医学试验设计(21)课件

1、常用试验设计及其方差分析 新疆医科大学 随机化分组与试验设计 1常用的两种随机化分组方法(1)完全随机化：是对全体实验对象进行随机化分组的 方法，可把全体实验对象分为2，3，4，组。 常用抽签法或随机数法实现，这种方法保证了每一 个实验对象都有同等概率分配到对照组或实验组中 去。(2)区组随机化：又称配伍组。按影响实验效应的主要 干扰因素设置若干区组，随机化是在每一个区组内 进行，同一区组内的实验对象用抽签法或随机数法 进行分配，同一区组内的每一实验对象都有同等概 率分配到各处理组中去。新疆医科大学 随机化分组与试验设计 2. 单因素试验和多因素试验(1)常用的单因素试验有成组设计和配伍组设计

2、。 单因素试验时，若用完全随机化方法分配实 验对象，称之为成组设计或完全随机化设计。 研究目的：比较该因素不同水平的差异是否 有统计学意义，推断该因素是否有效。 单因素试验时，若用区组随机化分配实验对 象，称之为配伍组设计或随机区组设计。研 究的目的：比较该因素不同水平的差异是否 有统计学意义，推断该因素是否有效。随机化分组与试验设计 (2)常用的多因素试验。 析因试验是多因素试验。实验对象可按完全随机化分 配， 也可按区组随机化分配。析因试验既研究各因素独立作用， 还研究因素间的交互作用。 正交试验也是多因素试验，析因试验是全面试验，正交试验 是部分试验。正交试验是析因试验的部分实施。其研究

3、目的 与析因试验相同。 交叉试验的处理因素是单因素，影响实验效应的因素除处理 因素外，还有两个干扰因素，即处理顺序因素和阶段因素。 由于阶段因素的作用包含在受试者个体差别之中，交叉试验 重点只分析处理因素各水平和顺序因素各阶段的差别，并假 定三个因素之间不存在交互作用。方差分析 l. 方差分析的用途 方差分析也称F检验。F检验的用途很多 （1）比较多个总体均数的差别； （2）直线回归在内的多因素分析中的假设检验； 试验设计，如交叉试验、拉丁方试验、析因 试验和正交试验的假设检验。 方差分析 表7.1 成组设计方差分析表 变异来源 SS MS F (1) (2) (3) (4)(2)(3) (5

4、)(4)MSe 组间 SS处理 k-1 M5处理 MS处理MSe 组内 SSe n-k MSe 总 x2C n-1 注：校正数C(x)2n 方差分析表72 配伍组设计方差分析表变异来源 SS MS F (1) (2) (3) (4)(2)(3) (5)(4)MSe 处理间 SS处理 k-1 MS处理 MS处理MSe 配伍间 SS配伍 b-1 MS配伍 误差 SSe n-k-b+1 Mse 总 x2C nl 注：校正数C(x)2n单因素成组设计及其方差分折 1实验设计方法 例71 欲比较单克隆抗体、胸腺肽和利巴韦林(病毒唑)三种药物治疗乙脑患者的疗效，观察指标为治疗后的退热时间(详见表7.3)。

5、按成组设计原则，将18名乙脑患者随机分成三组，分别接受不同药物的治疗，并用F检验比较三组退热时间的差别。单因素成组设计及其方差分折表7.3 三种药物治疗乙脑患者的退热时间（天） 治疗分组 例数ni 退热时间Xij 合计Xij 单 抗 6 0， 2， 0， 0， 5，9 16 胸腺肽 6 32，13， 6， 7，10，2 70 利巴韦林 6 0，11，15，11， 3， 1 41 合 计 18 - 127单因素成组设计及其方差分折单因素配伍组设计与方差分析 1实验设计方法 例72 为了比较三种不同剂量雌激素对大白鼠子宫重量的影响。研究者认识到大白鼠种系的不同是影响子宫重量的重要干扰因素，决定按“

6、种系”设置4个配伍组，配伍组设计原则是在同一区组内进行随机化，即每个配伍组内三只小白鼠各接受什么剂量的雌激素是随机分配的，详见表7.5。 单因素配伍组设计与方差分析单因素配伍组设计与方差分析3配伍组设计是灵敏度较高的单因素设计(1)表75资料的研究因素是雌激素，种系因素是 研究者认识到的干扰因素，以影响实验效应的重要干扰因素设置配伍组是配伍组设计的一大技术。只须对研究因素进行F检验即可。(2)影响实验效应(子宫重量)的干扰因素很多，这些干扰因素的总和所引起大白鼠子宫重量的变异由误差离均差平方和体现，详见表7.7中的SSe700100。由于配伍组的设置，就把种系从干扰因素的总和中分割出来，误差离

7、均差平方和SSe543.33(见表76)，显然明显减小。一般来说，配伍组设计的检验灵敏度提高了。 单因素配伍组设计与方差分析交叉试验设计及其方差分析 1配对设计 研究交叉设计应当从配对设计开始。配对设计有两种基本设计形式： 一、异体配对，这是一般意义上的配对; 二、自身配对，理论上这是理想的配对。 交叉试验设计及其方差分析(1)自身配对有三种形式： 在较短的时间内对每个观察对象进行两次处理，第一次观察不给处理(或给予A处理)，第二次观察施加某种处理(或给予B处理)，两次结果的差值作为试验效应。例如，原发性高血压病人服用鱼油前后观察其血浆纤维蛋白原含量(g/L)变化的研究。常称其为治疗前后的配对

8、设计。 在同一时间内对每个观察对象进行两次处理，第一次进行A处理，第二次进行B处理，以两次观察指标的差值作为试验效应。例如，某医师用新旧两种试剂同时测定42份血清的总蛋白量(每份标本分为两个小标本)。 交叉设计。 交叉试验设计及其方差分析 (2)自身配对中的第一种形式，即治疗前后的配对 设计，因为可能产生顺序误差而破坏其设计的合理性，所以增设一组平行的空白对照是研究者常采用的方法之一。交叉设计则是研究者可以采用的方法之二。(3)顺序误差是一种比较隐蔽的系统误差。它与时间有密切的相关关系，时间间隔越长，越有可能产生顺序误差。 所谓顺序误差是指当试验按照一定的时间次序进行时，因“这个时间次序”而发

9、生的一种系统误差。若构成研究环境的某些重要因素具有周期性变化的特性，则有可能引发顺序误差。这些重要因素包括研究者、受试者和实验手段等。 交叉试验设计及其方差分析(1)交叉设计的概念： 将A、B两处理先后施加于同一批受试对象，随机地使半数受试对象先接受A处理后接受B处理，另一半则先接受B处理后接受A处理，由于两种矗立在全部试验过程中交叉进行，故称交叉设计。由于A、B两种处理方式前后试验的机会均等，因而平衡了试验顺序的影响。 第一阶段 间隙 第二阶段 A处理 a1,a2,an b1,b2,bn B处理 b1,b2,bn a1,a2,an 交叉试验设计及其方差分析 3.交叉试验设计资料的方差分析 例

10、7.3 为研究A、B两种方案治疗高血压病的疗效，将12名高血压病人随机分为两组，甲组6例病人先以A法治疗，后用B法治疗；乙组6例病人先用B法治疗，后用A法治疗。记录治疗后血压的下降值(kpa)，结果见表7.9；方差分析结果见表710。 交叉试验设计及其方差分析交叉试验设计及其方差分析交叉试验设计及其方差分析4注意事项： (1)该设计适用于治疗只缓解某种症状而不治愈的情形。 l如哮喘、头痛、高血压、关节炎、风湿等慢性疾病。这些疾病往往经过治疗，病情有所缓解，而一旦停止治疗病情又逐渐恢复。 l若经过治疗病人转向另一种状态(治愈或死亡)的治疗方法，不能采用交叉设计进行研究。 (2)交叉设计若操作不当

11、，往往会受到病人和试验研究人员的主观心理影响，在试验时应采用双盲法。 (3)交叉设计在临床药学研究中应用很广。研究抗焦虑药的效果时，一半以上的研究采用交叉设计。该设计方法用在药物试验的早期试验中是很适用的。交叉试验设计及其方差分析5实例分析 (1) “精制冠心片双盲法治疗冠心病心绞痛 l12例 疗效分析”。作者采用精制冠心片 和安慰剂，对112例冠心病心绞痛患者， 随机分成两组，甲组6l例，乙组5l例。 进行双盲法治疗，采用自身前后交叉试 验，各服一个疗程，选用心绞痛及心电 图改变作为两项观察指标，见表7.11。 交叉试验设计及其方差分析交叉试验设计及其方差分析 (2)评述： 经交叉试验的资料

12、，既有定量资料，又有定性资料。本研究是定性资料，并用卡方检验进行统计分析。以心绞痛指标为例，为比较精制冠心片有效率80与安慰剂有效率16的统计学差别，利用了两组的合计数112、90和112、18进行卡方检验。 从表711中看到甲乙两组均使用安慰剂时缓解心绞痛的有效率甲组为8，乙组为25。经卡方检验26.16，P0.05，这个结论从理论上说不通。推测作者的间隔期没有处理好，可能甲、乙两组使用安慰剂的起始条件不同，乙组在用安慰剂前没有接受过任何治疗，因此有效率较高；甲组是在服用精制冠心片取得较高有效率的基础上再服用安慰剂的，因此疗效较差。进行交叉试验时，把间隔期前一个阶段药物的效应“清洗”掉是很重

13、要的，否则只能用第一阶段的观察资料进行统计分析。析因试验设计及其方差分析 1概念： 析因设计是一种多因素的交叉试验设计，它是将每个处理的所有水平相互搭配进行全面试验的方法。它不仅可以用于每个因素各水平间的比较，而且还可进行交互作用的分析。 例如：研究某中药的有效成分，用242析因设计。 采摘的季节（A）：A1春夏 A2秋冬 采摘的部位（B）：B1根 B2胫 B3叶 B4果 泡制的方法(C)：C1熏烘 C2日晒 研究因素是两个因素、每个因素有两个水平的析因试验称22析因试验，22析因试验是应用最广泛的析因试验。析因试验设计及其方差分析 2类型：析因设计中用K表示水平数，以m表示处 理数，故用Km表示析因设计的类型。 如：23析因设计：表示有3个处理因素，每个因 素各有2个水平。共有8个处理组合。 242析因设计：表示有3个处理因素， 三个因素各为2，4，2个。共有16个处理 组合。析因试验设计及其方差分析 3设计方