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实验设计(experimental design)原理及基本原则


种或某几种处理因素产生效应反应。特异 性越 强越能揭示事物的本质。 (5)精确性 即精确度。 二种含义:一是指标本身的精确度, 二是所用仪器设备的精确度。 (6)可行性 是否具备测试所选指标的条 件和设备。
实验设计基本原则
一. 对照原则
1. 对照的意义
通过对照鉴别处理因素与非处理因素的差异 消除和减少实验误差。 2. 对照种类: (1)空白对照:对照组不加任何处理。 (2)实验对照:对照组施加与试验组等同的非 处理因素。

临床设计除应遵守实验设计的基本原则和 方法外,在病例选择、设立对照、疗效选择 方面,避免实验偏倚及效果评价等方面均有 其特点。因为: ①研究的对象是人,人权、人道; ②个体差(生物学变异、社会和心理因素; ③实验例数受限制; ④受试对象中途停止; ⑤观察时间不易保证同时; ⑥标准化较难保证等。
实验设计中要注意:
组间比较设计
单因素多水平设计: 处理因素只有1 个,
但可从几个水平进行观察。“水平”是 指同一因素在量上的不同程度。如药物 的剂量有高、中、低。 多因素设计: 在一次实验中同时观察几 种因素的效应。 各组例数应尽量相等,并应科学地合理 地设计对照组。
单因素多水平例: 研究一新药(单因素)的药效,需将该药分 成高、中、低三个剂量(多水平),再设一 个实验对照组,一个阳性药对照组,共5个实 验组。用大白鼠50只,按窝别、年龄、性别、 体重分成若干个区组,每个处理组的动物定 为10只,按随机表法或随机加人为法将各区 组内的动物分配到个处理组中。
这3个层次即3个因素,每个因素均2个 水平,可组成8个小群,见表: 对子号 1 2 3 4 分层 ABC Abc AbC Abc 对子号 5 6 7 8 分层 aBC aBc abC abc
区组形成的原则基本与配对的要求 相同,尽量将多方面条件相同或相近的 个体放在一起,形成一个个“组内一致” 或“基本一致”的区组。 在动物实验中,常将同窝别、同年 龄、同性别、体重相近的几个动物作为
多因素设计:
在一次实验中同时观察几种因素的效应。
处理因素的强度
量的概念 如剂量的大小,射线的强弱,温度的高 低等。处理因素的强度应适宜,过强则 伤害受试对象,过弱则观察不出应有的 效应。
处理因素的标准化
要保证在整个实验过程中处理因素始终 如一,保持不变。
受试对象 (study subjects)
疗方法观察其中期和远期治疗效果的重 要方法。 因为从门诊和病房获得的第一手资料是 近期疗效资料,近期的疗效不能代表中 或远期的疗效。
5.卫生学调查
现场调查在卫生学的研究方法中有着重 要的地位,如城市大气污染的调查、水质情 况的调查、车间毒害对工人健康的影响等。 这些调查不仅为深入研究各种问题提供宝贵 的资料,还可以对预防工作提出具体而有效 的措施性意见。
3.病因学调查
是探索病因的一个重要手段,可为深入 研究病因学作出定向性依据。 包括二个方面: 一是疾病分布与构成的调查,如患者的 姓别、年龄、职业等; 二是疾病与各种因素 如气候、水质、营 养、生活习惯、地理环境等之间的关系。
4.临床中、远期疗效随访调查
是对某些慢性病疗效观察或某种新的治
选择指标的原则: 有效、合理、勿滥、客观。 指标应具备的条件:
(1)关联性:与研究目的有本质的联系,能确 切的反映处理因素的效应。即有效性。 (2)灵敏性:能敏感的反映效应。 (3)稳定性:一致性要好,变异大的指标测试 结果不可能正确,也不具有可重复性。
(4)特异性 是指指标的专一性,只对某
标准化
标准化率的计算方法有直接法、 间接法和反推法。 多变量分析 目前多采用Logistic回归模 型进行多变量分析。
调查研究设计

调查研究方法广泛应用于预防医学、 临床医学及基础医学领域。
一.常用的调查
1.居民健康状况调查
是评价居民健康水平和实行防治措施的主 要依据。这种调查包括人口构成、死亡率、 死因构成、平均寿命、患病率、身体发育等 指标。 2.流行病学调查 是认识疾病的流行现象和流行规律的重要 方法,包括疫源地调查、爆发流行调查、流 行病学侦察、预防接种效果调查等。
性 别 体 重(g)
数量 对照组 阳性药对照 低剂量组 中剂量组 高剂量组
第五节
临床试验设计
临床试验设计(clinical trial design)是以人
类作为受试对象所进行的试验设计,是按科 学的实验方法研究疾病临床阶段的规律的试 验。包括一般疾病的病因或机理,寻找早期 诊断指标,判断疾病的临床分型,研究影响 疗效的因素及疗法的对比等。
指处理因素所作用的对象。亦称实验对
象、研究对象或观察对象。
受试对象的标准化
动物:用国际上承认的种属、品系。窝别、
体重、龄期等。 人:种族、地域、性别、年龄等自然条件, 应考虑社会因素(如职业、爱好、生活 习惯、经济条件、居住环境、家庭状 况、心理状态)。 离体器官、组织、细胞: 采样部位、采取条 件、新鲜程度、保存方式、培养方式等。 病理模型:要考虑病理的强度,病理模型的 病情不宜过重,病程不宜过长。
(2)偏倚的防止和处理
临床试验设计必须严格合理 坚持随机化分组 盲法试验
有单盲、双盲和三盲。 限制 在选择试验对象时,限制在具有一定 特征的对象中进行观察,以排除其他因素的 干扰。 配对 为病例的每一个研究对象匹配一个或 几个具有同样特征的对照,然后进行比较。 配对常能消除某些潜在的混杂性偏倚。
同源配对 非同源配对
同源性质较高。 同源性质较低。
⑵ 分层设计 要研究某一现象在一个总体 的不同层次之间存在的差别。是多因素 的比较。 如 “小细胞癌治疗的观察”的病例可分成 年龄、肿瘤大小、病程3个层次: A - 40岁以上 B - 大瘤 C - 6个月以上 a - 40岁以下 b - 小瘤 c - 6个月以下
(3)标准对照:对照组用公认的标准方法处理作为 对照组。 (4)自身对照:对照与试验在同一受试对象 身上进行(部位,先后)。 (5)相互对照:不设空白对照及标准对照,而 是几个实验组互相比较。 (6)其它:历史对照、配对对照、克隆对照等。
二、均衡原则
1.均衡(balance)的意义 指实验组与对照组在非处理因素方面 尽可能一致。 越均衡一致其可比性越好,就越能显示出实 验的处理因素的作用,从而减少非处理因素 对实验结果的影响。如动物的种属、品系、 窝别、性别、年龄、体重等保持基本一致; 临床上病人的病种、病期、病型、性别、年 龄等保持一致。 组内的非处理因素条件不一定一致但组间的 非处理因素必须一致。
2.均衡化方法:
⑴ 交叉均衡:是在实验单元中各设立实验组和对 照组,以使两组的非处理因素均衡一致。 如,实验某一新药预防肠道传染病的效果观察的 实 验设计: 不均衡方法:甲幼儿园100名→服新药→发病率下降 乙幼儿园100名→不服新药→发病率上 升 ⑵ 分层均衡: 用分层方法使各处理中的非处理因素得到均衡。它 是将非处理因素按不同水平分为若干单位组,然后 在每个单位组内安排处理因素。 例:4种处理后8名受试者的皮肤温度变化实验的设 计:

尚有生理正常值的测定,寄生虫病、 结核病和地方病现状及流行规律和防治 效果调查等等也都广泛采用调查方法。
量的指标。 4.防止试验偏倚
偏倚 (bias) 是在 研究组间变量差异时产生的一种系统误 差。是对真实情况的偏离。病人的心理、 研究者的主观意识等。
(1)临床试验中常见的偏倚 选择性偏倚 产生于实验设计阶段,主要由于 选择受试对象的方法不正确所造成。
信息偏移(information bias)产生于研究的实 施阶段,在资料的观察、测量及收集方法上, 诊断试验的灵敏度、特异度,以及患者提供 各种有关信息的准确性方面都可能有不足。 常见有: ①暴露怀疑偏移;②诊断怀疑偏移;③测量 偏移;④回忆偏移;⑤报告偏移;⑥归类错 误偏移(错误分类偏移);⑦诱导偏移。

第一种方案: 每天一种处理的设计
实验天数 受试者数 处理因素 d1 8 A d2 8 B d3 8 C d4 8 D
第二种方案: 每天4种处理的设计 处理因素 实验天数 A B C D d1 2 2 2 2
d2 2
d3 2 d4 2
2
2 2
2
2 222 2 Nhomakorabea三、随机原则
1.随机的意义
随机(random)是指没有主观成见地将每个 研究对象安排到某个试验单位中去, 使每个受 试对象接受处理的机会完全相等。 随机是保证实验中非处理因素均衡一致的 又一重要手段,同时也是数据处理、统计推 断和假设检验同的前提。 随机原则 通过随机可以克服研究者的主观随意性、主 观意识及受试对象个体差异性对实验研究的 影响。 大样本可完全用随机化法分组, 小样本采用 人为加随机法分组。
1.病例选择 最基本的要求是诊断必须明
确,制定统一的诊断标准。标准化。依从 性:志愿配合试验,严格遵从试验的各项 要求。有可能发生防碍试验进行情况者不 宜入选。 2.设立正确的对照 非处理因素较动物 实验多。常用的对照形式:历史对照,随 机同期对照,安慰剂对照,标准治疗对照。
3.效应指标的选择 尽量能客观衡
2 随机化(randomization)方法:
模球法或抽签法: 随机数字表法:是实验研究中广泛采 用的方法,按随机数表某段连续出现 的数字与事先将受试对象的编号对应 分组。 (在Excel中可利用随机数字发生器生成 任意随机数字表, RAND()*(b-a)+a)
3.分组方法 ⑴ 配对设计 将实验对象按其相似的 性质或条件进行配对,然后将每对中 的两个实验对象分别随机分配给实验 组与对照组。 配对形式可分为:
实验设计(experimental design)原理及基本原则
魏敏杰、阮 强、王振宁、富伟能 罗 阳、孟繁浩、单风平、陈 磊
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