1、常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型和分析方法，用最少的人力、物力和時(shí)間進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，最大限度地豐富、準(zhǔn)確、可靠的信息和結(jié)論。研究設(shè)計(jì)：專業(yè)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)：選題、假設(shè)建立、研究對(duì)象和技術(shù)方法。統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)：以專業(yè)設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，確定統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)的類型、樣本量、分組方法、統(tǒng)計(jì)分析指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)分析方法。根據(jù)加工因素、控制因素和實(shí)驗(yàn)單元的特點(diǎn)，有許多不同類型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是收集數(shù)據(jù)、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法和得出結(jié)論的關(guān)鍵步驟。如果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有錯(cuò)誤，無論用什么統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，都不能得到正確的結(jié)論。因此，只要條件允許，就應(yīng)該在良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)。醫(yī)學(xué)研究中常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有十幾種類型和方法。1.基本概念、總體和樣本(注

2、：樣本應(yīng)具有代表性)總體是指根據(jù)研究目的確定的所有同質(zhì)觀察個(gè)體的集合(整體),樣本是指來自整體的一些觀察個(gè)體。治療因素、非治療因素和橫向治療因素(實(shí)驗(yàn)因素、研究因素，簡稱因素)是指在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)研究目的對(duì)受試者施加的各種人為設(shè)定的干預(yù)措施。非治療因素是指實(shí)驗(yàn)中的非人為干預(yù)因素，如實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的性別和體重、受試者的性別、年齡和狀況、實(shí)驗(yàn)期間的季節(jié)和溫度等。應(yīng)特別注意影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的非加工因素。平衡加工組之間的非加工因素是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。每個(gè)因素的不同狀態(tài)稱為水平，一個(gè)加工因素可以分為幾個(gè)水平，水平的多少是決定實(shí)驗(yàn)組數(shù)量的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)單位和觀察單位實(shí)驗(yàn)單位是指被治療的基本單位。觀測單位是指根據(jù)研究需

3、要確定的收集數(shù)據(jù)的基本單位。一個(gè)實(shí)驗(yàn)單元可以有多個(gè)觀察單元。注：治療之間的差異應(yīng)在實(shí)驗(yàn)單位進(jìn)行比較。單一效應(yīng)、主要效應(yīng)和交互作用簡單效應(yīng)是指在其他因素水平固定的情況下，同一因素不同水平之間的平均差異。主要影響是指某一因素水平之間的平均差異。當(dāng)一個(gè)因素的每個(gè)個(gè)體效應(yīng)隨著另一個(gè)因素的水平而變化，并且它們之間的差異超過了隨機(jī)波動(dòng)的范圍時(shí)，就說這兩個(gè)因素之間存在相互作用。注：在統(tǒng)計(jì)分析中，如果存在交互作用，就需要逐一分析每個(gè)因素的個(gè)體效應(yīng)。相反，如果沒有相互作用，這兩個(gè)因素是相互獨(dú)立的。要分析某個(gè)因素的影響，只需要調(diào)查該因素的主要影響。一、檢驗(yàn)效率檢驗(yàn)效率(power of the test)，又稱保

4、證程度(power)，記錄為1-，指當(dāng)兩個(gè)(或幾個(gè))群體之間存在差異時(shí)，有可能通過假設(shè)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)差異。與、和n相關(guān).如果試驗(yàn)為“陰性”(P0.05)，我們不應(yīng)簡單地?cái)喽ㄖ委煙o效，而應(yīng)檢查試驗(yàn)效率是否不足。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要功能是減少誤差和提高實(shí)驗(yàn)效率。因此，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度講，根據(jù)誤差來源，設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循三個(gè)基本的統(tǒng)計(jì)學(xué)原則，即控制原則、隨機(jī)化原則和復(fù)制原則。重復(fù)和比較也是觀察研究中必須遵循的原則，只有隨機(jī)分組才是實(shí)驗(yàn)研究的顯著特征。隨機(jī)化分組步驟1。實(shí)驗(yàn)單位的數(shù)量從1到N。例如，動(dòng)物可以根據(jù)它們的體重進(jìn)行治療，病人可以根據(jù)它們的順序進(jìn)行治療。2.以隨機(jī)數(shù)為例，隨機(jī)數(shù)的位數(shù)一般與n.

5、3相同。根據(jù)分組要求將讀取的N個(gè)隨機(jī)數(shù)分成若干部分。也就是說，根據(jù)隨機(jī)數(shù)所在的區(qū)間，確定實(shí)驗(yàn)單元應(yīng)該接受的處理例如，當(dāng)兩位數(shù)的隨機(jī)數(shù)被分成兩組時(shí)，隨機(jī)數(shù)0049可以被指定為第一組，而5099可以被指定為第二組；當(dāng)分成三組時(shí)，0133是第一組，3466是第二組，6799是第三組，依此類推。同樣，如果按2: 1的比例分成兩組，01-66為第一組，67-99為第二組。此外，當(dāng)分成兩組時(shí)，也可以根據(jù)奇數(shù)或偶數(shù)來確定組?；蛘?，可以將讀取的n個(gè)隨機(jī)數(shù)從小到大進(jìn)行排序，得到n個(gè)序列號(hào)r，然后根據(jù)r進(jìn)行分組，即根據(jù)r所在的區(qū)間確定實(shí)驗(yàn)單元應(yīng)該接受的處理。4。如有必要，可以調(diào)整分組結(jié)果。如果總共有N個(gè)案例，需要

6、提取一個(gè)案例，則讀取一個(gè)與N位數(shù)相同的隨機(jī)數(shù)，除以N，取余數(shù)作為所畫實(shí)驗(yàn)單元的序號(hào)(規(guī)定如果等分，余數(shù)為N)。常用的隨機(jī)化分組方法簡單隨機(jī)化分段隨機(jī)化分層隨機(jī)化簡單隨機(jī)化讓甲和乙分別代表治療組和對(duì)照組。分組步驟是根據(jù)受試者的體重大小(或就診順序)對(duì)受試者(如動(dòng)物和患者)進(jìn)行編號(hào)，然后給每個(gè)受試者一個(gè)隨機(jī)數(shù)，并規(guī)定0-4個(gè)受試者被分配到A組，5-9個(gè)受試者被分配到B組.一組受試者被隨機(jī)分為兩組。主題編號(hào)。1 2 3 4 5 6 7 8 9隨機(jī)數(shù)4 0 5 7 2 8 1 9 3將組A B B A B A B A B A B A分配給兩個(gè)以上的組時(shí)，如果將隨機(jī)數(shù)1-3、4-6、7-9和C分成三組，

7、則可以指定它們。同樣，可以規(guī)定隨機(jī)數(shù)1-2是組A，3-4是組B，5-6是組C，7-8是組D，并且隨機(jī)數(shù)0和9被省略。簡單隨機(jī)分組法不能保證分組后各組病例數(shù)相等，但當(dāng)受試者總數(shù)較大(如N200)時(shí)，兩組之間的差異概率較小。然而，在正式測試之前，最好檢查隨機(jī)分配表(即分組過程和結(jié)果表)中每個(gè)組的案例數(shù)是否大致相等。如有較大差異(如100例分為兩組，A組15例，B組85例)，可重新建立隨機(jī)分布表。一些研究希望每組病例的數(shù)量是相同的。當(dāng)每組病例數(shù)不相等時(shí)，可以從病例較多的組中隨機(jī)選取一些受試者，將其加入到病例較少的組中，使每組病例數(shù)相等。將20個(gè)實(shí)驗(yàn)單元隨機(jī)平均分成四組。根據(jù)這兩個(gè)隨機(jī)數(shù)，0024為A

8、組，2549為B組，5074為C組，7599為d組。分組結(jié)果如下：(346)，A組5例，B組8例，C組5例，d組2例。需要從B組中抽取3例放入d組。根據(jù)組調(diào)整步驟，讀取3的隨機(jī)數(shù)， 將它除以8(B組的病例數(shù))，余數(shù)為3，然后將B組的第三個(gè)病例(4號(hào))放入d組。同樣，再次讀取隨機(jī)數(shù)4，除以7(B組有7例)，余數(shù)為4，然后將B組的第四個(gè)病例(10號(hào))放入d組。最后，讀取隨機(jī)數(shù)6，除以6(B組有6例)，余數(shù)為6。 將乙組(17號(hào))的第六個(gè)病例歸入丁組。常用的單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的類型和方法(1)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)在統(tǒng)計(jì)分析上具有簡單易行的優(yōu)點(diǎn)。即使每個(gè)治療組的病例數(shù)不同，也不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析。檢驗(yàn)、方差

9、分析或克魯斯卡爾-沃利斯秩和檢驗(yàn)常用于統(tǒng)計(jì)分析。缺點(diǎn)：測試效率不高，只能分析單個(gè)因素，要求實(shí)驗(yàn)單元具有良好的同質(zhì)性。如果同質(zhì)性不好，需要觀察更多的樣本。隨機(jī)分組步驟：(N=16，G=4)實(shí)驗(yàn)單元編號(hào)：1 2 3 4 5 6 7 8隨機(jī)數(shù)：76 63 10 21 85 90 63 08 R 14 12 3 5 15 16 13 2處理T4 T3 T1 T2 T4 T4 T4 T1實(shí)驗(yàn)單元編號(hào)：9 10 11 12 13 14 15 16隨機(jī)數(shù)：27 54 31 03 13 61 24 37 R 7 10 8 1 4 11 6 9處理t2t 3 t1t 3 t2t 3 T3 7、14、8、16、1

10、3、6、3、9、5、1、4，干預(yù)隨機(jī)數(shù)(r)實(shí)驗(yàn)單元號(hào)，T1 T2 T3 T4實(shí)驗(yàn)12、13、4、9、11、15、2、10、14、16、1、5、6、7，分組平衡比較，1 7 4 T1 22210 T3 33112 T3 415 8 T2 5 8 7T2 63514 T4 717 9T3 8211 T3 9 3 2t 1 111 轉(zhuǎn)換-隨機(jī)數(shù)種子-將種子設(shè)置為2000000(默認(rèn))-轉(zhuǎn)換-計(jì)算-目標(biāo)變量填寫ran(變量名)-數(shù)值表達(dá)式：填寫統(tǒng)一(50)0x-確定轉(zhuǎn)換-排列情況-變量并填寫ran-確定(自動(dòng)生成序列號(hào)rran，完整分組，分組)。 統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)表：16行2列(因變量)反應(yīng)變量處理因子

11、反應(yīng)變量處理因子(腫瘤重量g，y)(藥物濃度，T)y T 3.6 1 0.4 3 4.5 1 1 1.7 3 4.2 1 2.3 3 4.4 1 4.5 3 3.0 2 3.3 4 2 2 2 1.2 4 2.4 2 0.0 4 1.1 2 2.7 4單向方差分析，(2)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，又稱配伍組設(shè)計(jì)或隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。 實(shí)際上是配對(duì)設(shè)計(jì)的擴(kuò)展(將在許多方面具有相似條件的受試者配對(duì)成對(duì))和對(duì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的改進(jìn)(即增強(qiáng)平衡可比性)。 在這種設(shè)計(jì)中，在許多方面具有相同或相似條件的受試者被分組為一個(gè)單元組(區(qū)塊，也稱為區(qū)塊或相容組)，其適用于三組或更多組實(shí)驗(yàn)。每個(gè)隨機(jī)單位組中受試者的數(shù)量取決于治療的數(shù)量。

12、如果一個(gè)實(shí)驗(yàn)安排了四種不同的治療，那么每個(gè)單元組應(yīng)該有四個(gè)受試者。由于存在許多單元組，因此可以將許多受試者分配到每個(gè)治療中。優(yōu)點(diǎn)：條件相同或相似的受試者組成同一個(gè)單位組(非隨機(jī))，隨機(jī)分配到每個(gè)治療組，使得治療組之間的可比性更強(qiáng)，改善了組間生物學(xué)特性的平衡，減少了誤差，分析了治療組與配伍組之間兩個(gè)因素的影響，從而達(dá)到更高的實(shí)驗(yàn)效率。缺點(diǎn)：分組復(fù)雜，要求單元組中實(shí)驗(yàn)單元的數(shù)量與治療的數(shù)量相同，有時(shí)難以在實(shí)踐中應(yīng)用。如果有一些遺漏的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)分析是麻煩的。結(jié)果分析：方差分析，弗里德曼秩和檢驗(yàn)，1。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)單元的自然屬性或非加工因素，將實(shí)驗(yàn)單元分成N個(gè)單元組，每個(gè)單元組包含K個(gè)

13、實(shí)驗(yàn)單元。(2)每個(gè)單元組隨機(jī)分配K個(gè)處理。k=2時(shí)的配對(duì)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)單位的自然屬性：動(dòng)物的巢型(同一巢中的k只動(dòng)物)、受試者的體重(體重相近的k只受試者)等。應(yīng)選擇對(duì)測試結(jié)果有很大影響的非處理因素組成一個(gè)單元組。例如，為了研究小鼠在食用不同飼料后的體重增加，可以將體重相似的小鼠分配到一個(gè)單位組中，而在臨床試驗(yàn)中，可以將病情基本相同的患者分配到一個(gè)單位組中。遵循“單元組之間的差異越大越好，單元組內(nèi)部的差異越小越好”的原則。，隨機(jī)單元組設(shè)計(jì)(N=12，b=3，k=4)，1，4，1，3，2，1，3，4，2，4，3，單元組干預(yù)(隨機(jī)數(shù)，r)，11 71 21223 31314 41153無塊RAN r

14、RAN， 變換-隨機(jī)數(shù)種子-將種子設(shè)置為2000000(默認(rèn))-變換-計(jì)算-目標(biāo)變量填充ran(變量名)-數(shù)值表達(dá)式：填充統(tǒng)一(50)0x-確定變換-等級(jí)情況-變量填充ran按塊填充-確定(根據(jù)塊自動(dòng)生成序列號(hào)rran并完成分組)如果單元組之間的差異因單元組選擇不當(dāng)而較小，單元組將占據(jù)n-1個(gè)自由度，但會(huì)增加誤差均方值。 如表一的測試結(jié)果所示，根據(jù)隨機(jī)單位組方差分析(表二)，均方誤差為8.18，如果單位組測向和測向與誤差相結(jié)合(根據(jù)完全隨機(jī)組方差分析)，均方誤差為6.61。軟件操作數(shù)據(jù)表：12行3列(因變量組因素)反應(yīng)變量組處理因素反應(yīng)變量組處理因素(內(nèi)容，y) B(測量方法，T)y B T 27.21 1 24.8 3 1 24.6 1 2 22.2 3 2 39.5 1 3 45.2 3 38.6 1 4 33.0 3 4 23.2 1 24.2 2 43.1 2 3 39.5 2 4雙向方差分析(無交互作用)數(shù)據(jù)不完整(無交互作用)，重復(fù)測量隨機(jī)單位分組設(shè)計(jì)、什么是干預(yù)？測量時(shí)間？主題？(3)非完全平衡區(qū)組設(shè)計(jì)(簡稱BIB設(shè)計(jì))隨機(jī)單元組設(shè)計(jì)要求實(shí)驗(yàn)單元的數(shù)量和單元組中處理的數(shù)量相等。然而，在醫(yī)學(xué)研究中，存在實(shí)驗(yàn)治療的數(shù)量大于可容納在單元組中的實(shí)驗(yàn)單元的數(shù)量的情況。例如，通過三種手術(shù)方法切斷并吻合狗的坐骨神經(jīng)，但是每只狗只有兩條左右坐骨神