第12篇 实验设计.pdf

12 实验设计 中山大学公共卫生学院 医学统计学与流行病学系 骆福添 12.1 实验设计的概念 【例】1987 年某产科医师为研究胎次与儿童智力的关系，收集病案资料（考上大学 人数） ：第一胎 19 人、第二胎 18 人、第三胎 10 人、第四胎 7 人、第五胎 4 人。由 此得出结论：智力与胎次有关，胎次愈多智力愈差，第一胎智力最好。？？ 科研设计就是制订科研工作计划 科研设计包括专业设计和统计设计两部分 为制订好统计设计的计划，有必要回顾一下统计学的要点（附件） 统计设计类型： 实验研究 因Æ果 （动物实验证实病因/效应，如启东肝癌动物实验）正 向推理 临床试验 因Æ果 （临床观察验证/探索，如新药A 脂的降脂疗效）正 向推理 调查研究 果Æ因 （疾病分布探索病因，如中山 NPC 病因）逆推理 （置信度 ） 【例】某研究所有这样一个研究目的：希望考察“A 脂”的降血脂的疗效。拟选择 40 只 小鼠作为实验研究对象，考察 A 脂 （用 20 只小鼠）与公认有效的降血脂药物“洛伐 他丁” （用 20 只小鼠）降低血脂的疗效之间的差别是否有统计学意义，以 LDL（低 密度脂蛋白）为评价疗效的主要指标。具体实施方法如下： 根据预实验和前人的经验，获得关于估计动物只数所需要的基本信息，并估算出每 个药物组所需要的最低小鼠数为 20 只，两个药物组共需要 40 只小鼠；先将小鼠喂 以高脂饮食，使其达到高脂血症状态（称为造模），待造模成功（即指标 LDL 高于 某特定数值）后，采取非人为的方法（即随机化法）将 40 只小鼠均分入 A 脂组和 洛伐他丁组，分别服用相应药物一段时间（药物有规定的剂量和用法），测出每只 小鼠 LDL 值的改变量（即用药前的 LDL 值减去用药后的 LDL 值）。选用适当的统计 分析方法分析两组小鼠的 LDL 改变值， 从而得出关于两种药物疗效之间差别是否具 有统计学意义的结论。若两种药物疗效之间的差别无统计学意义，仅从降血脂的疗 效角度看，可以初步认为：能用新药“A 脂”取代现在公认的降血脂药物“洛伐他丁”。 主要内容： （1）选择什么作为受试对象 （本例为小鼠）； （2） 如何确定样本含量 （应按已知条件和设计类型估计合适的样本含量， 本例 N=40）； （3）如何设立合适的对照组（本例以洛伐他丁药物为对照药）； （4）确定拟考察的实验因素 （本例为药物的种类，即 A 脂与洛伐他丁）； （5）确定实验效应 （本例通过测定血脂指标 LDL 的改变值来反映药物的疗效）； （6）采取科学的方法对受试对象分组进行分组，通常是完全随机化方法（即非人为 因素影响的分组方法）； （7）确定合适的实验设计类型（本例将受试对象随机分为两组，称为成组设计）。 从这些内容中可以提炼出构建实验设计的三大支柱： 实验设计的三要素 （受试对象、 实验因素、实验效应）、实验设计的四原则 （随机、对照、重复、均衡）和实验设 计类型。 12.2 实验设计的三要素 “要素”即关键，缺一便不成为研究 Luo  Nov­08： 【例】黑米皮 对家兔 动脉粥样硬化的抑制作用。 （因素） （对象） （效应） 12.2.2 实验因素 12.2.2 与 12.2.1 位置对调 处理因素：根据研究目的确定的欲施加或欲观察的因素，简称处理或因素(factor) 实验性∕ 观察性：施加的或客观存在的(如婴儿母乳喂养) 处理∕ 协变∕ 混杂： Luo  Nov­08： 观察项 目 作用类别 统计分类 黑米皮 、白米皮、对照 外加 因素 研究因素、处理 因素 性别、体重 内在 因素 混杂 因素、协变量 进食量 偶然 因素 协变 因素、协变