1、實驗設(shè)計與調(diào)查設(shè)計,主要內(nèi)容,實驗設(shè)計的特點、目的 掌握實驗設(shè)計的特點； 理解實驗設(shè)計的目的。 實驗設(shè)計的要素、原則 掌握實驗設(shè)計的三大要素、三大原則； 理解實驗設(shè)計各要素、原則的具體要求。 實驗設(shè)計過程 理解常用的實驗設(shè)計方案的過程； 觀察性研究設(shè)計 特點與目的 理解常用的抽樣方法。,研究設(shè)計類型,調(diào)查設(shè)計（觀察性研究） 是指研究者通過客觀地觀察、描述調(diào)查對象來搜集資料，未加任何的干預(yù)措施，比如：調(diào)查了解某地學(xué)齡前兒童的乙肝表面抗原的陽性率，某地新生兒出生缺陷的發(fā)生率等； 實驗設(shè)計（實驗研究） 是指研究者根據(jù)研究假設(shè)主動地對研究對象加以干預(yù)措施，并觀察總結(jié)其結(jié)果，回答研究假設(shè)所提出的問題。,

2、實驗設(shè)計的目的,控制和降低系統(tǒng)誤差對實驗結(jié)果的影響，縮小實驗隨機誤差，以利于進行統(tǒng)計推斷，更確切地回答研究者事先提出的假設(shè)。 Fisher RA（1890-1962） To call in the statistician after the experiment is done may be no more than asking him to perform a postmortem examination: he may be able to say what the experiment died of.,實驗設(shè)計的分類,動物實驗研究：以動物或標本（如細胞、組織等）為研究對象，因此在研

3、究中，研究者可以主動施加干預(yù)措施。 臨床試驗：以人為研究對象。 多中心、隨機、盲法、平行對照臨床試驗（RCT) 社區(qū)干預(yù)試驗：以社區(qū)人群為研究對象，接受某種處理或干預(yù)措施的基本單位是整個社區(qū)或某一人群的亞群。其主要目的是通過干擾某些危險因素或施加某些保護性措施，觀察其對人群產(chǎn)生的預(yù)防效果。,實驗研究的要素,處理因素 受試對象 實驗效應(yīng),處理因素,處理因素是指研究者根據(jù)研究目的欲施加或觀察的、能作用于研究對象并引起直接或間接效應(yīng)的因素。 要求： 抓住主要的處理因素； 找出非處理因素（混雜因素）加以控制； 處理因素應(yīng)標準化。,受試對象,動物實驗對象 和臨床（現(xiàn)場）試驗對象 受試對象的同質(zhì)性 明確的

4、疾病診斷的標準及納入和排除標準 好的依從性,實驗效應(yīng),指處理作用于實驗對象的反應(yīng)，一般是通過某些觀察指標，定量或定性地反映實驗效應(yīng)。 選擇觀察指標的基本原則 指標的選擇必須與研究目的密切關(guān)聯(lián) 客觀性 盡可能選擇客觀指標，避免一些籠統(tǒng)的、不確切的指標。 準確性 選用的指標應(yīng)盡量精確。 靈敏性和特異性 實驗效應(yīng)指標應(yīng)當同時兼顧其靈敏性和特異性，盡量使靈敏性和特異性都高。,實驗設(shè)計的原則,隨機化原則 對照原則 重復(fù)原則 盲法原則,對照原則,設(shè)立對照組的目的是襯托處理因素的效應(yīng)。 所設(shè)立的對照組必須與實驗組達到均衡可比。 除干預(yù)措施外，組間其他影響結(jié)果的非處理因素等盡可能相同。 對所研究疾病的易感度及

5、發(fā)病機會相等。 檢測和觀察方法及診斷標準必須一致。 空白對照、安慰劑對照、實驗對照、標準對照、歷史對照等。,對照的基本形式,自身對照 對照與實驗在同一受試者身上進行，如用藥前后作為對比。 空白對照 對照組不施加任何處理因素。 安慰劑對照 主要目的是為了平衡對照組病人心理因素的影響。 實驗對照（陽性對照） 對照組不施加處理因素，但施加某種實驗因素。 標準對照 不設(shè)立專門的對照組，而是用現(xiàn)有標準值或正常值做對照。 歷史對照,重復(fù)原則,重復(fù)原則包含重現(xiàn)性和觀察單位數(shù)量兩方面的含義。 可靠的實驗結(jié)果應(yīng)能在相同的條件下重現(xiàn)； 可靠的實驗結(jié)論也不能憑一次實驗或35例結(jié)果獲得，一定要有足夠量的觀察單位數(shù)。,

6、盲法,盲法：為了控制臨床試驗過程和解釋結(jié)果時產(chǎn)生的偏倚。 單盲：受試者不知道分組情況。 雙盲：研究者和受試者均未知分組情況和接受處理的具體內(nèi)容。 第三方盲法評價 開放性試驗 盲法技術(shù) 膠囊技術(shù) 雙盲雙模擬,隨機化原則,What：將實驗對象按相同的概率分配到預(yù)先設(shè)定的幾個處理組中。 Why：保證各處理組間在大量不可控制的非處理因素的分布方面盡量保持均衡一致。避免研究者主觀因素對分組的干擾。 How：常用的隨機化方法有抽簽法、隨機數(shù)字表、隨機排列表和隨機函數(shù)法。,常用的實驗設(shè)計方案,單因素：一個觀察因素的不同強度水平作用效應(yīng)間差異的研究。 完全隨機設(shè)計、序貫設(shè)計。 多因素：觀察兩個以上因素不同強度

7、水平下作用效應(yīng)差異的研究。 交叉設(shè)計、隨機區(qū)組設(shè)計、拉丁方設(shè)計、析因設(shè)計、裂區(qū)設(shè)計、正交設(shè)計。,completely random design,完全隨機設(shè)計不考慮個體差異的影響，僅涉及一個處理因素，但可有兩個或多個水平，兩個水平時也稱為成組設(shè)計。 設(shè)計方法：將受試對象編號，按預(yù)先規(guī)定，利用隨機排列表、隨機數(shù)字表或隨機函數(shù)產(chǎn)生的隨機數(shù)字將受試對象隨機分配到各組中。 各處理組的樣本例數(shù)可以相等，也可以不等，但相等時檢驗效率最高。,完全隨機設(shè)計實例,將24只大白鼠隨機分成3個處理組進行實驗，并要求每個處理組8只大白鼠。 隨機分組過程： 1. 將大白鼠按體重編號； 2. 任意指定隨機數(shù)字表中第3行，

8、從第7、8列開始由上向下抄錄24個兩位的隨機數(shù)，重復(fù)數(shù)字刪掉； 3. 將抄錄的隨機數(shù)按大小排序，用秩次R表示； 4. 規(guī)定秩次R為1-8者分入甲組，9-16者分入乙組，17-24者分入丙組。,1. 將大白鼠按體重編號,2. 任意指定隨機數(shù)字表中第3行，從第7、8列開始由上向下抄錄24個兩位的隨機數(shù)，重復(fù)數(shù)字刪掉,3. 將抄錄的隨機數(shù)按大小排序，用秩次R表示,4. 規(guī)定秩次R為1-8者分入甲組，9-16者分入乙組，17-24者分入丙組。,完全隨機設(shè)計的優(yōu)缺點,優(yōu)點：設(shè)計和分析簡單易行。 缺點：只分析一個因素，沒有考慮個體間的差異，因而要求各觀察單位要有較好的同質(zhì)性，否則，需擴大樣本含量。,Ran

9、domized block design,隨機區(qū)組設(shè)計亦稱配伍組設(shè)計，是將受試對象先按配比條件配成區(qū)組，再將各區(qū)組中的受試對象分配到各個處理組。 每個區(qū)組有兩個或兩個以上受試對象，當每個區(qū)組只有兩個受試對象時，也稱為配對設(shè)計（paired design)。 隨機區(qū)組設(shè)計一般以主要的非實驗因素作為配比條件，而不以實驗因素作為配比條件。,隨機區(qū)組設(shè)計實例,將24只大白鼠隨機分成3個處理組進行實驗，并要求每個處理組8只大白鼠。 隨機分組步驟： 1. 將24只大鼠按體重順序編號； 2. 按照體重相近的原則將大白鼠分成8個區(qū)組； 3. 各區(qū)組分別指定隨機排列表中第1-8行，抄錄1-3之間的隨機數(shù)； 4.

10、 規(guī)定隨機數(shù)為1者分入甲組，2者分入乙組，3者分入丙組。,1. 將24只大鼠按體重順序編號,2. 按照體重相近的原則將大白鼠分成8個區(qū)組,3. 各區(qū)組分別指定隨機排列表中第1-8行，抄錄1-3之間的隨機數(shù),4. 隨機數(shù)為1者入甲組，2者入乙組，3者入丙組。,兩種設(shè)計方法分組結(jié)果對比,完全隨機設(shè)計： 甲：1、3、12、14、15、17、18、23； 乙：5、7、8、10、11、16、19、21； 丙：2、4、6、9、13、20、22、24。 隨機區(qū)組設(shè)計： 甲：1、5、7、10、13、17、21、24； 乙：3、4、8、12、14、16、20、23； 丙：2、6、9、11、15、18、19、22

11、。,隨機區(qū)組設(shè)計的優(yōu)缺點,優(yōu)點： 該類設(shè)計按配比條件將受試對象配成對子或配伍組，從而排除了諸多非處理因素對實驗的影響，保證了各組間的可比性，減少了抽樣誤差； 增加了區(qū)組信息，可減少樣本含量，提高統(tǒng)計效率。 缺點： 受配對或配伍條件的限制，有時難以將受試對象配成區(qū)組，從而損失部分受試對象的信息； 區(qū)組內(nèi)有受試對象脫落時會影響統(tǒng)計分析； 自身配對時，兩種處理施加于受試對象的順序效應(yīng)會混雜在實驗效應(yīng)中。,factorial design,析因設(shè)計：是一種將兩個或多個因素的各水平交叉分組，進行實驗（或試驗）的設(shè)計。 它不僅可以檢驗各因素內(nèi)部不同水平間有無差異，還可檢驗各因素間是否存在交互作用。 若因素

12、間存在交互作用，表示各因素不是獨立的，一個因素的水平發(fā)生變化，會影響其它因素的實驗效應(yīng)； 反之，若因素間不存在交互作用，表示各因素是獨立的，任一因素的水平發(fā)生變化，不會影響其它因素的實驗效應(yīng)。,析因設(shè)計,析因設(shè)計與完全隨機設(shè)計的區(qū)別：析因設(shè)計的處理組是由兩個或兩個以上處理因素的不同水平的全面組合而成，即處理組數(shù)等于因素數(shù)與水平數(shù)的乘積。 例如，兩個因素各有3個水平時，實驗組數(shù)為33=9；四個因素各有2個水平時，實驗組數(shù)為2222=16。 應(yīng)用析因?qū)嶒炘O(shè)計時，分析的因素數(shù)和各因素的水平數(shù)不宜過多。一般因素數(shù)不超過4，水平數(shù)不超過3。,析因設(shè)計,常見的設(shè)計模型有22析因設(shè)計，兩因素析因?qū)嶒炘O(shè)計用于

13、研究A、B兩個因素內(nèi)部不同水平間有無差異，特別是研究A、B因素間是否存在交互作用。 22析因設(shè)計是指有兩個因素，每個因素各有兩個水平，共有4個組合。設(shè)A1代表A因素1水平，A2代表A因素2水平；B1代表B因素1水平，B2代表B因素2水平，交叉組合后的22析因設(shè)計模型如下：,析因設(shè)計實例,某醫(yī)師欲研究A、B兩藥是否有治療缺鐵性貧血的作用，以及兩藥間是否存在交互作用。用何試驗設(shè)計可達到研究者的研究目的，并做出設(shè)計分組。 按22析因設(shè)計有4個實驗組，分別為A1B1、A1B2、A2B1和A2B2。設(shè)計分組如下： 第一組（A1B1）：A藥 + B藥 + 一般療法 第二組（A1B2）：A藥 + 一般療法

14、第三組（A2B1）：B藥 + 一般療法 第四組（A2B2）：一般療法,析因設(shè)計的優(yōu)缺點,優(yōu)點：是一種高效率的實驗設(shè)計方法，不僅能夠分析各因素內(nèi)部不同水平間有無差別，還具有分析各種組合的交互作用的功能。 缺點：析因設(shè)計隨因素與水平數(shù)的增加，所需要受試對象和分析工作量急劇增加，分析結(jié)果的解釋也比較復(fù)雜。,crossover design,交叉設(shè)計：是在自身配對設(shè)計基礎(chǔ)上發(fā)展起 來的。該設(shè)計考慮了一個處理因素（A、B兩水平），兩個與處理因素?zé)o交互作用的非處理因素（試驗階段和受試對象）對試驗結(jié)果的影響。,交叉設(shè)計的適用條件和注意事項,處理因素只有2水平，且兩個非處理因素（試驗階段、受試對象）與處理因素

15、間無交互作用。 試驗要求兩個階段之間必須安排一定的間隔時間（洗脫期），以便消除前階段治療措施的殘留效應(yīng)，保證兩階段的起始條件一致，間隔時間的長短決定于藥物從體內(nèi)的排除時間，可參照藥典或預(yù)試驗中藥物在血清中的衰減速度，決定其間隔時間。 適用于病情較穩(wěn)定、病程可以分階段、短期治療可見療效的疾病。,交叉設(shè)計優(yōu)缺點,優(yōu)點： 具備自身配對的全部優(yōu)點，如減少個體差異對處理因素的影響，節(jié)省樣本含量等； 能控制時間因素（試驗階段）對處理方式的影響，因而優(yōu)于自身對照設(shè)計； 各試驗對象皆接受了試驗因素和對照，符合醫(yī)德要求。 缺點： 由于洗脫期要停止治療，給臨床實際應(yīng)用帶來較大困難。,觀察性研究（Observati

16、on Study),觀察性研究：調(diào)查研究，根據(jù)實際情況提出問題，經(jīng)資料收集、整理和分析得出初步的或中期結(jié)果，為下一步建立或驗證假設(shè)，得到更肯定的結(jié)論提供依據(jù)。,觀察性研究,觀察性研究的特點： 研究/分析因素是客觀存在的，研究過程中沒有人為的施加干預(yù)措施，而是客觀地觀察記錄某些現(xiàn)象的現(xiàn)狀及其相關(guān)特征； 不能采用隨機分配的方法來平衡或消除非研究因素對研究結(jié)果的影響。 觀察性研究目的可分為兩種： 了解樣本信息來推斷總體特征； 掌握和探索變量間的相互關(guān)系。,調(diào)查方法簡介,普查： 對總體中所有的觀察單位進行調(diào)查,一般用于了解總體在某一特定“時點”上的情況，如年中人口數(shù)、時點患病率。 典型調(diào)查：亦稱案例調(diào)

17、查。即對事物進行全面了解的基礎(chǔ)上，有目的選擇典型的人和單位進行調(diào)查。 抽樣調(diào)查：是醫(yī)學(xué)研究中最常用的方法，是通過隨機抽樣方法從總體中隨機抽取一定數(shù)量具代表性的觀察單位組成的樣本進行調(diào)查，然后根據(jù)樣本信息來推斷總體特征。,常用的抽樣方法,單純隨機抽樣（simple random sampling） 將調(diào)查總體全部觀察單位編號，再用抽簽法或隨機數(shù)字表隨機抽取部分觀察單位組成樣本。 優(yōu)點：操作簡單，均數(shù)、率及相應(yīng)的標準誤計算簡單。 缺點：總體較大時，難以一一編號。,常用的抽樣方法,系統(tǒng)抽樣（systematic sampling） 又稱機械抽樣、等距抽樣，即先將總體的觀察單位按某一順序號分成n個部分

18、，再從第一部分隨機抽取第k號觀察單位，依次用相等間距，從每一部分各抽取一個觀察單位組成樣本。 優(yōu)點：易于理解、簡便易行。 缺點：總體有周期或增減趨勢時，易產(chǎn)生偏性。,常用的抽樣方法,整群抽樣(cluster sampling) 總體分群，再隨機抽取幾個群組成樣本，群內(nèi)全部調(diào)查。 優(yōu)點：便于組織、節(jié)省經(jīng)費。 缺點：抽樣誤差大于單純隨機抽樣。,常用的抽樣方法,分層抽樣（stratified sampling） 先按對觀察指標影響較大的某種特征，將總體分為若干個類別，再從每一層內(nèi)隨機抽取一定數(shù)量的觀察單位，合起來組成樣本。有按比例分配和最優(yōu)分配兩種方案。 優(yōu)點：樣本代表性好，抽樣誤差減少。 以上四種基本抽樣方法都屬單階段抽樣，實際應(yīng)用中常根據(jù)實際情況將整個抽樣過程分為若干階段來進行，稱為多階段抽樣（multi-stage sampling）。,按研究時間分組,橫斷面調(diào)查（cross-sectional study）； 病例對照研究（case-control study）； 隊列研究（cohort study）。,cross-sectional study,橫斷面調(diào)查、現(xiàn)況研究、患病率調(diào)查（prevalence study）：在按照事先設(shè)計的要求在某一人群中應(yīng)用普查或抽樣調(diào)查的方法收集特定時間內(nèi)疾病的描述性資料，以描述疾病的分布及觀察某些因素與疾病之間的關(guān)聯(lián)。,case