完全随机设计与分析ppt课件

1、医学研讨设计与分析卫生统计学教研室卫生统计学教研室任艳峰任艳峰:卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 学习目的F 掌握完全随机设计和配对设计的概念；F 熟习完全随机设计和配对设计的过程及优缺陷；F 了解两种设计类型的分析方法。卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 完全随机设计与分析 配对设计与分析 概念概念 设计步骤设计步骤 优缺陷优缺陷 分析方法分析方法卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 例例 1 将将18名乙脑患者分为甲、乙、丙三组，分别名乙脑患者分为甲、乙、丙三组，分别给予给予A、B、C三

2、种退烧药物治疗，比较退热时间。三种退烧药物治疗，比较退热时间。应如何设计？应如何设计？卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 一、概念完全随机设计completely random design) ：将受试对象完全随机地分配到各个处置组中，接受不同的处置，进而比较各组实验效应有无差别的一种单要素实验设计方法。完全随机设计与分析卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 1. 先将全部患者按某种标志编号，本例按就诊先将全部患者按某种标志编号，本例按就诊顺序编号。顺序编号。2. 查随机数字表：从随机数字表恣意指定某行查随机数字表：从随机数字表恣意指定某行某列

3、某一数开场，向恣意方向查均可。查得某列某一数开场，向恣意方向查均可。查得18个个两位数的随机数抄于患者号下。两位数的随机数抄于患者号下。3.将随机数从小到大陈列后得序号将随机数从小到大陈列后得序号R，并规定，并规定R是是16者分入甲组，者分入甲组， R是是712者分入乙组，者分入乙组，R是是1318者分入丙组。者分入丙组。二、设计步骤卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 患者编号：患者编号：123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18随机数字：随机数字：58 71 96 30 24 18 46 23 34 27 85 13 99 28 44

4、49 09 79 序号序号(R) ：13 14 17 853 11 496 16 2 18 7 10 12 1 15处置组别：处置组别：丙丙 丙丙 丙丙 乙乙 甲甲 甲甲 乙乙 甲甲 乙乙 甲甲 丙丙 甲甲 丙丙 乙乙 乙乙 乙乙 甲甲 丙丙规定规定R R值：值：1 16 6为甲组，为甲组，7 71212为乙组，为乙组，13131818为丙组。为丙组。 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 患者患者编号编号123456789101112131415161718随机随机数字数字587196302418462334278513992844490979序号R131417853

5、114961621871012115处理处理组别组别丙丙丙丙丙丙乙乙甲甲甲甲乙甲乙甲丙甲丙乙乙乙乙甲甲丙丙卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 假设分两组、四组如何分？假设分两组、四组如何分？ 甲组受试对象号：甲组受试对象号：5、6、8、10、12、17乙组受试对象号：乙组受试对象号：4、7、9、14、15、16、丙组受试对象号：丙组受试对象号：1、2、3、11、13、18然后根据三组受试对象分别给予三种药物即可。然后根据三组受试对象分别给予三种药物即可。假设分两组、四组如何分组？假设分两组、四组如何分组？卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 随

6、机分组时应留意：随机分组时应留意：1.随机数的位数不应小于样本含量的位数。随机数的位数不应小于样本含量的位数。2.查得的随机数假设出现重号，应舍弃。查得的随机数假设出现重号，应舍弃。3.假照实验需求例数不相等，可以利用假照实验需求例数不相等，可以利用R调整例数，但普通尽量相等，由于相等时调整例数，但普通尽量相等，由于相等时检验效率高。检验效率高。卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 三、优缺陷1、设计组数可以是两组也可以是多组。、设计组数可以是两组也可以是多组。2、各组例数可相等、也可不等，相等时所、各组例数可相等、也可不等，相等时所需总例数少。需总例数少。3、设计方法

7、和分析方法均简单易行、设计方法和分析方法均简单易行,运用运用广。广。4、只分析一个要素的实验效应有无差别。、只分析一个要素的实验效应有无差别。卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 四、实验结果分析 (一一) 两组两组 比较比较正态正态分布分布或秩和检验 t 2221非正态非正态两组比较的秩和检验两组比较的秩和检验(wilcoxon)数据变换后用数据变换后用 t 或或 F 检验检验小样本小样本大样本：大样本：u 检验检验F，t F t 2221检验或定量资料定量资料卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) (二二) 多组多组 比较比较方差齐：方差齐：F

8、检验检验方差不齐：方差不齐：F 检验检验(近似近似F检验检验)正态正态分布分布多组比较的秩和检验多组比较的秩和检验(Kruskal-Wallis test)数据变换后用数据变换后用F检验检验非正态非正态两组或多组定性资料怎样分析？两组或多组定性资料怎样分析？卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 方差分析的根本思想方差分析的根本思想一切察看值间的变异称总变异，可分成组间变一切察看值间的变异称总变异，可分成组间变异和组内变异两部分。异和组内变异两部分。总变异用总变异用SSSS总表示，其大小为各察看值总表示，其大小为各察看值x x与总均与总均数的离均差平方和，即数的离均差平方

9、和，即组间变异用组间变异用SSSS组间表示，反映处置要素和随机组间表示，反映处置要素和随机误差引起的变异，其大小为各组察看值的均数误差引起的变异，其大小为各组察看值的均数与总均数的离均差平方和，即与总均数的离均差平方和，即2）（tijTxxSSkitiiBxxnSS12）（卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 组内变异用组内变异用SSSS组内组内/ /误差表示，反映随机误差误差表示，反映随机误差引起的变异引起的变异, ,其大小为各组内部每个察看值与其大小为各组内部每个察看值与该组均数的离均差平方和，即该组均数的离均差平方和，即因此，有因此，有SSSS总总=SS=SS组间

10、组间+SS+SS组内组内/ /误差误差2）（iijWxxSS卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 显然，用离均差平方和来表示每一部分变异时，显然，用离均差平方和来表示每一部分变异时，SSSS总与数据个数有关，总与数据个数有关， SS SS组间和组间和SSSS组内也分组内也分别与处置组数、组内数据个数有关，确切地说别与处置组数、组内数据个数有关，确切地说遭到每部分自在度的影响。遭到每部分自在度的影响。KNvKvNvvvvWBTWBT ，1,1卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 假设直接将各部分变异进展比较的话，不具有可假设直接将各部分变异进展比较

11、的话，不具有可比性。为更合理地反映各部分的变异，应消除其比性。为更合理地反映各部分的变异，应消除其自在度的影响，用均方自在度的影响，用均方MSMS表示每一部分的变表示每一部分的变异会更加合理，每部分变异也具有可比性。异会更加合理，每部分变异也具有可比性。 SSMS 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) MSB= SSB/ vB，处置要素和随机误差的作用，处置要素和随机误差的作用MSW= SSW/ v W，随机误差的作用，随机误差的作用WBMSMSF 假设处置要素确无作用的话，假设处置要素确无作用的话， 假设处置要素确有作用的话，假设处置要素确有作用的话， 处置要素作用越

12、大，组间变异也越大，处置要素作用越大，组间变异也越大，F F值将明显大值将明显大于于1 1，要大到多少才有统计学意义呢？可查，要大到多少才有统计学意义呢？可查F F界值表。界值表。1,FMSMSWB1,FMSMSWB卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 假设假设FFa(n 1,n 2)FFa(n 1,n 2)，那么，那么PaPa。按。按a a水准，回绝水准，回绝H0H0，接受，接受H1H1，以为有统计学意义。可以以为多个，以为有统计学意义。可以以为多个总体均数不全一样，即多个总体均数中至少有两总体均数不全一样，即多个总体均数中至少有两个不同。个不同。 假设假设FFa(n

13、 1,n 2)FaPa。按。按a a水准，不回绝水准，不回绝H0H0，以为无统计学意义。还不能以为多个总体均，以为无统计学意义。还不能以为多个总体均数不全一样。数不全一样。卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 完全随机设计资料方差分析的根本步骤完全随机设计资料方差分析的根本步骤 One-way ANOVA1、建立假设，确定检验水准、建立假设，确定检验水准 H0:三种不同喂养方式下大白鼠体重变化三种不同喂养方式下大白鼠体重变化相等，相等， H1：三种不同喂养方式下大白鼠体重变化：三种不同喂养方式下大白鼠体重变化不全相等。不全相等。2、求、求F: 先求根底数据先求根底数据,

14、见表见表05. 0卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 83.15645267.31291213167.3129155.25278.2241255.25249.2391255.25237.2931222222 组间组间组间组间组间组间组间组间组间组间组间组间 SSMSSkxxnSSiii卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 99.4983365.164663333665.1646631.54011251.35011215.606112122 组内组内组内组内组内vSSMSsnxxSSiiiijiij36.3199.498/83.15645组内组间

15、MSMSF卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 例例8-3的方差分析表的方差分析表变异来源变异来源SSdfMSFP组间组间31291.67 215645.8331.36 F0.05(2,33, F0.05(2,32) =3.29, F F0.05(2,33, P0.05,P0.05,差别有统计意义，在差别有统计意义，在0.050.05水准上，水准上，回绝回绝H0,H0,可以以为多个总体均数不全一样，可以以为多个总体均数不全一样，即多个总体均数中至少有两个不同。即多个总体均数中至少有两个不同。 要了解哪些组均数间有差别，哪些组均数间要了解哪些组均数间有差别，哪些组均数间没

16、有差别，需进一步作两两比较。没有差别，需进一步作两两比较。332组内组间，卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 1 1、翻开、翻开Microsoft ExcelMicrosoft Excel 2 2、按教材格式输入数据、按教材格式输入数据 3 3、点击工具、点击工具 数据分析数据分析 单要素方单要素方差分析无反复差分析无反复 确定确定 4 4、在输入区内输入的数据范围、在输入区内输入的数据范围 确定。确定。卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 方差分析：单因素方差分析方差分析：单因素方

17、差分析SUMMARYSUMMARY组组观测数观测数求和求和平均平均方差方差列列 1 112123520.4293520.429293.3691293.3691606.1631606.1631列列 2 212122873.942873.94239.495239.495350.4978350.4978列列 3 312122697.382697.38224.7817224.7817540.312540.312方差分析方差分析差异源差异源SSSSdfdfMSMSF FP-valueP-valueF critF crit组间组间31292.5331292.532 215646.2715646.2731.

18、3558131.355812.34E-082.34E-083.2849183.284918组内组内16466.716466.73333498.991498.991总计总计47759.2347759.233535卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 卫生统计学卫生统计

19、学 (Health Statistics) 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 例例2 2 某外科医生欲察看丙酸睾酮离子导入法某外科医生欲察看丙酸睾酮离子导入法对骨折愈合的促进作用，拟与石膏固定法对骨折愈合的促进作用，拟与石膏固定法对照，欲用对照，欲用1616例应怎样设计？例应怎样设计？配对设计与分析 卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 配对设计配对设计paired designpaired design：先将受试：先将受试对象按一定条件配成对子，再把每对中的对象按一定条件配成对子，再把每对中的两个受试对象随机分配到两个处置组。两个受试对象随

20、机分配到两个处置组。一、概念卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 二、设计步骤1.1.先按主要非处置要素配对，即按年龄、性别、先按主要非处置要素配对，即按年龄、性别、骨折类型、骨折部位尽量一样的两个患者配对，每骨折类型、骨折部位尽量一样的两个患者配对，每对编上对编上1 1、2 2号，共配成号，共配成8 8对。对。2.2.查随机数字表，将随机数字抄于患者对子号下。查随机数字表，将随机数字抄于患者对子号下。3.3.事先规定：遇单数事先规定：遇单数1 1号分入甲组，号分入甲组，2 2号分入乙组，号分入乙组，遇双数遇双数1 1号分入乙组，号分入乙组，2 2号分入甲组，遇号分入甲

21、组，遇0 0当双数看。当双数看。卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 受试者7.18.1编 号7.28.2随机数25014378处 理乙甲乙甲乙甲甲乙组 别甲乙甲乙甲乙乙甲分入甲组的受试对象有：分入甲组的受试对象有：1.21.2、2.12.1、3.23.2、4.14.1、5.25.2、6.16.1、7.17.1、8.28.2分入乙组的受试对象有：分入乙组的受试对象有：1.11.1、2.22.2、3.13.1、4.24.2、5.15.1、6.26.2、7.27.2、8.18.1卫生统计学卫生统计学 (

22、Health Statistics) 1 1、组间平衡性好。因先按主要的非处置要素配对，、组间平衡性好。因先按主要的非处置要素配对，后随机分组，使得两组的非处置要素较平衡。后随机分组，使得两组的非处置要素较平衡。2 2、由于人为的控制了非处置要素的干扰，组间误、由于人为的控制了非处置要素的干扰，组间误差小，需求的例数少，提高了检验效率。差小，需求的例数少，提高了检验效率。3 3、要求两组个体数相等，且具备配对条件。、要求两组个体数相等，且具备配对条件。三、优缺陷卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 四、实验结果分析 计数资料：配对四格表资料的计数资料：配对四格表资料的2

23、2检验。检验。 计量资料计量资料正态分布：配对正态分布：配对t 检验检验非正态：配对设计差值的符号秩非正态：配对设计差值的符号秩和检验和检验(Wilcoxon配对法配对法)卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 表表8.1 108.1 10例高血压患者用某中药治疗前后舒张压的变化例高血压患者用某中药治疗前后舒张压的变化患者号患者号 舒舒 张张 压压 差值差值d d d2 d2 治疗前治疗前 治疗后治疗后 1 1 115 115 116 -1 116 -1 1 1 2 2 110 110 90 90 20 20 400 400 3 3 129 129 108 108 21

24、21 441 441 4 4 109 109 89 89 20 20 400 400 5 5 110 110 92 92 18 18 324 324 6 6 116 116 90 90 26 26 676 676 7 7 116 116 110 110 6 6 36 36 8 8 116 116 120 120 -4 -4 16 16 9 9 120 120 88 88 32 32 1024 1024 10 10 104 104 96 96 8 8 64 64 146 146 3382 33820.05/ 2,914.611.787103.7273.9172.262 dddSSntt卫生统计学卫生统计学 (Health Statistics) 检验目的：检验目的： 两总体均数能