第12章 实验设计案例辨析及参考答案.doc

第12章 实验设计案例辨析及参考答案案例12-1 某项研究欲观察E1A基因对裸鼠移植肿瘤生长的抑制和化学治疗的增敏作用，研究者进行了两个实验。一是裸鼠致瘤实验，在实验设计中，将4周龄裸鼠随意分为3组，每组5只，分别接受不同的处理。二是模拟E1A基因治疗临床应用的裸鼠实验，研究者取20只4周龄裸鼠，接种癌细胞系后，随意地分为4组。已知裸鼠的性别、体重等非实验因素对实验结果可造成不同的影响。请辨析该实验设计存在哪些差错？应当如何改进？案例辨析 研究者在进行此项实验研究过程中，随机化观念淡漠，以随意代替随机，没有认真遵循实验设计的“随机、均衡”的原则。在制定实验方案时，要非常重视非实验因素的干扰，应使用随机化方法使全部受试对象都有同等的机会被分入任何一个处理组中去，使各组具有可比性。在该研究中，研究者对裸鼠随意分组，显然没有考虑到裸鼠的“性别、体重、健康状况”等重要非实验因素对不同处理组中的实验结果所造成的非平衡影响。若研究者随意地从笼中抓取裸鼠，首先抓取5只作为第一组，再抓5只作为第2组，依此类推。可以想像，活泼健康的裸鼠直到最后才会被抓到，因此各组受试对象之间在健康状况等方面并没有达到均衡一致，各组之间也就不具有可比性。正确做法 要想提高实验研究结果的可信度，应利用随机化方法尽量均衡重要非实验因素（如性别、体重、健康状况等）对不同处理组中的实验结果所造成的影响，才能使实验结果在各对比组间具有很好的可比性。案例12-2 为了观察甲紫注入小型猪正常腮腺后组织病理变化情况，有人选择6个月龄、体重2025 kg的中国实验用小型猪15只，雄性9只，雌性6只。每只动物任选一侧腮腺为实验组，另一侧作为正常对照组，以消除个体差异及增龄对实验结果的影响。按注入甲紫后1周、2周、1个月、3个月及6个月将15只动物随机分为5组，每组3只（每个组的3只动物分别随机注入0.6、1.0及4.0 ml 1%甲紫溶液），然后观察组织病理变化情况。请辨析该实验设计存在哪些差错？应当如何改进？案例辨析 在该研究中共用了15只小型猪，乍看起来“15”这个数目不算太小，但仔细看一下不难发现，该实验中共涉及两个实验因素：第一个因素是“甲紫作用时间”，它有“1周、2周、1个月、3个月及6个月”5个水平；第二个实验因素是“甲紫剂量”，它有“0.6 ml、1.0 ml及4.0 ml”3个水平。这两种因素水平的全面组合共有15种情况，每种情况构成一个实验条件，这样在每个实验条件下只有1只动物。所以该实验各组的样本大小为。这就违背了实验设计中的“重复原则”。因为生物体本身存在变异，只有在相同条件下进行多次独立重复实验，随机现象的变化规律才能正确地显露出来。正确做法 究竟样本含量应取多大需要提供有关的基本信息，需要找到与相应实验设计类型对应的样本含量估计公式进行计算。不仅如此，此项实验研究所设立的正常对照组也是值得怀疑的，因为在动物的口腔内，一边用药而另一边不用药，怎能保证用药的那一边不会影响不用药的那一边呢？案例12-3 为了比较甲磺酸托烷司琼和盐酸托烷司琼控制由顺铂、多柔比星化疗所致胃肠道反应的疗效和不良反应，现选取40例接受含顺铂和(或)多柔比星化疗的肿瘤患者进行实验研究。从充分利用每个受试者，尽可能排除非实验因素（如病情、年龄、性别等）的干扰方面考虑，在课题组会议上，人们分别提出了下面几种实验设计类型，你认为采用哪种设计较好？设计1，成组设计：将40例肿瘤患者随机地均分成2组，一组给甲磺酸托烷司琼，另一组给盐酸托烷司琼。设计2，条件相近者配对设计：可将40例肿瘤患者按病情、性别、年龄等各方面都相同或接近的每两个患者配成一对，用随机的方法决定其中一个患者接受甲磺酸托烷司琼，另一个患者接受盐酸托烷司琼。设计3，40例肿瘤患者第一个化疗周期先用甲磺酸托烷司琼，经过一段时间后在下一个化疗周期用盐酸托烷司琼，即采用“自身配对设计”。设计4，将40例肿瘤患者完全随机地分成2组，用随机的方法决定第一组20例患者使用两种药的顺序，如先甲磺酸托烷司琼后盐酸托烷司琼，则第2组的20例患者用药的顺序相反。每次用药前后观测指标的取值，即采用“成组交叉设计”。设计5，将40例肿瘤患者按病情、年龄、性别等配成20对，用随机的方法决定每一对中2个患者使用两种药的顺序，如其中一个患者用药的顺序是先甲磺酸托烷司琼后盐酸托烷司琼，则另一患者用药的顺序正好相反，每次用药前后观测指标的取值，即采用“配对交叉设计”。案例辨析（1）设计1不合适，因为样本含量较小，即使采取完全随机化分组，也很难保证两组患者在各种重要的非实验因素（如病情、年龄、性别等）方面保持均衡一致；设计1还有第二个不足之处，见（2）。（2）设计1和设计2都存在着一个不足之处，那就是受试者利用率低。若在临床上每个化疗周期内，经过一段时间后化疗所致的实验室检查指标和消化道反应会完全恢复，不影响下一个周期对化疗药和控制不良反应药（此处指甲磺酸托烷司琼或盐酸托烷司琼）疗效的观察，可考虑选用其他更合适的实验设计类型。显然，设计3到设计5比前两种设计对患者的利用率提高了。但是在设计3中，所有的患者都是先用甲磺酸托烷司琼后用盐酸托烷司