實驗設計-4h

1、第九章 實驗設計,三峽大學醫(yī)學院王南平,第一節(jié) 實驗研究概述,一、實驗設計的概念,實驗研究(experimental research )是嚴格控制其它干擾因素的條件下，研究實驗因素或處理因素對實驗對象的效應及影響。 實驗設計(experiment design)是指研究人員對實驗因素作合理的、有效的安排，最大限度地減少實驗誤差，使實驗研究達到高效、快速和經濟的目的。,醫(yī)學實驗設計(medical experimental

2、design)是將實驗設計的基本原理和方法應用于醫(yī)學研究。即科學、合理地安排實驗因素，排除所有的干擾因素，取得實驗結果或效應。干擾因素也稱非實驗因素，是指實驗因素以外的可以影響實驗效應及實驗結果的一切可能的因素。一般多為受試對象本身的特征及外界環(huán)境因素，其來源復雜，范圍廣，經常不易控制或不易察覺。,1.論證性 通過實驗或試驗來獲得結果，驗證假設。2.對照性 必須設立對照，并進行可比性檢驗。3.隨機性 實驗研究應遵循隨機化原則

3、。4.干預性 人為選擇實驗條件、人為控制實驗因素。,二、實驗研究特點,5.醫(yī)德性 受試對象多為病人或健康人，進行研究時要考慮人道主義，考慮醫(yī)德，避免醫(yī)療糾紛。6.依從性 指受試對象執(zhí)行研究者計劃時的服從程度。直接影響研究結果的真實性，需要采取特別措施來提高研究對象的依從性。7.復雜性 在試驗中，非試驗因素會干擾試驗的結果，若設計時應充分考慮并嚴格控制.,1.動物實驗(animal experiment) 是指用人工飼養(yǎng)繁

4、殖的動物進行實驗研究。 特點：容易控制處理因素及背景干擾因素，實驗誤差較小，實驗成本較低，觀察的實驗效應較為客觀。收集資料及分析資料均較為方便。幾乎可用于醫(yī)學研究的各個領域。缺點:由于種屬差異動物實驗的研究結果不能直接推論到人體上，只能作為人體研究的參考依據或基礎數(shù)據。,三、實驗研究分類,常用于醫(yī)學研究的實驗動物有大白鼠、小白鼠、豚鼠、兔子、貓、狗、羊和豬等，還可以是猴及靈長目類動物。各種動物都有其自身的特點，選擇動物時，要根據研究

5、目的先確定動物的種類，還應特別注意動物的性別、年齡、品系等特征。,2.臨床試驗(clinical trial)：臨床試驗是指按科學的實驗方法，研究疾病在臨床階段規(guī)律的試驗。臨床試驗研究的對象主要是病人或健康人。（1）選擇病人: 選擇病人時除考慮病人本身的特征外，還要考慮疾病的特征，如病情的發(fā)展狀況，常規(guī)治療方案的療效情況，病人的生存狀況是否存在危險等等方面。,(2)選擇健康人 一般是作為試驗的對照組，考慮的各方面因素與病人相同或

6、相近。由于人的背景因素及個性特征極為復雜，在進行臨床試驗研究時，尤其要考慮醫(yī)德方面的問題,即通過倫理學論證。周密設計，避免出現(xiàn)各種意外情況。這是人體臨床試驗研究與動物實驗研究根本的區(qū)別。,（3）新藥臨床試驗分期：Ⅰ期：初步的臨床藥理學及人體安全的評價。觀察人體對藥物的耐受程度和藥代動力學。Ⅱ期：治療作用初步評價。觀察目標適應癥患者的治療作用和安全性。Ⅲ期：治療作用確證。進一步驗證藥物適應癥患者的治療作用和安全性，評價利益和風險Ⅳ

7、期：新藥上市后的應用評價?？疾鞆V泛使用情況下的藥物療效和不良反應，評價在普通人群或特殊人群中使用的利益和風險以及給藥劑量等。,3、社區(qū)干預試驗(community intervention trial)：是指對社區(qū)中的所有人群施加某種處理，并觀察較長一段時間的研究。其目的是通過干擾人群中的某些危險因素或施加某種保護性措施，觀察干擾措施在社區(qū)人群中產生的效應或效果。社區(qū)干預試驗涉及人群數(shù)量多，人群結構復雜，不易控制處理因素及背景干擾因

8、素，且難以進行隨機化分配，其試驗效應及效果往往不易準確判斷。,（一）優(yōu)點：人為控制實驗因素、控制實驗誤差，使結果受外部因素影響較少；可用于驗證因果關系。（二）缺點：設計比較復雜；實驗結果用于實際時其代表性較差；試驗過程往往涉及醫(yī)德問題。,四、實驗研究優(yōu)缺點,第二節(jié) 實驗設計基本要素,實驗設計 基本構成,三個基本要素,四個基本原則,受試對象處理因素試驗效應,隨機原則對照原則重復原則均衡原則,,,,,實驗設計的基本構成：三要

9、素及四原則。,實驗設計的“三要素”：處理因素、受試對象、效應指標一項實驗研究的課題應該包括“三要素”例如：某藥治療高血壓的療效觀察在實驗設計階段，研究人員應根據實驗研究的目的，緊緊抓住這三個基本要素，并應全盤考慮如何去合理有效地安排這三個基本要素。,受試對象（study subjects）是指在實驗研究中研究人員需要觀察的客體，即處理因素作用的對象。受試對象主要包括人、動物、微生物、人或動物的組織、細胞或生物材料。,一、受試對

10、象,受試對象的確定：根據不同研究目的而定。1.學參考值范圍：健康人或者是相對健康者2.病因學研究：暴露或未暴露于某危險因素的人群3.診斷方法：確診為某病的患者和未患本病的人4.研究療效：確診為某病的患者5.基因靶向研究：基因結構較為清楚的動物6.蛋白質組學研究：從細胞中提取的蛋白質,受試對象的條件 1.對處理因素敏感 2.對處理因素有比較穩(wěn)定的反應性 3.可行性存在下列情況之一者，不宜作

11、為臨床科研對象： 1.存在影響反應結果的并發(fā)癥 2.危重狀態(tài) 3.多種療法無效者 4.不能或不愿配合者,臨床試驗研究的對象絕大多數(shù)是病人。選擇病人時應注意： 入選標準：按國際疾病分類診斷標準 剔出標準：排除某些影響研究的病例例：奇曼丁治療骨科慢性疼痛療效觀察 曲馬多，英文名：Tramadol（INN），為非阿片類中樞性鎮(zhèn)痛藥,可用于治療中等至嚴重的疼痛.,納入標

12、準：⑴中度以上慢性非癌癥性疼痛⑵服用非類固醇抗炎藥疼痛緩解不明顯或不能耐受者⑶由骨骼肌肉退行性病變、椎間盤突出、骨質疏松等引起的慢性疼痛⑷年齡大于18歲⑸有能力按照研究方法服用藥物并完成觀察記錄的患者,排除標準：⑴患有嚴重中樞神經系統(tǒng)疾病者⑵已知對阿片類藥物過敏者⑶二周內使用過單胺氧化酶抑制劑的患者⑷精神疾病患者⑸有癲癇病史者⑹有嚴重心、腦、肝、腎疾病的患者⑺懷孕、哺乳期的婦女,受試對象影響因素的控制動物：種類

13、、品系、年齡、性別、體重、窩別、營養(yǎng)狀態(tài)等人：年齡、性別、文化水平、經濟狀況、居住條件、生活習慣、飲食因素、嗜好等,選擇臨床研究對象的要點1、研究對象的代表性2、研究對象的依從性3、研究對象的收益4、自愿者的問題,是指由研究人員施加于受試對象并能產生一定試驗效應的因素。醫(yī)學科研中常用的處理因素主要有下列幾大類： 1、物理因素 2、化學因素 3、生物因素 4、行為因素,二、處理因素,在實驗研究中，由于影

14、響試驗結果的因素很多，有時則十分復雜。因此，在安排施加處理因素時，應考慮下列幾個方面 。1、確定處理因素和非處理因素 實驗研究中應根據研究目的確定處理因素和非處理因素。一般情況下，兩者的區(qū)別并不困難。 2、處理因素標準化 是指在進行同一個實驗研究時，施加于多個受試對象的處理因素是相同一致的。不能隨意加以改變。尤其是用于病人的藥物。,實驗效應（experimental effect）是指處理因素施加于受試對象并經過一定時間，受試對

15、象產生的各種反應及表現(xiàn)。這些反應可以是主觀的，也可以是客觀的。實驗效應可以用各種各樣的具體指標來表示。觀察實驗效應，應盡可能選擇客觀指標以及容易檢測及分析的指標。,三、實驗效應,1、定量指標：可以用具體的度量衡單位來表示的指標。身高、體重、脈搏。根據具體指標的要求，精確到小數(shù)點后面若干位。2、分類指標：按受試對象的屬性或特征先分類，再計數(shù)各類的個數(shù)。如某檢測指標的結果可以用“是”或“否”，“陰性”或“陽性”來表示。,（一）觀察指標的

16、分類,1.聯(lián)性性 是指觀察指標與研究目的有著本質而密切的聯(lián)系，能夠確切反映處理因素的試驗效應。這些指標可以通過查閱文獻或根據以往經驗而獲得。2.客觀性 是指能夠借助各種檢測手段及方法所觀測記錄的指標。如血壓，紅細胞數(shù)，心電圖，尿鉛含量等指標。,（二）選擇觀察指標的要求,3.精確性 包括兩層含義。一是準確度，即指實際測量值與真值的接近程度。準確度越高，測量值越接近真值，誤差則越小。盡管真值往往未知，但準確度越高，指標的可靠性越高

17、。二是精密度，指在重復觀察及測量時，觀察值與其平均值的接近程度。精密度越高，說明重復的測量值越接近，檢測設備或手段的穩(wěn)定性越好。,4.穩(wěn)定性 是指觀察指標變異度的大小。穩(wěn)定性高，則變異度小，指標的代表性強，反之亦然。穩(wěn)定性一般可以用該指標的變異系數(shù)來表示。如果變異系數(shù)不超過15%～20%，則該指標的穩(wěn)定性較好。5.靈敏性 是指各種檢測手段和方法能夠檢測出試驗效應微小變化的能力。靈敏性越高，則檢測出試驗效應微小變化的能力越強。隨著

18、科學技術的快速發(fā)展，檢測手段的靈敏性將會越來越高。,6、特異性 是指檢測指標的排它性,是觀察指標對某種特殊試驗效應及結果的反映能力。特異性越強，觀察指標反映某種試驗效應的能力越強。 特異性對診斷嚴重疾病的意義非常重要。如果某檢測指標特異性強，則該指標對確診和早期發(fā)現(xiàn)嚴重疾病具有直接意義。如檢測指標甲胎蛋白對確診早期肝癌具有重要意義。,第三節(jié) 實驗設計的基本原則,案例 例1：1996年某單位報告了果膠驅鉛的療效。 30名鉛

19、中毒工人脫離現(xiàn)場后住院治療，治療前測尿鉛均數(shù)為0.116mg/L，血鉛均數(shù)為1.81mg/L。服用20天后再測，尿鉛均數(shù)降為0.087mg/L，血鉛均數(shù)為0.73mg/L，說明果膠的驅鉛效果較好。請評述以上研究。例2：某醫(yī)藥廣告列舉了20例肥胖患者服用減肥膠囊的減肥效果，服用一周后體重減少了3斤，療效顯著。請評述該結果。,實驗研究遵循“四原則” 對照原則 隨機原則 重復原則

20、 均衡原則（盲法原則）遵循“四原則”的目的是有效控制非實驗因素產生的誤差。,,誤差公理：凡實驗結果都會有誤差，誤差自始至終存在于一切科學實驗的過程之中?？刂茖嶒炚`差的總體要求是：切實杜絕過失誤差，盡量消除系統(tǒng)誤差，努力減小隨機誤差。關鍵措施是：認真貫徹實驗設計的“四個原則”，加強質量控制，校正儀器和試劑，必要時采用盲法設計。,誤差,隨機誤差,非隨機誤差,抽樣誤差,,隨機測量誤差,非系統(tǒng)誤差（過失誤差）,系統(tǒng)誤

21、差,選擇性偏倚,測量性偏倚,混雜性偏倚,,,,,,（一）概念隨機化（randomization）是指總體中的每一個個體都有同等的機會被抽取或被分配到實驗組及對照組中去。隨機化原則的核心是機會均等。,一、隨機化原則,隨機≠“隨意”隨機（random） ： 機會均等隨意（as will）： 隨主觀意愿隨機化分組，能控制混雜因素，使各實驗組非實驗因素的條件均衡一致，以消除非實驗因素對結果的影響。,（二）隨機類型1.抽樣隨機

22、每一個符合條件的實驗對象參加實驗的機會相同，即總體中每個個體有相同的機會被抽到樣本中來；2.分組隨機 每個實驗對象被分配到不同處理組的機會相同；3.實驗順序隨機 每個實驗對象接受處理先后的機會相同。,（三）隨機的方法1.抽簽法2.隨機排列表 （附表10，P272） 隨機數(shù)字表法（附表11，P273）3.計算器或計算機產生隨機數(shù)字分組法,二、對照原則,通過對照組效應鑒別出實驗組效應的大小控制非實驗因素的影響減少

23、或消除實驗誤差,實驗組 T + C Et + Ec 對照組 C Ec T Et,實驗因素,非實驗因素,,實驗效應,非實驗效應,,,,,,（1）對照原理,（2）設置對照的原則,均衡性：指在設立對照時除給予處理因素不同外，其他

24、對實驗效應有影響的因素(非處理因素)盡量均衡一致。組間的均衡性檢驗可用t檢驗，F(xiàn)檢驗，x2檢驗，等。,（3） 對照的類型,配對對照（paired control）每對受試對象的非處理因素控制一致，因而減少了誤差，節(jié)省樣本含量。同源配對：每份樣品分為2份，個體的對稱部位、用藥前后異體配對：組間對照（group control）：將受試對象隨機分為兩組或若干組，比較兩組或多組間測定值的差異。由于各組相互對照同時進行，又稱為平行對照。,

25、（4）常見對照的設置,空白對照標準對照實驗對照自身對照相互對照安慰劑對照歷史對照,對照組不加任何處理措施。例如：①實驗組兒童接種疫苗，對照組兒童不接種疫苗。②試劑空白、血樣空白、無酶解空白、底物空白等。特點： 簡單易行，對象為 人時容易引起心理差異，從而影響實驗效應的測定。,1、空白對照,標準對照是指公認或習慣的標準方法、標準值或正常值作為對照。一般是多個地區(qū)多年累積的經驗結果，具有參考價值和意義。實驗研究中一般不用

26、標準值作對照，主要是某項實驗研究中的實驗條件難以與標準值的實驗條件相一致，不具備良好的可比性。臨床試驗研究中有時可用常規(guī)療法或經驗療法作為標準對照組。,2、標準對照,實驗對照是指對照組雖未施加處理因素，但卻施加了某種與處理因素有關的實驗因素。這是一種比較特殊的非處理因素。 例如，研究賴氨酸對促進兒童的生長發(fā)育作用，實驗組兒童的課間餐為加賴氨酸的面包，對照組為不加賴氨酸的面包，兩組兒童面包的數(shù)量是一致的。,3、實驗對照,自身對照是指在

27、同一個受試對象的不同時間，觀察對照組和實驗組的效應。,4、自身對照,相互對照是指不專門設置對照組，而以各實驗組之間互為對照，比較各處理因素試驗效應的相對大小及作用。,5、相互對照,安慰劑（placebo）是指一種無藥理作用的“假藥”，與試驗藥物在外觀、劑型等方面不能被受試對象所識別。安慰劑對照則是指將安慰劑施加于對照組的受試對象。是一種特殊的空白對照，其目的主要是排除病人或受試對象的心理偏見。,6、安慰劑對照,歷史對照是指以過去或以往

28、的研究結果作為對照。主要用于對難治或無法治愈的疾病的研究，如晚期惡性腫瘤，狂犬病等疾病。這些疾病難以治愈或無法治愈，這種累積下來的治療結果就成為歷史對照。例如，狂犬病一但發(fā)病，其治愈率幾乎為零，這是一個歷史的治療結果。歷史對照一般不宜使用，應用時應特別注意資料的各種背景條件因素及其可比性。,7、歷史對照,值得注意的是：不要誤認為高、精、尖的的實驗技術可以不設對照。用分子生物學和細胞生物學方法研究某一生命現(xiàn)象和細胞活動時仍然要遵循對照

29、原則。例如用PCR擴增技術鑒定某一基因突變位點是否為某一特定遺傳病的致病突變基因時，不僅要選擇“先證者”、整個家系成員、當?shù)卣Ｈ巳?。而且每次PCR實驗本身，都要包含陰性對照（不加DNA模板）或陽性對照（排除模板質量因素的影響）,重復(replication)原則是控制非實驗因素對實驗效應影響的另一有效措施。重復含義：樣本量（充足）、重復實驗樣本含量越大或試驗重復次數(shù)越多，則越能反映機遇變異的客觀真實性。樣本含量的估計在后面敘述

30、。,三、重復原則,均衡的原則也稱為齊同原則，是指對照組除處理因素與實驗組不同外，其它各種條件及因素應基本一致。對照組與實驗組應具有較好的均衡性，才能保證各組之間具有較好的可比性，才能充分顯示出處理因素的效應，排除其它各種因素的干擾和影響。,四、均衡的原則,盲法(blindness)：臨床試驗中，為避免產生偏性（病人的心理、經濟、社會環(huán)境的影響；或研究者自覺不自覺的主觀偏性的影響），使受試者和/或測量者事先不知道受試者接受何種處理，從而

31、得出不受人為原因干擾的試驗結果即盲法。,五、盲法原則,單盲：受試者不知分組的盲法設計。 雙盲：受試者、執(zhí)行者均不知分組。 三盲：受試者、執(zhí)行者、設計者都不知分組,盲法分類,第四節(jié) 樣本含量估計,正確確定樣本含量是實驗設計中的一個重要部分。在估計樣本含量時，應當注意克服兩種傾向：片面追求增大樣本例數(shù)，其結果導致人力、物力和時間的浪費。也可能引入更多的混雜因素。忽視足夠的樣本含量的重要性，樣本含量偏少，檢驗效能(Power＝1－β

32、)偏低。,一、確定樣本含量的意義,二、決定樣本含量的條件,估計樣本含量可以通過公式計算，也可通過查表，在確定要比較的總體后，都需事先確定 ：1、檢驗水準?2、檢驗效能1??3、總體標準差、總體率和總體均數(shù)的估計4、容許誤差?（兩總體間的差值）,三、常用的估計樣本含量的方法,配對比較（樣本均數(shù)與總體均數(shù)的比較）兩樣本均數(shù)比較多個樣本均數(shù)比較隨機區(qū)組設計兩樣本率比較多個樣本率比較,1、配對比較（樣本均數(shù)與總體均數(shù)的比較）,

33、例1：某醫(yī)師試驗某種升白細胞藥的療效，先以9例低白細胞病人做預試驗，結果計算出用藥前后白細胞差值的標準差為2.5千個/mm3 ,現(xiàn)要做正式臨床試驗，且要求白細胞平均上升1千個/mm3才算該藥臨床有效，問要多少病人進行正式臨床試驗？,解：本例?＝1，?＝2.5，α=0.05（單側）, β=0.10（單側），先以?＝?查t界值表，得： t0.05, ? =1.645，t0.10, ? =1.28，代入公式,配對設計資料算得的n值，

34、為所需樣本含量的對子數(shù)。,2、兩樣本均數(shù)比較,例2 在進行有兩種處理的動物冠狀靜脈竇的血流量實驗時，A處理使平均血流量增加1.8ml/min，B處理使平均血流量增加2.4ml/min，設兩種處理的標準差相等，均為1.0 ml/min ，α=0.05，β=0.10，若要得出兩處理有差別的結論，需要多少實驗動物？,已知： ? =2.4-1.8=0.6(ml/min) σ=1.0 ml/min ，α=0.05，β=0.10,3、多個

35、樣本均數(shù)比較所需樣本含量估計,式中k為組數(shù)， 分別為各組的均數(shù)與標準差的估計值， 為界值。,,,例3：擬用四種方法治療貧血，估計治療后血紅蛋白（g/L）增加的均數(shù)分別為18、13、16、10，標準差為10、9、9、8，設α=0.05, β=0.10，若要得出有差別的結論，問每組需觀察多少例？,,解：先用自由度 第二次 第三次直至前后兩次求得的結果趨于穩(wěn)定

36、為止。,,已知：治療后血紅蛋白(g/L)增加的均數(shù)分別為18、13、16、10，標準差為10、9、9、8。本例：,,,,兩次計算結果相近，故可認為每組需要觀察33例，四組共需132例。,4、隨機區(qū)組設計樣本含量的估計,式中n為每組所需樣本數(shù)；Mse為誤差的均方；D為組間差值；Q值查表,,欲比較四種不同藥物降低血清谷草轉氨酶的療效。從預試驗于已知誤差的均方為30U/dl，組間差值可達8U/dl(四種藥物間的兩兩比較，做幾次？)，擬取α=0

37、.05, β=0.10，問每組需要多少病例？,,解：本例Mse＝30；D＝8；Q＝3.8 u0.05(1)=1.645 每組需要28例，共需112例,5、 兩組樣本率比較,例5：初步觀察甲、乙兩藥對某種疾病的療效，初步試驗得甲藥有效率為60％，乙藥有效率為85%。現(xiàn)擬進一步治療試驗，設α=0.05, β=0.10，問每組最少需要觀察多少病例？（平方根反正弦變換）,第五節(jié) 實驗研究中的偏倚,一、偏倚的概念

38、及分類,偏倚：是指在試驗中由于某些非實驗因素的干擾所形成的系統(tǒng)誤差，歪曲了處理因素的真實效應。常見試驗研究中的偏倚有：1、選擇偏倚2、測量偏倚3、混雜偏倚,二、測量偏倚,在試驗過程中對實驗驗對象進行觀察或測量時而產生的偏倚。1、沾染：對照組的實驗對象接受了實驗組的處理措施，提高了對照組的效應，其結果可造成實驗組和對照組的差異減小。2、干擾：實驗組從實驗外接受了對實驗因素有效的因素，提高了實驗組的效應，其結果使實驗組和對照組的

39、差異增加。,3、依從性：受試者對干預措施或實驗過程的執(zhí)行程度。依從性好壞可直接影響實驗效應的真實性。4、失訪：受試者在實驗過程中由于某種原因不能完成實驗者均為失訪。(失訪率應控制在15-20%以內)5、觀察記錄失誤：記錄數(shù)據不完整或不真實6、心理因素干擾：,第六節(jié) 常用實驗設計方法,一、隨機對照試驗,完全隨機設計是最常用的一種設計方法，不受組數(shù)的限制。按隨機數(shù)字表或抽簽的方法將受試對象進行分組的方法。例:將20名受試對象分為

40、2組?？捎糜嬎闫鳟a生隨機數(shù)字，遇單數(shù)進甲組，遇雙數(shù)進乙組，兩組例數(shù)不等時，再做適當調整。,設計要求：1.各組樣本含量可以相等，也可以不等，但在總樣本含量不變的情況下，各組樣本含量相等時的設計效率最高；2.對照組可以不止一個；各組應達到均衡一致；避免混雜因素對實驗結果的影響。3.獲得的實驗數(shù)據可用 t 檢驗、單因素方差分析、兩組或多組獨立樣本秩和檢驗等方法進行分析。,例9.1（P105）：將10例實驗對象分為兩組。步驟：

41、1.實驗對象編號 2.查隨機數(shù)字排列表(附表10) 3.確定分組規(guī)則（去掉10~19，按照單雙）對象編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10隨機數(shù)字 6 1 5 4 0 7 8 3 9 2所屬組別 甲 乙 乙 甲 甲 乙 甲 乙 乙 甲甲組研究對象：1、4、5、7、10乙

42、組研究對象：2、3、6、8、9。,例：將15只動物隨機分為3組。將動物按體重編號，查隨機排列表，(P272，如第1行，舍去>15的數(shù)據)。并確定隨機數(shù)1~5者為甲組，6~10為乙組，11-15者為丙組。,統(tǒng)計分析方法 方差分析；秩和檢驗,分配結果,,二、配對設計,按某種或某些條件配對，除處理因素不同外其他條件相同或相似，對子內隨機。,按納入標準,確定對象,,對子1,對子2,對子3,...,,按配對條件,實驗組,對照組,實

43、驗組,實驗組,對照組,對照組,,,,,,,隨機分組,,例： 試將8對受試者隨機分入甲、乙兩處理組：先將受試者編號，如第一對第1受試者編為1.1，第2受試者編為1.2，余仿此。隨機指定隨機排列表第2行，舍去9~20間的數(shù)字，并規(guī)定序數(shù)單數(shù)取甲、乙順序，雙數(shù)取乙、甲順序。,分配結果,配對設計的特點是：可以節(jié)約樣本含量，增強組間均衡性，提高試驗效率，減輕人力、物力和財力負擔。在臨床試驗中，配對設計應用廣泛。醫(yī)學科研中常見的配對設計有下列幾種

44、類型：（1）配對設計 將兩個條件相近的受試對象按1:1配成對子，然后對每對中的個體隨機分組，再分別施加處理因素觀察效應。,（2）自身對照： 臨床上常見情況是，把病人治療前與治療后的檢測指標值作為一對數(shù)據。若干個病人的檢測值作為若干對數(shù)據。這種設計為配對設計中的一種。（3）同一標本用兩種方法檢測：采集的同一份標本或樣品如果用兩種方法進行檢測，則得到一對數(shù)據。檢測一批樣品則得到若干對數(shù)據。此種設計也屬于配對設計。,三、交叉設計,按納入

45、標準,確定對象,A處理(測量),B處理(測量),B處理(測量),A處理(測量),間歇期,,,,,,,,階段Ⅰ,階段Ⅱ,隨機化,是在自身配對設計基礎上發(fā)展的雙因素設計，可在同一對象身上觀察兩種處理的效應，并能減少誤差，提高檢驗效率。,交叉設計是成組設計與自身配對設計的綜合運用，其適用范圍與自身配對設計相同；一般樣本量要求為偶數(shù)。臨床上適用于目前尚無特殊治療而病情緩慢的慢性病患者的對癥治療。不適宜有自愈傾向，或病程較短的疾病的治療研究。

46、在藥代動力學研究中被指定為標準方法。兩種處理因素必須沒有蓄積作用(延滯作用)，兩次處理間應有足夠長的間歇期以洗脫延滯效應。間歇期的長短視處理因素的半衰期而定，一般至少為5～6個半衰期。,交叉設計的特點1.節(jié)約樣本含量，試驗效率高。2.可以均衡因施加處理因素的時間順序不同對試驗效應的影響。3.每個受試對象均可接受A和B兩種處理因素。4.需用交叉設計的方差分析方法處理數(shù)據，其計算稍嫌繁瑣。,5.要求兩種處理因素不能相互影響。觀察

47、時間不能過長，處理效應不能持續(xù)過久。6.臨床試驗設計中，不適合于急性病的療效觀察。由于急性病的病程較短，在試驗的第一階段該病可能已經治愈，則在第二階段不可能再顯示出療效。7.該設計應采用雙盲法設計較好，以避免試驗執(zhí)行者和病人的心理偏見。,例：將已配成對子的10對病人(共計20例)，按交叉設計要求進行A、B兩種處理方式的隨機分配。分組方法及步驟如下。（1）將10對病人任意編為1～10號，再將每對病人依次編號為1.1、1.2，2.1

48、、2.2，…等。（2）查附表10隨機排列表。任意指定隨機排列表一行，比如從該表第9行，舍去10～20，將隨機數(shù)字列于表中。若遇隨機數(shù)字的單數(shù)，則對子中的第1個病人先A后B，對子中的第2個病人先B后A。若遇雙數(shù)，則對子中的第1個病人先B后A，第2個病人先A后B。余類推。,按交叉設計要求對10對病人進行分組,注意：所謂“先A后B”是指試驗開始的第一階段，先對相應病人使用A處理因素；在試驗的第二階段對該病人使用B處理因素?！跋菳后A”的意義

49、與此相反。,四、配伍組設計,又稱隨機區(qū)組設計是配對設計的擴展，將幾個受試對象按一定條件配成區(qū)組，再將每一區(qū)組的受試對象隨機分配到各個處理組中。,按納入標準,確定對象,,區(qū)組1,區(qū)組2,區(qū)組3,...,,,按配伍條件,不同水平或不同處理,,,,,,,隨機分組,不同水平或不同處理,不同水平或不同處理,1.進一步提高了各區(qū)組及處理組的均衡性及可比性；2.可控制一般設計中的混雜性偏倚；3.節(jié)約樣本含量，增強試驗效率；4.可同時分析兩個

50、處理因素的作用，且兩因素應相互獨立，無交互作用；,設計特點,5、每一區(qū)組中受試對象的個數(shù)即為處理組數(shù)，每一處理組中受試對象的個數(shù)即為區(qū)組數(shù)；6、可用雙因素方差分析方法處理數(shù)據，計算較為繁瑣；7、應特別注意該設計中受試對象的區(qū)組分組方法和處理組分組方法，否則將影響到該設計的均衡性及試驗效率。,例：研究人員要觀察2個因素的作用。欲用20只動物分為五個區(qū)組和四個處理組。試進行設計及分組。設計及分組方法和步驟如下：（1）該設計可采用隨機

51、區(qū)組設計方案。分析的兩個因素的作用可分別列為區(qū)組因素和處理組因素。（2）取同一品系的動物20只。其中每一區(qū)組取同一窩出生的動物4只。五個區(qū)組即為五個不同窩別的動物。,（3）將每一區(qū)組的4只動物分別順序編號為1-4號，5-8號，9-12號，13-16號，17-20號，接受A、B、C、D四種處理方式。（4）查附表10 隨機排列表，任意指定5行，如第9至第13行。每行只隨機取數(shù)1-4，其余數(shù)舍去。依次將隨機數(shù)字記錄于各配伍組的編號下，其隨

52、機數(shù)字即為該動物應分入的處理組。,按隨機區(qū)組設計要求對20只動物進行分組,20只動物的分組結果,是一種多因素多水平交叉分組進行全面實驗的設計方法，將兩個或多個實驗因素的各水平進行組合，對各種可能的組合進行實驗。 例如4個因素同時進行實驗，每個因素取2個水平，實驗的總組合數(shù)有24=16個，如果每個因素取3個水平，則總組合數(shù)有34=81個，即這81種組合都要進行實驗。故一般采用簡單的析因實驗。,五、析因設計,最簡單的析因設計為2×

53、;2（或22）析因設計。其意義為：試驗中共有2個因素，每個因素各有兩個水平。再如，2×2×2（或23）析因設計，表示試驗中有三個因素，每個因素各有兩個水平。數(shù)字表達式中的指數(shù)表示因素個數(shù)，底數(shù)表示每個因素的水平數(shù)。,22析因設計,析因設計的特點：1、可分析多個因素多個水平的試驗效應，可以分析各因素的獨立作用及其各因素的交互作用；2、節(jié)省樣本含量，試驗效率高；3、設計時較為復雜，計算較為繁瑣。可用析因設計的方差

54、分析處理數(shù)據。當因素個數(shù)較多時，計算量大，計算工作相當繁瑣，對計算結果的解釋也十分復雜。,實例1：白血病患兒的淋巴細胞轉化率（％），問①不同緩解程度、不同化療期淋轉率是否相同？②兩者間有無交互作用？,,完全隨機的兩因素2×2析因設計,實例2：小鼠種別A、體重B和性別C對皮內移植SRS瘤細胞生長特征影響的結果（腫瘤體積cm3）問①A、B、C各自的主效應如何？②三者間有無交互作用？,完全隨機的三因素2×2×2析

55、因設計,析因設計可以提供三方面的重要信息：1、各因素不同水平的效應大??；2、各因素間的交互作用通過比較各種組合；3、找出最佳組合如果在一次實驗中，一個因素水平間的效應隨其他因素水平的不同而變化時，則因素間存在交互作用，它是各因素效應間不獨立的表現(xiàn)。,如將例中的4個均數(shù)作圖，2條直線方向一致但斜率不等，表示A、B兩因素有交互作用（協(xié)同作用）。,反之，若得2條相互平行的直線，表示A、B兩因素無交互作用。,如果兩條線相交，方向相反，說

56、明隨著A因素增量，B因素的效應有所減弱，兩因素間存在拮抗作用。,交互作用的類型,設實驗研究中有A、B、C、D四種因素，其交互作用的類型如下。1、獨立作用： A、B、C、D，是四個因素各自的單獨作用。2、一級交互作用：A×B，A×C，A×D，B×C， 是任意兩個因素的共同作用（共6種）。3、二級交互作用：A×B×C，A×B×D，…， …是任意三個因素的共

57、同作用（共4種）。4、三級交互作用： A×B×C×D，是四個因素的共同作用。,析因設計各處理組間在均衡性方面的要求與完全隨機設計一致，各處理組樣本含量應盡可能相同；析因設計對各因素不同水平的全部組合進行試驗，故具有全面性和均衡性；析因設計比一次只考慮一個因素的實驗效率高，例如，2×2析因設計是一次考慮一個因素實驗的1.5倍。從得到的信息來看，它節(jié)省了組數(shù)和例數(shù)；當考慮的因素較多，處理組數(shù)會

58、很大，這時采用析因設計不是最佳選擇，可選用正交設計。析因設計的優(yōu)點之一是可以考慮交互作用，但有時高階交互作用是很難解釋的，實際工作中常只考慮一、二階交互作用。,（六）自身前后比較的設計,由于自身前后比較的前后差別是按時間順序固定的。因此前后差別可能是觀察前后條件改變所致。只有在專業(yè)上有充分理由認為：除處理因素外，前后兩次測量期間，所有影響測量結果的因素沒有改變，才能用配對 t 檢驗法比較處理前后的差異。否則，就需要設立平行對照。,如

59、果兩個組研究結果對比，各組前后僅有兩次觀察結果，可先計算各組每個受試者觀察指標的前后差值d，保留正負號，再用成組 t 檢驗法比較兩組結果的差異性。,失眠患者服藥前后的睡眠時間,（七）重復測量設計,對同一試驗單位的某一觀察指標在不同時間多次觀測。如對高血壓患者治療前與治療后2，4，6，8周的心率進行多次測量。將試驗結果的測量時間也作為一個分析因素。重復測量數(shù)據有一定的自相關性，可選用重復測量設計的方差分析 。,例題：將20名藥物依賴患者

60、隨機等分為兩組，分別用消癮扶正膠囊和可樂定治療，每個患者分別在治療前，治療后1天，2天，3天重復測量舒張壓，實驗結果如下。問哪種治療方法舒張壓的下降速度比較平緩？,附：臨床試驗研究,（一）什么是臨床試驗,特點是：以人為試驗對象對干預措施進行前瞻性的追蹤研究整個試驗過程易受多個因素影響，致使試驗結果容易出現(xiàn)偏倚試驗病例需要一定時間的積累主要目的是：尋找有發(fā)展前景的新療法或新藥確定新療法或新藥物是否給人帶來好處,Ⅰ期：初步的臨

61、床藥理學及人體安全的評價。觀察人體對藥物的耐受程度和藥代動力學。Ⅱ期：治療作用初步評價。觀察目標適應癥患者的治療作用和安全性。Ⅲ期：治療作用確證。進一步驗證藥物適應癥患者的治療作用和安全性，評價利益和風險Ⅳ期：新藥上市后的應用評價?？疾鞆V泛使用情況下的藥物療效和不良反應，評價在普通人群或特殊人群中使用的利益和風險以及給藥劑量等。,新藥臨床試驗分期,總體,確定適宜納入實驗的對象,對照組,得出實驗結果,實驗組,選擇統(tǒng)計分析方法進行統(tǒng)

62、計分析,統(tǒng)計和專業(yè)結論,規(guī)定納入標準和排除標準,按隨機化原則分配實驗對象,確定樣本含量,防止測量性偏倚措施，如避免干擾、沾染，采用盲法，增強依從性,,,,,,,,,,,,,,,,臨床實驗框圖,防止選擇性偏倚的措施,,估計并分析混雜性偏倚,,總體,確定適宜納入實驗的對象,對照組,得出實驗結果,實驗組,選擇統(tǒng)計分析方法進行統(tǒng)計分析,統(tǒng)計和專業(yè)結論,規(guī)定納入標準和排除標準,按隨機化原則分配實驗對象,確定樣本含量,防止測量性偏

63、倚措施，如避免干擾、沾染，采用盲法，增強依從性,,,,,,,,,,,,,,,,臨床實驗框圖,防止選擇性偏倚的措施,,估計并分析混雜性偏倚,,總體,確定適宜納入實驗的對象,對照組,得出實驗結果,實驗組,選擇統(tǒng)計分析方法進行統(tǒng)計分析,統(tǒng)計和專業(yè)結論,規(guī)定納入標準和排除標準,按隨機化原則分配實驗對象,確定樣本含量,防止測量性偏倚措施，如避免干擾、沾染，采用盲法，增強依從性,,,,,,,,,,,,,,,,臨床實驗框圖,防止選

64、擇性偏倚的措施,,估計并分析混雜性偏倚,,（二）臨床試驗設計步驟,確定處理因素擬定觀察指標確定試驗對象及其數(shù)量納入標準與排除標準依從性樣本含量確定臨床試驗的分組方法隨機化分組分層隨機分組和分段隨機分組試驗中的盲法選擇適合的設計類型,什么是雙盲臨床對照實驗？,臨床實驗中受試者、研究者、參與療效和安全性評價的醫(yī)務人員、監(jiān)視員、數(shù)據管理人員、統(tǒng)計分析人員都不知道治療分配程序，并在整個實驗過程中不知道病人接受的是何種處理(

65、實驗藥或對照藥)，從而避免他們對實驗結果的人為干擾。,雙盲臨床對照實驗的實施,盲法應自始至終貫穿整個實驗之中，從分配病人入組，研究者對病人的觀察治療，登記病例觀察表，研究人員對病人療效和安全性的評價，監(jiān)視員的檢查，數(shù)據的錄入計算機和管理，直至統(tǒng)計分析，都需保持盲態(tài)。在統(tǒng)計分析結束后才能在監(jiān)視下揭盲。在這以前任何非規(guī)定情況所致盲底泄露，稱為破盲。,,具體實施方法可參見：參考文獻：凌靜萍等. 雙盲臨床實驗的實施. 中國衛(wèi)生統(tǒng)計，1999

66、，16（6）：372-374,臨床試驗研究,實例分析,案例 1,1996年某單位報告了果膠驅鉛的療效觀察，30名鉛中毒工人脫離現(xiàn)場后住院治療，治療前測尿鉛均數(shù)為0.116mg/L，血鉛均數(shù)為1.81mg/L。服用20天后再測，尿鉛均數(shù)降為0.087mg/L，血鉛均數(shù)為0.73mg/L，說明果膠的驅鉛效果較好。請評述以上研究設計。,評價:自身對照忽視自然排鉛作用的影響,案例 2,重量法測定血苯－白蛋白復合物同一標本用GC-MS法測3

67、次；重量法測7次。分析測量結果有無差別，經t檢驗，均值間的差別無統(tǒng)計學意義,這些數(shù)據均來自于一個樣本，不能很好地代表不同濃度樣品所在的總體，不能推論到一般樣品中去。誤用重復取樣取代重復試驗,案例 3,將先來的10名患者分入對照組，將中間來的患者分入A藥組，將最后來的10名患者分入B藥組。這樣分組合適嗎？用“隨意”取代“隨機”,評價:用“隨意”取代“隨機”,案例 4,某醫(yī)生欲比較飲食療法與某種藥物療法對降低血清膽固醇含量的療效

68、，選擇40名高脂血癥病人，設立四個組：（1）正常飲食組；（2）飲食療法組；（3）藥物組；（4）藥物+飲食療法組。最好采用什么設計，簡述理由。如何對資料進行統(tǒng)計分析？,析因設計的方差分析,兩種療法治療血清膽固醇的療效,案例 5,某醫(yī)生對291例急性運動損傷和軟組織風濕病的病人進行了為期1周的臨床觀察，分別在應用扶他林乳膠劑前及用藥后3天和7天對局部休息時疼痛、壓痛和活動時疼痛進行了評價。疼痛按無、輕、中、重，數(shù)量化為0、1、2、3分