常用医学实验设计

1、一、完全随机设计 ( ) 完全随机设计将实验对象完全随机地分配到实验组与对照组（或多个处理组） 中去进行实验观察。完全随机设计亦称单因素设计，即只有1 种处理因素，但可以有多个水平。完全随机化分组方法1.将受试对象依次编号; 2.用抽签法、随机数字表法、随机排列表法把受试对象随机分配到各处理组中去。完全随机设计分析方法当研究分为两组时，可以考虑两个样本率比较的u 检验、 2 检验或 s精确概率法。当研究分为多组且观察指标无序时，可采用2 检验。当研究分为多组且观察指标有序时，秩和检验( 法)或分析。优点：简单易行。实验中个别发生意外情况对实验结果影响不大。缺点：一次实验只能分析比较一个因素的实

2、验效应。没有控制混杂因素在各组的影响，实验效率较低。要求样本含量相对较大二、配对设计（ ）配对设计是将受试对象按某些特征或条件配成对子，然后分别把每对中的两个受试对象随机分配到实验组与对照组(或不同处理组)。受试对象配对的特征或条件，主要是指年龄、性别、体重、环境条件等非实验因素，不要以实验因素作为配对条件。根据受试对象来源的不同，分为同源配对( )和异源配对 ( )两种。同源配对( )又称同体配对 ( ),即试验和对照在同一受试个体身上进行观察的方法，分为4 种类型：(1)同一受试对象处理前、后的数据；(2)同一受试对象两个部位的数据；(3)同一受试对象、同一样品用两种方法或仪器检测结果；(

3、4)用同一方法或仪器检测同一受试对象不同标本的检测结果。异源配对( ) 例如：取同窝别、同性别、体重近似的2 只动物配对；将病种、病型、病情及其它影响疗效的主要因素一致的病人配成对子；配对设计方法1. 先将 10 对受试者编号，如第一对第1 受试者编为1.1，第 2 受试者编为1.2，余仿此。2. 再随机指定随机排列表第2 行，舍去 10 19 之间的数字，并规定单数取甲、乙顺序，双数取乙、甲顺序。配对设计数据分析效应指标为 数值 变量参数检验：配对t 检验（差值t 检验） ；非参数检验：符号秩和检验；效应指标为 分类 变量配对四格表（2 2 列联表） 2 检验。优点 ：提高组间均衡性和统计效

4、率，减少抽样误差；样本含量较小；统计分析方法简单。缺点 ：设计复杂；配对失败或配对欠佳时，会降低实验效率；观察对象要经过挑选,易损失样本含量；延长实验时间 ,对子间的条件易发生变化。三、随机区组设计 ( ) 随机区组设计又称配伍组设计，这种设计实际上是配对设计的扩大。这种设计是将多方面条件相同或相近的受试对象组成区组或配伍组，再将每一区组的受试对象随机分配到各个处理组中。每个随机区组的受试对象数目取决于处理组数。a 接受甲处理实验对象 配成区组 随机分配区组中b 接受乙处理c 接受丙处理d 接受丁处理 随机区组设计方法1、21 小白鼠编成7 个配伍组，每个配伍组3 只小白鼠。 1 3 号为第

5、1 配伍组， 46 号为第 2 配伍组，余类推。2、查随机排列表，随机指定7 行，如第2 8 行，在每行只取随机数13，其余数舍去，依次标于各配伍组的受试者编号下。3、预先规定随机数字为1 划入 a 组，为 2 划入 b 组，为 3 划入 c 组。注：随机区组设计资料通常采用方差分析来处理。均衡不完全配伍组设计( ) 一般每个配伍组的受试对象个数k 应等于处理组数v，但有时处理组数v 多于配伍组所能容纳的受试对象个数，即vk。此时每个配伍组不能把所有的处埋都安排进去，可采用均衡不完全配伍组设计，简称设计设有 a、b、c、d 四种处理，每个配伍组只能按排3 个处理，不能安排所有的4 个处理，因此

6、是不完全的。如果按照表51 设计，则每个处理因素出现的次数都相同(3 次)；且任意两个因素在同一配伍组内的次数也是相同的(2 次 )，因此设计是均衡的。优点：处理组间的可比性更强；增加了区组信息，实验效率较高；缺点：受配伍条件限制，样本难获得；分组较繁，要求单位组内实验单位数与处理数相同，有时实际应用有一定困难；实验结束若有数据缺失，统计分析较麻烦。四、拉丁方设计（）所谓拉丁方是一个用拉丁字母a、b、c、d. 排列成的方阵。这个方阵中每个字母在任意行或列中，均出现一次，而且仅仅出现一次。如3 3、 4 4 标准拉丁方：拉丁方设计是将三个因素按水平数r 排列成一个r r 随机方阵，然后按照拉丁方

7、阵型将受试对象分配到各个处理组中去进行实验的一种设计方法。适用条件：1、涉及三个处理因素2、各因素间无交互作用且水平数相等3、行列数据方差齐。设计步骤1、根据因素的水平数选定拉丁方表。2、将选定拉丁方表随机化，即行、列交换。3、规定行、列、字母代表的因素和水平。4、按照拉丁方阵进行试验。本例有 3 个因素，每个因素4 个水平。1、按水平数选定标准拉丁方，4 4 拉丁方2、将标准方随机化，可将整行、整列调换，使之随机化。3、规定字母、行、列所代表的因素和水平例题：1.选 5 5 基本拉丁方2.随机排列拉丁方的行例如，读取5 个两位数的随机数，设为66，05， 32，88，92,则 3，1，2，4

8、， 5 即先第 3 行和第 1 行对调，然后第2 行和第 4 行对调。3. 随机排列拉丁方的列如读取四个两位数的随机数，设为53，85， 39，97，13 则 3，4，2，5，1。4. 随机分配处理因素(字母 ) 如读取 5 个两位随机数10，28， 81，47，20，则 1，3，5，4，2 拉丁方是如何体现实验设计原则的？1、对照原则：各字母间体现各处理间相互对照各行、列的水平数间体现相互对照。2、随机原则 : 对拉丁方基本型，可进行任意整行或整列的变换，体现了随机原则。3、均衡原则：每个字母在每一行每一列均出现一次，体现了均衡原则。4、重复原则：每个格子可同时安排多个受试对象。优点拉丁方设

9、计可以看成是纵横两相皆为配伍组，可以用较少的重复次数，获得较多的信息，统计效率更高。缺点要求各因素的水平数必须相等且无交互作用，实际应用中有一定局限性。五、析因设计 ( ) 不同实验因素及其不同水平间的作用往往是相互联系、相互制约的。 把 2 个或 2 个以上因素的各种水平结合起来试验，用以探讨不同因素间、同一因素不同水平间及其交互作用的效果，这种实验设计称析因设计。析因设计是将两个或多个因素的各个水平进行排列组合，交叉分组进行实验。实验结束后既可以分析各个处理因素的单独作用，又可以分析各处理因素间的交互作用，并可找出各因素间不同水平的“ 最佳组合 ” 。适用条件：两个或两个以上处理因素，且各

10、因素间有交互作用六、交互作用当一个因素的单独效应随另外一个因素水平的变化而变化，且变化的幅度超出随机波动的范围时，称该因素间存在交互作用。若因素间存在交互作用，说明一个因素的水平发生变化会影响其它因素的实验效应，表示因素不是独立的；若因素间不存在交互作用，说明一因素的水平发生变化不会影响其它因素的实验效应，表示因素是独立的。正交互效应（协同作用）：两因素的联合作用大于其单独作用之和。负交互作用（拮抗作用）：两因素的联合作用小于其单独作用之和。一级交互作用（ab，ac，ad，bc，b d，cd）二级交互作用（ab c，ab d，acd，bcd）三级交互作用（ab cd）该设计的特点 ：在一个实验

11、设计里，既可分析因素的单独作用，又可分析其交互作用。(1)主效应某一因素水平变化所产生的效应变化称为主效应。(2)交互作用判断实际上交互作用是否存在，需要方差分析优点 ：全面高效性以最小的试验次数探讨各因素不同水平的效应，同时可以获得各因素间的交互作用缺点 ：工作量较大设计和统计分析复杂众多交互效应的解释困难七、正交设计（ ）当实验涉及的因素在三个或三个以上，且因素间可能存在交互作用，水平数相等或不等时，可用正交设计。正交实验中各因素的水平数可以相等，也可以不相等。 它利用一套规格化的正交表，将各实验因素、各水平之间的组合均匀搭配，合理安排，可以用较少的、有代表性的处理组合数，提供充分有用的信息，还可以找出较优组合，用以指导实践。正交表的表示形式l试验次数（水平数因素数），l 是正交表的代号。例如： l8（27） ，就表示 7 个因素，各取两个水平，共进行8 次试验。正交表特点1、正交性：各水平在各列中出现的次数相同2、均衡分散性：任意两列各水平的搭配均衡3、齐同可比性：在对比某列因素的各水平效果差异时，由于其他列因素的各水平出现的次数都是相同的，从而最大限度地排除了其它因素的干扰，使对比条件具备齐同可比性。4、可分析因素间的交互作用正交表的选择1、选择因素：尽