《实验设计统计学》PPT课件

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㈢ 实验效应(experimental effect)
准度和精度都好
准度差精度好
准度好精度差
准度和精度都差
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㈢ 实验效应(experimental effect)
3. 灵敏性(sensitivity)： 表示指标检出真阳性的能力，可减少假阴性率。 灵敏度较高，就能使处理的效应较好地显示出来。 因此，受试者、测量仪器及方法都应是灵敏的。 4. 特异性(specificity)： 表示指标检出真阴性的能力，特异性较高，不易 受混杂因子干扰，减少假阳性率。
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随机化方法：
例13-5 试将15只动物随机分配到甲、乙、丙三组。
⑴按动物体重编号。
⑵从表13-1随机排列表中随机指定第21行，舍去15～19，
将0～14数字依次录于动物号下。
⑶0～4者分入甲组，5～9者分入乙组，10～14者分入丙组。
动物编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 随机数字 12 13 8 4 7 0 11 1 5 14 3 6 10 9 2 组 别 丙 丙 乙 甲 乙 甲 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 乙甲
方案一： 甲幼儿园(100人) 服ADI，肠道传染病↓ 乙幼儿园(100人) 不服ADI，肠道传染病↑ 分析：甲乙幼儿园的非处理因素（食堂卫生条 件、儿童卫生习惯）如不相同，则不均衡。
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方案二：
甲幼儿园（100人） 服ADI（50人）
不服ADI（50人）
乙幼儿园（100人） 服ADI（50人）
不服ADI（50人）
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一、对照的原则
有比较才有鉴别。
对照的意义 ：
①指设立对照组以排除非处理因素而显示出处理的效应。
例: 老年性慢性支气管炎 气候转暖,自然缓解 药物治疗
②消除和减少实验误差 。
处理组： 对照组： 比较结果： 处理因素
处理因素 + 非处理因素
非处理因素
处理效应 + 非处理效应
非处理效应
处理效应
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对照的形式
通常根据预实验、查阅文献和专业知 识判断。
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第二节
实验设计
一、 实验设计的意义
二、 实验设计的特点和分类
三、 实验设计的基本要素
四、几种常用的实验设计方法
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一、 实验设计的意义
通过良好地计划对象的选择、处 理因素的分配、结果指标的测量和资 料分析来保证比较组间对象和实验条 件是均衡的，实验结果有较好的可比 性，并且较好地控制误差以能用较小 的样本获取可靠的结论。
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完全随机设计
优点：设计简单，统计分析简单，应用广。
缺点：只能分析一个因素，效率不太高。
混杂因素多，难以控制，灵敏度不及配对试验。
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统计分析方法：
计量资料：两组---t检验、u检验或秩和检验
多组---方差分析或秩和检验
计数资料：两组--- χ2检验、u检验 多组--- χ2检验 等级资料： --- χ2检验或秩和检验
控制方法：规定年龄段。
3. 处理因素要标准化。 保证处理因素在整个实验的过程中始终如一， 保持不变。如在实验过程中实验药物的批号、剂量 应当一致。
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㈡ 受试对象(study subjects)
可分为动物实验与人体观察两种。实验前
必须对受试对象作严格规定，保证其同质性。
1. 动物的选择：要考虑动物的种类、品系、以及
越小，所需样本含量越多。
一般取=0.05，还应明确单双侧。
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⑵检验效能1-。
为第二类错误的概率，即 H0 为假，但错误 接受它的概率（假阴性）。1-表示在特定的 水准下，H1为真时检验能正确发现的能力。 1- 越大，所需样本含量越多。通常取 =0.1 或 0.2 ，即 1-=0.9 或 0.8 ， 一般 1- 不能低于 0.75 。
实验对象→随机化分组 →对照组（接受常规药） →对照组（安慰剂）
观察结果
观察结果
实验对象→随机化分组
→处理组（A药）
→处理组（B药） →处理组（C药）
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随机化方法：
例13-4 试将10头动物应用随机排列表分配到甲、乙两组。
⑴按动物体重编号。 ⑵从表13-1随机排列表第3行查随机数，舍去10~19。 ⑶定单号为甲组，双号为乙组。 动物编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 随机数字 1 2 0 3 8 7 4 5 9 6 组 别 甲 乙 乙 甲 乙 甲 乙 甲 甲 乙
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二、实验设计的特点和分类
1. 实验研究的特点：
⑴研究者可以安排处理因素(研究者是主动的)； ⑵受试对象是否接受处理是随机的； ⑶研究者可控制混杂因素以减少误差（齐同）。
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2. 实验研究的分类：
①动物实验(animal experiment)：
对象—动物；如致畸试验;食物毒理学试验
②临床试验(clinical trial)：
调查(Survey)：指对特定对象群体进行调 查，影响被调查者的因素是客观存在的， 研究者只能被动地观察和如实记录。
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第一节 医学科研设计的基本原则 第二节 实 验 设 计
第三节
调 查 设 计
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第一节
医学科研设计基本原则
一、 对照的原则 二、 均衡的原则 三、 随机的原则 四、 重复的原则
年龄、性别和体重以及营养状况等。 2. 人的选择：分病人和健康人。病人的选择应当 诊断明确、依从性好，能真实可靠地反映主观感觉。
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㈢ 实验效应(experimental effect)
是处理因素作用于受试对象后的反应和结果，
通过观察指标表达。
1. 客观性：主观指标和客观指标。
2. 精确性：
准确度 (accuracy)：观察值与真值的接近程度，受 系统误差的影响。 精密度 (precision) ：重复观察时观察值与其均值的 接近程度，受随机误差的影响；
例：比较几种药物治疗同一疾病的疗效。
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二、均衡的原则
指实验组与对照组的非处理因素均衡一致。 即对照组除了处理因素外，其它条件应与实验组 完全一致和基本一致，即所谓保持实验条件的均 衡或齐同原则(balance)。 均衡性越好越能显示出处理因素的作用，消 除非处理因素对结果的影响。
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例：试用 ADI药物预防肠道传染病的效果 观察设计。
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四、几种常用实验设计方法
㈠ ㈡ 完全随机设计 配对设计
㈢ ㈣ ㈤
配伍组设计 交叉设计 盲法设计
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㈠ 完 全 随 机 设 计 (completely random design)
方法：将受试对象随机的分配到各个处理 各组例数相等时效率较高。
组，或从不同的总体中随机抽样进行对比观察。
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→处理组（接受新药）
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非处理因素
在动物实验中，应考虑动物的来源、种 属、性别、原始体重、健康状况尽量相同或 相近，给药途径、饲养条件、麻醉程度、消 毒情况、术后护理等也应一致。 在临床试验中，患者的诊断必须准确可 靠，要考虑年龄、性别、体质、病情等因素 的影响，应力求均衡或接近，还有疾病分型、 服药时间、疗效标准等必须一致。
(一)空白对照
(二)实验对照
(三)标准对照
(四)自身对照 (五) 相互对照
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(一)空白对照：
对照组不加任何处理因素。
例： 实验组儿童接种疫苗，
对照组儿童不接种疫苗。
特点：
简单易行，但容易引起心理差异，从而影 响实验效应的测定。
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(二)实验对照：
施加基础实验条件（非处理因素）。
例：
赖氨酸面包+非处理因素→赖氨酸效应 + 面包效应+非处理因素效应 面包+非处理因素→ 赖氨酸 赖氨酸效应 面包效应+非处理因素效应
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三、随机的原则
在实验中，许多混杂因素是没办法完 全达到均衡的，而且许多因素事先无法预 知会影响实验结果，也就未能在设计时加 以控制。这些因素在组间的均衡就依赖于
随机化来保障。
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随机化原则(randomization)： 随机 ≠ “随便” , 指每个受试对象以机会
均等的原则随机地分配到试验组和对照组。
组的例数要有一定数量，表现为实验例数
（样本含量）的大小和重复次数的多少。
可防止偶然性或巧合的现象。
要求：必须在保证实验具有一定的可靠
性条件下，确定最少的试验例数。
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决定样本含量的四要素：
第一类错误的概率，即检验水准。 检验效能1-。 容许误差。
总体变异度。
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样本含量估计
⑴第一类错误的概率，即检验水准。
调查研究(survey，observational study)
医学科研
实验研究(experimental study)
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根据观察者是否主动施加干预而分为实验 与调查两类：
实验（Experiment）：指由研究者主动地 决定给予部分实验对象某种处理，给予另 部分对象某种对照处理的研究设计形式， 这种处理的分配常常是随机的。
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(三)标准对照：
以现有的标准或正常值作对照。
例 ①某种新的方法能否代替传统方法的研究；
②某病患者与正常人同一项生理、生化指标对照等。
注意：实验条件应一致 。 标准组应能代表当时疗法的水平。
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(四)自身对照：在同一受试对象上进行。
特点：简单易行，使用广泛。但若试验前 后某些环境或自身因素发生改变，并且会影 响试验结果，就难以说明问题。 (五) 相互对照 ：几个实验组互相对照。
第 十 三 章 医 学 科 研 设 计
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中山大学公共卫生学院 医学统计与流行病学系 林爱华
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