醫學 統計學

1、醫學統計學（09）——實驗設計,季聰華2012.11.29,研究設計,,調查研究,實驗研究,,臨床試驗,動物實驗,現場試驗,根據對研究對象是否進行干預分為：調查研究：客觀地反映事物的實際情況，未加任何干預措施。實驗研究 ：根據研究目的主動加以干預措施，控制非試驗因素的干擾，回答研究假設所提出的問題。,實驗研究是以人、動物或生物材料為研究對象，在研究實施過程中，研究者根據研究目的對研究對象主動施加干預措施，控制非研究因素的干擾，并

2、觀察對象和總結其結果，回答研究假設所提出的問題。,根據研究對象不同，實驗研究又可分為： 動物實驗研究 以實驗動物和實驗樣品為對象臨床試驗 以患者為對象現場試驗 以自然人群為對象,根據研究對象的不同,常將實驗研究分為動物實驗、臨床試驗與社區干預試驗。動物實驗是在動物身體上進行實驗，分為急性、亞急性及慢性三種;臨床試驗一般局限于對病人身心無損傷的試驗，多為某藥或某療法的療效觀察；社

3、區干預試驗多在某地區或社區人群中進行，其目的是觀察某項保護措施對干預某種危險因素致病的效果。,實驗研究設計,,實驗設計基本要素實驗設計基本原則常用實驗設計類型臨床試驗設計樣本量估算,實驗研究中的統計設計部分一般包括:①根據研究目的確定處理因素，同時考慮盡量減少非處理因素對研究結果的影響。②根據處理因素的作用機理選擇合理實驗對象。③估計樣本含量。④實驗對象的合理分組。⑤擬定效應觀察指標。⑥資料整理分析的預案。⑦經濟效

4、益或社會效益的估計。,處理因素、受試對象、實驗(試驗)效應是實驗設計的三個基本要素。例如，觀察某種降壓藥的療效，該降壓藥就是處理因素，按一定要求納人的高血壓患者就是受試對象，其血壓降低與否就是試驗效應。,1 .處理因素亦稱實驗因素或研究因素，是根據不同的研究目的欲施加給受試對象的某種或某些因素，是研究者希望通過實驗研究能夠科學地考察其作用大小的因素。處理因素的強度稱為水平，如以藥物、毒物作為處理因素，劑量、濃度、作用時間等就是水平

5、；如以年齡作為處理因素，不同的年齡組就是水平。在實驗的全過程中，抓住主要處理因素，區分處理與非處理因素。,處理因素必須標準化。處理因素要始終保持不變，按一個標準進行實驗。如果實驗的處理因素是藥物，那么藥物的成分、劑型、含量、出廠批號、給藥時間、給藥途徑等必須保持不變，按一個標準進行實驗。如果實驗的處理因素是手術，那么就不能開始時不熟練，而應該在實驗之前使熟練程度穩定一致。在實驗研究中所有影響實驗結果的干擾性影響因素都稱為非處理因

6、素，亦稱非實驗因素、區組因素或混雜因素。如動物的窩別、體重等。其他未加控制的許多因素的綜合作用統稱為實驗誤差。,實驗研究的目的不同，對實驗的要求也不同。若實驗研究中影響觀察結果的因素很多，應結合專業知識，區分重要的實驗因素和非實驗因素，必要時做一些預實驗或借助他人的經驗，通過選用合適的實驗設計方法預防和控制非實驗因素的影響。實驗因素的水平選取不宜過密，否則不僅使實驗次數增多，而且許多相鄰水平的結果的影響也十分接近，使該因素的不同水平對

7、結果的影響規律不能真實地反映出來，易于得出錯誤的結論。同時還會造成人力、物力和時間的浪費?？傊?，要結合實際情況和具體條件，選取實驗因素的水平。,2 .受試對象實驗所用的動物、離體組織標本、人體內取得的某些樣本、特定疾病的患者、健康志愿者等即為受試對象( subject ),亦稱為實驗(試驗)對象。在實驗設計中，受試對象的確定取決于實驗目的：①研究醫學參考值范圍的試驗對象為健康人或相對健康者。②研究臨床療效時受試對象為確診為某病的

8、患者。③基因靶向研究時的受試對象為基因結構較為清楚的動物。④蛋白質組學研究時的受試對象為從細胞中提取的蛋白質。⑤探索某種診斷方法時的受試對象為確診為某病的患者和未患本病的人。,作為受試對象還必須滿足以下條件：①對處理因素敏感。②對處理因素有比較穩定的反應性。③可行性等。,受試對象的選擇應有一定的標準，如受試對象為患者時，應包括診斷標準(西醫診斷標準、中醫疾病診斷標準、中醫證候診斷標準)、納人與排除的標準、剔除與脫落的標準、年

9、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；如受試對象為動物，應包括動物的種類、品系、年齡、性別、體重、窩別、營養狀態等。一個完整的實驗設計，最好根據特定的設計類型估計出較合適的樣本含量。樣本過大或過小都有弊端。,總之，受試對象的選擇應根據實驗目的與內容進行嚴格確定，要保證實驗對象的一致性，并確保一定的數量。實驗對象選擇的合適與否直接關系到實驗的實施難度，以及實驗研究新穎性和創新性。,研究對象三大標準的優化,

10、診斷標準：是指能夠正確診斷一個疾病或證候的現行公認標準，是研究對象納入的基本前提，又是保證研究質量與真實性的基礎。分為西醫診斷標準、中醫病名診斷標準、中醫證候診斷標準。納入標準：是指研究者根據研究目的制定符合其臨床研究的對象的標準。排除標準：是指不應該被納入研究的受試者條件。其目的在于排除對治療方案（干預措施）的療效和安全性評估等研究結論有影響的因素。三大標準的目的是保證研究對象具有同質性。,3 .實驗效應是處理因素作用于受試對

11、象所引起的反應強弱，它通過具體的效應指標來表達。效應指標的選擇應根據研究目的，結合專業知識，在儀器和試劑允許的條件下，選擇對說明實驗結論最有意義的客觀指標。,指標選擇應注意以下幾點:①關聯性：效應指標與研究目的有本質聯系。②客觀性：盡量選用客觀性強的指標。③靈敏性：盡量選用靈敏度高的指標。④精確性：包括準確度與精密度。準確度是指觀察值與真值的接近程度，其大小受系統誤差的影響(如靈敏度、特異度)；精密度是指重復觀察時觀察值與其

12、均值的接近程度，其大小受隨機誤差的影響。,對一些半客觀(如獲取 pH 試紙的數值、病理切片或 X 線片結果)或主觀指標(如定性指標的判斷、定性實驗結果人為打分或賦值)，一定要事先嚴格規定讀取數值的標準，必要時進行統一培訓。只有這樣才能準確地分析實驗結果，提高實驗結果的可信度。,研究效應指標的科學設計,主要指標和次要指標結局指標和替代指標安全性指標衛生經濟學評價指標軟指標,主要指標和次要指標,主要指標是能夠為臨床研究目的提

13、供可信證據的指標，應選擇易于量化、客觀性強的指標，并在相關研究領域已有公認的準則或標準。臨床研究如果能夠用結局指標作為判斷療效的標準，具有更高的論證強度。次要指標是指與研究主要目的有關的附加支持指標，也可以是與研究次要目的有關的指標。,結局指標和替代指標,結局指標是指對病人影響最大、最直接、病人最關心、最想避免的臨床事件，包括疾病終點（如死亡、殘疾、功能喪失）和某些重要的臨床事件（如糖尿病并發視網膜病變引起失明等）。結局的測量指標往

14、往可以用率來表示，如病死率、治愈率、緩解率、復發率和生存率等。替代指標是指一種能夠代替重要的臨床結局的實驗室測量指標、臨床癥狀或體征，經過干預可使其變化。在結局指標不可行（如需要很長時間）的情況下，就需要采用替代指標來評估干預措施的效果。一個合格的替代指標必須滿足兩個條件：①可以完全解釋由治療引起的臨床結局變化的凈效應；②該指標與真正的結局指標有因果關系，可以預測疾病結局。,安全性指標,往往容易忽視安全性指標的觀察與報道。

15、安全性指標包括：研究過程中出現的不良事件、與安全性相關的實驗室數據和理化檢查、與預期不良反應相關的檢測指標。,衛生經濟學評價指標,衛生經濟學評價是建立在肯定中醫方案或方法有效性和安全性的基礎上的。如果療效不好，衛生經濟學評價再好也沒有臨床意義。衛生經濟學評價包括最小成本分析（CMA）、成本效果分析（CEA）、成本效用分析（CUA）、成本效益分析（CBA）。其中成本效果分析在中醫臨床研究中應用最多。成本效果分析是評價臨床治療方案或方法

16、經濟效果的一種方法，是分析成本消耗后得到的成果。效果為某種治療措施產生的具體結果，如避免發病、傷殘或死亡的具體數字，也可以是中間結果（如血小板的上升值、血糖的下降值等）。,軟指標,軟指標是指基于患者主觀感覺的指標，如焦慮、疲乏、食欲不振、記憶減退等難以量化，而需由經過系統訓練的醫護人員根據一定的法則，運用一定的方法和技術所構建的特定工具，諸如問卷、量表等進行測量，并根據測量結果推測患者或被訪者的健康相關狀況。軟指標的測量方法主要有觀察

17、法、訪談法、量表法和問卷法。觀察法和訪談法屬于定性研究范疇。量表法在中醫學中的應用方興未艾，中醫計量診斷、中醫證候規范化研究都使用量表進行中醫軟指標的測量。,實驗研究設計,,實驗設計基本要素實驗設計基本原則常用實驗設計類型臨床試驗設計樣本量估算,實驗設計的四項原則,四項原則是控制誤差和偏倚的重要措施：隨機 對照 均衡重復原則（足夠的樣本含量）,隨機原則,是指采用隨機的方式，使每個受試對象均有同等的機會被抽取或分配到實驗

18、組和對照組。,隨機抽樣隨機分組實驗順序隨機,【例1】某校大學一年級有3600 名學生，欲了解其近視率，從中抽取10%，即360名作調查。,方法：應用SPSS軟件，先將這3600名學生從 1 到 3600 編號，然后從中隨機抽取 360個編號，抽到的編號對應的學生便組成參加本次調查的樣本。,第一步：建立語法文件,第二步：編制程序語句,,,第三步：產生抽樣結果,【例2】試將 21 例合格受試者隨機分配至 A 、B 、C 三個實驗組。,方

19、法：先將受試對象依次編為1 - 21號。取種子數為 123456 ，用 SPSS產生 21 個隨機數(偽隨機數乘以 21 而得)，對這 21 個隨機數編秩次，秩次為 1- 7、8-14、15-21 的隨機數對應的受試對象分別歸于A 組、B組、c 組(在組別變量中用 1、2、3 表示)。,第一步：建立語法文件,第二步：編制程序語句,,,第三步：產生分組結果,【例3】將 20 個受試對象分為 5 個區組，采用分層隨機化將其分配到 A、B、C

20、、D的4 種處理中。,方法：先將 20 個受試對象按某種或某些特征(如體重從輕到重)排列并依次編號1-20，特征相近的 4 個受試對象放在同一個區組里，這樣分 5 個區組，再將每個區組中的 4 例隨機分配到 A、B、C、D四種處理中。,第一步：建立語法文件,第二步：編制程序語句,,,第三步：產生分組結果,【例4】將 20 個受試對象分為 10個配對，采用分層隨機化將其分配到 A、B兩 種處理中。,方法：先將 20 個受試對象按某種或某些

21、特征(如體重從輕到重)排列并依次編號1-20，特征相近的 2個受試對象配成1對，這樣分成10對，再將每對的2 例隨機分配到 A、B兩種處理中。,第一步：建立語法文件,第二步：編制程序語句,,,第三步：產生分組結果,對照原則,對照即在實驗過程中，確立可供相互比較的組別，其目的在于控制各種混雜因素、鑒別處理因素與非處理因素的差異，消除和減小實驗誤差，提高研究結果的真實性和可靠性。對照的種類有很多，可根據研究目的和內容加以選擇。,1.空白對照

22、即對照組不施加任何處理因素。這種方法簡單易行，但容易引起實驗組與對照組在心理上的差異，從而影響實驗效應的測定。多用于動物實驗，不宜用于臨床療效研究。因為不給對照組患者任何治療措施是不符合倫理道德的，也是不允許的。但對一些病情穩定、傳統上都不作治療的疾病如聾啞、近視眼等，一旦發明了一種新的可能有效的療法，可進行設置空白對照的試驗研究。,2 .實驗對照指對照組不施加處理因素，但施加某種與處理因素相同的實驗條件。凡實驗因素夾雜重要的非處

23、理因素，對實驗效應產生影響時宜采用此法。,3.安慰劑對照安慰劑是一種偽藥物，其外觀、劑型、大小、顏色、重量、氣味和口味等都與研究藥盡可能相同或相似，但不含有任何藥理活性物質的制劑。設置安慰劑對照的目的在于最大限度地消除研究者、受試者和參與評價人員等由于心理因素等對藥物療效的影響，以及評價由于研究藥物所引起的真正的不良反應。,4.標準對照即采用目前標準的、公認的、通用的方法作對照。在評價某新藥的療效時，為不延誤患者的治療，對于急性病

24、、危重病和有特殊治療辦法的疾病，往往應用已知的被公認的、療效比較好且比較穩定的同類藥物作標準對照。,5.歷史對照又稱文獻對照、潛在對照或回顧對照。是以過去療法為對照組，以現在的新療法為試驗組。歷史對照比較方便，但偏倚往往很大，對比結果不能作為推理的依據。有些試驗研究事先無任何對照，如斷手再植第一次成功的報告被公認為是一項了不起的醫學成就。,6.自身對照自身對照是在同一受試對象的不同時間、不同部位或對稱部位、不同器官采取不同處理措施的

25、對照，對其效果進行觀察和對比分析。自身對照的特點是既節省病例數，又易控制實驗條件，因此很適合有些不便于另設對照組的中醫臨床研究。一般用于慢性疾病，如高血壓、神經系統性疾病。,7.相互對照是一種不另設對照，而是將幾種處理因素互為對照或幾個試驗組相互比較的方法。例如，中醫各種不同證候的對照，中藥組、西藥組、中西醫結合組治療某病的對照。這種對照只能在已知幾種治療方案均有效、需要比較哪種更好時應用。,8 .復合處理對照是在對試驗組與對照組

26、均給予一種基礎處理因素之外，試驗組再加上新處理因素，以觀察新處理因素的效應，屬于實驗對照的范圍。復合處理對照的要點是不僅要保證綜合性治療的有效性，還應充分體現出被研究的某一特定因素(試驗藥物或治法、療法)的臨床效應的雄辯性，而后者是研究的目的所在。在研究一些難治性疾病、急癥以及中藥新藥時，估計對單用中藥、新藥或單用西藥的療效沒有十分把握時，可采用復合處理對照，即中西藥同用或進行多種療法綜合性治療。,均衡原則,均衡指實驗組與對照組(或

27、相互比較的組)之間非處理因素的相同或相近。均衡的意義在于使非處理因素在組間達到均衡性或可比性，提高結論的真實性。臨床試驗的主要非處理因素為：年齡、性別、病情、病程、疾病分期、體重、疾病史、家族史、經濟條件等；動物實驗的主要非處理因素為：窩別、體重、營養狀況、藥物種類、劑量、觀察時間等。,重復原則,重復包括足夠的樣本含量和重復試驗(或平行試驗)結果的可重現性兩個方面。在醫學研究中，稱同一處理為重復(樣品的重復測定、同一處理組中的人數)，

28、稱重復的次數為重復數，統計術語為樣本含量。重復的主要作用在于控制和估計實驗(試驗)中的隨機誤差，使樣本的統計量更好地代表總體的參數。但在實際應用時，重復數的多少主要取決于實驗設計的類型、實驗因素效果的明顯性、主要指標的性質(數值變量或分類變量)、臨床上認為有意義的差值、個體變異的大小、第一類錯誤和第二類錯誤的大小等因素。,設計實例1,1976年某單位報告果膠驅鉛的療效觀察。30名鉛中毒工人脫離現場后住院治療，治療前測得尿鉛均數為0.1

29、16mg/L，血鉛均數為1.81mg/L。服用果膠20天后再測，尿鉛均數降為0.087mg/L，血鉛均數降為0.73mg/L。說明果膠有較好的驅鉛作用。,缺對照,某醫生欲觀察某中藥對慢性支氣管炎的預防效果，設計時在城市某工廠選擇工人100名服用該中草藥，在農村選擇某鄉農民100名作對照，不服用此藥。結果是城市慢性支氣管炎患者明顯較少，而農村慢性支氣管炎患者增加，由此得出該中草藥有防治慢性支氣管炎的作用。,設計實例2,缺均衡,實驗研究設計

30、,,實驗設計基本要素實驗設計基本原則常用實驗設計類型臨床試驗設計樣本量估算,常用的實驗設計類型,完全隨機設計 配對設計 隨機區組設計拉丁方設計交叉設計 析因設計　 正交設計　重復測量設計,完全隨機設計,完全隨機設計是根據研究的分組數將同質的全部實驗對象按完全隨機化的原則分配至若干組，然后再按組別實施不同處理的設計。完全隨機設計僅涉及一個因素即處理因素(可以有兩個或多個水平)，又稱單因素設計、成組設計。,完全隨機設

31、計,單因素兩水平或多水平的設計將同質的受試對象隨機分配到兩個或多個處理組，觀察不同處理的效應。各組n相等，效率較高，值得推薦。,研究對象,組n,組2,組1,,,,隨機化方法,將符合條件的同質實驗對象按照設計的分組概率分配到各處理組中去，或從所研究的幾個總體中，按所設計的樣本含量隨機抽取相應的樣本。由于分組或抽樣時未對實驗對象進行任何控制，屬完全隨機的，完全隨機設計由此得名。各處理組的分組概率可以相等也可以不等。在樣本含量總數不變的情

32、況下，各組樣本含量相等時的設計，其統計分析效率較高。,統計分析方法的選擇,優缺點,優點是設計和實施比較簡單，出現缺失值時仍可進行統計分析。缺點是只能安排一個因素，未對其他任何重要的非研究因素進行控制，將非研究因素對各組觀察結果的影響和干預歸于實驗誤差，在例數較少時往往不能保證組間的一致性，均衡可比性較差，其檢驗效率低于配對設計和隨機區組設計。,配對設計是將實驗對象按某些特征或條件配成對子(非隨機)，再將每對中的兩個實驗對象隨機分配到兩

33、個處理組中，給予不同的處理。配對的因素一般是可能影響研究結果的主要非處理因素。配對結果：組內可不一致，而組間盡可能一致。這樣可嚴格控制非研究因素對實驗結果的影響，同時兩組間均衡可比性增大， 減小實驗誤差，提高實驗效率。,配對設計,隨機化方法,先將實驗對象按某些特征或條件兩兩配對(非隨機),再將每對中的兩個實驗對象進行對內編號,根據對子所對應的隨機數進行隨機分配。,統計分析方法的選擇,優缺點,與完全隨機設計相比，配對設計具有同質均衡可

34、比、樣本含量較小、抽樣誤差減小、檢驗效能高等優點。實際兩兩同質配對不易做到，尤其是對人的試驗。如果配對失敗或欠佳，此時雖然配對設計和完全隨機設計的標準誤大小估計接近，但配對設計的自由度小于完全隨機設計，故檢驗效能反而降低。,隨機區組設計也稱為隨機配伍設計，是配對設計的擴展，將幾個受試對象按窩別、性別、體重等條件配成區組，再將每一區組的受試對象隨機分配到各個處理組中。同一區組內要求各試驗對象盡可能一致，不同區組間的試驗對象允許存在差異

35、，每一區組內試驗對象的隨機分組要獨立進行，每種處理在一個區組內只能出現一次。,隨機區組設計,隨機區組設計,研究對象,組n,組2,組1,,,,按研究對象特征進行配對或配伍后再分組,將受試對象按性質相同或相近組成對子或區組（配伍組），對子內或區組內的受試對象隨機分配到不同處理組。,隨機化方法,先按區組特征進行分組，然后針對每個區組內部進行隨機分組。,統計分析方法選擇,優缺點,優缺點同配對設計。注意：①選擇對試驗結果影響較大的非處理因素形成

36、區組。②若實驗日期對結果有影響，則應按實驗日期形成區組。③遵循“區組間差別越大越好,區組內差別越小越好”的原則。④區組內若有一個對象的數據發生缺失，對資料分析的影響較大，所以盡可能使觀察值不缺失，達到平衡完全區組設計。,拉丁方設計是按拉丁字母組成的方陣安排實驗的第三個因素(一般是一個處理因素、兩個配伍因素)等水平設計。,拉丁方設計,拉丁方設計,研究對象,組3,組2,組1,,,,當有兩個配伍因素的時候，就用拉丁方設計。,隨機化方法,

37、①根據主要因素的水平數，確定基本型拉丁方，并使另外兩個次要因素的水平數與之相等。②將基本型拉丁方隨機化，按隨機化后的拉丁方安排實驗。③規定行、列、字母所代表的因素和水平，通常字母表示主要處理因素。隨機排列：在選定基本型拉丁方之后，如是非標準型時，則可直接按基本型拉丁方中的字母安排試驗方案。若是標準型拉丁方，還應在基本型前提下，按下列要求對行、列和試驗處理的順序進行隨機排列。,統計分析方法選擇,類似隨機區組設計的統計分析，只是較隨機

38、區組設計增加了一個列區組因素。,優缺點,優點：該設計是在隨機區組設計的基礎上，多安排了一個對實驗結果有影響的非處理因素， 即行和列兩個方向皆成區組，增加了均衡性，減小了誤差。在拉丁方陣中，每一處理在每一行或每一列都只出現一次，在對實驗結果進行統計分析時，能將行、列兩個區組間的變異從實驗誤差中分離出來，因此，拉丁方設計的實驗誤差比完全隨機設計和隨機區組設計小，實驗精確性高，且節約樣本含量。缺點：在于要求三因素無交互作用且水平數相等，實際

39、工作中處理數據具有一定的局限性。,交叉設計亦稱反轉實驗設計，是在自身配對設計基礎上發展的雙因素設計。是將A、B兩種處理先后施加于同一批受試對象，隨機地使半數受試者先接受A后接受B，而另一半受試對象先接受B再接受A，每個受試者需經歷如下幾個研究過程，即準備階段、第一研究階段、洗脫期、第二研究階段。在兩個研究階段分別觀察二種藥物的療效和安全性。,交叉設計,隨機化方法,受試對象接受處理因素的順序應隨機安排，2X2 交叉設計常用的隨機化方法有

40、：( 1 )個體隨機交叉:對受試對象進行逐個實驗時，接受處理因素 A 和 B 的順序要隨機分配。 ( 2 )組間隨機交叉：先將受試對象隨機分為甲、乙兩組，然后根據隨機原則確定 AB 順序安排 2 階段實驗，甲組則按 BA 順序安排 2 階段實驗。( 3 )配對隨機交叉：將受試對象按某種特征配好對，為對子編號，將每一對子的兩個個體編 1 、 2 號，再將其隨機分配到兩個處理組。,統計分析方法選擇,原始數據或變量轉換滿足正態性、方差齊

41、時，采用方差分析進行交叉設計資料的分析。,優缺點,優點:①具備自身配對的全部優點，能控制時間因素對實驗效應的影響，故優于自身對照設計。②消除個體間及各實驗時期間的差異對實驗效應的影響，進一步突出處理效應,提高了試驗的精確性。③各實驗對象皆接受了研究因素和對照(如安慰劑)，均等地考慮了每一個患者的利益，符合醫德要求。④可在每個研究對象身上觀察多個時期的兩種處理的效應。⑤適用于個體差異較大的動物試驗。⑥節省樣本含量。,缺點：①

42、適用于某些病程相對較長的疾病(如高血壓、頭痛等慢性病的研究)，不適于病程較短的急性病治療效果的研究，也不適于病情不穩定或有自愈傾向的慢性疾病療效的研究。如果第一階段實驗對象的該病治愈或死亡，則第二階段的處理將無法施加。②如有患者退出試驗，不僅造成數據的缺失，也增加了統計分析的困難。,注意事項,(1)處理因素、時期、個體間不存在交互作用：如果三者有交互作用.這些交互作用效應就會歸入誤差項中，使誤差估計值增大，反而降低實驗的精確性。(2

43、)要注意實驗或試驗是否有延滯作用：在交叉試驗中，如果前一種處理有延滯作用，則觀測值的線性模型條件就不成立。為解決這個問題，可設置適當的預試期和間歇期。對于延滯作用不能消失的處理，不宜采用交叉設計。,析因設計是一種將兩個或多個因素的各水平交叉分組，通過不同的組合，評價各因素的主效應、單獨效應和交互作用的實驗設計。若因素間存在交互作用時，表示各因素間不是獨立的，而且一個因素的水平發生變化，會影響其他因素的實驗效應；反之，若因素間不存在交互

44、作用，表示各因素具有獨立性，任一因素的水平發生變化，不會影響其他因素的實驗效應。,析因設計,(1) 2X2 析因設計: 2X2 析因設計屬于兩因素析因實驗設計，是指有兩個因素，每個因素各有 2 個水平，共有 4 個組合。設 A1、A2 代表 A 因素的 2 個水平，B1、 B2 代表 B 因素的 2 個水平。,分組方法,( 2 ) 2X2X2 析因設計： 2X2X2 析因設計屬三因素析因實驗設計，是指有三個因素，每個因素各有 2

45、個水平，共有 8 個組合。用 A1、A2表示A因素的2個水平， B1、B2表示 B 因素的 2 個水平，C1、C2表示C因素的 2 個水平。交叉組合后的 2X2X2 析因設計模型為:,析因設計的幾個概念,(1)單獨效應：是在其他因素的水平固定條件下，同一因素不同水平的差值。(2)主效應：是指某一因素各水平間單獨效應的平均差別。(3)交互作用：是指某因素的單獨效應隨另一因素的變化而變化。,統計分析方法的選擇,若原始資料或變量轉換后滿足

46、正態性和方差齊性，可采用方差分析，且可分析因素間的交互作用。反之，采用秩和檢驗。在應用時應注意，不同的的析因實驗設計，總變異分解的部分不同。,優缺點,優點：①析因設計屬于全面試驗的設計，是一種高效的實驗設計方法，不僅能獲取各因素內部不同水平間有無差別，還能分析因素間的交互效應。②可以節約樣本量，與將兩種藥物分別進行隨機對照實驗相比，析因設計可以節約樣本含量的1/2 ，若用兩種藥物相互對比的設計，可節約樣本量的1/3 。缺點：①當因素增

47、加時，實驗組數呈幾何倍數增加，實驗量大，可能負擔不起。②部分交互效應，特別是高階交互效應專業不能解釋。,正交設計是按照正交表和相應的交互作用表進行的多因素多水平設計方法，它不僅能明確各因素的主次地位，而且可以知道哪些因素存在交互影響，并能找出諸因素各水平的最佳組合。正交設計亦稱部分析因設計，它保留了析因設計整體考慮、綜合比較的優點，避免了析因設計的全面試驗、工作量大的弊病。正交設計是根據正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試

48、驗，這些有代表性的點試驗具備了“均勻分散，齊整可比”的特點。,正交設計,基本原理,試驗設計時，要根據試驗目的確定試驗指標，擬出試驗因素數和水平數。在試驗過程中，試驗因素有很多，只能抓住主要的因素進行研究。在試驗之前，根據研究目的和條件，結合專業知識和實踐經驗認真分析，確定試驗因素，重要因素的水平數可多取一些，各水平間的距離要定得恰當。同時，應根據試驗目的，確定出最能客觀反映試驗結果的一個或幾個考察指標。,正交表及其特性,正交表是一整

49、套規則的設計表格，用Ln(km)表示。L為正交表的代號；n為試驗的次數；m為列數，表示最多允許安排的因素(含交互作用)的個數；K表示各因素的水平數。如 L8(27)表示最多可安排7個2水平的因素，要做8次試驗。,任何一張正交表都有如下兩個特性：①任一列中，各水平出現的次數相等。即在試驗安排中，所挑選出來的水平組合是均勻分布的―均衡分散性。②任兩列中，同一橫行所組成的數字對出現的次數相等。即每個因素的一個水平與另一因素的各個

50、水平互碰次數相等，表明任意兩列各個數字之間的搭配是均勻的。,正交表中，任何一列各水平出現的次數都相等，說明各因素的水平整齊可比；任意兩列各水平全面搭配且次數相等，說明各因素間水平搭配均衡分散：這兩個特點稱為正交性。由于正交表的正交性，正交試驗的試驗點必然均衡地分布在全面試驗點中且需具有很強的代表性，即部分試驗尋找的最優條件與全面試驗所找的最優條件，應有一致的趨勢。,正交表的交互作用表,正交設計方法,(1)確定因素和水平：根據研究目的和

51、專業知識，確定實驗的因素個數，并明確主要因素，定出各因素適宜的水平，列出因素水平表。同時，也可根據以往經驗，挑選和確定若干個對試驗指標影響最大、有較大經濟意義而又作用不夠清楚的因素來研究。,(2)選用正交表：選用正交表的原則是既能安排下試驗的全部研究因素及交互作用，又要使試驗次數盡量地少。首先根據確定的因素個數及各因素的水平數，確定選用哪類正交表(相同水平或混合水平)。其次根據因素個數、可能存在的交互作用，確定選多少列即多大的正交表。,

52、( 3 )表頭設計：表頭設計是將因素及其交互作用在正交表的表頭上進行有計劃地合理安排，這是正交設計的關鍵。一個表頭設計就是一個設計方案。,表頭設計的原則：①在不考慮交互作用時，只需選擇列數不少于考察因素個數的正交表，每個因素任意占用一列。一項試驗，可以做出多種不同的表頭設計，只要設計合理、試驗誤差不大，最終結論都是一致的。②在交互作用必須考慮時，因素不能任意安排，必須根據相應的交互作用表規定，把各因素及其交互作用放在規定的列上，每個

53、因素占用 1 列，每個交互作用占用 k-1 列。應先安排涉及交互作用多的因素，使不同的因素或交互作用不混雜在同一列。③無空列正交試驗設計(即研究因素與所選正交表的列數相等)是選用較小的正交表，以減少試驗次數，同時考慮盡可能安排最多的因素，以達到實驗研究的目的。無空列正交試驗應用前提是各因素間無交互作用或忽視其交互作用，且需每種搭配重復 3~5 次試驗。,④在多因素中凡已成定論者可固定化，而不列入觀察的因素；需觀察的因素應當精選，宜少勿

54、多。精選因素應根據預備試驗或臨床經驗而定。⑤水平數與具體劑量根據實驗目的，參照專業知識與預備試驗或實踐經驗而定。⑥能忽略的交互作用應盡量忽略。⑦因素與不可忽略的交互作用不能排在同一列，不混雜是表頭設計的根本原則。否則，無法分析效應究竟由何引起。,A,BC,AC,C,AB,B,,,,SPSS軟件操作,第一步：建立“A”、“B”、“AB”、“C”、“Y”5個變量。,第二步：將8個數據及伴隨的正交表依次錄入SPSS，形成8行5列的數據集

55、。,結果解讀1,第八步：完成，解讀結果,,,,優缺點,優點：①與析因實驗相比，可成倍的減少實驗(試驗)次數。②能在很多試驗方案中挑選出代表性強的少數幾個實驗(試驗)方案，并且通過這少數實驗(試驗)方案的試驗結果的分析,推斷出最優方案。③作進一步的分析，得到比試驗結果本身給出的還要多的有關各因素的信息。缺點：①以犧牲分析各因素的交互作用為代價。②無空白列正交設計的誤差只有通過重復實驗(試驗)來求得。,假設檢驗方法,數值資料采用正交設計資

56、料的方差分析。對于分類資料的統計處理，原則上是首先將分類資料進行數據轉換，而后再用方差分析法。一般說來，屬于 Poisson 分布的數據，進行平方根轉換；屬于百分數的資料，可進行反正弦函數轉換。,重復測量設計是指對同一觀察對象(如人、動物等)的同一觀察指標在不同時間點上或在同一受試對象的不同部位進行多次測量，用于分析該觀察指標的規律。同一受試對象在不同時間或不同部位的觀察值之間往往彼此不獨立，存在一定的相關性，而且越是相鄰的時間點或部

57、位，數據之間的相關性越大。因此，這類資料的分析具有一定的特殊性。,重復測量設計,統計分析方法,原始資料或變量轉換滿足正態性和方差齊性及“球對稱”假設，可用重復測量資料的方差分析，此法可檢驗各因素各水平、時間因素各水平的效應指標差別有無統計學意義，研究因素與時間因素交互作用差別有無統計學意義。,優缺點,優點：可以減小樣本含量和控制個體差異。缺點：順序效應，即處理因素的排列先后可能會有不同的效應。攜帶效應，即前面的處理效應可能會影響到后

58、面處理的效應。同一個體在不同時間上的測量值之間存在相關關系，統計分析具有一定的復雜性。,實驗研究設計,,實驗設計基本要素實驗設計基本原則常用實驗設計類型臨床試驗設計樣本量估算,,臨床試驗,監查,CRF,統計分析,統計與臨床報告,SFDA/CDE,,,,,,,,批準與上市,,,,,,,數據管理,臨床試驗過程,臨床試驗是指在人為條件控制下，以特定人群為受試對象(病人或健康志愿者)，以發現和證實干預措施(藥物、特殊檢查、特殊治療手段)

59、對特定疾病的防治、診斷的有效性(包括藥物的作用、吸收、分布、代謝、排泄)和安全性(不良反應)的前瞻性研究。狹義的臨床試驗指新藥臨床試驗，目的是獲得新藥在人體的藥代動力學參數及評價試驗藥物臨床應用的療效、適應癥和安全性。,臨床試驗不同于動物實驗，它研究的對象是人，人既具有生物性又具有社會性，受試對象的主觀因素會導致試驗結果產生偏倚。試驗中有更多的外來因素難以控制，特別是研究對象的同質性、依從性等。臨床試驗也有別于臨床治療，臨床治療是根

60、據每一位患者的具體情況對癥施治，無需統一的方案，目的是將患者治好；臨床試驗是為了探索某種新的處理方法是否安全、有效，所以必須有一個共同遵循的試驗方案，對所有參與試驗的受試對象均按同一方案進行治療或處理。,另外，臨床試驗需要大樣本，往往是多中心試驗，即由多位研究者按同一試驗方案在不同地區或國家、不同醫療單位同時進行的臨床試驗。為保證藥物臨床試驗過程規范，結果科學可靠，保護受試者的權益并保障其安全，我國新藥臨床試驗必須嚴格遵守相關規定。

61、臨床試驗務必科學嚴謹，其設計務必標準規范。,臨床試驗設計的原則,與實驗設計一樣，臨床試驗也要遵照隨機、對照、重復、均衡的原則。此外，由于臨床試驗的特殊性，還要遵循以下兩個原則：即倫理性和盲法原則。倫理性與科學性,倫理性臨床試驗應優先考慮到人的利益以及相關倫理道德的問題，必須符合《赫爾辛基宣言》和國際醫學科學組織委員會頒布的《人體生物醫學研究國際道德指南》的道德原則，即公正、尊重人格、力求使受試者最大限度收益和盡可能避免損害。必須

62、得到有關藥品監督管理部門或所在醫療單位倫理委員會的批準，同時得到受試對象或其家屬、監護人的知情同意。,盲法盲法指在臨床試驗中研究者或受試者不知道試驗對象分配所在組接受的是試驗措施還是對照措施的試驗方法。盲法的目的是克服可能來自研究者或受試對象的主觀因素所導致的偏倚，但是在實施中通常存在一定程度的倫理道德問題，應注意其可行性。,1.單盲是指受試對象處于盲態。在實施一個試驗時，對于受試對象的分組或所施加的研究因素(如選用藥物)，只有研

63、究者知道，而受試對象不知道，這樣可以避免來自受試者主觀因素所致的偏倚。,2.雙盲指研究者和受試對象均處于盲態，目的在于減小來自兩者主觀因素所致的偏倚。整個雙盲試驗必須制定嚴格的操作規范，從產生隨機數編制盲底、藥物的隨機分配、病人人組用藥、研究者記錄試驗結果并作出療效評價、監督員進行檢查、數據管理直至統計分析都必須保持盲態。在這以前任何非規定情況所致的盲底泄露，稱為破盲。,3 .雙盲雙模擬是在臨床試驗中，當兩種處理(如藥物的劑型、

64、給藥方法等)不能做到相同時，使試驗保持雙盲的一種技術。試驗藥與對照藥各準備一種安慰劑，試驗藥的安慰劑與試驗藥外觀相同，對照藥的安慰劑與對照藥外觀相同。試驗組的受試者服用試驗藥加對照組的安慰劑；對照組的受試者則服用對照藥加試驗藥的安慰劑。各藥和其安慰劑服用方法相同。因此從整個用藥情況來看，每個受試者所服用的藥物、每日次數、每次片數在外觀上或形式上都是一樣的，這就保證了雙盲法的實施。,雙盲法和雙盲雙模擬技術示意圖,雙盲法,雙盲雙模擬技巧

65、,A藥,B藥,,,,,A藥試驗藥 1,B藥對照藥 2,A藥安慰劑3,B藥安慰劑4,,,服A藥組：,,,,,(A試驗藥，B安慰劑 1＋4),服B藥組：,(B試驗藥，A安慰劑 2＋3),,,,4 .非盲又稱開放性試驗，即不設盲的試驗，研究者和受試對象都知道采用何種處理。事實上，臨床試驗中有很多是無法設盲的。例如，探討針灸療法的療效，手術組與非手術組的比較，不同護理方法間的比較，外用藥與口服藥的比較等。中藥臨床試驗也可能因

66、為藥物制劑的顏色、氣味等使盲法難以實施。,從偏倚來看，單盲較雙盲偏倚大，非盲偏倚最大，因此，單盲或非盲試驗也應盡可能按雙盲試驗來管理，此時，試驗的實施者與試驗效應的評價者最好不是同一人。若參與評價的人員在評判過程中始終處于盲態，就能將偏倚控制到最低限度。,雙盲臨床試驗操作步驟,雙盲試驗需要申辦者、研究者、生物統計學專業人員、藥品監督管理的行政人員制定嚴格的操作規范。雙盲臨床試驗通常按照以下步驟操作:,(1)盲法編碼。又稱處理編碼，是用

67、隨機化方法寫出的受試者所接受處理(在交叉試驗中為處理順序)的隨機安排。一般采用文字形式予以確定。通常情況下，處理編碼是受試者號排列的編碼，也可以是按處理排列的受試者號。藥品按處理編碼進行分配包裝以后，處理編碼又稱盲底。在雙盲臨床試驗中，如果兩組病例數相等，應采用兩級設盲方法，即設置兩級盲底，一級盲底列出與受試者編號相對應的 A 組或 B 組，二級盲底給出 A 組和 B 組所對應的治療方法。如果兩組病例數不等，應采用一級設盲方法，即設

68、置一級盲底，直接列出與受試者編號對應的治療方法。,(2)藥品準備首先，在申辦者所準備的藥品中(試驗藥與陽性對照藥或安慰劑)進行隨機抽樣，提供相應的藥檢報告。安慰劑的內容包括外觀、形狀、大小和顏色等是否與試驗藥物一樣，鑒別兩者的真偽，重量等有無差異以及測定是否符合質量標準等。其次，申辦者按試驗方案中受試者訪視間隔時間分裝藥品，根據試驗需要可多加 2~3天的附加量，以備受試者不慎將藥片遺落毀損，或者不能及時參與下一次隨訪之補充，多余藥品

69、需在下一次隨訪時收回，點數，并在病例報告表上作出記錄。,(3)標簽與藥盒準備標簽上面印刷的內容主要有 Xx 藥物的臨床研究用藥、規格、用法、試驗批準文號、生產廠家，還需有藥品編號一欄供編制處理編號時填寫。若受試者分幾次就診領取藥物，則包裝幾個受試藥瓶(盒)，每一受試者的全部試驗藥應用一個大包裝藥盒。大小包裝盒上均需要有標簽。每次訪視發藥量有所變化，還需在藥瓶標簽上列出第幾次訪視時發放的字樣。標簽上不應出現 A 、 B 、甲、乙或具體