《三种常用实验设计》ppt课件

1、三种常用实验设计的三种常用实验设计的特点与适用场合特点与适用场合1.1.单因素单因素K K程度设计程度设计2.2.析因设计析因设计3.3.重复测量设计重复测量设计4.4.非平衡的多因素组合实验非平衡的多因素组合实验1.1.单因素单因素K K程度设计程度设计1 1K=1K=1，单组设计；，单组设计；2 2K=2K=2，可分为：，可分为： 配对设计；成组设计；配对设计；成组设计；配对设计又可分为：配对设计又可分为：自身配对、自身配对、同源配对同源配对、条件相近者配对条件相近者配对3 3单因素多程度单因素多程度K3K3设计设计【例例1.11.1】正常人乙酰胆碱脂酶的平均正常人乙酰胆碱脂酶的平均值为值

2、为1.441.44单位，现测得单位，现测得1313例慢性气管例慢性气管炎患者的乙酰胆碱脂酶分别为：炎患者的乙酰胆碱脂酶分别为：1.501.50，2.192.19，2.322.32，2.412.41，2.112.11，2.542.54，2.202.20，2.362.36，1.421.42，2.172.17，1.841.84，1.961.96，2.39 2.39 问：慢性气管炎患者与正常人的平均问：慢性气管炎患者与正常人的平均乙酰胆碱脂酶之间的差异有无显著性乙酰胆碱脂酶之间的差异有无显著性意义意义? ?1.1 1.1 单组设计单组设计每个定量指标只有一组观测值，欲作每个定量指标只有一组观测值，欲作

3、假设检验，必须给出理论均数或标准假设检验，必须给出理论均数或标准值；值；假设同时测定了多项定量的指标，仅假设同时测定了多项定量的指标，仅当这些指标在专业上有联络时，才有当这些指标在专业上有联络时，才有必要进展多元方差分析，否那么，仍必要进展多元方差分析，否那么，仍应作一元方差分析，即将各项指标分应作一元方差分析，即将各项指标分别处理。别处理。单组设计的特点单组设计的特点仅考察某因素的一个特定程度，仅考察某因素的一个特定程度，需要给出定量观测值的标准值或需要给出定量观测值的标准值或理论值，方可进展假设检验。理论值，方可进展假设检验。单组设计适用场合单组设计适用场合 【例例1.2】某医院用中药治疗

4、某医院用中药治疗9例再生障碍性贫血患者，现例再生障碍性贫血患者，现将血红蛋白将血红蛋白g/L变化的数据列在下面，问：治疗前后变化的数据列在下面，问：治疗前后的差异是否具有显著性意义的差异是否具有显著性意义? 患患 者者 编编 号号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 治疗前血红蛋白治疗前血红蛋白 68 65 55 75 50 70 76 65 72 治疗后血红蛋白治疗后血红蛋白 128 82 80 112 125 110 85 80 105 1.2 1.2 配对设计配对设计K=2K=2【例例1.3】从八窝大白鼠中分别选出同性从八窝大白鼠中分别选出同性别、体重相近的两只，喂以水解蛋白和酪别、体重

5、相近的两只，喂以水解蛋白和酪蛋白的饲料，四周后测定其体重增加情况，蛋白的饲料，四周后测定其体重增加情况，结果如下：结果如下： 窝窝 编编 号号 1 2 3 4 5 6 7 8 含酪蛋白组含酪蛋白组 82 66 74 78 82 76 73 90 含水解蛋白组含水解蛋白组 15 28 29 28 24 38 21 37 问：两种饲料对大白鼠体重增加量之间问：两种饲料对大白鼠体重增加量之间的差异的影响有无显著性意义的差异的影响有无显著性意义?【例例1.4】为研究三棱莪术液的抑瘤效果，将为研究三棱莪术液的抑瘤效果，将20只小白鼠只小白鼠按体重相近程度配成按体重相近程度配成10对，然后把每对中的两只动

6、物随机对，然后把每对中的两只动物随机分到实验组和对照组中，两组动物都接种肿瘤，实验组在分到实验组和对照组中，两组动物都接种肿瘤，实验组在接种肿瘤三天后注射接种肿瘤三天后注射30的三棱莪术液的三棱莪术液0.5ml，对照组那，对照组那么不加任何处理，瘤体改变量资料如下：么不加任何处理，瘤体改变量资料如下： 小白鼠对子号小白鼠对子号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 对对 照照 组组 3.6 4.5 4.2 4.4 3.7 5.6 7.0 4.1 5.0 4.6 注注 射射 药药 液液 组组 3.0 2.3 2.4 1.1 4.0 3.7 2.7 1.9 2.6 1.3 问：两组瘤体大小的均

7、值之间的差异是否有显著性意义问：两组瘤体大小的均值之间的差异是否有显著性意义?数据成对出现，每对数据数据成对出现，每对数据测自同一个个体测自同一个个体 自身配对设计自身配对设计同一个来源的两个个体同一个来源的两个个体同源配对设计同源配对设计条件相近的两个个体条件相近的两个个体 条件相近者配对设计条件相近者配对设计。配对的两个数据分别在处理因素的两个不同程配对的两个数据分别在处理因素的两个不同程度作用下测得，用其差值的大小，反映两种处度作用下测得，用其差值的大小，反映两种处理之间效应之差的大小。理之间效应之差的大小。配对设计的特点配对设计的特点配对设计适用场合配对设计适用场合一个因素具有两个程度

8、：一个因素具有两个程度：1 1不处理不处理与与处理处理时，合适时，合适用自身用自身 配对设计；配对设计；2 2处理处理11与与处理处理22A A：无创伤性处理，可用自身配对设：无创伤性处理，可用自身配对设 计，也可用另两种形式的配对设计；计，也可用另两种形式的配对设计；B:B:有创伤性处理，只用于后两种形式的有创伤性处理，只用于后两种形式的 配对设计。配对设计。 【例例1.5】今测得今测得12名正常人和名正常人和15名病毒性肝炎患名病毒性肝炎患者血清转铁蛋白含量，结果如下：者血清转铁蛋白含量，结果如下： 正正 常常 人人 265.4 271.5 284.6 291.3 254.8 275.9

9、281.7 268.6 264.1 273.2 270.8 260.5 病毒性肝炎患者病毒性肝炎患者 235.9 215.4 251.8 224.7 228.3 231.1 253.0 218.8 233.8 230.9 240.7 221.7 256.9 260.7 224.4 问：患者和安康人的转铁蛋白之间的差异是否有问：患者和安康人的转铁蛋白之间的差异是否有显著性意义显著性意义?1.3 1.3 成组设计成组设计K=2K=2实验中仅涉及到一个具有两程度的因实验中仅涉及到一个具有两程度的因素；获得受试对象的方法有两种：素；获得受试对象的方法有两种：其一，叫其一，叫组内随机选取组内随机选取，即

10、处理因素，即处理因素与受试对象的选取有直接关系。与受试对象的选取有直接关系。其二，叫其二，叫完全随机选取完全随机选取，即处理因素，即处理因素与受试对象的选取无直接关系。与受试对象的选取无直接关系。 成组设计的特点成组设计的特点 成组设计适用场合成组设计适用场合在本来可以用配对设计的在本来可以用配对设计的场合下，假设配对条件无场合下，假设配对条件无法满足，那么可改用成组法满足，那么可改用成组设计。设计。【例例1.6】某医院妇产科为考察几种卵巢功能异常某医院妇产科为考察几种卵巢功能异常患者血清中促黄体素的程度，测定结果如下：患者血清中促黄体素的程度，测定结果如下： 卵巢发育不良卵巢发育不良 42.

11、50 38.31 35.76 33.60 31.38 丘脑性闭经丘脑性闭经 6.71 3.32 4.59 1.67 10.51 2.96 11.82 3.86 8.26 2.63 2.20 垂体性闭经垂体性闭经 4.50 2.75 11.14 5.98 1.90 5.43 11.05 22.03 问：它们之间的差异是否有显著性意义问：它们之间的差异是否有显著性意义?1.4 1.4 单因素单因素K K程度设计程度设计K3K3单因素单因素K K程度设计适用场合程度设计适用场合实验因素有实验因素有K K个程度个程度K3K3；1 1组内完全随机因素与受组内完全随机因素与受试对象分组有直接联络；试对象分

12、组有直接联络；2 2完全随机因素与受试对完全随机因素与受试对象分组无直接联络。象分组无直接联络。对其他重要非试验因素未加控制对其他重要非试验因素未加控制【例例2.1】某医院用中药复方治疗高胆固醇某医院用中药复方治疗高胆固醇血症，把血症，把12例高胆固醇患者随机分为四组，例高胆固醇患者随机分为四组，用不同疗法治疗。第一组用一般疗法，第用不同疗法治疗。第一组用一般疗法，第二组在一般疗法上外加用甲药，第三组在二组在一般疗法上外加用甲药，第三组在一般疗法上外加用乙药，第四组在一般疗一般疗法上外加用乙药，第四组在一般疗法上外加用甲药和乙药，一个月后观察胆法上外加用甲药和乙药，一个月后观察胆固醇降低数固醇

13、降低数mg 资料如下，问：甲、资料如下，问：甲、乙两药是否有降低胆固醇的作用乙两药是否有降低胆固醇的作用?两药之间两药之间的无交互作用是否有显著性意义的无交互作用是否有显著性意义? 第第1组组 16，25，18 第第2组组 56，44，42 第第3组组 28，31，23 第第4组组 64，78，802 2、 析因设计析因设计 【例例2.2】某医科大学病理生理学教研室某医科大学病理生理学教研室研究三种因素研究三种因素“小鼠种别小鼠种别A、体重、体重B和性和性别别C对皮下移植对皮下移植SRS瘤细胞生长特性影瘤细胞生长特性影响的结果，响的结果，A、B、C三因素各有两个程三因素各有两个程度。度。A分为

14、分为A1：昆明种、：昆明种、A2：沪白：沪白1号；号；B分为分为B1：2425克，克，B2：1315克；克；C分分为为C1：雄性、：雄性、C2：雌性。共选了：雌性。共选了24只小只小鼠，在接种后第鼠，在接种后第8天测得肿瘤体积见表天测得肿瘤体积见表14.7.1，请问：这是一种什么设计类型，请问：这是一种什么设计类型?应当对此资料作怎样的分析应当对此资料作怎样的分析?表表14.7.1 三因素影响下小鼠第三因素影响下小鼠第8天肿瘤体积天肿瘤体积 因素因素 肿瘤体积肿瘤体积 cm3 C 因素因素A与与B：A1B1 B2 A2B1 B2 C1 0.7069 1.0838 0.0628 0.4712 0

15、.7854 0.9425 0.0942 0.0880 0.3581 0.3335 0.0471 0.1759 C2 0.0785 0.5027 0.0126 0.2246 0.1885 0.9550 0.0126 0.2513 0.3403 0.9215 0.0094 0.3676 0.2503 0.8514 0.0125 0.1327析因设计的特点析因设计的特点1 1、因素之间的、因素之间的交互作用交互作用比较复杂且比较复杂且必须考虑；必须考虑；2 2、各因素的程度全面组合形成实验、各因素的程度全面组合形成实验条件，在每个实验条件下至少要做条件，在每个实验条件下至少要做2 2次次独立重复实验

16、独立重复实验；3 3、做实验时，每次都涉及到全部因、做实验时，每次都涉及到全部因素，即因素是素，即因素是同时施加同时施加的；的；4 4、因素之间在专业上是、因素之间在专业上是地位平等地位平等的的 。 优点：可以用来分析全部优点：可以用来分析全部主效主效 应应和因素之间的和因素之间的各级交各级交 互作用互作用效应的大小；效应的大小； 析因设计的优点和缺点析因设计的优点和缺点 缺点：所需要的缺点：所需要的实验次数很实验次数很 多多，研究者常无法承，研究者常无法承 受。受。 析因设计适用场合析因设计适用场合实验因素在实验因素在2 24 4个之间；个之间；每次实验时，各因素都将以某个程每次实验时，各因

17、素都将以某个程度的形式参与实验；度的形式参与实验；需要考察因素之间的复杂交互作用；需要考察因素之间的复杂交互作用；进展较大量的实验，在时间和费用进展较大量的实验，在时间和费用上都是可以承受的。上都是可以承受的。【例例3.1】将将15只家兔随机地均分成只家兔随机地均分成3个组处个组处理因素理因素A，即，即A1适应组、适应组、A2平原组、平原组、A3急性缺氧组。让全部家兔处于缺氧状态，急性缺氧组。让全部家兔处于缺氧状态，对承受各种处理的每组家兔中的每一只，分别对承受各种处理的每组家兔中的每一只，分别在缺氧的不同时间点时间因素在缺氧的不同时间点时间因素T，h上观测上观测血浆血浆K+含量含量ppm，即

18、，即T1缺氧前、缺氧前、T2缺氧缺氧0.5h、T3缺氧缺氧1h、T4缺氧缺氧2h。设计格式和资料见表设计格式和资料见表14.12.1，试判断此资料所，试判断此资料所取自的实验设计类型，并对资料作相应的统计取自的实验设计类型，并对资料作相应的统计分析。分析。3 3、重复测量设计、重复测量设计 表表14.12.1 承受不同处理的家兔血浆中承受不同处理的家兔血浆中K+含量的测定结果含量的测定结果处理组处理组 家兔家兔 血浆中血浆中K+含量含量 ppm 因素因素A 编号编号 缺氧时间缺氧时间Th： T10 T20.5 T31 T42A1适应组适应组 1 154.5 129.8 122.7 171.7

19、2 173.0 124.0 170.4 168.6 3 186.0 131.0 137.0 138.0 4 161.0 154.0 178.0 128.0 5 187.0 158.0 162.0 152.0A2平原组平原组 6 144.4 135.5 149.9 129.1 7 147.1 134.2 138.3 146.1 8 183.6 189.3 190.5 227.3 9 181.7 160.3 163.3 163.3 10 166.7 136.8 134.6 142.5A3急性缺急性缺 11 173.3 231.4 293.7 401.4 氧组氧组 12 155.1 199.6 19

20、1.8 203.4 13 177.9 153.6 158.7 240.3 14 158.2 146.7 135.2 228.7 15 180.4 170.8 226.2 267.7【例例3.2】某研究者为了讨论两种不同处理因某研究者为了讨论两种不同处理因素素A和不同剂量因素和不同剂量因素B作用下不同时间点作用下不同时间点因素因素T上上NFS-60细胞凋亡情况，将全部样细胞凋亡情况，将全部样品随机地均分为品随机地均分为6个组，每组含个组，每组含3个样品。对各个样品。对各组中的每个样品在处理后组中的每个样品在处理后5个不同时间点上观测个不同时间点上观测200个细胞，数出凋亡细胞个数。因素个细胞，数

21、出凋亡细胞个数。因素A分为：分为：即即A1单纯照射、单纯照射、A2照射照射+过钒酸钠过钒酸钠Perv，各处理组的照射剂量，各处理组的照射剂量因素因素B，Gy又分为又分为0、3、10。设计格式和资料见表。设计格式和资料见表14.12.2，试判断此资料所取自的实验设计类型，试判断此资料所取自的实验设计类型，并对资料作相应的统计分析。并对资料作相应的统计分析。表14.12.2 不同处理和不同剂量作用下不同时间点上NFS-60细胞凋亡情况处理组 照射剂量 样品 200个细胞中凋亡细胞数 因素A Gy 编号 时间Th： T112 T224 T336 T448 T560A1照射照射 0 1 3 7 7 1

22、0 17 2 5 3 5 7 18 3 5 6 8 14 14 3 1 4 7 10 20 33 2 3 4 14 22 37 3 3 5 9 19 31 10 1 6 18 38 83 101 2 4 16 42 91 120 3 5 18 45 92 117A2加加Perv 0 1 4 6 4 12 14 2 2 4 6 14 17 3 3 7 3 11 19 3 1 5 7 7 14 17 2 3 5 9 12 19 3 7 6 6 15 16 10 1 5 10 16 33 49 2 4 12 12 37 44 3 3 9 14 36 52【例例14.12.314.12.3】用贲门癌患

23、者的标本制成液体，用贲门癌患者的标本制成液体，在三种不同处理条件下观测鸡胚背根神经节与在三种不同处理条件下观测鸡胚背根神经节与鸡胚交感神经节中长出突起的神经节的比例。鸡胚交感神经节中长出突起的神经节的比例。现有贲门癌患者现有贲门癌患者1010例，将每人的标本均分成三例，将每人的标本均分成三份，分别给予三种不同的处理因素份，分别给予三种不同的处理因素A A，即，即A A1 1参加参加100ng/ml100ng/ml神经生长因子、神经生长因子、A A2 2参加参加200ng/ml200ng/ml神经生长因子和神经生长因子和A A3 3单用贲门癌培单用贲门癌培养液；并对每种处理后的标本中的两种类型养

24、液；并对每种处理后的标本中的两种类型的神经节因素的神经节因素B B，即，即B B1 1背根神经节与背根神经节与B B2 2交感神经节，观测长出突起的神经节的比交感神经节，观测长出突起的神经节的比例例Y Y。设计格式和资料见表。设计格式和资料见表14.12.314.12.3，试判，试判断此资料所取自的实验设计类型，并对资料作断此资料所取自的实验设计类型，并对资料作相应的统计分析。相应的统计分析。表表14.12.3 14.12.3 贲门癌患者的标本经三种处理后贲门癌患者的标本经三种处理后 两种神经节中长出突起的神经节的比例两种神经节中长出突起的神经节的比例病例号病例号 Y长出突起的神经节的比例长出

25、突起的神经节的比例 A1B1 B2 A2B1 B2 A3B1 B2 1 0.50 0.43 0.50 0.43 0.80 0.50 2 0.63 0.38 0.55 0.50 0.71 0.63 3 0.50 0.50 0.54 0.50 0.83 0.67 4 0.43 0.43 0.50 0.38 0.70 0.57 5 0.50 0.40 0.50 0.57 0.70 0.71 6 0.44 0.38 0.63 0.50 0.77 0.63 7 0.43 0.50 0.50 0.38 0.69 0.50 8 0.63 0.44 0.40 0.38 0.70 0.50 9 0.44 0.50 0.50 0.44 0.67 0.50 10 0.44 0.43 0.45 0.40 0.60 0.75此设计具有一个明显的特点，即此设计具有一个明显的特点，即在不同条在不同条件下，从同一个受试对象身上观测到件下，从同一个受试对象身上观测到K个个数据数据K2。假如假如“不同条件仅与一不同条件仅与一个因素有关，就叫做个因素有关，就叫做“具有一个重复测量具有一个重复测量的的M因素设计；假如因素设计；假如“不同