生物统计学第十一章实验设计.ppt

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1、生物统计学第十一章实验设计现在学习的是第1页，共31页实验计划书的编制实验计划书的编制格式格式:国内外研究动态国内外研究动态实验目的实验目的预期结果预期结果实验设计的选择：实验设计的选择：因素及水平；响应量；设计方法因素及水平；响应量；设计方法因素及水平；响应量；设计方法因素及水平；响应量；设计方法实验方法的确定实验方法的确定田间计划田间计划实验记录实验记录现在学习的是第2页，共31页实验设计的基本原则对照对照(control)随机化随机化(randomization)重复重复(replication)现在学习的是第3页，共31页实验设计的基本原则对照原则对照原则目的：显露处理因素的效应；控制

2、混杂因素和偏倚；判断不良反应。现在学习的是第4页，共31页实验设计的基本原则对照的形式：(1)安慰剂对照安慰剂对照(placebo control)(2)空白空白对对照照(blank control)(3)实验对实验对照照(experimental control)(4)自身自身对对照照(self control)(5)标标准准对对照照(standard control)现在学习的是第5页，共31页空白对照：空白对照：对照组不施加任何处理因素。安慰剂对照安慰剂对照:对照组采用一种无药理作用的假药，它在药物对照组采用一种无药理作用的假药，它在药物剂型或处置上不能为受试者识别，称安慰剂。剂型或处置

3、上不能为受试者识别，称安慰剂。实验对照：实验对照：对照组不施加处理因素，但施加某种与处理因素有关的实验因素。标准对照：标准对照：标准对照：标准对照：用现有标准方法或常规方法做对照。这种对照在临床试验中用得较多，因为很多情况下不给病人任何治疗是不符合医德的。另外，还可用于某种新的检验方法是否能代替传统方法的研究。自身对照：自身对照：自身对照：自身对照：对照与实验在同一受试对象进行，如以病人用药前后的血压值作对比。相互对照：相互对照：几种处理（或水平）互为对照。几种处理（或水平）互为对照。现在学习的是第6页，共31页实验设计的基本原则随机化原则随机化原则 随机化是使每个受试对象都有同等的机会被抽取

4、或分到不同的实验组和对照组。随机化形式(1)抽样的随机 (2)分组的随机(3)实验顺序的随机 现在学习的是第7页，共31页实验设计的基本原则完全随机化(1)编编号号 将将n个个受受试试对对象象编编号号，动动物物可可按按体体重重大大小小，患者可按就诊顺序。患者可按就诊顺序。(2)(2)取取取取随随随随机机机机数数数数 可从随机数字表或计算器或计算机获得。每个受试对象获得的随机数可是一位数，也可是两位数或三位数，一般要求与n n的位数相同。(3)确定组别确定组别确定组别确定组别 根据受试对象获得的随机数决定受试对象在哪一组。分两组可按随机数的奇偶；分k组组可按随机数除以可按随机数除以k k后的余数

5、进行分组。后的余数进行分组。现在学习的是第8页，共31页实验设计的基本原则例8-1 试将同性别、体重相近的30只动物分到A、B、C三组。先将动物按体重编号，再从本书后面所附随机数字表中任一行如第16行最左开始连续取30个两位数字。最后将这30个两位数字分别除以3，余数0、1、2分别对应于A、B、C三组 现在学习的是第9页，共31页实验设计的基本原则分层随机化分层随机化步骤：(1)编号排序 将每层的受试对象编号排序，如体重从轻到重，时间由前至后等。(2)取随机数 从随机数字表或计算器或计算机获得。每个受试对象可取两位数。(3)确定组别 根据每层受试对象获得的随机数的大小顺序决定受试对象在哪一组。

6、对每个处理也可规定顺序，如处理A,B,C,分别对应于序号1,2,3,。现在学习的是第10页，共31页实验设计的基本原则重复原则重复原则 重复是指在相同实验条件下进行多次研究或多次观察。重复的情形：(1)整个实验的重复（2）用多个受试对象进行重复 有足够的样本含量(sample size)，（3）同一受试对象的重复观察 重复最主要的作用是估计实验误差。现在学习的是第11页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素实验设计三要素：受试对象受试对象(object)处理因素处理因素(treatment)实验效应实验效应(experimental effect)现在学习的是第12页，共31页实验设计

7、的基本要素实验设计的基本要素 受试对象受试对象 受试对象或称研究对象是处理因素作用的客体，是根据研究目的确定的研究总体。研究目的不同,医学研究的对象可以是人、动物和植物，也可以是某个器官、细胞和血清等生物材料。现在学习的是第13页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素按试验对象，实验可以分为三类：动物实验(animal experiment),其受试对象为动物；临床试验(clinical trial),其受试对象通常为患者；现场试验(field trial),其受试对象通常为正常人群。现在学习的是第14页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素受试对象作严格的规定，以保证其同质同

8、质性性(homogeneity)和代表性和代表性 同质性：同质性：动物的种类、品系、年龄、性别、体重、窝别和营养状况等。人群的性别、年龄、民族、职业、文化程度和经济状况、病情和病程等。代表性：代表性：随机抽样随机抽样现在学习的是第15页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素 处理因素处理因素处理因素或受试因素处理因素或受试因素：根据研究目确定的欲施加或欲观察的、并能引起受试对象直接或间接效应的因素，简称处理或因素(factor)。是根据研究目的确定的主要因素，处理因素在整个实验中应始终要保持不变 非处理因素非处理因素：与处理因素可能同时存在的能使受试对象产生效应的非研究因素。非处理因素

9、干扰效应与所研究因素间关系的观察与分析，常常又称混杂因素(confounder)。现在学习的是第16页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素处理因素种类：生物性、化学性、物理性生物性、化学性、物理性处理因素水平：每个因素在数量上或强度上可有不同。单单因素因素单单水平水平：研究某药物对原发性高血压患者的降压作用；单单因素多水平因素多水平：研究某药不同剂量的降血糖作用；多因素多因素单单水平水平：比较不同药物或不同疗法对某病的治疗效果；多因素多水平多因素多水平：临床上探索某肿瘤的联合化疗方案等。现在学习的是第17页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素实验效应实验效应 实验效应是处理

10、因素作用于受试对象的反应(response)和结局(outcome)，它通过观察指标观察指标(统计学常将指标称为变量)来体现。观察指标应具有客观性、精确性、特异性和灵敏性。现在学习的是第18页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素客观性：客观性：客观指标则是借助测量仪器和检验等手段来反映的观察结果，客观指标具有较好的真实性和可靠性。主观指标是受试对象的主观感觉、记忆、陈述或实验者的主观判断结果；而。主观指标具有随意性和偶然性。现在学习的是第19页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素精确性精确性：包括准确度(accuracy)和精密度(precision)两层含义。准确度指观察

11、值与真值的接近程度，主要受系统误差的影响；精密度指重复观察时，观察值与其均数的接近程度，其差值属于随机误差。现在学习的是第20页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素特异性和灵敏性：特异性和灵敏性：某指标的特异度(specificity)反映其鉴别真阴性的能力，灵敏度（sensitivity）则反映其检出真阳性的能力。特异度高的指标不易受混杂因素的干扰；灵敏度高的指标能将处理因素的效应更好地显示出来。现在学习的是第21页，共31页实验设计的基本要素实验设计的基本要素4)4)指标的盲法观察指标的盲法观察：为消除或最大限度地减少主观偏性，在设计时常采用盲法(blind method)。单盲

12、法单盲法(single blind method)：受试对象不知道自己分在哪一组；双盲法双盲法(double blind method)：受试对象和实验执行者均不知道受试对象分在哪一组 三盲法三盲法(triple blind method)：受试对象、实验执行者和统计分析人员三者均不知道受试对象分在哪一组现在学习的是第22页，共31页常用的实验设计方案常用的实验设计方案方案方案:完全随机设计完全随机设计配对设计配对设计随机区组设计随机区组设计交叉设计交叉设计析因设计析因设计 现在学习的是第23页，共31页完全随机设计完全随机设计 1、设计模式：目标生物随机抽样研究对象试验组对照组随机分配阳性阴

13、性阳性阴性现在学习的是第24页，共31页常用的实验设计方案常用的实验设计方案成组比较实验设计成组比较实验设计1随机化随机化2 设置对照和处理组设置对照和处理组3 样本含量样本含量4 实验的误差实验的误差现在学习的是第25页，共31页常用的实验设计方案常用的实验设计方案配对比较实验设计配对比较实验设计1 同窝同窝2 同枝同枝现在学习的是第26页，共31页常用的实验设计方案常用的实验设计方案交叉设计交叉设计设计模式：阳性阳性甲组（方案A）洗方案B对象阴性脱阴性阳性期阳性乙组（方案B）方案A 阴性阴性现在学习的是第27页，共31页常用的实验设计方案常用的实验设计方案现在学习的是第28页，共31页常用

14、的实验设计方案常用的实验设计方案 现在学习的是第29页，共31页样本含量的估计样本含量的估计 影响样本含量估计的因素影响样本含量估计的因素 1.第一类错误概率的大小。越小所需样本含量愈多，2.检验功效(1)或第二类错误概率的大小 检验功效愈大，第二类错误的概率愈小，所需样本含量愈多。3.容许误差 容许误差愈大，所需样本含量愈小。4.总体标准差或总体概率 反映资料的变异度。愈大，所需样本含量自然愈多。总体概率越近于0.50，则所需样本含量愈多。现在学习的是第30页，共31页样本含量的估计样本含量的估计样本含量估计的方法样本含量估计的方法 样本含量的估计方法：查表法：查有关样本含量表，计算法：根据假设检验的公式反推。现在学习的是第31页，共31页