一院统计讲座3ppt课件

一、为什么进行实验设计 ? 将 60只鸡随机分成 4组，每组 15只， 1个阴性 对照组和 3个实验组，其分别用含剂量 0.2g/kg （低 剂量）、 1.0g/kg（中剂量）和 2.0g/kg（高剂量） 的饲料喂养，每天自由进食及饮水。每 7d称重一次 ，根据体重变化及进食量来调整喂养量。 每日观察鸡的状态：是否食欲下降、呕吐、 多饮和嗜睡。连续喂养 6周后，于停药 0d、 5d、 10d后实验组每组处死 5只，解剖观察鸡肾中是否含 有结石，并分离鸡胸肉、鸡肝、鸡心分别匀浆，测 三聚氰胺残留量。 一、为什么进行实验设计 ? 无论临床研究或动物实验都需要根据 研究的目的，制定总的研究方案，也称为研 究设计。一个周密的研究设计，能够用比较 经济的人力、物力和时间，使研究因素的效 应得到充分的体现，获得准确和客观的结论 ，达到研究目的。 研究设计的好坏，直接关系到研究结 果的可靠性。任何设计上的缺陷，都不能期 望事后弥补。 二、实验设计中基本概念 科学研究方法根据研究者是否能够人 为的设置处理因素，既是否给予干预措施分 为实验性研究（ experiment study)和观察性 研究 (observational study)， 1、 实验：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。 二、实验设计中基本概念 2、研究因素 (处理因素 )和非处理因素或混杂因素 研究因素 就是研究者最关心的可能影响实验结果的各 种实验条件。研究者在实验中希望着重考察的实验条件。 在一个实验研究中，往往影响实验结果的因素很多，其 中有些是研究者关心的既处理因素，还有一些是研究者并不关心 的但他们会在客观上影响着实验结果既非处理因素。在统计研究 中重要的是尽可能消除他们对实验结果的影响，更好地显露出实 验因素地效应。 2.做冷水实验 受试者将手浸入 0 3 冷 水中 ,一分钟后再将手拿出 ,观察手的皮肤温的 恢复情况。这里冷水是处理因素 ,室温即是非 处理因素 ,如果不控制室温 ,那么冷水和室温 会同时影响皮肤温 ,其结果就不是单独的处理 因素所影响。 实验设计实例分析 二、实验设计中基本概念 3、试验单位 受试对象接受处理的基本 单位。例如用动物作试验对象，根据处理方 式，试验单位可以是动物个体，也可以是动 物的某一肢体。 （一）、实验设计的概念 （二）、实验研究的基本要素 （三）、实验设计的基本原则 三、 实验设计 Experimental Design 三、 实验设计 1、实验设计的概念 所谓医学实验设计是指在进行某项研究 之前 ,针对研究目的所制定出的整个研究工作 计划。其任务在于以最经济的人力 ,物力和时 间 ,最大限度地获得丰富而可靠的资料。 三、 实验设计 实验 S + s1 O E + e1 对照 0 + s2 0 + e2 S E 降压药 高血压病人 血压值 处理因素 受试对象 实验效应 三要素： 1.处理因素； 2.受试对象； 3.实验效应 其他因素 其他效应 2、 实验研究的基本要素 如对某小学年级学生进行了 3个月的课间加餐 试验 ,观察课间餐食品对小学生生长发育的影响。 这里所用的课间餐食品即为 处理因素 ,小学生即为 受试对象 、而测量所得的各项生长发育指标则为 实验效应。 1、处理因素 确定试验中的主要因素，一次试验解决一个 问题。 确定处理因素与非处理因素，对应处理因素 的非处理因素有哪些，对试验有重大影响的 非处理因素。 处理因素必须标准化，保持不变。 四、实验研究的基本要素 2、 受试对象 （ 1）、受试对象的确定 受试对象的确定取决于研究目的。 （ 2）、受试对象的条件 对被试因素敏感 反应稳定 （ 3）、受试对象的纯化 在实验前必须对受试对象的条件作明确 的规定。既明确纳入标准、排除标准，必要 时应有剔除标准，以研究对象的同质性，同 时使参与研究的样本有良好的代表性。 四、实验研究的基本要素 （ 4）、受试对象的依从性 （ 5）、受试对象影响因素的控制 1.“ 对慢性气管炎患者的细胞免疫与机体防御功 能的研究 ” ,除按诊断标准选择慢性气管炎病人外 , 应排除近期应用过免疫制剂、免疫抑制剂及其它 持续时间较长疗法的病人 ,应排除合并有肺心病、 支气管扩张、肺结核、矽肺等慢性疾患的病人 。 实验设计实例分析 四、实验研究的基本要素 3、实验效应：是处理因素作用于受试对 象的反应和结局，它通过观察指标来体现。 （ 1）、客观性 主观指标和客观指标 （ 2）、精确性 准确度和精密度 （ 3）、特异性 特意度高的指标不易受 混杂因素的干扰 （ 4）、灵敏性 灵敏度高的指标能将处 理因素的效应更好的显示出来 2.当人们了解到 X射线的危害时 ,就推测放 射线医生的寿命要比其他医生短 ,有一文章提供 的数据支持了这一推测 ,见下表 对 象 死亡时平均年龄 (岁 放射科医生 60.55 皮肤科医生 62.30 病理科医生 62.40 其他几乎不接触 X线的医生 65.70 实验设计实例分析 实验设计实例分析 3.有人研究了外科手术对股骨颈骨折病人的存活率的 影响，结果如下表 手术组与组存活率的比较 治疗人数 存活人数 存活率（ %） 手术组 139 103 74.1 保守治疗组 65 34 52.3 得手术组存活率高于保守组。 五、医学科研设计的基本原则 （一）设立对照的原则 （二）随机化的原则 （三）重复的原则 （四）均衡的原则 1、区分处理因素与非处理因素的效应，是比较 的必要基础 药物治疗例 : 老年性慢性支气管炎 气候转暖 ,自然缓解 2、消除和减少实验误差 处理组： 对照组： 比较结果 处理因素 非处理因素+ 处理效应 + 非处理效应 非处理因素 非处理效应 处理因素 处理效应 （一）设立对照的原则 对照组的设置必须具备三个条件： 对等： 除处理因素外，对照组具备与实验 组对等的非处理因素。 同步：对照组与实验组设立后，在整个实验 过程中始终处于同一空间和同一时间。 专设：任何一个对照组都是为相应的实验组 专门设立的。 3、对照的意义 : （ 1）排除或控制自然变化对观察结果的影响 （ 2）消除和控制非处理因素对观察结果的影响 （ 3）通过对照可消除或减少实验误差 对照的形式：空白对照、安慰剂对照、实验 对照、标准对照、历史对照、自身对照、相 互对照。 （一）设立对照的原则 （ 1）空白对照：对照组不加任何处理因素。 例如： 实验组儿童接种疫苗，对照组儿童不接种疫苗。 试剂空白、血样空白、无酶解空白、底物空白等。 安慰剂对照 特点： 简单易行，但容易引起心理差异，从而影响实 验效应的测定。 包括：空白对照、实验对照、标准对照、自身对 照、相互对照 、历史对照 4、对照的形式 （ 2）实验对照： 施加基础实验条件（非处理因素）。 含 赖氨酸 面包 +非处理因素 赖氨酸效应 + 面包效应 +非处理因素效应 面包 +非处理因素 面包效应 +非处理因素效应 赖氨酸 赖氨酸效应 非处理因素 +非处理因素效应 4、对照的形式 （ 3） 标准对照：以现有的标准或正常值作对照。 例： 某种新的方法能否代替传统方法的研究； 某病患者与正常人的某生理、生化指标是否相同。 实验室应用较多 4、对照的形式 （ 4）自身对照：实验在同一受试对象上进行 特点： 简单易行，使用广泛。但若试验前后某 些环境或自身因素发生改变，并且会影响试 验结果，就难以说明问题。 4、对照的形式 （ 5）相互对照 ： 几个实验组互相对照 例如： 比较 几种药物 治疗同一疾病的疗效 4、对照的形式 （ 6）历史对照： 以本人过去的研究或他人研究结果与本次 研究结果作对照。这种对照的可比性差 , 除了 非处理因素影响较小的少数情况以外 , 一般不 宜使用。 4、对照的形式 4、对照重叠 例如 :有位医师研究工人接触苯对健康的影响 ,指标是尿 中的某一代谢产物 ,他设置的对照组是不接触苯的工人 , 以接触苯的工人为实验组 ,分别测定对照组与接触组工人 工作前后尿中代谢产物变化。该设计用接触组工人工作 前后尿中代谢产物比较已经是实验前后的自身对照 (同源 配对法 ) ,没有必要再以不接触苯的工人为对照。 实验设计实例分析 5、多余对照 有新旧两种抗生素 ,已知两种药物均有较好的疗 效 ,需进一步比较两药的疗程长短及不良反应大小。 在设计时设置 3组 :新药组、旧药组和空白对照组。此 处设立的空白对照组是多余的 ,只要进行新旧药物比 较即可解决问题。 实验设计实例分析 实验设计实例分析 6、 1976年某单位报告了果胶驱铅疗效的观察。 30名铅中毒工人脱离现场后住院治疗，治疗前 测得尿铅均数为 116mg/L，血铅均数为 1.81mg/L 。服用果胶 20天后再测尿铅均数降为 0.087mg/L ，血铅均数降为 0.73mg/L。说明果胶有较好的 驱铅作用。 （二）随机化的原则 随机化原则：随机 “ 随便 ” , 指每个受 试对象以 机会均等 的原则随机地分配到试验组 和对照组。 目的是使 各组非实验因素的条件均衡一致 ，以消除对实验结果的影响。 l 随机化的原则： 样本具有代表性 具体体现在以下三个方面 1、抽样的随机 2、分组的随机 论文中应详细说明分组的方法 。 3、实验顺序的随机 （二）随机化的原则 随机化的意义： 使样本具有极好的代表性 ,使各对比组在大量 不可控制的非处理因素的分布方面尽量保持均衡 一致的重要措施。提高实验资料的可比性和结论 的说服力。 随机化的方法： 随机化的方法有多种，最简单的如抽签。广泛 应用的随机化方法有随机数字表和随机排列表。 （二）随机化的原则 随机数字表分组 例：试将 10头动物应用随机数字表分配到甲、乙两组。 （ 1）按动物体重 编号 （ 2）从附表 13的第 5行，第 4列往右查二位的 10个随机数 （ 3）规定秩次为 1-5为甲组， 6-10为乙组 实验设计实例分析 如治疗神经痛 60 例 ,1 4月份治疗 30 例 归为 A 组 ,5 8 月份治疗 30例划分 B组 ,统计 治疗效果就有温度、时间因素的差异 ,既无统 计学意义 ,更非随机化分组。 7、随便分组 （三）重复的原则 重复 是指各处理组 (对照在实验研究中也被看 作是一种处理 ) 的实验单位都要有一定的数量 , 即 要考虑样本含量的大小。样本太小 , 使应有的差别 显示不出来 ,难以获得正确的研究结果 ,结论亦缺乏 充分的依据 ;但样本太大 ,也会增加实际工作中的困 难 ,造成人力、物力、时间的不必要浪费。 实验设计的样本含量估计的影响因素： （ 1）第一类错误的大小 （ 2）检验功效（ 1- ）或第二类错误的大小 （ 3）容许误差 （ 4）总体标准差 或总体率 样本含量的估计需通过专门的公式求 得。不同的研究方法有不同的计算公式 (参见 统计专著 )。 l 重复的原则 足够的样本含量 重复的含义： 1、同一试验单位的重复观察 2、在相同的试验条件下，独立重复观察 m个试 验单位 3、在部分或全部试验条件下有规律的重复变化 时，从同一试验单位上重复测量的试验 （三）重复的原则 均衡的意义 均衡的方法：为达到均衡的目的，首先要 了解抽样总体的大致情况，找出影响实验结 果的非被试因素，将非被试因素中的重要影 响因素分层，再在分层的基础上，层内随机 抽样进行实验对象分配。 （四）均衡的原则 8.例如某研究者欲说明某 A 药物治疗儿童轻度缺铁性贫血的疗 效设计 :在甲小学观察 30名确诊为轻度缺铁性贫血的儿童 ,服用 A 药作为实验组 ;在乙小学观察 30名确诊为轻度缺铁性贫血的儿童 , 未服用 A药作为对照 ,观察指标是血红蛋白含量。结果甲小学观察 对象血红蛋白均值明显上升 ,乙小学观察对象血红蛋白略有提高 , 但较甲小学低。 因而得出结论是 A药有升血红蛋白作用 ,用于治疗缺铁性贫血 有效。 实验设计实例分析 错误： 不清楚两所小学儿童的家庭经济条件、地理位置、儿童 饮食习惯、营养条件是否相同或很相近 ,如果明显不同 ,则影响 血红蛋白含量的因素除药物外 ,也可能是儿童饮食营养条件 ,不 能将血红蛋白量升高这一结果完全归之于 A药的疗效。 9. 研究药物对高血压病的疗效 ,因为高血压 有轻度、中度、重度之分 ,如果任意把一些高血 压病人分组治疗 ,即使完全随机也不合理。因为 有的组重度多 ,有的组轻度多。故应该先把轻、 中、重度的高血压分层 ,然后在每一层内再随机 分组 ,这样才能做到组间均衡。 实验设计实例分析 在临床试验中，研究者或受试者均可给实验效 应带来影响，造成 偏倚 （ bias） 。 单盲法是让受试者不知道自已接受何种处理； 双盲法是受试者和实验者都不知受试者接受何种处理 。 安慰剂常与双盲法配合使用，它是清除安慰作用 的一种有效方法。保密是盲法的关键。 （五）、 盲法设计 在试验设计中应该明确以下内容： 1、 重点要考察哪些试验因素以及各因素应取哪些 水； 2、 选择什么样的设计方案来控制重要的非试验因素 的影响，以便有效的控制和估计