实验(试验)研究设计及常见问题.ppt

科研设计概述、实验设计,一种研究要最有效的实行，需要科学的设计方法，才能得出客观和有效的结论。,上海第二军医大学卫生统计学教研室孟虹,本次课程内容重点,一、实验研究的对照问题二、样本例数及把握度（power）三、常用实验设计方案的选择,医学研究,疾病的病因学、危险因素研究药物疗效或治疗方法比较研究疾病的现况、疾病的预后研究诊断方法试验研究应采用什么设计和如何设计？应如何控制研究误差和偏倚？数据采用回顾性（已有资料），还是重新收集数据？,研究设计类型,设计类型性质随机对照实验（试验）前瞻性队列研究前瞻性队列（或回顾队列）病例对照研究回顾性横断面调查研究横断面资料的叙述性报告回顾回答研究的问题，采用哪个设计？,实例,例：一项“硝普钠、多巴胺、多巴酚丁胺联合治疗难治心力衰竭疗效”研究，对59例难治心力衰竭患者按血压高（A组）低（B组)分为2组，两组均在原始治疗基础是给予硝普钠、多巴胺、多巴酚丁胺联合治疗。结果：A组有效率为86.7，B组有效率为65.5，两组有效率比较p0.05。结论：1.硝普钠、多巴胺、多巴酚丁胺联合治疗难治心力衰竭有良好效果；2.血压高的患者比血压低的心衰控制效果好。,问题讨论,问：1.研究目的是多药联合治疗难治心力衰竭疗效”，结论成立吗？2.该设计能否达到研究目的？主要的问题是什么？3.文中A组有效率为86.7，B组有效率为65.5，两组有效率比较p0.05，回答什么问题？,一、科研设计概述,医学研究设计类型：根据是否给予干预因素观察性研究：描述性研究分析性研究类型实验性研究：动物实验研究临床试验研究现场人群试验研究,实验研究（experimentalstudy）,特点：研究者能主动对研究对象1）进行随机分组2）施加某种干预（处理）因素3)控制组间的条件，观察不同处理因素组间的实验效应。目的：了解干预（处理）是否有作用研究时序：先因-后果,观察性研究（observationstudy）,观察性研究可以前瞻观察和回顾性观察。特点：研究者不能人为对研究对象施加某种干预措施或随机分组、控制某些影响因素对结果的影响，只是客观记录某因素存在与否对疾病的危害或转归情况。例：了解吸烟组和不吸烟组人群患肺癌情况,研究设计的内容（事先的计划）,分专业设计和统计设计两部分。专业设计:主要是选题，建立假说、确定研究对象、指标和实验技术方法等。统计设计:则是围绕专业设计，安排设计类型、估计样本大小、控制影响因素，如何显示实验结果。统计设计作用：保证结果科学性、可靠性和经济性。,二、实验研究(Experimentalstudy),实验研究设计的主要任务人为施加干预因素于受试对象，同时控制非实验因素的影响，显示干预（实验）因素的效果。明确实验研究的三要素：实验因素实验对象实验效应,根据研究目的确定实验因素,实验因素和水平实验因素是研究者需阐明因素，因素的分类称为水平。由实验水平数组成研究的处理组数。例实验因素水平温度202530用药试验药对照药,实验对象或实验单位,实验对象：是实验因素的承受者，可以为动物、人或标本。实验对象应有特点和条件：1.实验前应具有同质性和入选条件（纳入标准和排除标准）。2.对处理因素的反应，应具有敏感性。,实验效应,根据实验因素作用机制，明确效应指标，指标应具有客观性和敏感性。实验效应或结局指标：一般确定12个主要效应指标，其他作为次要效应指标。主要效应指标有统计意义，说明处理有作用。（主要效应指标也是计算样本例数的依据）,明确和记录研究中的非处理因素,影响实验结果的因素很多，包括：,研究对象方面：人口特征（年龄，性别等）；基线特征(病程、严重程度、治疗前指标),研究者方面：对象的选择和分配实施阶段：观察指标的测量方法研究对象：失访或不依从。,系统误差或偏倚,影响因素或非处理因素,实验研究设计原理,设计目的：消除或减少非处理因素作用，显示处理效应。试验组T，对照组C，e=试验效应试验结果T（处理组）S1（非处理）e1+s1C（对照组）S2（非处理）e2+s2要求：理论上S1=S2统计分析：处理效应：差值d=（e1+s1）-（e2+s2）,为得到恰当实验效应，对照设置要求:(1)专设；(2)同步或平行；(3)条件对等,实验研究应遵循原则对照、随机、重复三原则,（一）设立对照组（controlgroup）目的：抵消非处理因素作用，显示处理效应。处理因素效应的大小相对对照组而言。,对照的类型和目的,对照的类型正常对照模型对照剂量对照自身对照安慰剂对照阳性（药物、方法）对照,比较的目的实验因素是否有效？实验因素是否优于阳性对照？或等效于阳性对照?,实验研究目的和注意问题,剂量探索实验：剂量的设置应包括0、低、中、高剂量。说明指标随剂量变化。时间点探索实验：应包括基线（0点）和不同时间点。说明指标随时间的变化。干预因素实验：应同时设置阳性对照和正常对照，说明效应变化的程度。造模实验：自备的动物模型实验，应设置正常对照，说明模型是否成功。,实验研究的对照设置（可设置多个对照）,例：40只动物随机分为4组（每组10只），其中3组建立为某疾病动物模型。各组给予的处理：正常对照（给予生理盐水）模型组（给予生理盐水）实验组（给予实验药物某剂量）阳性对照组（给予某阳性对照药）或实验组药物分低剂量、中剂量、高剂量进行剂量探讨。,对照组的问题,18只动物随机分3组，假手术组，模型组（某疾病），模型药物组。模型组和给药组分别在2小时和24小时测定血中ALT指标。结果如下：,如果做统计分析,组别均数假手术组（0h）28.67模型组（2h）39.33模型组（24h）126.0给药组（2h）35.0给药组（24h）68.0,组间可比吗？缺少阳性对照。,补充基线后的结果,模型组,药物组,正常组,不同剂量辐射后第3d、40d大鼠体重情况,*p0.05B（时间）2420124208.070.05误差480016300总742019,结论：不同时间对指标差别有统计意义,两药对产妇分娩镇痛时间比较，寻找最佳镇痛时间的剂量,结论：A药不同剂量镇痛效果不同，B药不同剂量镇痛效果不同，AB药有交互作用，A为5mg，B为30ug时镇痛时间最长。,采用正交设计安排试验（略）,例：研究雌螺产卵的最优条件，并考虑AB一阶交互作用。雌螺产卵条件因素与水平因素水平1水平2A温度（）525B含氧量（%）0.55.0C含水量（%）1030DPH值6.08.0全面组合实验有8个组合,6.重复测量数据的设计,研究目的：比较不同处理因素随时间因素变化的研究设计。设计模式：时间（t）A组0246（周）N对象Baseline随机B组0246（周）,两组在相同时间点测定某指标值,重复测量设计,定义:测量同一对象在不同时间点（t3）的观察值,称为重复测量设计.可设计多因素的重复测量资料。设计回答问题:1.不同处理是否随时间变化对研究指标有不同?2.考察研究指标随着时间变化趋势。3.两组研究指标变化趋势是否一致。,两因素重复测量数据设计和特点,设计：1.处理因素：N个研究对象完全随机方法分为G组(G2组)，给予不同处理。2.时间因素：同时测量观察对象在规定时间点（相同时间点）的指标（计量数据）。3.要求观察对象在各时间点的测量值不能有缺失值。数据的特点：各时间点变量值非独立。,例：比较二种药物在不同时间患者血浆浓度,统计方法:重复测量资料的方差分析,二种药物在不同时间患者血浆浓度,实验设计实例一,研究不同负荷(A)和不同供氧装置(B)同时使用时对呼吸的阻力，A因素为在自行车静坐、250和600kg/min体力负荷，供氧装置为YX1和YX3。如有12名受试者，每人只能接受一种实验干预，应采用什么设计？如每人可在一段时间重复接受所有实验的干预，可采用什么设计？,实验设计的实例二,题目：调节“脑中血海”法联合骨髓间充质干细胞移植对缺血脑组织血管再生的影响实验分组按照处理因素分为手术组和假手术组，其中手术组包括模型组、移植组、脑脉一号组与联合治疗组（移植组+脑脉一号），每个手术组根据时间点不同，又分为3d、7d、14d组。每组每个时间点8只动物，共96只，假手术组8只。观察指标：大鼠神经功能评分,不同处理组在不同时间的大鼠神经功能评分,时间点比较组3d7d14d假手术组8（动物数）模型组888移植组888脑脉一号组888移植组+脑脉号888,这是重复测量设计吗？有几个实验因素？设计完整吗？,实验设计小结,每个对象接受某处理的一个水平，考虑单因素设计，如完全随机分组、配对、随机区组、拉丁方设计。多个因素同时作用研究对象，考虑析因设计（完全随机或随机区组分