chapter3 paired completely random -randomized block design.ppt

1、医学研究设计与分析,完全随机设计与分析,一、实验设计方法完全随机设计(completely random design)将全部受试对象随机的分配到各个处理组中，比较各组的实验效应。,例 将18名乙脑患者分为甲、乙、丙三组，分别给予A、B、C三种药物治疗，比较治疗后的退热时间。,完全随机设计,甲药,乙药,丙药,完全随机设计,随机分组方法： 1. 编号,确定分组方案（如较少6个随机数为A,中间6个数为B，较大6个随机数为C） 2. 产生随机数字（附表，或电脑），排序 3.归组：事先规定将较小随机数者分入甲组，中间者分入乙组，最大的分为丙组,规定R值：16为甲组，712为乙组，1318为丙组。,若分

2、两组、四组如何分？,二、优缺点,1、设计与分析简便，各处理组例数可相等、（平衡设计）也可不等，（不平衡设计）相等时所需总例数少。 2、只分析一个因素，要求实验单位有较好同质性，否则所需例数多。,三、实验结果分析,(一)两组比较,正态 分布,非正态,两组比较的秩和检验(wilcoxon),数据变换后用 t 或 F 检验,小样本,大样本：u 检验,(二)多组比较,方差齐：F检验,方差不齐：F 检验(近似F检验),正态分布,多组比较的秩和检验(Kruskal-Wallis test),数据变换后用F检验,非正态,(三)多组两两比较,正态分布、方差齐：q检验(Studenx-Newman-Keuls)

3、,非正态分布：多组两两比较的秩和检验,(四) 多组与同一对照组比较,正态分布、方差齐：Dunnett-t检验,非正态分布：秩和检验q(Wilcoxon),(五)特定一对或几对均数的比较,最小显著差异t检验：LSD-t (Least Significant difference),随机化配对设计与分析,随机化配对设计与分析,配对实验设计的两种情况： 1.同源配对：同一受试对象用两种不同的实验方法；受试对象自身实验前后的对比 。 2.非同源配对：将具有相同条件的实验对象配成对子。,先将受试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理组。 例 将某病16个患者按配对设计随机分配

4、到甲、乙两组，分别给以A、B药物比较疗效。,一、实验设计方法,配对设计(A),甲药,乙药,A 受试对象按某些特征配对，两对象随机接受两种处理,配对设计(B),方法甲,方法乙,B 一份样品，一分为二，随机接受两种处理,治疗前,治疗后,治 疗,配对设计(C),C 受试对象处理前后比较,方法 （1）编号：对患者进行对子编号，同时每个对子内的二位患者也分别编号。 （2）产生随机数字：对于每一对编号，依次由计算器（计算机）产生随机数（共8个）。 （3）归组（对子内两位患者的随机）：事先规定每个对子内随机数字为偶数者按照甲分配到处理组，乙分配到对照组；为奇数者按照乙分配到处理组，甲分配到对照组；或者反之。

5、,二、优缺点 1、组间均衡性好。（常用于个体变异大的研究对象） 2、要求两组个体数相等，且具备配对条件。,三、实验结果分析,计数资料：配对四格表资料的2检验。,计量资料,正态分布：配对t 检验,非正态：配对设计差值的符号秩和检验(Wilcoxon配对法),随机区组设计与分析,(randomized block experiment design),一、实验设计方法 (1)先将某些条件相同或接近的m（m2）个受试单位配成一组，称为一个区组或配伍组（block）。 (2)每个区组的受试对象个数 取决于 对比组组数。 (3)每个区组的受试对象被随机地分配到各对比组中。 配对设计的扩展，故又称配伍组设

6、计,C 接受甲处理 实验对象配成区组随机分配到处理组中 B 接受乙处理 A 接受丙处理 D 接受丁处理,A,B,objects was assigned into blocks according to the main un-experimental factors,and then accept to a kind of treatment randomly.,C,随机区组设计(randomized block design),配对设计的扩展，故又称配伍组设计 例 比较A、B、C、D 4种剂量雌激素对未成年大白鼠子宫重量的影响，每组用4只雌白鼠。试用5个区组、共20只大白鼠进行随机区组设计

7、。,1）每4只品系同、窝别同、性别同、体重同的配一个区组，共配5个区组。 2）按同窝鼠重编号，并定14号为一区组，58号为二区组，1720号为五区组。 3）查随机数字表：指定从第二行第一列向右查20个数，依次抄于各动物号下。 4）预先规定每区组数字从小到大编号为R,R=1则分入A组，为2则分入B组，为3则分入C组，为4则分入D组。,二、优缺点,1、优点： (1)各区组例数相等、各处理组例数相等、且每区组例数取决于处理组数多少。 (2) 处理组间非处理因素较均衡，减少了实验误差，检验效率较高。 (3) 能同时分析各处理组间有无差别，各配伍组间有无差别，回答问题多一个。 2、缺点：要求各处理组例数

8、相同，且具有配伍条件，若有缺项，统计分析较麻烦。,(1) 配伍组设计效率取决于非处理条件选择，应抓主要非处理因素配伍，即抓干扰最大的因素配伍。 (2) 受试对象少时，不宜设处理组数太多。因处理组越多，需要的相同相近的受试对象就越多，也就越不容易配伍。 (3) 采用配伍设计时，最好应用计量指标，因计量指标效率高。 (4) 对每区组、每处理组的受试对象观察分析时，其对应关系不可错乱、缺失。,三、随机区组设计注意事项,四、试验结果分析,1、多组比较,正态分布,方差齐：F检验 方差不齐：F 检验,非正态分布：秩和检验M(Friedman),2、多组间两两比较,正态、方差齐：q 检验(SNK-q),3、

9、多组与同一对照组比较,正态、方差齐：Dunnett-t检验,非正态或方差不齐：秩和检验q(Wilcoxon),非正态或方差不齐：秩和检验(Nemenyi法),方差分析的基本思想,方差即标准差的平方,对方差先分解再比较。,X12=9.5,X38=2.2,（一）描述一组资料特征的指标：,1、集中趋势（反应平均水平）：算术均数、几何均数、中位数。 2、离散趋势（反应变异大小）：极差、四分位数间距、标准差、方差、变异系数。,=SS总/ 总,（二）产生变异的原因 1、处理因素水平不同，即各处理组药物剂量不同，其产生的血糖变异为组间变异：,2、组内个体变异（误差），误差影响产生的变异为组内变异：,（三）方

10、差分析对总均方差先分解再比较,方差分析：将总变异按影响因素进行分解，把每个因素不同水平产生的变异分别计算出来，该因素引起的变异越大，其对实验效应有作用的可能性越大，当超过了误差引起变异的范围时，即认为该处理因素是有作用的，即该处理因素不同水平的实验效应是不全相同的。,两因素方差分析 例：探索丹参对肢体缺血再灌注损伤的影响，将30只纯种新西兰实验用大白兔，按窝别相同、体重相近划分为10个区组。每个区组3只大白兔随机采用三种处理方案，即分别给予丹参2ml/kg、丹参1ml/kg、生理盐水2ml/kg，处理后分别测定血中白蛋白含量(g/L)，算出白蛋白减少量见表8-4所示，问三种处理效果是否不同？,

11、为什么观察值之间存在变异？,资料类型？,设计类型？,分布类型？,总体方差相等？,两因素方差分析的基本思想,为什么观察值之间存在变异？,处理作用,随机误差,区组作用,？,总变异,误差变异 (随机误差),处理变异 (随机误差 和处理作用),随机区组设计的方差分析,区组变异 (随机误差 和区组作用),随机区组设计的方差分析,随机误差,随机误差和处理作用,处理均方：,误差均方：,区组均方：,随机误差和区组作用,随机区组设计的方差分析,F,F,随机区组设计的方差分析表,随机区组设计的方差分析,六、双因素方差分析的分析过程： 1、建立假设，确定检验水准 处理间： H0: 三种处理方案的效果相等 H1: 三

12、种处理方案的效果不全相等。 区组间： H0: 十个区组的总体均数全相等 H1：十个区组的总体均数不全相等 均取a =0.05。,2、计算检验统计量F: 按公式求SS、MS、df、F,计算检验统计量SS总,计算检验统计量SS处理,计算检验统计量SS区组,计算检验统计量SS误差,计算检验统计量F,计算检验统计量F,3、确定p值，作出推断结论 对处理组，以 ，误差自由度 18，查F界值表，得F0.01(2，18)=6.01,今F=32.64 F0.01(2，18) 故P0.05，差别无统计学意义，还不能认为十个区组间的处理效果不同。,至于三个总体均数中哪些不同，同样需要进行多个均数间的两两比较。,实

13、验设计的内容,例：研究A、B、C、D四种药物降低谷草转氨酶的疗效，由预试验知误差的均方Mse=30U/dl，组间差值D可达10U/dl，写出设计方案。,研究设计方案,一、研究目的 比较A、B、C、D四种药物降低谷草转氨酶的疗效，从中选出疗效好且经济的药物用于临床治疗。 二、研究对象及样本含量 本研究的研究对象为患有血清谷草转氨酶增高症状的患者，样本含量的计算公式如下： n=2(Mse/D2)(Q+Ub)2 本研究取=0.05，b=0.10，查有关统计用表得U0.10=1.282，Q=3.8（见P14表1.6，由=0.05，组数为4查得），由预试验知Mse=30，D=10，代入上式得： n=2(30/102)(3.8+1.282)216 故每组用16例患者志愿者，四组共64例。,本研究处理因素为临床用降血清谷草转氨酶药物，分四种：A、B、C、D。其疗效观察指标是血清谷草转氨酶的含量，单位为U/dl。 四、实验设计方法 依研究目的和内容，本研究采用随机区组设计，以可能影响疗效的病情为配伍条件，将条件相同或接近的四个患者配成一个随机区组，对每个随机区组随机分配，分组方案如下。（过程略）,三、处理因素与观察指标,根据研究目的和实验设计方法，先对资料进行正态性检验，若正态分布，用随机区组设计的两因素方差分析，有统计学