常用实验设计方法(补充).ppt

1、第27章 常用实验设计方法（补充） 第1页,主讲 程 琮,泰山医学院预防医学教研室 ,医学统计学,研究生用,第27章 常用实验设计方法（补充） 第2页,Chinese Teaching Plan for Medical Students,Medical Statistics,Professor Cheng Cong,Dept. of Preventive Medicine Taishan Medical College,第27章 常用实验设计方法（补充） 第3页,孙振球 主编 人民卫生出版社 2005年8月第2版,研究生用医学统计学,第27章 常用实验设计方法（补充） 第4页,一只粉笔两袖清风

2、， 三尺讲台四季耕耘， 五天忙碌六七不休， 八思九想十分用心， 百般教诲千言万语， 滴滴汗水浇灌桃李芳天下， 祝我们的老师节日快乐！,教师节贺词（2005年9月10日）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第5页,第十一章b 常用实验设计方法（补充）,目录,第一节 完全随机设计,第二节 随机区组及拉丁方设计,第三节 多因素试验设计,第四节 分类资料的设计及统计分析,第五节 非参数统计分析,第六节 相关与回归分析,第27章 常用实验设计方法（补充） 第6页,一、计量资料的单因素K水平设计 1。单样本设计（K=1）：只有一个样本的设计。测量指标只有一组测量值。水平数K为1。 可以为计量资料或计数资

3、料 【典型实例11-1】随机抽查泰山医学院2005级研究生6名男生的身高数据(cm)：168,160,158,179,173,170。问：研究生的身高与一般大学生男生身高（170cm）有无差异？ 【分析方法】样本均数与总体均数的比较 t 检验。,第一节 完全随机设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第7页,计数资料实例 【典型实例11-1b】随机抽查某地800人蛔虫感染率。阳性者为200人。试与总体水平比较。 【分析方法】样本率与总体率的比较。可以使用单样本u 检验,或卡方检验。,第一节 完全随机设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第8页,2。配对设计（K=2）：数据成对出现。数据可

4、以来自一个个体，也可以来自配成对的两个个体。水平数K为2。 可以为计量资料或计数资料 【典型实例11-2a 】用中药治疗9例贫血患者。数据见表（补）11-2。,【分析方法】配对资料比较的 t 检验。,2。配对设计（K=2）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第9页,计数资料 【典型实例11-2b 】配对四格表资料。使用配对卡方检验。,【分析方法】配对四格表的 X2 检验。,2。配对设计（K=2）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第10页,3。成组设计（K=2）：调查两个独立样本，测量同一个指标的2组数据。水平数K为2。 可以为计量资料或计数资料 【典型实例11-3a 】调查泰山医学院20

5、05级研究生男女身高（cm）数据 。数据见表（补）11-3。,【分析方法】两样本资料比较的 t 检验。,3。成组设计（K=2）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第11页,计数资料 【典型实例11-3b 】四格表资料。进行两样本卡方检验。,【分析方法】两样本卡方检验。,3。成组设计（K=2）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第12页,4。单因素K水平设计（K 3）：调查三个及以上独立样本，测量同一个指标的三组或多组数据。水平数K等于或大于3。典型设计是单因素方差分析。 可以为计量资料或计数资料 【典型实例11-4】调查三所高校本科生男生身高（cm）数据 。数据见表（补）11-4。,【分析

6、方法】单因素方差分析，即 F 检验。,4。单因素K水平设计（K 3）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第13页,计数资料 【典型实例11-4b】行列表资料。进行行列表的卡方检验。,【分析方法】进行行列表的卡方检验。,4。单因素K水平设计（K 3）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第14页,1。随机区组设计（K 3）：安排一个处理因素（水平数K 3 ），再安排一个重要的非处理因素，称为区组因素。表面看是两个因素，但实际上只有一个真正的处理因素。 调查三个及以上独立样本，测量同一个指标的三组或多组数据。水平数K等于或大于3。典型设计是双因素方差分析。 【典型实例11-5】本书第4章，不同药

7、物作用后，测量小白鼠肉瘤重量（g）。 数据见表4-9 。 【分析方法】双因素方差分析，即 F 检验。,4。单因素K水平设计（K 3）,第二节 随机区组及拉丁方设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第15页,随机区组设计实例,第27章 常用实验设计方法（补充） 第16页,2。拉丁方设计（K 3）：安排一个处理因素（水平数K 3 ），再安排2个重要的非处理因素，称为行区组因素和列区组因素。表面看是3个因素，但实际上只有一个真正的处理因素。 特点：三个因素水平数相同，无交互作用。实验条件要求严格。节省样本含量，试验效率较高。 【典型实例11-6】本书第4章。比较6种药物给家兔注射后产生的皮肤疮疹

8、大小（mm2）。 数据见表4-11 。 注意：表中的字母为处理因素。 【分析方法】拉丁方设计方差分析，即 F 检验。,2。拉丁方设计（K 3）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第17页,拉丁方设计实例,第27章 常用实验设计方法（补充） 第18页,3。交叉设计（K=2）：安排一个2水平的处理因素；安排1个区组因素为用药的时间顺序，再安排1区组因素为受试对象的个体差异。表面看为三个因素，实际只有一个真正的2水平处理因素。 【特点】 实验在不同的时间阶段进行，每个对象都先后接受了2种药物。要求药物没有长期的后作用。停药后药效很快消失。也要求疾病在短期内不能恢复正常。 【典型实例11-7】本书第

9、4章。两种闪烁液测定血浆中3H-cGMP的交叉试验。数据见表4-13 。 【分析方法】交叉设计方差分析，即 F 检验。 也可以用非参数统计方法。,3。交叉设计（K=2）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第19页,交叉试验设计实例,第27章 常用实验设计方法（补充） 第20页,第三节 多因素试验设计,1。概念：指示有大于或等于2个处理因素的试验设计。 2。特点： 1）设计复杂，实验条件严格； 2）分析方法复杂，手工运算有时不可能，只能用电脑统计软件来实现； 3）需要较深的数学功底，同时又需要医学专业知识。 3。分析方法：多用方差分析法或非参数统计方法。,一、基本概念,第27章 常用实验设计方

10、法（补充） 第21页,4。学习方法：多看资料，多查阅资料，多与专家或同行讨论，多分析典型案例，多分析案例的正确与错误。 5。多用功，多思考，所需要的数学知识，经常需要钻研、弥补和不断学习。 6。多阅读各种国内外统计学参考书，进行比较和分析它们各自的特点、观点和异同点。 6。要熟练使用各种统计软件：SPSS，SAS，PEMS等。 7。熟练使用办公软件Office，尤其是Excel的使用。Excel有强大的数据编辑功能和统计功能，常用的统计功能是极为方便的。,学习方法,第27章 常用实验设计方法（补充） 第22页,1。析因设计：可以分析2个及2个以上处理因素多水平的作用。 1）特点：这是一种各因素

11、各水平的全面组合的效应分析，因此，当因素和水平数较多时，其组合量相当大。故一般不超过4个因素。因素再多时，可用正交设计。,二、常用多因素试验设计方法,1。析因设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第23页,2）常用表达模式为： 22：意义：有2个处理因素，每个因素各有2个水平。 223：意义：有3个处理因素，前2个因素为2水平的，后1 个因素为3水平的。 3）分析方法：方差分析。计算复杂，多用统计软件运算。,【】,1。析因设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第24页,2。正交设计：可以分析多个因素多个水平的效应。该设计是利用一套已经设计好的正交表来安排试验。是以最少的试验次数达到最佳

12、试验效果。 1）特点：正交设计是部分试验。可以节省大量的人力和物力，分析效率很高。节省样本含量。得到多种结论和结果。,2。正交设计（1）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第25页,2）分析方法：方差分析。一般用统计软件实现统计分析。 3）学习方法：掌握其设计的基本原理和方法，不要求手工运算，但应该会分析和应用。也不要求探讨其高深的数学理论和原理。,2。正交设计（2）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第26页,3。嵌套设计：也称窝设计或巢设计（nested design）。也称系统分组设计。 1）特点：该设计与析因设计相似，但有不同。A.析因设计的各水平是固定的，而嵌套设计的各水平，则根

13、据上一级的因素水平而可以变化。 B.嵌套设计因素之间有隶属关系：即有重要因素为一级，次重要因素为二级，再次重要因素为三级，等。 2）分析方法：方差分析。一般用统计软件实现分析。 3）学习方法：同析因设计与正交设计。,3。嵌套设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第27页,4。裂区设计： 1）特点： 2）分析方法：方差分析。一般用统计软件实现分析。 3）学习方法：同析因设计与正交设计。,4。裂区设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第28页,1。单组设计：只调查一个样本并求出一个指标的样本率。 【分析方法】样本率与总体率的u检验。小样本时，可应用二项分布法或泊松分布法直接计算概率。 2。

14、两组设计：调查2个独立样本，并分别求出2个样本率。 【分析方法】两个样本率的u检验；或用四格表卡方检验。,第四节 分类资料的设计及统计分析,第27章 常用实验设计方法（补充） 第29页,3。多组设计：调查3个或3个以上样本并求出每个样本指标的样本率。也可以是多组构成比的比较。 【分析方法】多个样本率或构成比的卡方检验。常用的方法为RC行列表的卡方检验。 注意事项：行列表中的频数不能太小。 4。配对设计： 1）四格表资料的配对设计：用配对设计的卡方检验，也称McNemar法。 2）行列表资料的配对设计：用Bowker卡方检验。,3。多组设计及 4。配对设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第

15、30页,1）两变量属性不同的相关性分析：用四格表及行列表； 2）两变量属性相同的相关性分析：用四格表及行列表； 3）顺序资料的线性趋势分析：行列表卡方分析。,5。计数资料的相关性分析的设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第31页,1。卡方分析的资料表面看很简单，其实各种资料的应用条件及分组要求各不相同，有时是十分复杂的。 2。要首先理解资料的设计类型及设计方法，才能根据研究目的，选用正确的卡方检验方法。,卡方分析注意事项（1）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第32页,3。卡方检验的条件要求较高，要理解每一种卡方检验的检验条件，以得到正确的检验结果。 4。卡方的相关性分析：可以求出多

16、个相关性指标，一般常用的有2-3个。统计软件中也有5-6个。这些指标大同小异，比较相近，选取常用的就可以。,卡方分析注意事项（2）,第27章 常用实验设计方法（补充） 第33页,概念：等级资料也称为有序分类资料。在临床疗效分析中，十分常见。 【设计方法】：完全随机设计，也称为单向、单方式或单因素设计。可以是独立的两组或多组比较。 1。两组独立样本的等级设计：等级3，组数=2。 特点：一般不能用卡方检验。可以用Wilcoxon两样本法。或Ridit 分析。 2。多组独立样本的等级设计：等级3，组数2。可以用Kruskal-Wallis法(H检验)或Ridit 分析。 若P0.05，则可以继续进行

17、多个样本的两两比较。,第五节 非参数统计设计,一、独立样本的设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第34页,【设计方法】：随机区组设计，也称为双向、双方式或双因素设计。可以是相关的两组或多组样本的比较。 1。多组相关样本的等级设计：用Friedman法分析，也称为M检验。 若P0.05，则可以继续进行多个样本的两两比较。 【注意】 ：两种设计的多样本的两两比较方法是不完全相同的。,二、相关样本的设计,第27章 常用实验设计方法（补充） 第35页,1。两变量的相关与回归分析：一个自变量X和一个因变量Y。 1）正态分布：用pearson相关分析法和直线回归。 2）非正态分布：用非参数的Spearman法秩相关及单调回归。 2。一个因变量Y和多个X的分析：多元线性回归分析；