3、实验设计的基本原则

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,复习内容,实验性研究和观察性研究的区别,实验设计的基本要素,对照的必要性,没有比较就没有鉴别,疾病的自愈倾向,感冒、哮喘等,100,名感冒患者,体温、鼻塞流涕情况,1,周后观察：体温下降和鼻塞流涕缓解状况,服用感冒药,A,结论：该药能有效治疗感冒，改善鼻塞流涕状况。,200,名感冒患者,服用药物,A,1W,后体温下降，症状缓解,不服用药物,A,1W,后体温下降，症状缓解,随机,服药组,100,人,不服药组,100,人,治疗前症状差别无统计学意义,治疗,1,天时体温差别有统计学意义,1,天后体温降至正常,3,天后体温降至正常,分析：,结论：,实验研究的基本原则,principles,of experimental study,梁海燕,新乡医学院公共卫生学院,实验研究的基本原则,对照原则,principle of control,均衡原则,principle of,homogeneity,随机原则,principle of randomization,重复原则,principle of replication,1.,对照原则,principle of control,据统计，近年来我国临床疗效研究设有对照组的报道虽有明显增加（有的杂志从,1988,年的,38.4%,增加到,1994,年的,71.8%,），但是误用对照组的还很多。,设立对照的意义,消除或减少非处理因素的影响,消除或减少实验误差,衡量一项科研设计是否具有科学性、严密性,校正观察数据（如试剂空白对照）,设置对照的要求,保证各组间的,均衡,，即非处理因素尽可能一致；,消除各组研究对象,心理因素差异的影响,；,根据研究目的选择恰当的对照；,各组例数应,尽量相等,；,各组研究对象的,病理强度应相同,。,对照的常见形式,空白对照,(blank control),标准对照,(standard control),实验对照,(experimental control),历史对照,(historical-control),安慰剂对照,(placebo control),例：研究某中草药烟熏对空气的消毒效果,实验组：中草药烟熏,对照组：单纯烟熏,对照组的受试对象不施加任何处理因素，其处理因素完全空白。,是指不设专门的对照组，而使用现有的标准值或标准方法来作对照。,对照组不施加处理因素，但施加与处理因素有关的其他因素。,是指将研究者以往的研究结果或文献上他人的研究结果与本次研究结果作对照。,对照组的受试对象服用安慰剂。安慰剂（,placebo,）指不含任何药理成分的制剂或剂型，外形与真药相像，如蒸馏水、淀粉片或胶囊等,设置对照的方法,配对对照,(paired-control),组间对照,( group-control),交叉对照,( cross-over control),包括同源配对与异体配对两种。配对对照的抽样误差最小，其统计学效率最高，可节省样本数，故有条件时应优先选用。,是将条件基本一致的不同个体随机分组，分别接受对照处理和实验处理，比较两组或几组间的差异。,为减少组间对照因个体差异大而造成抽样误差，可将先接受对照处理的随后接受试验处理，先接受试验处理的随后接受对照处理，通过交叉减少个体差异。此法适合于实验对照，不设置空白对照。,对照的常见形式,例,1,利什曼于,1909,年报道的伤寒疫苗接种试验,，12038,个正常人随机分为,2,组,，,其中一组,(5473,人,),接种疫苗,，,另一组,(6160,人,),不接种疫苗,。,经过一段时间之后发现,，,前者,21,人,(0.38%),发病,，,后者,187,人,(2.83%),发病,。,通过比较得出结论,，,伤寒疫苗能较有效地预防伤寒发病。,空白对照,对照的常见形式,例,2 1994,年,12,月,1997,年,12,月，收治,42,例门静脉高压症合并食管胃底静脉曲张破裂出血者，采用扩大,Hassab,手术法，术后近期再出血,2,例,(4.7%),，低于传统方法,(11,.,1%,15.3%),。,标准对照,对照的常见形式,例,3,Wistar,大白鼠,20,只，雌雄各半，体重,180,200g,，适应性喂养,1,周后随机分,2,组，对照组喂饲基础饲料，肥胖组喂饲高能营养饲料。,12,月后比较,2,组丙二醛,(MDA),和过氧化物歧化酶,(SOD),，肥胖大鼠血浆,MDA,升高、,SOD,下降，二者均,P,0.01,。,实验对照,评价药物代谢和安全性的,、,期临床试验，探索试验效果和试验方法的预试验，以及有可靠的潜在对照,(,如某手术无成功先例,),、形态学观察和病例个案报道,可以不设立对照,。,对照原则,principle of control,均衡原则,principle of homogeneity,随机原则,principle of randomization,重复原则,principle of replication,实验研究的基本原则,2.,均衡原则,principle of homogeneity,均衡指各组间非处理因素应尽可能相同，即各组具有齐同性（或可比性），从而使处理因素的作用得以正确显示。,随机分组是保证组间均衡性的基本方法。,试验对象的选择,如何选择试验对象在设计阶段就应加以规定，而不是在试验过程中随意选择。,试验对象必须对病人总体有较好的代表性，即能够反映不同病情、不同性别和年龄等各种特征的病人的情况。抽样要遵循随机化原则。,疾病的诊断应按照严格、统一的标准进行，以防止假阳性病人混入。,对是否采用危重病人、年龄过大的病人和孕妇等作研究对象应持慎重的态度。,对象选择,均衡原则,principle of homogeneity,常用的均衡化方法：,交叉均衡,(cross homogeneity),；,分层均衡,(stratified homogeneity),。,例：采用自身对照设计比较两种处理的效果，受试者,8,人，,第一次实验：,4A,，,4B,第二次实验：,4B,，,4A,例：研究药物对高血压病的疗效，因为高血压有低度、中度、高度之分，应先把轻、中、高度的高血压分层，然后在每一层内再随机分组，这样才能做到均衡。,例,1,在甲大学选,10000,名健康大学生，其中男、女各,5000,人，服用某中药干预作为实验组；在乙大学也选用同年龄、同年级、其他条件与甲大学基本一致的大学生,10000,名，男、女各,5000,人，服用安慰剂组作为对照组。经过两年观察，甲大学,10000,人中甲肝发病率明显下降，而乙大学甲肝发病率有上升趋势，结果表明：该中药预防甲肝有显著效果。,采用交叉均衡办法，即每个学校观察人数、性别及其他条件仍然一致，所不同的就是将甲大学和乙大学观察对象,1/2,作为处理组，,1/2,作为对照组，然后分析实验组与对照组之间甲肝发病率差异。,例,2,某医院欲了解新拟的中医辨证治疗方案对消化性溃疡的疗效，以西药雷尼替丁作对照，将住院的,166,例消化性溃疡患者随机分为两组，分组后各组按中医分型的构成如表,2,。,对照原则,principle of control,均衡原则,principle of homogeneity,随机原则,principle of randomization,重复原则,principle of replication,实验研究的基本原则,随机的概念,随机,指被研究的样本是从所研究的总体中,任意,抽取的，也就是说从研究的总体中抽取样本时，要使每一个观察单位都有,同等机会,被分配到观察组或对照组。,3.,随机化原则,随机随便,病人的选择性：对医院、治疗医生、药物,医生的选择性：对病人分组,其他：疾病自身的规律、病人的年龄、性别等,后果：影响疗效的判断；由于不随机，各组差异不符合概率论和统计学原理，使统计学检验结果无效,随机抽样,随机抽样是在一个或多个已知总体中获得有代表性的研究样本。,抽样框架必须是有限总体,，如某地的居民数、某地的育龄妇女数、某学校的肥胖儿童数等。,抽样框架的附加信息,，如居住地、职业、性别、年龄，是选择抽样方法的重要依据。,随机化的表现,随机抽样,保证样本对总体的代表性，使研究结果可以外推到目标人群。,随机分组,每个实验对象分到处理组和对照组的机会相同，提高各组间的可比性。,随机实验,每个实验对象接受处理先后的机会相同，以消除不平衡的实验顺序所产生的偏差。,随机抽样,单纯随机抽样,(simple random sampling),系统抽样,(systematic sampling),分层抽样,(stratified sampling),整群抽样,(cluster sampling),多级（多阶段）抽样,(multi-stage sampling),例如 ：某班有,100,人，现抽取,10,人参加夏令营活动，为了体现公平，采取单纯随机抽样。,1,）人员编号,1,，,2,，,3,.,2,）查,随机数字表,12,，,56,，,85,，,99,，,26,，,96,，,68,，,27,，,31,，,05,3,）这些随机数字编号的同学即被抽中,（,1,）简单随机抽样,间隔抽样或机械抽样。按照一定顺序机械地,每隔若干个观察单位抽取一个组成样本,。,抽样的,起点必须是随机,的，这样系统抽样才是一种随机抽样的方法。,系统抽样,系统抽样方法,例如：,1000,名学生中抽取,200,人，作样本进行骨密度调查，抽样间隔,1000/200=5,，若随机抽取第一号为,2,，则抽取的个体为：,2,，,7,，,12,，,17,，,分层抽样,定义：在抽样之前将总体分为同质的、互不重叠的若干子总体（称为,层,），然后在,每一个层独立地随机抽取样本,。,分层抽样示意图,按比例分配分层随机抽样,，即各层内抽样比例相同；,最优分配分层随机抽样,，即各层抽样比例不同，内部变异小的层抽样比例小，内部变异大的层抽样比例大，此时获得的样本均数或样本率的方差最小。,抽样要求：,层内变异越小越好，层间变异越大越好,，因而可以提高每层的精确度，而且便于层间进行比较。,分层抽样的,分类,由若干个有联系的基本单元组成的集合称为,群,，抽样时以群为抽样单元的抽样方法就称为,整群抽样,。 整群抽样示意图：,黄色为总体,棕色为群,白点为基本单元,整群抽样,抽样单位：,不是个体而是群体,，如居民区、班级、连队、乡、村、县、工厂、学校等。,抽到的样本包括若干个群体，对群体内,所有个体均给以调查,。群内个体数可以相等，也可以不等。,适用范围（要求）：,群内变异大而群间变异小,。,各种抽样方法的抽样误差大小,即分阶段抽样，是大型调查时常用的一种抽样方法。从总体中先抽取范围较大的单元，称为一级抽样单元，再从抽中的一级单元中抽取范围较小的二级单元，这就是两级抽样。还可依次再抽取范围更小的单元，即为多级抽样。多级抽样常与上述各种基本抽样方法结合使用。,多级抽样,总体,第一阶样本,最终样本,多阶抽样示意图：,对照原则,principle of control,均衡原则,principle of homogeneity,随机原则,principle of randomization,重复原则,principle of replication,实验研究的基本原则,重复原则,处理组与对照组的受试者都应具有一定的数量，即要求各组有一定的样本含量。,重复的含意,（,1,）指实验的样本量必须足够大，在相同的实验条件下有充分的重复，以避免实验结果的偶然性，突出表现其必然规律；,（,2,）指任何实验结果的可靠性应经得起重复实验的考验，重复实验是检查实验结果可靠惟一方法。,重复的目的,（,1,）稳定标准差，获得实验误差估计值；,（,2,）使均值接近真实值，使实验组与对照组的差异能够准确地显露出来。在正确地估计实验误差与了解组间差异的基础上，便可科学地做出统计推断，结论较为可靠。,样本大小的影响因素,1、,总体参数（反比）,2、,实验误差,3、,检验水准（反比）,4、,检验效能,5、,资料性质,6、,实验结果的可能性,7、,实验设计的类型,盲法原则,盲法,即使受试者、观察者或,/,和数据分析者不知道受试对象的具体分组情况。,盲法的分类：,单盲,(single-blind),双盲,(double-blind),三盲,(tri-blind),仅研究对象不知道接受的处理因素是什么，而研究人员则知道，其优点是可以避免研究对象的主观因素所致的偏差。由于单盲还保留非盲法的优点。即实施起来容易。在研究对象出现任何变化时，研究人员容易判断其原因，并决定是否中止试验或改变方案，以保证处理因素使用的安全性 。,研究对象和研究人员均不知道每个研究对象谁分在研究组或者对照组，施加处理或不施加处理。这就在很大程度上减少了研究者与被研究者的主观因素对研究结果的影响。,是双盲法的扩展，即研究对象、研究人员和结果分析人员均不知道研究对象的分组和处理情况，这种方法在理论上可减少资料分析上的偏差，但在分析时减弱了对整个研究工作的全局了解，对研究的安全性要求较高，在执行时也较严密，使得实验研究的可靠性增大。,盲法的实施,盲法通常与安慰剂同时应用。,必须有一套有效的,保密制度,，以保证双盲法的顺利实施。,要有安全保证，往往需要一位,第三者,来监督整个实验过程，一旦发生意外或不良反应，能及时查明情况，确定对策。,实验设计中常见错误,重复设置对照、对照不全、缺乏对照,以随意代替随机,样本含量太小,忽视混杂因素的干扰,各组间均衡性不好,例,1,有位医师研究工人接触苯对健康的影响，实验效应是尿中的某一代谢产物，他设置的对照组是不接触苯的工人，以接触苯的工人作为实验组，分别测定对照组与接触工人工作前后尿中代谢产物质的变化。,对照重叠,例,2,已知、两种抗生素有较好的疗效，需进一步比较两药的疗程长短及不良反应的大小。在设计时设置三组：,A,药组、,B,药组和空白对照组。,多余对照,常见的错误,例,3,有文献报道，针刺狗的,“,人中沟,”,穴位对失血性休克的血压与心脏血流动力学有改善作用，采用的是空白对照法（对照组只失血造成休克，而不进行针刺）。,误用空白对照,常见的错误,对照不足,例,4,有人设计某农药污染的粮食对实验动物健康的影响，设计分三组,:(1),污染米饲料组,;(2),污染带糠皮米饲料组,;(3),非污染米饲料组,(,对照组,),。,常见的错误,例,5,观察某中药预防儿童腹泻的效果，在县幼儿园随机抽取,100,名儿童作实验组，在乡幼儿园随机抽取,100,名同龄儿童作对照，假定县、乡幼儿园在试验期的饮食情况相同，观察两组儿童腹泻发生情况并进行比较。,组间均衡性不好,常见的错误,例,6,如用中草药治疗急性阑尾炎,10,例与用某抗生素治疗阑尾炎,4,例作对照进行比较，结果中草药组治愈率,70%(7/10),、抗生素组为,75%(3/4),，得出两组间差异无显著的结论。,样本太小,常见的错误,小 结,实验设计四原则：,对照原则,(principle of control),均衡原则,(principle of homogeneity),随机原则,(principle of randomization),重复原则,(principle of replication),Questions,1.,在实验研究中为什么要注意区分并控制非处理因素？,2.,在实验研究中为什么通常要设立对照组？,3.,为什么对照组和实验组要有足够数量的研究对象？,Thank you !,