实验设计一、简答题1.交叉设计和拉丁方设计的适用条件和优缺点各是什么？答：交叉设计适用条件：（1）处理因素只有2水平（A、B），且两个非处理因素（试验阶段、试验顺序）与处理因素间无交互作用。

（2）试验要求两个阶段之间必须安排一定的间隔时间，以便消除前阶段治疗措施的残留效应保证两阶段的起始条件一致。

（3）两次观察的时间不能过长，处理效应不能持续过久。

（4）为消除患者的心理作用或防止研究者的暗示，一般多采用盲法。

（6）交叉设计应尽量避免受试者的失访(lost of follow up)。

（7）资料分析中，同样要考虑基线的影响。

拉丁方设计适用条件（特点）：（1）必须是三因素的实验，且因素水平数相等。

（2）三因素是相互独立的，均无交互作用。

（3）各行、列、字母所得实验数据的方差齐。

交叉设计优缺点：优点：（1）具备自身配对的全部优点，如减少个体差异对处理因素的影响，节省样本含量等；（2）能控制时间因素（试验阶段）对处理方式的影响，因而优于自身对照设计；（3）各试验对象皆接受了试验因素和对照，符合医德要求。

缺点：处理时间不能太长；受试对象中途推出造成数据缺失。

限于慢性病的对症治疗，有时停药的间歇期不能为病人接受。

拉丁方设计优缺点：（1）优点是大大减少了实验次数，用较少的实验次数获得较多信息，尤其适用于动物实验和实验室研究;（2）双向控制误差,可以减少实验误差,比配伍组设计优越.（3）可以考核3个因素，也可以考核1或2个处理因素，可同时控制两个因素缺点：（1）是要求处理数必须等于拉丁方的行（列）数，一般的试验不容易满足此条件（2）数据缺失会增加统计分析的难度;(3)重复少,对差别估计不够精确。

2.析因设计的优缺点。

优点：实验效率高:比单处理因素设计能提供更多的试验信息，可用来分析全部因素主效应，以及因素间各级的交互作用，在医学上可用于筛选最佳治疗方案、药物配方、实验条件等研究。

缺点：当因素增加时，实验组数呈几何倍数增加，所需试验的次数很多;不但计算复杂，而且给众多交互作用的解释带来困难。

因此，当因素及水平数较多时，一般不采用完全交叉分组的析因设计，而采用正交设计。

析因设计资料分析：应先分析交互效应。

若交互效应有统计学意义，要逐一分析各因素的单独效应，即固定一个因素对其他因素进行分析；反之，若交互效应无统计学意义，则因素间的作用相互独立，直接分析各因素的主效应。

3.用正交表安排试验的基本步骤是什么？有交互作用的正交试验应如何安排，试验结果又如何分析？有交互作用的正交试验和无交互作用的正交试验的结果分析有何共同点和不同点？答：1．明确试验目的，确定试验指标，挑因素，选水平；2．用正交表安排试验：选合适的正交表，表头设计，水平翻译，列出试验方案表3．按试验方案进行试验：试验安排好后，严格按各号试验的条件进行试验。

4．试验结果的分析：计算各因素的水平总和，计算各因素的极差，选取较优条件。

5．验证试验：通过验证试验，找出比较稳定的较优条件。

有交互作用的正交实验安排实验时除了挑选正交表以外，还要挑选相应的交互作用表，将交互作用当成一个因素，根据交互作用表安排交互作用。

结果分析可以有方差分析法和直观法两种（共同点）。

当交互作用有意义时，要优先分析交互作用，然后再分析主效应（不同点）。

4.什么是重复测量设计？与随机区组设计有何不同？答：重复测量是指对同一观察对象的同一观察指标在不同时间点上进行的多次测量，用于分析该观察指标在不同时间上的变化特点。

1．随机区组设计处理只能在区组内随机分配，每个实验单位接受的处理是不相同的。

重复测量设计中“处理”是在区组（受试者）间随机分配(即一个个体的 m 个时间点的 m 个数据组成一个区组)，区组内的各时间点是固定的，不能随机分配。

2．随机区组设计则要求每个区组内实验单位彼此独立。

2．重复测量设计区组内（同一受试者）实验单位（不同时间点的数据）彼此不独立。

二、分析论述题1、分析回答下列问题利血平（A药）可以使小鼠脑中去甲肾上腺素（NE）等递质下降，现考察某种新药MWC（B 药）是否具有对抗利血平使递质下降的作用，将24只小鼠随机等分为四组，并给予不同处理后，测定脑中NE的含量，结果如下：表1.小鼠经不同处理后脑中NE的含量蒸馏水组利血平组MWC组利血平＋MWC组630 181 715 407760 103 663 397687 138 638 378676 141 887 363892 197 625 4381）资料采用的设计类型是什么？（2x2析因）2）通过方差分析结果可以看出哪些因素对NE 含量有影响？（A 、B 及AB 的交互，答题时具体要说出因素名称）3）对本资料如何下结论？（A 因素之间、B 因素之间及AB 的交互作用对NE 含量的影响不同，答题时具体要说出因素名称）2、为了研究某个化疗辅助药（简称辅助药）提升白细胞计数的疗效，采用2周治疗为一个疗程后停药1周作为一个治疗周期，共治疗两个周期。

收集200名术后肿瘤患者，随机分成两组，第一组在第一治疗周期采用化疗药＋辅助药，在第二治疗周期仅用化疗药，第二组在第一治疗周期仅用化疗药，在第二治疗周期采用化疗药＋辅助药，两组在两个治疗周期所用的化疗药均是相同的，并且剂量相同。

以血常规中的白细胞计数作为该辅助药的疗效评价指标，并且分别在治疗前、第一个治疗周期结束时和第二个治疗周期结束时化验受试者的白细胞计数，试分析该辅助药提升白细胞的疗效。

研究者对白细胞计数资料进行对数变换，然后分别对第一治疗周期和第二治疗周期白细胞计数的对数资料用成组设计定量资料t 检验，比较用试验药和不用试验药的平均水平差异，结果下表表3 白细胞计数取对数后的统计描述S X ±)(ln 几何均数组别 第一治疗周期第二治疗周期用试验药 8.415 4（4 516）±0.181 8 8.340 3（4 189）±0.180 4 未用试验药 8.375 6（4 340）±0.181 4 8.301 9（4 032）±0.194 0t =1.547 0, P =0.123 5t =1.446 9, P =0.149 5研究者认为：基于所述统计结果，没有足够的证据认为该药物可以提升白细胞计数。

请回答：1）基于上述研究背景可以判断该资料属于什么设计类型？（2x2交叉）2）能否认为该研究者用成组t检验进行统计分析是合适的或最佳的？（不能）3）如果不合适或不是最佳的，则又该如何进行统计分析？（交叉设计方差分析：总变异、自由度分解等）SS SS SS SS SS=+++处理总阶段个体误差ννννν=+++处理总阶段个体误差3．研究蛇毒的抑瘤作用,拟将四种瘤株匀浆接种小白鼠,一天后分别用不同的蛇毒成份,各取四种不同的剂量腹腔注射,每日一次,连续10天,停药一天,解剖测瘤重.实验结果如下表。

问不同蛇毒峰，蛇毒剂量抑瘤作用以及不同瘤株对蛇毒作用反应是否不同。

蛇毒分离毒抑瘤实验结果剂量（mg/kg）峰ⅠⅡⅢⅣ合计0．000 A 0.80 B 0.74 C 0.31 D 0.48 2.330．030 B 0.50 A 0.36 D 0.18 C 0.20 1.240．050 C 0.35 D 0.44 A 0.17 B 0.42 1.380．075 D 0.22 C 0.25 B 0.36 A 0.25 1.08合计 1.87 1.79 1.02 1.35 6.03 A;1.58 B;2.02 C;1.11 D;1.32 (A B C D 为各自的合计值)方差分析表变异来源 SS总 V MS F P总0.5179 15行0.2369 30.0789 9.987 P>0.05 列0.1184 3 0.0395 5.000 P<0.05 字母0.1152 30.0389 4.861 P<0.05 误差0.0476 60.00791）基于上述研究背景可以判断该资料属于什么设计类型？（4阶拉丁方）2）完成方差分析表。

3）写出假设检验的步骤并下结论？答：1）建立假设并建立检验水准对于药物间：H0：5个总体均数全相等H1：5个总体均数不等或不全相等对于家兔间：H0：5个总体均数全相等H1：5个总体均数不等或不全相等对于部位间：H0：5个总体均数全相等H1：5个总体均数不等或不全相等α=0.05（2）计算检验统计量F值（3）确定P值，做出统计推断F处理＞F0.05(3，6) P ＜0.05，在α=0.05水准拒绝H0，认为4种蛇毒间差别有统计学意义.F剂量间＜F0.05(3，6) P ＞0.05，在α=0.05水准不拒绝H0，认为4种剂量间差别无统计学意义F瘤株＜F0.01(3，6) P ＜0.05，在α=0.05水准拒绝H0，认为4种瘤株间差别有统计学意义.三.练习（以下研究说出设计类型）4）1.为研究12名高血压病人采用A、B两方案疗效的差别，随即地让其中6名病人先以A发治疗，后以B法治疗；另外6名病人先B法，后A法。

记录治疗后血压的下降值（kPa），结果列于表1。

试分析A、B两方案疗效有无差别。

（2x2交叉）表1 A、B两方案治疗高血压病人后血压的下降情况病人编号阶段1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Ⅰ B B A B A A A A B B B A3.07 1.334.40 1.87 3.20 3.73 4.13 1.07 1.07 2.27 3.47 2.40Ⅱ A A B A B B B B A A A B2.80 1.473.73 3.60 2.67 1.60 2.67 1.73 1.47 1.87 3.47 1.732. 下面的表2是家兔在不同部位注射某种药物后所生疱疹的大小。

家兔共有六只，其编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。

注射部位有六处，其代号为A、B、C、D、E、F，其中A、B、C在脊椎附近，D、E、F在两侧，注射次序用1、2、3、4、5、6来表示。

该表的读法是，第一次注射时1号兔在部位B 处注射，所生疱疹大小为7.5平均厘米；Ⅱ号兔在部位E处注射，所生疱疹大小为8.5平方厘米；余类推。

（5阶拉丁方）表2家兔注射某种药物后不同部位所生疱疹大小（cm2）动物编号注射次序各动物小计各动物平均数1 2 3 4 5 6ⅠB7.5 C6.7 A7.9 D6.1 F7.3 E6.9 41.4 7.07ⅡE8.5 D8.2 B8.1 C9.9 A8.7 F8.3 51.7 8.62ⅢC7.3 F7.3 E6.8 A7.4 B6.0 D7.7 42.5 7.08ⅣA7.4 E7.7 C6.4 F5.8 D7.1 B6.4 40.8 5.80ⅤF6.4 B6.2 D8.1 E8.5 C6.4 A7.1 42.7 7.12ⅥD5.9 A8.2 F7.7 B7.5 E8.5 C7.3 45.1 7.52各次小计43.0 44.3 45.0 45.2 44.0 43.7 265.2 -部位小计 A B C D E F - -46.7 41.7 44.0 43.1 46.9 42.8 - -3.为了考察某药物在疗程为6个月中的持续减肥作用，现考察5个服用该药的女性肥胖者并且身高为162cm的，这5名女性肥胖者在服用该药前、服药3个月和服药6个月的体重测量值(kg)如下：（重复测量设计）肥胖者编号服药前3个月6个月1 48 46 422 53 51 473 52 52 484 52 51 485 53 52 494.为了比较A药和B药在疗程为6个月中的持续减肥的疗效，现有10个身高为160cm的女性肥胖者志愿参加这项研究。