或医疗器械的疗效和安全性。
临床试验设计的合理与否直接影响到结果的可靠性和可解释性。
本文将通过几个实例，探讨一些典型的临床试验设计方式及其优劣势。
实例一：平行对照试验设计平行对照试验是最常见的临床试验设计之一，其基本原理是将患者随机分配到实验组和对照组，分别接受新药物和对照药物的治疗，并比较两组的结果。
这种设计方式具有简单易行、结果解释性强的优势。
例如，在一项针对高血压患者的临床试验中，研究者随机将200名患者分为实验组和对照组，实验组服用新药物A，对照组服用传统治疗药物B。
两组患者在一段时间内进行治疗后，统计血压的变化情况。
通过比较两组患者的治疗效果，可以评估出新药物A与传统药物B的疗效差异。
虽然平行对照试验设计简单易操作，但也存在一些局限性。
首先，由于人体存在个体差异，可能会影响结果的可比性。
其次，患者违规服药、丢失随访等情况都可能影响试验结果的准确性。
因此，研究者需要在试验设计和数据分析中充分考虑这些因素。
实例二：交叉试验设计交叉试验设计是另一种常见的临床试验设计方式。
其基本原理是将患者随机分配到不同的实验组，每个实验组先接受一种治疗，然后再交叉到另一种治疗，最后比较两种治疗方式的效果。
这种设计方式可以消除个体差异的影响，并提高结果的可靠性。
举个例子，一项针对哮喘患者的临床试验中，研究者将60名患者随机分为两组。
第一组在治疗A的同时接受治疗B的安慰剂，第二组则相反。
治疗一段时间后，两组患者进行交叉治疗，并分别统计哮喘发作的次数。
通过比较两组交叉治疗后的哮喘发作次数，可以评估出治疗A和治疗B的相对效果。
交叉试验设计可以减少个体差异的干扰，但也存在一些限制。
首先，交叉试验需要一定的治疗间隔，以确保药物效果的消退。
其次，治疗次序可能会对结果产生影响，比如第一个治疗可能会影响第二个治疗的效果。
因此，在进行交叉试验时，研究者需要对治疗间隔和次序进行合理的安排。
常用试验设计
根据研究目的和研究问题 选择适合的受试者。
将受试者随机分配到不同 的处理顺序组。
按照随机分配的处理顺序 对受试者进行实验处理。
收集实验数据，并进行统 计分析，以评估处理顺序 对实验结果的影响。
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常用试验设计
contents
目录
• 完全随机设计 • 随机区组设计 • 拉丁方设计 • 正交设计 • 交叉设计
01 完全随机设计
定义
完全随机设计是一种试验设计方法， 其中每个试验单位被随机分配到不同 的处理组，且每个试验单位被选中的 概率相等。
在完全随机设计中，试验单位之间没 有差异，仅处理组之间存在差异，因 此可以比较不同处理组之间的效果。
分析数据
对观测值进行分析，计算各因 素对试验结果的影响程度，并 得出结论。
04 正交设计
定义
正交试验设计是一种通过合理安排试验因素和水平，以最小 试验次数获得最优试验结果的方法。
它利用正交表来安排多因素、多水平的试验，通过控制试验 因素和水平，减少试验次数，提高试验效率。
适用范围
适用于多因素、多水平的试验设计，特别是当试验因素和水平数量较大时。
适用范围
适用于样本量较小、试验单位之间差 异较小的试验，例如农业、医学、生 物学等领域的研究。
当试验单位之间存在较大差异时，完 全随机设计可能会导致误差增大，此 时需要考虑其他试验设计方法。
实施步骤
选择试验单位和样本量
选择适合研究的试验单位，如动 物、植物、人等，并确定样本量。
随机化分组
将试验单位随机分配到不同的处 理组，确保每个处理组中的试验 单位数量相等。
实施步骤
排列拉丁方阵
临床试验常见设计类型有哪些
引言概述：临床试验是评估新药、治疗方法或医疗器械在人体中的安全性和有效性的关键步骤。
在临床试验的设计过程中，选择适当的试验设计类型是确保试验结果可靠和有意义的关键因素之一。
本文将介绍临床试验常见的设计类型，包括平行设计、交叉设计、因子设计、递增剂量设计和自控设计。
正文内容：一、平行设计1. 配对设计：将被试者按一定特征（如年龄、性别等）配对，使得每一对中的两个被试者都接受相同的治疗，以减小外界因素的干扰。
2. 随机分组设计：将被试者随机分为试验组和对照组，试验组接受新药或治疗方法，对照组接受常规治疗或安慰剂，以确保两组被试者的基线特征相似。
3. 并行组设计：将被试者随机分为多个组，各组接受不同的药物或治疗方法，以比较不同组的效果。
二、交叉设计1. 交叉设计：同一组被试者先接受一种治疗，经一定的洗脱期后再接受另一种治疗，以比较两种治疗方法的效果。
2. 多周期交叉设计：被试者在一段时间内接受多个周期的治疗，以减小周期之间的不确定性对结果的影响。
3. 平行交叉设计：被试者在同一时间段内同时接受不同治疗，以减小时间因素对结果的干扰。
三、因子设计1. 单因素设计：只考虑一个因素对结果的影响，通过控制其他因素，研究该因素的效果。
2. 双因素设计：考虑两个因素对结果的影响，通过控制其他因素，研究两个因素对结果的交互作用。
3. 多因素设计：考虑多个因素对结果的影响，通过控制其他因素，综合研究多个因素对结果的综合影响。
四、递增剂量设计1. 递增剂量设计：试验药物或治疗方法的剂量从低到高逐渐增加，以寻找最佳剂量和剂量-效应关系。
2. 反向递增剂量设计：试验药物或治疗方法的剂量从高到低逐渐减少，以寻找最佳剂量和剂量-效应关系。
3. 阶梯剂量设计：将被试者分为多个剂量组，每一组接受不同剂量的药物或治疗方法，以确定最佳剂量和剂量-效应关系。
五、自控设计1. 单纯自控设计：同一被试者在不同时间点接受不同治疗，以比较不同治疗方法的效果。
临床医学研究常用设计方案
临床医学研究常用设计方案
1.随机对照试验：将患者按照一定的随机方法分为两组，一组接受新
的治疗方法，另一组接受常规治疗方法，比较两组的疗效和安全性。
2.前瞻性队列研究：选择一组患者进行观察，收集他们的暴露信息和
结果信息，然后分析暴露因素与结果之间的关系。
3.病例对照研究：选择一组已经发病的患者作为病例组，再选择一组
没有发病的患者作为对照组，比较两组暴露因素的分布情况，以及暴露因
素与发病风险之间的关系。
4.横断面研究：在一定的时间点上，选择一组患者进行观察，收集他
们的暴露信息和结果信息，然后分析暴露因素与结果之间的关系。
5.回顾性队列研究：选择一组已经存在的队列，通过回顾性的方式收
集队列成员的暴露信息和结果信息，然后分析暴露因素与结果之间的关系。
6.资料库研究：利用已经存在的医疗资料库进行研究，通过检索和分
析已有的医疗记录来寻找暴露因素和结果之间的关系。
7.交叉研究：在一段时间内，将患者分为两组，一组先接受新的治疗
方法，然后再接受常规治疗方法，另一组则相反，比较两种治疗方法的疗
效和安全性。
8.综合研究：将多种研究方法结合起来，比如将随机对照试验与前瞻
性队列研究相结合，以获得更准确和全面的研究结果。
除了以上常见的设计方案，临床医学研究还可以根据具体研究目的和
研究对象的特点，采用更为复杂和灵活的设计方案，以满足研究的需要。
无论采用何种设计方案，都需要严格遵循科学的研究方法和伦理原则，以
确保研究的可靠性和可信度。
临床医学研究设计方案的选择应根据具体研究问题的特点和需要，结合实际情况进行灵活调整。
临床研究中常用的研究设计有哪些？
临床研究中常用的研究设计有哪些？一、随机对照试验随机对照试验是临床研究中常用的最重要的研究设计之一。
在随机对照试验中，研究组将被随机分为对照组和实验组，对照组接受标准治疗或安慰剂，而实验组接受新的药物或治疗方法。
通过比较两组的疗效差异，可以评估新的药物或治疗方法的疗效。
随机对照试验具有较高的可信度和可靠性，因为通过随机分组，可以减少因个体差异而引起的偏倚。
此外，研究者可以使用盲法，即使参与者不知道自己属于哪个组，以减少主观因素的影响。
二、队列研究设计队列研究设计是临床研究中常用的一种观察性研究设计。
队列研究设计通过对一组人员进行观察，并在一段时间后比较其发生疾病的情况，来评估某一因素与疾病发生之间的关系。
队列研究设计有两种类型：前瞻性队列研究和回顾性队列研究。
前瞻性队列研究通过在开始时记录参与者的特征，并随访一段时间，收集其发生疾病的情况。
回顾性队列研究则是先选择患者，并回顾他们的暴露史和发病情况。
三、交叉研究设计交叉研究设计是临床研究中另一种常用的研究设计。
在交叉研究设计中，每个参与者将接受不同的处理或暴露于不同的条件，然后比较其在不同条件下的反应或效果。
交叉研究设计适用于评估药物的副作用、不同治疗方法的疗效比较等。
它可以减少参与者间的个体差异对结果的影响，并消除了可能存在的混杂因素。
四、病例对照研究病例对照研究是临床研究中常用的一种观察性研究设计。
病例对照研究通过选择一组已患疾病的个体（病例组）和一组未患疾病的个体（对照组），比较两者在暴露于可能的危险因素上是否存在差异，从而评估危险因素与疾病的关联性。
病例对照研究的优势在于可以研究罕见病或疾病发生较慢的关联性，并且可以通过回顾性收集数据，减少研究时间和成本。
五、实验研究设计实验研究设计是临床研究中常用的一种研究设计。
在实验研究设计中，研究者通过对照组和实验组进行比较，评估某个干预措施对结果的影响。
实验研究设计的优势在于可以控制可能干扰结果的混杂因素，并且可以观察到因果关系。
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1、顺序排列的试验设计：着重于方便试验 的实施，常用于处理数量大、精确度要求不 高、不需作统计推断的早期试验、预备试验 或初级试验。
2、随机排列的试验设计：强调要有合理的 试验误差估计，以便通过对试验的表面效应 与试验误差进行比较以后做出推论，用于对 精确度要求较高的试验。
第二节 试验设计的基本原则
一、试验设计 将排除系统误差和控制偶然误差的试验
设置称为试验设计。
二、试验设计三大原则： 重复 局部控制 随机排列
第二节 试验设计的基本原则
1、重复 每个参试的处理占有两个或两个以上 的试验小区。
小区 田间试验中用于观察记录的最小、独 立的单位。
重复的作用： ⑴ 估计误差 没有重复就不能估计误差。
第二节 试验设计的基本原则
⑵ 减少试验误差 统计学已证明：试验误差的大小与重复次
数的平方根成反比。
⑶ 扩大试验的代表性
有了重复，各种处理可以在不同环境下 受到考验，因而增大试验的代表性。
第二节 试验设计的基本原则
2、局部控制 通过对试验小区的合理安排把试验误差 控制在一个局部的范围内。 即使每个参试的品种或处理得到好、坏 的条件的机会一致。
就是一个处理。 复因子试验，各因子的任一水平所组成
的组合为一个处理（组合）。
第一节 田间试验的基本概念
三、田间试验的特点：
田间试验是农业和生物学研究中最常用 的研究手段，比其它研究有很多特殊性。
1、研究对象和材料都是生物体，生物 体本身具有很大的变异性。
2、试验一般是在开放的自然条件下进 行的，试验环境包括土壤、气候，甚至病虫 害等都是多变的。
第一节 田间试验的基本概念
二、基本概念：
1、试验指标 在试验中用来衡量试验效果的量。 试验指标分为定量指标和定性指标。 定量指标 能用数量表示的指标，比如：
小麦的产量、果树的高度、动物的体重等。 定性指标 不能直接用数量表示的指标，
比如：种子发芽与否、花的颜色、风害、寒 害程度、作物的抗性。
第一节 田间试验的基本概念
重复Ⅱ E ck F G ck H A ck B C ck D
重复Ⅲ H ck G F ck E D ck C B ck A
第三节常用的试验设计
一、对比法设计 特点： 任意一个处理区的左侧或右侧必有一个对照区
优点： １.适用于丘陵等环境条件变异较大的地方。 ２.不受处理数的限制，两个以上均可。 ３.田间操作比较方便，为试验工作者所乐于
常用的试验设计方法有：
顺序排列的试验设计：(1) 对比法设计 (2) 间比法设计
随机排列的试验设计：(3) 完全随机设计 (4) 配对法设计 (5) 随机区组设计 (6) 拉丁方设计 (7) 裂区设计 (8) 正交设计 (9) 回归设计
第三节常用的试验设计
一、对比法设计
田间排列说明： １.每个重复区的第一个小区安排处理，
⑶ 试验结果要有可靠性
试验结果的可靠性用准确性和精确性来衡量
准确性(accuracy)是指观察值与其理论 真值之间的符合程度。
精确性(precision)是指重复观察值之间 的符合程度。
第一节 田间试验的基本概念
⑷ 试验结果要能够重演 指在同样的条件下，再次进行试验或
实验，应能获得与原试验相同的结果。
采用，是一种普及性的初级田间试验设计。
第三节常用的试验设计
一、对比法设计
缺点：
１.对照区占地三分之一，比较浪费土地。 ２.未贯彻设计三大原则，重复内不具同质性，
第二个小区安排对照，以后每隔两个处理区安 排一个对照区，一直至排完为止。
.一般重复3-6次，重复内可不具同质性。 .在各重复中，每个处理（不包括对 照），必须顺序排列。 .不同重复区内可排列成阶梯式或逆向 式。
第三节常用的试验设计
一、对比法设计
例1：8个品种(不包对照），三次重复。
重复Ⅰ A ck B C ck D E ck F G ck H
因而，田间试验的误差控制尤为重要。
第一节 田间试验的基本概念
四、田间试验的基本要求 ⑴ 试验目的要明确
试验项目首先应抓住生产实践和科学试验 中当前急需解决的问题；同时又能照顾到将来 可能是突出的问题。
⑵ 试验条件要有代表性 试验的条件应能代表将来准备推广试验结
果的地区的自然条件和工艺条件。
第一节 田间试验的基本概念
随机地排列的试验设计
Ａ８Ｂ ＤＢ７ Ｃ ６ Ａ ＣＤ ５
高
Ａ７Ｄ ＡＢ６ ＣＣ ５ ＢＤ ４
Ａ６Ｃ ＢＢ５ Ｃ ４ Ｄ ＡＤ ３
低
第二节 试验设计的基本原则
综上所述，试验设计三个基本原则的关系和作
用如下图所示： 重复
随机排列
局部控制
估计误差
扩大代表性
减少误差
提高试验精确性
第三节 常用的试验设计
第一节 田间试验的基本概念
一、概述：
试验设计是生物统计学的一个分支，由 英国生物统计学家Fisher(1890～1962)于20 世纪20年代，创立和发展起来，并推动了生 物统计学的的发展。
良好试验设计可以最大限度的排除各种 非试验因素的干扰，提高科学试验的效率和 精确度。
第一节 田间试验的基本概念
2、试验因子 对试验指标有影响，在试验中需要加以
考虑的试验条件。
单因子试验，只包含一个因子的试验。 复因子试验，包含两个及两个以上因子 的试验。
第一节 田间试验的基本概念
3、水平 指试验因子的各种不同状态（包括定量
的和定性的水平）。
4、处理 参与试验对比的具体项目，一个试验包
含着若干处理。 单因子试验，因子一个水平的项目实施
局部控制的原则是：重复内具有同质性， 重复间具有最大的异质性。
局部控制的作用：在于减少试验误差。
第二节 试验设计的基本原则
例如：品种比较试验，四个品种，三次重复。 高 ＡA A DB ＢB D低C C ＣD
这样安排比较合理吗？
第二节 试验设计的基本原则
例如：品种比较试验，四个品种，三次重复。 高 ＡＢＣＤ
ＡＢＣＤ ＡＢＣＤ 低
第二节 试验设计的基本原则
3、随机排列 每个参试的品种或处理（包括对照）的位置 完全随机决定，不掺有人为的主观意见。
随机排列的作用：正确地估计误差。
第二节 试验设计的基本原则
上面的例子中，虽然有了重复和局部控制， 但是小区是顺序排列的。
高
ＡＢＣＤ
ＡＢＣＤ
ＡＢＣＤ 低
第二节 试验设计的基本原则