4.1科研设计1.ppt

1、科 研 设 计,主讲人： 胡修周,第一节 概 述,一、科研设计的目的和意义 1.概念:科研设计指研究技术方案和计划实施方案的制订。 2.目的:制订一个通盘的、周密的、严谨的、合理的、科学性强的、切实可行的课题研究方案。 3.意义:有章可循、可操作、减少盲目性，保证研究结果准确可靠，避免“文不对题”或“跑题” ，避免不必要的重复工作，保证实验数据的可统计性。,二、科研设计的基本原则 为了减少误差和偏倚的影响，使研究结果和结论更加真实可靠，医学科研设计必须遵循随机、对照、均衡、重复、盲法的原则。 （一）随机原则 随机化是使每个研究对象都能有同等机会被抽取或分配到不同的实验组和对照组，保证实验中非处

2、理因素均衡一致的重要手段。 “随机化”的涵义包括三个方面，即抽样的随机化、分组的随机和实验顺序的随机化。,1抽样的随机化 用随机抽样的方法，从研究对象的总体中随机抽取一部分具有代表性的样本进行研究。每个符合条件的研究对象被抽取的机会相等。 2分组的随机化 将随机抽取的样本，应用随机分组的方法将研究对象分配到实验组和对照组中去，每个研究对象被分配到各组的机会相等。,3实验顺序的随机化 每个研究对象接受处理的先后顺序机会相等。 随机化方法很多，如摸球、抽签、随机数字表等。 常用随机化方法有：完全随机化、半随机化和分层随机化。 完全随机化 将同质的研究对象以个体（简单或单纯随机）或以社区、团体、家庭

3、等（整群随机）为实验试验观察单位，完全依据摸球、抽签的结果或查随机数字表的数字等直接进行随机化分组。, 半随机化 将符合要求的受试病人以个体为试验观察单位，依据其病例卡号、入院顺序号等的奇偶进行随机分组，奇数进试验组，偶数进对照组，或者相反。 分层随机化 依据研究对象的特点，即可能产生混杂作用的某些因素，如年龄、性别、病情、病程、病型、文化程度、职业、生活嗜好等，首先进行分层，然后在每层内再进行随机分组。,随 机,抽样随机,分组随机,实验顺序随机,完全随机,半随机,分层随机,抽签方法,摸球方法,随机数表,（二）对照原则 空白对照 实验组施加处理因素，对照组不施加任何处理因素。空白对照简单易行，

4、非常适用于动物实验和实验室方法学的研究。因涉及伦理道德问题，故不适宜临床试验。 标准对照 用现有标准方法或常规方法，或现有标准值、参考值作为对照。如临床试验中，对照组给予当前最流行的常规治疗方法作对照；心率的对比，即可用正常值72次分作对照。, 安慰剂对照 对照组给予无任何药理作用的、外观（如剂型、大小、颜色、重量、气味、口味等）等与试验药物一致的、不易为受试对象识别的“伪药物”-安慰剂。安慰剂对照主要用于临床试验。 安慰剂盲法试验无法进行，或执行起来非常困难的手术、放疗等，使用安慰剂对照意义就不大。或者试验药物不良反应非常特殊，以至于无法使研究者处于盲态，这时使用安慰剂对照也没有多大意义。,

5、 历史对照 亦称外部对照，即以过去的研究结果作对照。 自身对照 自身前后处理对照，如用药前后作对比；交叉对照，如先用药后用药，对比两药的作用；身体对称部位的同时自身对照，如观察同一个动物双下肢骨折不同的外科治疗方法的疗效对比等。 相互对照 不设对照组，而是几种处理（或水平）互为对照。如三种方案治疗贫血，三个方案组可互为对照，以比较疗效的好坏。,动 物 实 验,临 床 实 验,新 药 实 验,空 白 对 照,标 准 对 照,阳 性 对 照,安 慰 剂 对 照,（三）均衡原则 均衡亦称齐同，是指实验组与对照组在非处理因素方面尽可能一致。实验组中的非处理因素和对照组中的非处理因素越均衡一致，两组的可

6、比性就越好。 动物实验研究 :动物的种属、品系、窝别、性别、年龄、体重等保持基本一致。 临床研究:要求病人的病种、病期、病型、性别、年龄等保持基本一致。,（四）重复原则 重复是指在相同研究条件下进行的多次实验观察。 重复的实现途径：整个实验的重复；用多个受试对象进行重复；同一受试对象的重复观察。 （五）盲法原则 盲法是指研究者（试验设计者、试验操作者、疗效测量与判定者）、研究对象（正常人、病人或及其家属）一方或多方不知道研究分组情况，不知道接受的是试验还是对照措施。 盲法有非盲（公开、开放式）、单盲、双盲、三盲四种类型 。,三、科研设计的基本要素 （一）处理因素 观察其处理效应而施加于受试对象

7、身上的因素，亦称被试因素、研究因素、干预因素。 处理因素一般有：生物的、化学的、物理的、心理的因素。 确定施加的处理因素：首先要明确是何种处理因素，什么性质的处理因素；是单因素，还是多因素；采取何种强度，或水平，或剂量；,通过何种途径进行施加，是口服、肌注、静脉点滴，还是体外照射、手术等等；施加的时间及其间隔、期限；施加的因素及其途径和过程如何标准化；如何控制或平衡非处理的干扰。 （二）受试对象 受试对象亦称研究对象、实验对象、试验对象、观察对象，是指处理因素作用的客体，即接受实验或试验的动物或人。,1. 以动物作为接受处理因素的对象 基本要求 反应要敏感； 反应要稳定； 反应尽可能近似于人；

8、 经济可行、容易获得。 特殊要求 健康合格； 种属一致； 品系相同； 年龄、窝别、体重差别不大； 雌雄各半。 常用动物：小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠、沙鼠、兔、猫、狗、猪、羊、猴、蟾蜍等。,2. 以人作为接受处理因素的对象 基本要求 乐意配合试验； 能遵从试验要求； 能对所感知的情况如实表达； 施加处理因素后不会引起副作用。 特殊要求 诊断必须明确； 不伴随妨碍试验的其他疾病； 病情不是特别严重或有严重并发症。,（三）效应指标 指用于测量、判定处理因素作用于受试对象后所显示出的实验效应的尺度、尺子。 形式上：观察指标（主观）、检测指标（客观） 性质上：计量指标、计数指标 1.选择指标应坚持的原则 指

9、标必须有用、合理、勿滥； 尽可能采用计量指标、客观指标、直接指标和无创性指标； 主次分明。,2选择指标应注意的条件要求 关联性：指标要与研究目的有本质的联系； 灵敏性：要有敏感的反映效应； 稳定性：反应要稳定，一致性要好； 特异性：只对某种或某几种处理因素产生效应 反应，不受其他因素干扰； 精确性：指标本身的精确度，所用仪器设备的 精确度； 可行性与可操作性：具备测试这种指标的相应 条件和技能。,四、科研设计的基本内容 科研设计的基本内容包括四个方面： 在框架上包括总体构思和具体环节的设计； 在任务上包括技术方案和实施方案的设计； 在方法上包括专业设计和统计学设计； 在内容上包括研究目的与目标

10、的设计、研究方法与技术路线的设计、实验观察内容的安排与研究条件保障的设计。,专业设计：主要是运用专业理论和专业技术知识来进行的设计。,从专业理论和技术知识出发,设想用什么样的实验观察研究内容,验证假设或回答有关专业问题,保证实验结果的：,有用性,先进性,创新性,统计学设计：主要是运用统计学知识和方法来进行的设计。,从数理统计理论和技术出发出发,科学地、合理地安排实验观察分组等,以最小样本和最少实验观察次数得出相对最优的结果和相对最可靠的结论,保证实验结果的：,可靠性,可重复性,可信性,第二节 技术方案设计,一、总体构思的设计 从总体上对所要研究的问题进行把握、勾画、描绘，勾勒出一个大体的、粗线

11、条的框架。 重点是围绕所要研究的问题思考应该怎么做； 明确本研究研究类型，是实验性研究（临床、动物、实验室、现场、社区干预等），还是观察性研究（现况研究、个案调查、分析性研究等）； 考虑采用哪一种比较适合的研究方法。,研究目的 备选研究方法 论证强度 可行性 病因研究或 随机化对照试验 + + + + - - - 危险因素研究 队列研究 + + + + + + 病例对照研究 + + + + 描述性研究 + + + + 防治性研究 随机化对照试验 + + + + + + 交叉试验 + + + + 前后对照试验 + + + 病例对照研究 + + + + 描述性研究 + + + + 预后研究 队列研

12、究 + + + + + 病例对照研究 + + + + 描述性研究 + + +,二、技术路线的设计 技术路线就是研究步骤、路线图。技术路线的设计就是设计出详细的路线图，制订出一个清晰的、严谨的、可操作的具体研究步骤。 总体构思是宏观的、粗线条的，但技术路线是微观的、细线条的。总体研究任务必须分解到每一个具体的实验环节上，每个具体环节的实验观察（包括动物实验和临床试验等）内容和方法都必须从专业理论和技术角度来考虑应该怎么做。,三、研究对象的设计 按照伦理学和科研道德规范要求，任何施于人体的干预措施必须首先在动物身上进行实验。 动物作为受试对象，最大优点莫过于无需过多考虑医学伦理和道德问题，其次不存

13、在依从性和临床偏性问题，不存在霍桑效应和安慰剂效应问题。 在实验中，动物作为受试对象的优点还在于可以大量使用空白对照，经济、简便、易行。,自然人作为受试对象，则有着较大的差别。人的个体差异大、病情差异大、试验环境与条件差异大，容易产生低依从性或不依从性，容易产生临床偏性，容易受伦理和道德的困扰等。 作为受试对象的人，既可以是正常人，更多的是病人。病人既可以是门诊病人，也可以是社区、家庭病房病人，当然更多的是住院病人。 正常人作为受试对象，必须是自愿的，病人作为受试对象，必须是知情同意的。,四、实验观察分组的设计 实验观察分组，应根据课题的研究内容要求和所施加的处理因素以及因素的强度或水平确定分

14、组的安排。 对照组-(一般只设1组） 分组 实验组-、组, 简单随机分组：亦称单纯随机分组，是将受试对象以个体为单位采用抛硬币法、抽签法、查随机数字表法等交替随机分配到实验组和对照组。 整群随机分组：是将受试对象以一个家庭、学校、村庄、单位、居民区等社区或团体为单位采用随机化方法进行随机分组。 分层随机分组：为了平衡组间的非处理因素的影响，先将可能影响试验过程和结果的混杂因素进行分层，然后再在每一层内进行随机分组。,五、对照方式的设计 1从随机和同期与否的角度选择 随机同期对照：受试对象在同时间、同地点用随机的方法选取和分组，并在同一段时间内进行的对照研究。 非随机同期对照：受试对象在同时间、

15、同地点用非随机的方法选取和分组，并在同一段时间内进行的对照研究。 非随机非同期对照：受试对象的选择、分组和对照研究既不是随机的，也不是同期的。,2从对照的实质内容的角度选择 从对照的实质内容角度，有空白对照、配对对照、自身对照（同时自身对照、处理前后自身对照）、交叉对照、安慰剂对照、标准对照、阳性药物对照、相互对照、实验对照、历史对照等。 在实际工作中，实验室实验、动物实验最常用的是空白对照；临床治疗试验最常用的是标准对照；新药临床试验最常用的是安慰剂对照（尤其是新药临床、期试验）、阳性药物对照。,六、处理因素的设计 首先要确定施加的是单因素还是多因素； 其次要确定施加的处理因素的性质，是物理

16、的、化学的，还是生物的、心理的等等； 第三要确定施加的途径、时间间隔和期限，途径是口服、肌肉注射、静脉点滴、皮下注射，还是体外照射、插管、切开、内固定、灌胃，等等；时间间隔是每日1次、2次、3次，还是8小时1次、6小时1次，或只有1次（如手术等）；期限是连续施加1周、1月，还是1个疗程、2个疗程等等；,第四要确定处理因素的强度（水平）或剂量，是1个水平、2个水平、3个水平，还是几个剂量、几种浓度，等等； 第五要使处理因素的本身、强度、施加的途径、时间间隔和施加的方法等标准化，即整个实验观察过程，前后标准一致或一个标准。 施加因素的多少和因素的强度决定着分组的数量，也决定着工作量和难度。,七、样

17、本含量的设计,（一）总体和样本的关系 受试对象-样本 研究对象-总体 得到的结果 推论到 实（试）验性研究选样本-随机(单纯、分层） 随机抽样 观察性研究选样本-抽样 非随机抽样,（二）估计样本含量的参考因素 资料性质 一般说来，计量资料的样本可以小些，如果设计均衡，误差控制得较好，可以小于30例；计数资料样本要大些，即使误差控制严格，设计均衡，也需要30100例左右。 受试对象的个体差异 样本的个体差异越小，所得结果的标准差越小，则所需样本量越小，反之则越大。, 研究事件的发生率 实施干预措施前人群中研究事件（疾病或死亡）的发生率越高，所需样本量越小，反之则越大。 研究因素的有效率 受试因素

18、的实验效应越显著，即有效率越高，则小样本即可达到统计学的显著性，反之则需要样本量越大。 第类（）错误出现的概率 科研设计要求的显著性水平越高（第类错误的概率，即可能发生的假阳性错误概率），所需样本量就越大，反之就小些。水平通常取0.05，亦可取0.01 。, 第类（）错误出现的概率 科研设计要求的把握度（1）定得越高（为第类错误的概率，即出现假阴性错误的概率），所需样本量就越大，反之就小些。水平通常取0.2、0.1或0.05，即10.8、0.9或0.95，也就是说把握度为80%、90%或95% 。 单侧检验与双侧检验 如果实验组的效果不比对照组差，则用单侧检验，单侧检验比双侧检验所需样本量小；如果不能肯定实验组和对照组哪组效果好，则用双侧检验，所