常用实验设计类型和方法共87页
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常用试验设计类型和方法
例 若 将 20 个 实 验 单 位 随 机 等 分 为 四 组 。 对 2 位 随 机 数 字 规 定 ， 00~24 为 甲 组 ， 25~49 为 乙 组 ， 50~74为丙组，75~99为丁组，分组结果如下：(3\4\6)
检验效能
检验效能（power of a test），又称把握度（power）， 记作1-β，指当两个（或几个）总体存在差异时，经假 设检验能够发现该差异的可能性大小。 ● 1 与 、 、 、N 有关。
● 假设检验为“阴性”结论（P>0.05)时, 不能
简单地下“处理无效”的结论，而应该检查一下 是否是检验效能不足。
实验设计的作用主要是减小误差、提高实验的 效率。因此，从统计方面说，根据误差的来源， 在设计时必需遵守三个基本统计学原则，即对 照（control）原则、随机化（randomization） 原则及重复（ replication ）原则。重复和对照 也是观察性研究必须遵循的原则，唯有随机化 分组是实验性研究的显著特征。
简单随机化分组方法不能保证分组后各组例数相等， 但当受试对象总例数较多时（如N>200），两组例数相
差悬殊的概率较小。尽管如此，在正式试验前最好先检
查一下随机分配表（即分组过程及结果表）中各组例数 是否大致相当。如果发现相差悬殊（如100例分两组，A 组15例，B组85例），可以重新制定随机化分配表。 有些研究希望各组例数相同。当各组例数不相等时， 可从例数较多的组中随机抽取一部分受试者补充到例数 较少的组，使各组例数相等。
方法又有许多不同的类型。实验设计是关于数据采集、统计
方法应用和得出结论的关键步骤。如实验设计出现错误，不 论用什么统计方法进行数据处理也无法得到正确的结论。因 此，在医学科研中只要条件允许，应尽量在良好的实验设计 的基础上采集数据。医学研究中常用的实验设计类型和方法
常用实验设计方法演示文稿
用 t 检验或方差分析法进行统计分析。 （二）完全随机设计的主要缺点 1、由于未考虑非试验因素的影响，将其归入试验误差，试验误差较大，试验
的精确性较低。
2、在试验条件、环境、试验动物差异较大时，不宜采用此种设计方法。
第八页，共65页。
常用实验设计方法
配对设计（paired design） ： ❖ 将受试对象按配对条件配成对子，再按随机化原则把每对中的两个个体
2 组， 先 B A 因素。 （阶段Ⅰ）（阶段Ⅱ）
交叉设计的基本模式见图：
按纳入标准
阶段 I
阶段 II
确定病人
A 处理(测量)
间
歇
期 B 处理(测量)
B 处理(测量) A 处理(测量)
第二十页，共65页。
交叉设计（cross-over design）
设计方法
• 先将条件相近的观察对象配对并编号（如1.1，1.2；2.1，2.2； 3.1，3.2 …或1,2；3,4；5,6； …），再用随机分组方法将各对对象 分配到A、B两组；其中一个观察对象在第Ⅰ阶段接受A处理，第Ⅱ 阶段接受B处理；另一个观察对象在第Ⅰ阶段接受B处理，第Ⅱ 阶段接受A处理。要求观察对象的例数为偶数。
计。
• 设计如下：先将12只大白鼠按条件相近者配对并依次编号
（1.1,1.2；2.1,2.2；3.1,3.2； …或1,2；3,4；5,6 …），再任 意指定随机数字表中的任一行（如第6行），并规定随机数字
为奇数时，对子中的单号观察单位先用A后用B，双号观察
单位先用B后用A；随机数字为偶数时，对子中的单号观 察单位先用B后用A，双号观察单位先用A后用B。
配到甲、乙两组。
第五页，共65页。
常用实验设计方法
的精确性较低。
2、在试验条件、环境、试验动物差异较大时，不宜采用此种设计方法。
第八页，共65页。
常用实验设计方法
配对设计（paired design） ： ❖ 将受试对象按配对条件配成对子，再按随机化原则把每对中的两个个体
2 组， 先 B A 因素。 （阶段Ⅰ）（阶段Ⅱ）
交叉设计的基本模式见图：
按纳入标准
阶段 I
阶段 II
确定病人
A 处理(测量)
间
歇
期 B 处理(测量)
B 处理(测量) A 处理(测量)
第二十页，共65页。
交叉设计（cross-over design）
设计方法
• 先将条件相近的观察对象配对并编号（如1.1，1.2；2.1，2.2； 3.1，3.2 …或1,2；3,4；5,6； …），再用随机分组方法将各对对象 分配到A、B两组；其中一个观察对象在第Ⅰ阶段接受A处理，第Ⅱ 阶段接受B处理；另一个观察对象在第Ⅰ阶段接受B处理，第Ⅱ 阶段接受A处理。要求观察对象的例数为偶数。
计。
• 设计如下：先将12只大白鼠按条件相近者配对并依次编号
（1.1,1.2；2.1,2.2；3.1,3.2； …或1,2；3,4；5,6 …），再任 意指定随机数字表中的任一行（如第6行），并规定随机数字
为奇数时，对子中的单号观察单位先用A后用B，双号观察
单位先用B后用A；随机数字为偶数时，对子中的单号观 察单位先用B后用A，双号观察单位先用A后用B。
配到甲、乙两组。
第五页，共65页。
常用实验设计方法
四种常用的实验设计方法
四种常用的实验设计方法
1、实验研究设计：实验研究设计是研究者以不同处理条件设计的以测量比较研究方法，运用此方法研究者可以比较实验组数据和对照组以证明实验结果及其差异。
2、对照组设计：对照组设计也称为实验对照设计，是指研究者将受试者分为两组，实验组受实验处理，对照组不受处理，以比较受处理组和未受处理组的状况，考察处理的效果。
3、时间序列设计：时间序列设计是研究者在同一个研究对象上，设计不同时间的多次观察，比较各次观察结果，从而发现被研究对象的变化趋势，分析出处理的影响结果。
4、复合设计：复合设计也称为混合设计，是指实验研究中将某几种实验组合，以形成新的实验设计，如实验组复合对照组、实验组复合时间序列等，前者是在实验组和对照组相结合的基础上又将实验组内部分为几个小组，以比较小组间的差异；而后者则是在实验组和时间序列设计相结合的基础上，又加入了对照组来观察实验组和对照组的差异。
- 1 -。
关于常用实验设计方法课件
配对设计（paired design） ：
自身配对：试验前后比较；左右侧比较；……
异体配对：同窝动物；病情、年龄等Fra bibliotek同的病人，……
步骤：配对；同一对的两个体随机分到两组中。
受试者号 1.1 1.2 2.1 2.2 3.1 3.2 4.1 4.2 5.1 5.2
随机数字
8
7
6
2
5
处 理 乙甲
甲乙
乙甲
完全随机设计是根据试验处理数将全部受试对象随机地分成若干组，然 后再按组实施不同处理的设计。这种设计保证每个受试对象都有相同机 会接受任何一种处理，而不受试验人员主观倾向的影响。 在医学研究等试验中，当试验条件特别是受试对象的初始条件比较一致 时，可采用完全随机设计。这种设计应用了重复和随机两个原则，因此 能使试验结果受非处理因素的影响基本一致，真实反映出试验的处理效 应。
1、设计容易 处理数与重复数都不受限制，适用于试验条件、环境、 试验动物差异较小的试验。
常用实验设计方法
完全随机设计（completely random design） ：
2、统计分析简单 无论所获得的试验资料各处理重复数相同与否，都 可采用 t 检验或方差分析法进行统计分析。
（二）完全随机设计的主要缺点 1、由于未考虑非试验因素的影响，将其归入试验误差，试验误差较大，
乙甲
甲乙
受试者号 6.1 6.2 7.1 7.2 8.1 8.2 9.1 9.2 10.1 10.2
随机数字
9
0
1
4
3
处 理 甲乙
乙甲
甲乙
乙甲
甲乙
优点：减少了个体差异对比较的影响；样本量可以少一些。 缺点：有时配对有困难 （配对 t 检验，符号秩和检验）
经典：14-常用实验设计方法
各组平均血清胆固醇含量，mg%
group
1
0
88.36
实验时间
5
10
15
Total
324.00 484.90 750.50 404.05
2
79.45 323.00 252.55 140.90 200.33
3
90.09 140.09 94.27 108.00 108.11
4
75.55 88.09 77.90 73.50 78.90
5
实例分析1
四种饲料喂养大白鼠后的肝重比值(%)
X
n
均数 标准差
SS
A
2.62 2.23 2.36 2.40
4
2.4025 0.1621 0.078875
B
2.82 2.76 2.43 2.73
4
2.6850 0.1741 0.090900
C
2.91 3.02 3.28 3.18
4
3.0975 0.1646 0.081275
随机区组设计 双向区组控制 拉丁方设计 交叉设计(重复拉丁方) 三向区组控制 希腊-拉丁方设计
不完全设计 正交设计 平衡不完全区组设计 不完全交叉设计 不完全拉丁方设计 均匀设计
3
基本概念
完全随机设计(completely randomized design) 又称成组设计。 单向分组，单因素，多水平
将同一个总体(同质)的实验对象随机分配 到不同的处理组，观察不同处理的效应。
从不同总体中随机抽样，通过对样本的分 析，比较不同总体的特征。
4
分析方法的选择
定量资料
t检验、t’检验 方差分析、q检验、q’检验、变量变换、非
参数检验
常用实验设计类型及其资料分析方法.doc
常用实验设计类型及其资料分析方法常用实验设计类型及其资料分析方法山东大学公共卫生学院卫生统计教研室常用的实验设计类型：单因素实验设计：完全随机设计、配对设计、配伍组设计、交叉设计、拉丁方设计、多因素实验设计：析因设计、正交设计、均匀设计、裂区设计、序贯实验设计、不同的研究目的应采用不同的设计方法安排实验。
2 山东大学公卫学院单因素设计，不考虑个体差异的影响，仅涉及一个处理因素，但可以有两个或多个水平。
设计时，将受试对象按随机化原则分配到不同的处理组中（或从不同总体中随机抽样进行对比研究），各组样本例数可以相等，也可以不等，但在总体样本含量不变情况下，各组例数相等时效率最高。
3 一、完全随机设计 (completely random design) 山东大学公卫学院( 一) 设计步骤确定研究因素与水平数；确定研究对象和实验效应指标；根据专业和研究目的选定研究对象，要求有较好的同质性。
随机化分组；随机数字表，随机排列表，计算机软件产生随机数试验；数据统计分析。
4 完全随机设计山东大学公卫学院例例1. 按完全随机设计方法将10 只小鼠随机分配到甲、乙两组。
随机分组：先将实验对象编号，按预先规定，利用随机排列表（或随机数字表）的随机数字将实验对象随机分配到各组中去。
5 山东大学公卫学院用随机排列表进行分组时，各组例数相等；用随机数字表进行分组时，各组例数常不相等。
完全随机设计随机化分组用随机数字表分组先将小鼠按体重由小到大编号；再从随机数字表中任意指定某行某列，如从第 31 行 13 列开始，向右抄录 10 个两位数的随机数字，依次录于小鼠编号下；按预先规定，将随机数字为奇数者分到甲组，偶数者分到乙组。
6 山东大学公卫学院完全随机设计动物编号 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 随机数字 18 04 52 35 56 27 09 24 86 61 组别乙乙乙甲乙甲甲乙乙甲 85 53 用随机数字表分组先将小鼠按体重由小到大编号；再从随机数字表中任意指定某行某列，如从第 31 行 13 列开始，向右抄录 10 个两位数的随机数字，依次录于小鼠编号下；按预先规定，将随机数字为奇数者分到甲组，偶数者分到乙组。
常用实验设计方案类型与分析方法87页文档
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
常用实验设计方案类型与分析方法
1、纪律是管理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
45、自己的饭量自己知道。——苏联
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
常用实验设计方案类型与分析方法
1、纪律是管理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
常用实验设计方案类型与分析方法共87页PPT
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢！
常用实验设计方案类型 与分析方法
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢！
常用实验设计方案类型 与分析方法
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
常用实验设计方法 课件
PPT学习交流
39
PPT学习交流
40
配对设计
PPT学习交流
41
分配结果
组别
受试者编号
甲
1.2
2.1
3.2
4.2
5.1
6.1
7.2
8.1
9.2
10. 1
乙
1.1
2.2
3.1
4.1
5.2
6.2
7.1
8.2
9.1
10. 2
PPT学习交流
42
配对设计数据分析
• 效应指标为数值变量
参数检验：配对t 检验（差值 t 检验）；
用随机排【分列组结表果】实现随机化举例3
续
6，11，12，13，15号小兔进入甲组； 1，2，3，5，9号小兔进入乙组；
4，5，7，10，14号小兔进入丙组。
PPT学习交流
26
完全随机设计数据分析
• 效应指标为数值变量
参数检验：ｔ检验，ｕ检验或单因素方差分析
法；
非参数检验：Wilcoxon符号秩和检验， Kruskal Wallis法秩和检验；
89
10 11 12 13 14 15
随机 数字
3 3
21
12 34 29 78 64 56 7
82 52 42 7
44 38
组别 A A A B C A B C B B B A B C C
动物 号
1 6
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
30
随机 数字
1 5
非参数检验：Wilcoxon符号秩和检验； • 效应指标为分类变量
配对四格表（2×2列联表）χ2 检验。
常用实验设计类型和方法推荐课件
2021/8/22
9
• 常用随机化分组方法
简单随机化 分段随机化 分层随机化
简单随机化：设A和B分别代表处理组和对照组。分组 步骤是先将受试对象（如动物、患者）按体重大小 （或就诊顺序）编号，然后给每个受试者一位随机数， 并规定0-4者分配到A组，5-9者分配到B组。
2021/8/22
10
例 将一批受试对象随机分为两组。
亦称配伍组设计或随机区组设计，实际上是配对设计 （将多方面条件近似的受试对象配成对子）的扩大，也是 对完全随机设计的改进（即加强了均衡可比性）。而这种 设计是将多方面条件相同或相近的受试对象组成单位组 （ block，亦称区组或配伍组），适用于三组或三组以上 的实验。每个随机单位组的受试对象数目取决于处理的数 目。如果一个实验安排了四种不同处理，那么每个单位组 就应有四个受试对象。有多少个单位组，则每种处理就可 以分配到多少个受试对象。
填入UNIFORM(50) 0~X -------->OK Transform -------->Rank Cases… ---->Variable 填入ran --------> OK (自动产生序号rran, 完成分组,
group) 18
统计分析
数据表：16行2列( dependent + factor )
2021/8/22
11
简单随机化分组方法不能保证分组后各组例数相等， 但当受试对象总例数较多时（如N>200），两组例数相 差悬殊的概率较小。尽管如此，在正式试验前最好先检 查一下随机分配表（即分组过程及结果表）中各组例数 是否大致相当。如果发现相差悬殊（如100例分两组，A 组15例，B组85例），可以重新制定随机化分配表。