医学实验设计

医学试验设计（medicalexperimentdesign）第1页医学试验设计主要内容一、医学科研概念二、医学科研基本任务三、医学科研特点四、医学科研分类五、医学科研办法学六、医学科研基本程序七、医学科研工作时间分派八、开题报告主要内容

九、课题评审时“四性”十、医学试验设计意义十一、医学试验设计内容十二、试验设计特点十三、试验设计基本要素十四、试验误差及误差控制十五、试验设计标准

第2页一、医学科研概念

第3页医学科研概念

医学科学研究是以正确观点和办法摸索与医学有关未知或未全知事物或现象本质和规律一种结识和实践。

第4页二、医学科研基本任务

第5页医学科研基本任务

医学科学研究基本任务是结识疾病，掌握疾病发生发展过程，提醒健康与疾病转化规律，提出有效防治措施，促进人类健康。

第6页三、医学科研特点

第7页医学科研特点

医学科研对象是人，人具有生物和社会两重属性。

1．人体现象和规律不能笼统地用一般生物学规律来解释；

2．人个体在形态、生理、精神等方面变异性大，样本中试验单位一致性较差，观测成果离散程度大；

3．一般不允许在人体上直接进行试验；

4．宏观、微观两个方向发展，互相配合。第8页四、医学科研分类

第9页医学科研分类

1．动物试验animalexperiment

2．临床试验clinicaltrial

3．小区干预试验communityinterventiontrial

第10页医学科研办法学

第11页医学科研办法学

1．一级办法学（搜集资料办法）

a.观测法

b.试验法

2．二级办法学（处理资料办法）

将所搜集资料通过思维过程进行处理，上升为理性结识

第12页医学科研基本程序

第13页医学科研基本程序

㈠选题过程

㈡试验过程

㈢数据处理过程

第14页㈠选题过程

1．初始意念或提出问题

2．文献查阅

3．假说形成

4．陈说问题第15页㈡试验过程

5．试验设计

6．试验观测

7．数据资料积累第16页㈢数据处理过程

8．数据处理

9．统计分析

10．提出结论第17页医学科研工作时间分派

第18页医学科研工作时间分派

内容占时（%）

选择与确立科研课题10

搜集科研资料50

整顿与分析资料30

撰写科研报告10

第19页开题报告主要内容第20页开题报告主要内容

1．课题全称、分题、副题

2．国内外有关本课题研究进展情况

3．研究本课题目标、意义

4．本课题立题根据与可行性

5．科研设计方案

6．经费、设备等物质条件处理措施

7．预期进度及也许出现问题

8．预期成果

9．其他第21页课题评审时“四性”

第22页课题评审时“四性”

1．先进性

2．科学性

3．实用性

4．可行性第23页医学试验设计意义第24页医学试验设计意义

试验设计是科研计划详细实行方案，试验设计意义有：

1．根据研究目标，要求详细研究任务和所要采取技术路线和办法；

2．用较为经济人力、物力、财力及时间，最大程度地减少误差，取得可靠成果。

第25页医学试验设计内容

第26页医学试验设计内容

㈠科研题目确实立1．题目要明确详细2．立题要有根据3．科研题目标性质、成果要明确㈡科研构思提出处理题意，验证假说和构想基本思绪和办法㈢处理原因㈣受试对象㈤试验效应㈥试验办法㈦医学科研中对照㈧研究对象分组㈨样本含量㈩误差控制(十一)统计资料办法(十二)统计处理办法(十三)研究步骤及次序(十四)其他第27页

医学试验设计

专业设计

统计设计：样本含量、样本代表性、样本分组、组间可比性、误差控制、统计分析办法理论设计

技术设计第28页试验设计特点

第29页试验设计特点

1．研究者能人为设置处理原因

2．受试对象接收何种处理原因或水平是经随机分派而定，组间均衡性较好

3．能使多种试验原因包括在较少次数试验中，更有效地控制误差，达成高效目标。

第30页十三、试验设计基本要素

第31页试验设计基本要素

1．处理原因

2．受试对象

3．试验效应第32页㈠处理原因

一般指外加于受试对象，在试验中需要观测并说明其处理效应原因。

第33页1．处理原因种类

⑴自然原因

包括物理、化学、生物学等三方面原因。

⑵社会原因

⑶心理原因

第34页2．试验设计时应注意

⑴抓主要原因

包括单独作用和交互作用

⑵明确处理原因与非处理原因

处理原因：某项试验中所要说明原因。

非处理原因：参与试验，对试验成果有一定影响其他原因。又称混杂原因（产生混杂效应）或干扰原因（影响试验成果）。第35页⑶处理原因要标准化

处理原因在整个试验过程中应标准化，保持不变。

第36页药品：名称、性质、成份、作用、作法、生产厂家、药品批号、出厂日期、保存办法等。

检测办法：详细办法、原理及特点、操作常规。

仪器：名称、产地、厂家、型号、规格性能、精密度、标准、使用及维修常规。

试验条件：明确要求需要控制条件。

观测时间：要求详细观测时间。第37页㈡受试对象

指被处理原因作用对象。

第38页1．受试对象选择基本要求：

⑴敏感性——容易显示效应

⑵特异性——不易受非处理原因干扰

⑶稳定性——减少误差

⑷经济性——易得、便宜

⑸可行性——易施加处理及采取标本

⑹相同性——对处理反应尽也许与人相同第39页2．受试对象分类

⑴动物：种类、品系、年纪、性别、体重、窝别、健康情况、营养状态等。

⑵人：分正常人和病人，要有

选入标准（inclusioncriteria）

及排除标准（exclusioncriteria）。

第40页㈢试验效应

指处理原因作用于试验对象反应，这种反应通过观测指标显示出来。

第41页1．指标选择

⑴关联性——与研究目标有本质联系

⑵客观性——避免某些笼统，不确切指标

⑶敏捷性——充足显示试验效应

第42页⑷精确性：

包括精确度（accuracy）和精密度（precision）。

精确度指观测值与真值接近程度，主要受系统误差影响。精密度指反复观测时，观测值与其平均值接近程度，其差值属于随机误差。

⑸稳定性——指标变异程度

⑹特异性——不易受其他原因干扰第43页2．指标观测

⑴试验效应观测应避免偏性盲法

⑵注意处理与效应关系剂量反应曲线、阈反应

第44页十四、试验误差及误差控制

第45页㈠控制误差意义

保证明验结果科学性第46页㈡误差体现形式：

1．生物差异性:生物个体差异通称变异，客观存在，起源于随机误差。

2．感官误差：感官误差、技术纯熟

程度误差。

3．条件误差：组间条件——确保组间均衡，组内条件——保持组内稳定。

4．分派误差：分组时不注意分层与

随机引发。第47页5．非均匀误差：抽样不均匀引发。

6．次序误差：试验时不变化次序引发。

7．过失误差：试验设计不当、主观片

面、粗心大意引发。

8．估计误差：对观测成果进行分析和

评价时发生误差。第48页㈢误差性质

1．系统误差：试验测定中由于未发觉或未确定原因所引发误差，带有方向性和系统性。产生原因往往是可知或也许掌握。

2．偶尔误差：由于某些临时无法控制微小原因引发误差，是一种随机误差，无法避免。

第49页㈣误差控制

1．试验设计阶段试验对象选择（纳入、排除标准）、样本含量确实定、随机化分组与抽样、分层抽样、对照设定等

2．试验实行阶段盲法试验、试验标准、规章制度、失访、技术人员水平、统计完整

3．成果分析阶段试验设计明确混杂原因采取分层抽样、多原因分析第50页十五、试验设计标准

对照随机反复第51页㈠对照标准

1．对照意义

⑴可排除或控制自然变化和非处理原因对观测成果影响

⑵可消除或减少试验误差

T+S=e+s

T：处理原因；e：试验效应；S：非处理原因；s：S影响成果

第52页如何使e单独显示出来？

T+S1→e+s1

‖‖

O+S2→o+s2

T→e

T1+S1→e1+s1

‖‖

T2+S2→e2+s2

Td→ed

T：处理原因；S1与S2：相同非处理原因；Td：T1与T2之差；e：试验效应；s1与s2，S1与S2影响成果；ed：Td效应。

第53页⑶对照其它作用

①通过对照可找出综合因素中主要有效因素；

②验证明验方法可靠性；

③修正实验数据；

④找出实验最适合条件；

⑤分析实验中问题或差错原因。第54页2．设计对照应注意问题

⑴组间应具有可比性即除处理原因外，其他多种条件均保持一致

⑵以人为试验对象研究，考虑受试者心理原因影响需采取抚慰剂和盲法进行观测

⑶对照组与试验组例数应均衡，不要相差太大

⑷本身前后对照应注意评价指标是否随时间先后而变化，如是，应采取交叉试验设计

⑸受试对象病理强度应合适第55页3．对照形式

⑴空白对照

⑵抚慰剂对照

⑶试验对照

⑷标准对照

⑸本身对照

⑹互相对照

⑺配对对照第56页4．几个不完整（不完善）对照

⑴历史对照

⑵多出对照

⑶对照不足第57页㈡随机标准

1．随机意义

⑴避免故意无意夸张或缩小组间差

别所造成试验成果偏差

⑵多种统计分析办法都建立在随机

化基础上，要求试验设计遵循随机原则

2．随机类型

⑴随机抽样

⑵随机分组

⑶试验次序随机第58页3．随机化办法

⑴随机数字表

可用于抽样及分组随机化

例1某煤矿矿工中有180名0～Ⅰ期矽肺病人，试从其中随机抽出10名病人测量其血清铜蓝蛋白含量。

第59页随机化步骤

①将180名矿工依次编号为001～180号，等分10段，每段18人；

②从随机数字表上任意指定第4行，第5，6列数字76起向右查10个数字，依次录于矿工分段下；

③再以18除以各随机数字，得对应余数；

④求得抽样矿工号依次为4，35(=18+17），43（=2×18+7），···，175（=9×18+13）。第60页矿工号分段

1～1819～3637～5455～7273～9091～108···163～180随机数字

767161204490···67以18除后余数

41772818···13抽取矿工号

435435680108···175第61页例2设有动物20头，试将其用随机办法分为两组。

①将20头动物按体重轻重依次编号为1，2，3，···，20号；

②从随机数字表上任意指定第6行，第1，2列数字91起，向右查10个数字，依次录于动物编号下；

③令单数动物分入甲组，双数动物分入乙组。

第62页第63页如要求两组动物数相等，应从乙组中随机抽1头到甲组，则可按下法进行：仍用原随机数字表，接下去查得1随机数字为56，将其除以11，得余为为1，故将乙组中第1头动物调整到甲组。经调整后：

甲组动物号为：1，2，3，7，8，10，

11，12，19，20

乙组动物号为：4，5，6，9，13，14，

15，16，17，18第64页例3、设有动物18头，试用随机办法将其分派到甲、乙、丙三组中去，

①

将18头动物按体重轻重依次编为1、2、3、……、18号；

②

查随机数字表第31行第13列，向下查得18个数字；

③

各数字一律除以3，写下其他数；余数1者分入甲组，余数2者分入乙组，余数3者分入丙组。第65页第66页如要求三组动物数相等，则须将甲组里动物随机抽出，1头到乙组，抽出3头到丙组，可按下列办法进行：

仍用原随机数字表，接下去查得4个随机数字为48、62、91、03，分别除以10、9、8、7，取得数据如下随机数字：

48629103

除数10987

余数8833第67页即应把甲组10头动物中第8头（13号）调入乙组，剩下9头中第8头（14号）调入丙，剩下7头中第3头（9号）调入丙组。经调整后：

甲组动物号为3410111217

乙组动物号为126131518

丙组动物号为57891416第68页（2）随机排列表

适用于分组，排列等随机化。例题见后续内容。

第69页㈢反复标准

1、

反复意义

反复是消除非处理原因影响又一

主要伎俩。

反复程度体现为样本含量大小和

反复次数多少第70页2、样本含量大小估计

⑴影响样本含量大小原因：

①资料性质：计量少些；计数多些。

②误差大小：误差大，多些；误差小，少些。

③样本均衡性：均衡性好，少些；均衡性差，多些。

④处理原因效应强弱：试验与对照组差值大，少些；差值小，多些。第71页⑵确定样本含量统计学上基本要求：

①第一类错误概率（检查水准α）。

②检查效能（把握度1—β）＞0.75。

③总体标准差（σ）。

④所比较两个总体参数差值（允许误差)或。第72页⑶确定样本含量应用范围（以两样本均数比较为例）。

①达成有统计意义最低样本含量

②估计检查效能

③估计总体参数差异第73页⑷常用估计样本含量办法

①样本均数与总体均数比较（或配对比较）

例：用某药治疗矽肺患者，估计可增加尿排出量，标准差89.0mmol/L,要求以α=0.05，β=0.10概率，能够辨别出尿排出量平均增加35.6mmol/L，需观测多少例矽肺患者？第74页本例：δ=35.6；S=89.0；单侧α=0.05,

β=0.10；

代入上式

=53.55≈54约需治疗54例矽肺患者。（本例也可查表求样本含量）第75页②两样本均数比较

A、两样本含量相等

a、估计最低样本含量

b、估计检查效能

c、估计总体参数差异

第76页例：A、B两种处理动物冠状静脉血流量试验，A处理平均增加血流量1.8ml/min，B处理平均增加血流量2.4

ml

/min，已知两处理标准差相等，均为1.0ml/min，α=0.05，β=0.10，要得出两处理有差异结论，需观测多少试验动物？

第77页本例：δ=1；双侧α=0.05，；β=0.10，

。

=116.78≈117

两组会计所需样本117例，每组约需动物59例。（本例也可查表求样本含量）第78页B、两样本含量不等

Q1和Q2为样本百分比（sampleproportion），当样本百分比不等时，Q1+Q2=1；当两样本例数相等时Q1+Q2=1。

第79页例1、用新药减少高血脂患者胆固醇，研究者要求试验组与对照组（抚慰剂）相比，平均减少20㎎/L以上，才有实际推广应用价值。以参照文献中得知胆固醇标准差为30㎎/L。要求单例α=0.05，β=0.10，要求估计样本含量。

第80页本例：要求，Q1=0.40，Q2=0.60；单例α=0.05，；β=0.10，；=30㎎/L；δ=20㎎/L。

（例）

总例数80例；试验组例数80×0.4=32例；对照组例数80×0.6=48例。

第81页若有条件做到两组例数相等，则：

第82页第83页本例：要求δ=0.67Kpa，双侧α=0.05，

；S=1.6Kpa

查u值表，1-β=0.2090≈0.21，则β=1-0.21=0.79第84页③配对、交叉及试验前后比较

第85页例：研究碳酸铝对白细胞减少症治疗效果，已知患者白细胞数治疗后比治疗前平均增加了109/L，标准差为1.2×109/L。要求α=0.05（双侧检查），β=0.10，求样本含量。第86页

本例：双侧α=0.05，；β=0.10，δ=1×109/L，

。

第87页④两样本率比较

A、例数相等时：

n为两组总例数，

1，2为两组总体率，为两组合并率。

第88页B、例数不等时：

第89页例1、用旧药治疗慢性肾炎近控率为30%，现试验新药疗效，新药近控率须达成50%才有推广使用价值。已知合并率=40%；定α=0.05（单侧），1－β=0.90，问每组需要多少病例？

第90页本例：

1=50%，

2

=30%，=40%，

，若要求两组例数相等，则：

两组总例数为206例，每组需103例。本例也可查表求得n。第91页设新药组占60%，旧药组占40%，则：

新药组：209×0.6=125例

旧药组：209×0.4=84例第92页第93页

本例：P1=0.882，P2=0.73；n1=1n2=27；双侧α=0.05，。因x1=n1p1，x2=n2p2，

故

第94页

查u值表，β=0.352，1－β=1－0.352

=0.648＜0.75.第95页第96页第97页例：已知某菌种接种于甲、乙两种培养基成果如下：

甲培养阳性、乙培养阴性

甲培养阴性、乙培养阳性

α=0.05（双侧），β=0.10，现准备研究一种新与该菌种相同菌种，问需多少对样本？第98页本例：

α=0.05（双侧），

该试验最少应取57对样品。

第99页⑥估计总体均数

第100页例：拟用单纯随机抽样办法，理解某地域成年男子血色素平均水平，要求误差不超出2g/L，α=0.05（双侧），从参照文献得知成年男子血色素标准差约为25g/L，问需调查多少人？

第101页本例：α=0.05(双侧)，；δ=2g/L，。

第102页⑦估计总体率

第103页例：从文献得知，高血压患病率约为8%，研究者要理解某地高血压患病率，要求误差不超出2%，α=0.05（双侧），问需调查多少人？

本例：α=0.05(双侧)，，δ=0.02，π=0.08

第104页⑧直线有关样本含量

第105页

例1、根据参照文献估计ρ=0.07，现定α=0.05(双侧)，β=0.10，

第106页

例2、已知n=10，r=0.65，要求α=0.05（单侧），问检查效能是否充足？

本例：n=10，r=0.65，α=0.05(单侧)，

。

查u值表，β=0.3409，1-β=1－0.3409=0.6591＜0.75第107页⑨两有关系数比较

第108页两样本含量相等时：

第109页

例：已知要求两样本例数相等，α=0.05(单侧),β=0.10，问需观测多大样本？

第110页本例：α=0.05(单侧)，

总共应观测18