实验设计原则幻灯片.ppt
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1、实验设计原则第1页,共61页,编辑于2022年,星期五“预事则立预事则立,不预则废,不预则废”第2页,共61页,编辑于2022年,星期五n实验设计的目的实验设计的目的 1.1.有目的、有计划、有步骤地进行实验。有目的、有计划、有步骤地进行实验。2.2.最大限度地减少实验误差。最大限度地减少实验误差。3.3.节省时间、样本、经费开支,减少人力物力财力,节省时间、样本、经费开支,减少人力物力财力,获得较高的效率。获得较高的效率。实验设计的目的和任务实验设计的目的和任务第3页,共61页,编辑于2022年,星期五实验设计的任务:实验设计的任务:合理安排三要素合理安排三要素1 1、受试因素、受试因素(处
2、理因素、施加因素、干扰因素)(处理因素、施加因素、干扰因素)要抓住实验中的主要问题要抓住实验中的主要问题 要确定处理因素与非处理因素要确定处理因素与非处理因素 处理因素必须标化处理因素必须标化 多因素的交互作用多因素的交互作用2 2、受试对象、受试对象 病人、动物、组织、器官、细胞等病人、动物、组织、器官、细胞等3 3、受试效应、受试效应 选择指标选择指标第4页,共61页,编辑于2022年,星期五指标选择要注意:指标选择要注意:指标的关联性指标的关联性 指标的客观性指标的客观性 指标的灵敏性指标的灵敏性 指标的精确性指标的精确性 指标的特异性指标的特异性第5页,共61页,编辑于2022年,星期
3、五实验设计原则实验设计原则 对照原则对照原则 随机原则随机原则 重复原则重复原则 均衡原则均衡原则 盲法原则盲法原则第6页,共61页,编辑于2022年,星期五 一、对照原则一、对照原则(controlcontrol)例:某医师为了研究某中药煎剂的利尿作用,随机抽例:某医师为了研究某中药煎剂的利尿作用,随机抽取取1010名健康人进行研究,结果名健康人进行研究,结果1010名健康人服药名健康人服药2 2小时内较未小时内较未服药前平均增加服药前平均增加100ml/100ml/小时,因此认为该中药煎剂有小时,因此认为该中药煎剂有利尿作用。你认为该结论正确吗?并说明理由;你认利尿作用。你认为该结论正确吗
4、?并说明理由;你认为应如何设计为应如何设计意义:意义:鉴别处理因素与非处理因素的差异鉴别处理因素与非处理因素的差异 减少实验误差,避免产生错误的结论减少实验误差,避免产生错误的结论第7页,共61页,编辑于2022年,星期五要求:要求:均衡均衡:即组间一致,除处理因素外,对照即组间一致,除处理因素外,对照组具备与实验组对等的非处理因素组具备与实验组对等的非处理因素同步同步:对照组与实验组在整个研究进程:对照组与实验组在整个研究进程中,始终处于同一空间和时间中,始终处于同一空间和时间专设专设:为相应的实验组专门设立对照。:为相应的实验组专门设立对照。不得借用文献上记载或以往的结果或其不得借用文献上
5、记载或以往的结果或其他研究资料作为本研究的对照。他研究资料作为本研究的对照。第8页,共61页,编辑于2022年,星期五 对照的几种形式对照的几种形式 1 1、空白对照、空白对照 2 2、实验对照、实验对照 3 3、安慰剂对照、安慰剂对照 4 4、标准对照、标准对照 5 5、历史对照与正常值对照、历史对照与正常值对照 6 6、阴性对照与阳性对照、阴性对照与阳性对照 对照的设计方案对照的设计方案 设计对照要注意的问题设计对照要注意的问题第9页,共61页,编辑于2022年,星期五1 1、空白对照、空白对照n空白对照空白对照:即对照组不加任何处理因素即对照组不加任何处理因素 实验组:实验组:TSTS1
6、 1eSeS1 1 对照组:对照组:0S0S2 20S0S2 2 注注:T:T为处理因素为处理因素;S;S为非处理因素为非处理因素;e;e为实验效应为实验效应如果如果S S1 1=S=S2 2 实验后得到的实验后得到的S S1 1和和S S2 2也必然相等。也必然相等。那么效应那么效应e e必然是必然是T T作用的结果。作用的结果。第10页,共61页,编辑于2022年,星期五例例:使用新药使用新药A A治疗高血压,结果实验组血压下治疗高血压,结果实验组血压下降降20mmHg20mmHg,对照组血压下降,对照组血压下降5mmHg5mmHg,两组相差,两组相差15mmHg15mmHg。如果。如果S
7、 S1 1=S=S2 2,那么,那么S S1 1=5mmHg=5mmHg,S S2 2=5mmHg=5mmHg。所以说实验组多下降。所以说实验组多下降15mmHg15mmHg应当应当是实验药是实验药A A的效应的效应。T(?)+S1(5)=20 0 +S2(5)=5 15第11页,共61页,编辑于2022年,星期五2 2、实验对照、实验对照 实验对照:实验对照:指给对照组施加与实验组操作条件一指给对照组施加与实验组操作条件一 致的致的干扰因素干扰因素。凡是对实验结果有影响的操作、溶媒、试剂等。凡是对实验结果有影响的操作、溶媒、试剂等都应该设立实验对照都应该设立实验对照 常用的实验对照有:常用的
8、实验对照有:实验操作对照实验操作对照:给对照组施加与实验组条件一致的操作给对照组施加与实验组条件一致的操作称为操作对照,操作对照在于控制操作影响产生的误差。称为操作对照,操作对照在于控制操作影响产生的误差。药物溶媒对照药物溶媒对照:以性状相同的溶媒作对照可防止误将以性状相同的溶媒作对照可防止误将溶媒的作用当作药物的作用,得出假阳性结果。溶媒的作用当作药物的作用,得出假阳性结果。第12页,共61页,编辑于2022年,星期五3 3、安慰剂对照、安慰剂对照 1 1、安慰剂与安慰剂效应、安慰剂与安慰剂效应 安安慰慰剂剂:是是指指外外观观等等与与受受试试药药物物相相同同且且无无药药理理活活性性的的物物质
9、质,在在临临床床研研究究中中用用来来替替代代受受试试药药物物。安安慰慰剂剂应应该该在在剂剂型型、包包装装、颜颜色色、大大小小、形形状状、气气味味等等外外观观上上完完全全与与处处理理组组受受试试药药物物一一样样,使使病病人人不不能能分分辨辨,否则导致安慰剂的失效和实验的失败。否则导致安慰剂的失效和实验的失败。安安慰慰剂剂效效应应:安安慰慰剂剂产产生生与与药药物物相相似似的的药药理理作作用用。包括产生主观感觉和客观指征的变化包括产生主观感觉和客观指征的变化第13页,共61页,编辑于2022年,星期五2 2、安慰剂对照的设立、安慰剂对照的设立n给给对对照照组组受受试试者者使使用用无无药药理理活活性性
10、的的安安慰慰剂剂称安慰剂对照。称安慰剂对照。n原原则则是是在在不不损损害害病病人人健健康康的的前前提提下下使使用用。危危重重、病病情情发发展展迅迅速速的的病病人人,不不得得使使用用安安慰剂。慰剂。n安慰剂对照与双盲法同时实施效果更好。安慰剂对照与双盲法同时实施效果更好。第14页,共61页,编辑于2022年,星期五n对对受受精精神神因因素素影影响响较较大大的的慢慢性性疾疾病病,应应尽尽量量采采用用安慰剂对照;安慰剂对照;n新新药药和和老老药药新新用用治治疗疗慢慢性性病病的的临临床床试试验验最最好好设设立立安慰剂对照;安慰剂对照;n轻轻度度精精神神忧忧郁郁、癔癔病病可可以以使使用用安安慰慰剂剂作作
11、为为心心理理治治疗疗的一部分;的一部分;n诊诊断断已已确确定定不不需需要要药药物物治治疗疗的的病病人人可可作作安安慰慰剂剂对对照照。第15页,共61页,编辑于2022年,星期五4 4、标准对照、标准对照n标标准准对对照照又又称称有有效效对对照照,要要注注意意选选择择疗疗效效被被公公认认或或肯肯定定的的药药物物或或疗疗法法,而而且且与与所所试试验验的的药药物物或或疗疗法是属于同一类型的。法是属于同一类型的。n不不能能用用安安慰慰剂剂对对照照时时,可可用用标标准准对对照照。即即用用公公认认的标准疗法的标准疗法(或常规疗法或常规疗法)作对照。作对照。n例例如如:试试验验人人参参皂皂甙甙的的抗抗心心肌
12、肌缺缺血血作作用用,可可用用已已知的有效药物普萘洛尔或长效硝酸酯类作对照。知的有效药物普萘洛尔或长效硝酸酯类作对照。第16页,共61页,编辑于2022年,星期五5 5、历史对照与正常值对照、历史对照与正常值对照n历历史史对对照照:是是将将研研究究者者以以往往的的研研究究结结果果或或文文献献上他人的研究结果与本次研究结果作对比上他人的研究结果与本次研究结果作对比n缺缺点点:难难以以实实现现前前后后的的一一致致性性,违违背背实实验验设设计计的均衡性原则,一般不主张采用。的均衡性原则,一般不主张采用。n采采用用正正常常值值作作对对照照也也存存在在如如何何均均衡衡的的问问题题,应应用用时时要要注注意意
13、指指标标应应无无波波动动性性,不不受受时时间间和和地地域域的影响。的影响。第17页,共61页,编辑于2022年,星期五6 6、阴性对照与阳性对照、阴性对照与阳性对照n在在毒毒理理学学和和药药理理学学研研究究的的一一些些实实验验中中通通常常要要设立阴性对照与阳性对照组。(如:三致)设立阴性对照与阳性对照组。(如:三致)n对评价方法的可靠性有重要意义对评价方法的可靠性有重要意义第18页,共61页,编辑于2022年,星期五设计方案设计方案1 1、配对对照:、配对对照:节省样本,提高效率。节省样本,提高效率。主要是减少个体主要是减少个体间的差异间的差异。同源配对:实验前后、同一个体左右器官同源配对:实
14、验前后、同一个体左右器官 异体配对:同卵双胎、同窝动物异体配对:同卵双胎、同窝动物2 2、组间对照、组间对照(平行对照平行对照):):适用于不能应用配对对照的情适用于不能应用配对对照的情况。其缺点是组间差异较大,所需要的样本数要更多些况。其缺点是组间差异较大,所需要的样本数要更多些3 3、交叉对照、交叉对照第19页,共61页,编辑于2022年,星期五 交叉对照交叉对照 不宜作空白对照设置。用同一批动物或人作两种甚至两不宜作空白对照设置。用同一批动物或人作两种甚至两种以上处理,适合比较短期作用的药物,且两药中间必须种以上处理,适合比较短期作用的药物,且两药中间必须间隔足够的时间使作用消失。病情等
15、条件必须基本不变,间隔足够的时间使作用消失。病情等条件必须基本不变,否则就失去可比性。否则就失去可比性。第20页,共61页,编辑于2022年,星期五n某人研究杀虫剂污染粮食以后对动物健康的影响,设立某人研究杀虫剂污染粮食以后对动物健康的影响,设立三组。三组。第一组:以污染的米作饲料第一组:以污染的米作饲料 第二组:以污染的米糠作饲料第二组:以污染的米糠作饲料 第三组:以非污染米作饲料第三组:以非污染米作饲料 还应设立一组未污染的米糠组还应设立一组未污染的米糠组第21页,共61页,编辑于2022年,星期五例如:对某药例如:对某药A进行临床试验,用进行临床试验,用B药作安慰剂药作安慰剂对照,对照,
16、C药作已知有效药对照,可作拉丁方交药作已知有效药对照,可作拉丁方交叉排列:叉排列:第一组病人:第一组病人:A A药药-B-B药药-C-C药药第二组病人:第二组病人:B B药药-C-C药药-A-A药药第三组病人:第三组病人:C C药药-A-A药药-B-B药药第22页,共61页,编辑于2022年,星期五二、随机原则(二、随机原则(RandomizationRandomization)概念:概念:随机抽样随机抽样:总体中每个个体有相同的机会总体中每个个体有相同的机会被抽到样本中来被抽到样本中来随机分组随机分组:每个实验对象分配到不同处理每个实验对象分配到不同处理组的机会相同。组的机会相同。随机实验顺
17、序:每个实验对象接受处理先随机实验顺序:每个实验对象接受处理先后的机会相同后的机会相同第23页,共61页,编辑于2022年,星期五n目的:目的:在于克服偏性,避免人为因素的主观影响和其他在于克服偏性,避免人为因素的主观影响和其他因素。因素。n方法:方法:抽签法抽签法(简单随机、半随机、单纯随机抽样简单随机、半随机、单纯随机抽样)随机数目表法随机数目表法、随机排列表随机排列表:分两组、分三组:分两组、分三组计算器随机数法计算器随机数法(略略)第24页,共61页,编辑于2022年,星期五随机数目表法随机数目表法n分两组随机方法分两组随机方法n分三组或三组以上的随机法分三组或三组以上的随机法动物号动
18、物号1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212131314141515随机数随机数33333535727267674747777734345555454570708 81818272738389090除除3 3余数余数0 02 20 01 11 12 21 11 10 01 12 20 00 02 20 0分分 组组A AC CA AB BB BC CB BB BA AB BC CA AA AC CA A第25页,共61页,编辑于2022年,星期五随机数目表法随机数目表法初步结果初步结果 A组:组:1、3、9、12、13、15(6)6)B组:组:4、5、7、
19、8、10 (5 5)C组:组:2、6、11、14 (4 4)最后结果最后结果 A组:组:1、3、9、13、15 B组:组:4、5、7、8、10 C组:组:2、6、11、14、12 第26页,共61页,编辑于2022年,星期五三、重复原则(三、重复原则(ReplicationReplication)n意义:意义:实验的样本量要足够大实验的样本量要足够大经得起重复实验的考验。经得起重复实验的考验。“一个不可重复的研究是没有科学性的一个不可重复的研究是没有科学性的”。n设计样本数时要考虑的因素设计样本数时要考虑的因素 1 1、处理的效果、处理的效果 2 2、实验误差:、实验误差:3 3、资料性质:等
20、级分组、资料性质:等级分组 计数资料计数资料 计量资料计量资料的样本量的样本量第27页,共61页,编辑于2022年,星期五 4 4、显著性水平:样本量、显著性水平:样本量a0.01a0.01大于大于a0.05a 随机区组设计随机区组设计 配对设计配对设计 拉丁方设计拉丁方设计第28页,共61页,编辑于2022年,星期五n样本大小的估计样本大小的估计 1 1、一般情况下预定样本的大小、一般情况下预定样本的大小 (1)(1)动物实验:动物实验:大动物(犬、猫)大动物(犬、猫)5-155-15只只 中等动物(兔、豚鼠)中等动物(兔、豚鼠)10-2010-20只只 小动物(大鼠、小鼠)小动物(大鼠、小
21、鼠)15-3015-30 (2)(2)临床:难治愈的病,疗效显著时:临床:难治愈的病,疗效显著时:5-105-10例,例,急性病死亡率高的:急性病死亡率高的:30-5030-50例,例,一般慢病:一般慢病:200-300-500200-300-500例例第29页,共61页,编辑于2022年,星期五2 2、用计算法估计、用计算法估计(1)(1)了解基本数据了解基本数据(2)(2)确定条件:确定条件:确定确定P P值值确定把握度确定把握度确定是单侧还是双侧确定是单侧还是双侧3 3、计算样本大小的公式与举例、计算样本大小的公式与举例n关于对照组样本大小的确定关于对照组样本大小的确定 当当n n1 1
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