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烟台大学碳四分离技术ppt课件.ppt

1、12 实验设计 1 实验设计(Design of Experiment,DOE) 顺利进行科学研究和数据统计分析的先决条件 获得预期结果的重要保障 设 计 专业设计: 统计设计: 从各专业角度考虑实验的科学安排。 选题、建立假说、确定研究对象 和技术方法等。 从统计学角度考虑资料的搜集、整理 和分析的设计。 设计类型、样本含量、统计分析 指标及统计分析方法。 2 医学科学研究方法分类: 研究是以客观、真实的观察为依据,对观察结果 进行对比分析 不能人为地施加干预措施(即处理因素); 受试对象接受何种处理因素或同一处理因素的不 同水平不是由随机化而定的。 1. 观察性研究(Observation

2、al study): 又称非实验性研究(Non-experiment study); 对比研究(Comparative study);是以客观、真实 的观察为依据,对结果进行对比分析。 举例:1. 研究吸烟与肺癌的关系。 2. 研究母乳喂养和人工喂养儿童的生长发育情况。 特点: 3 2. 实验性研究(Experiment study): 从指研究者能够人为给予干预措施的研究。 它的设计叫作实验设计,包括专业设计和统计设计 两部分。 举例: 1. 研究健康教育能否预防控制小学生意外伤害的发生。 2. 两种毒物致畸变作用的研究 - 大白鼠染毒实验。 优点:可以较好地控制处理因素,排除干扰,使比 较

3、组间有较好的均衡性和可比性。 缺点:样本量较小时,均衡性和可比性难以保证; 伦理学方面的问题。 4 举例:拟考察一种新药“A脂”降血脂的疗效。拟选择40只 小鼠作为研究对象,考察A脂与“洛伐他仃”降血脂之间的 差别,以低密度脂蛋白(LDL)作为疗效判断的指标。 随机分组 估计样本量 造动物模型 A脂组 洛伐 他仃组 选择受试对象 处理 测LDL 改变量 统计 处理 结论 实验设计 三大支柱 三要素 四原则 实验设计类型 5 实验设计 教学内容 12.1 实验设计的概念 。 12.2 实验设计的三要素 12.3 实验设计的四原则 12.4 实验设计的类型 。 6 12.2 实验设计的三要素 7

4、实验设计的三要素: 受试对象(object) 实验效应(Experimental effect) 实验因素(Treatment) 受试对象处理因素实验效应 其它因素 其它效应 举例:研究某药对2型糖尿病患者的降糖效果 8 1.受试对象(Object): 可是生物体和非生物体,前者可是人或动物。实验可根 据对象不同分动物实验、 临床实验、现场实验三大类。 动物选择:种类、品系、年龄、体重、窝别、营养等 保证其同质性和代表性 明确其纳入标准和排除标准 病例选择:诊断明确、依从性好、年龄性别、病情病程等 现场人群:正常人,注意性别、年龄、民族、职业、文化 程度、经济状况等。 9 抓住主要处理因素;

5、区分处理因素与非处理因素; 处理因素标准化,且实施中恒定不变。 2.实验因素(Treatment): 研究者希望着重考察的某些实验条件,能引起受试对 象直接或间接反应的因素。 非实验因素:与处理因素同时存在,能使受试对象 产生效应的因素,叫,因其常常干扰效应与所研究因 素间的观察与分析,又常叫混杂因素(Confounder)。 举例:药剂、手术方法、射线、毒物等等 研究中注意: 10 肺 癌 ? ? ? 年龄 举例:考察吸烟与肺癌的关系 11 3.实验效应( Experimental effect ): 是实验因素作用于受试对象的作用(response)和结 局(outcome),通过观察指标

6、来体现的。 指标选择:包括客观、主观指标;关键是选择好的指标。 准确性(accuracy) 精密性(precision) 特异性(specificity) 灵敏性(sensitivity) 指标的选择: n 指标的观察:单盲、双盲、三盲 n 客观性 四 性 12 12.3 实验设计的四原则 13 四原则: 对照原则 重复原则 随机原则 英国统计学家 R.A.Fisher 提出实验设计三原则: 均衡原则 14 12.3.1 对照原则(Control) 对照是比较的对象;设置的目的是控制混杂因素和偏 倚,以减少实验误差和系统误差。 同期对照(concurrent control):在整个实验过程

7、中,实验组与对照组始终处于同时同地。 基线比较(baseline):对照组设置后,应检验两 组开始时的状态是否均衡。 15 常用的对照形式: 安慰剂对照(Placebo control) 对象 I 处理效应 其它因素 其它效应 处理因素 对象 II 效应 其它因素 其它效应 安慰剂 实验组: 对照组: 16 安慰剂(Placebo ) 无药理作用的“假药”或“伪药”(dummy medication) 外观(剂型、大小、顔色)、重量、气味及口味等与 试验药物一致。 目的: 克服研究者、受试对象、评价者等由于心理因素所 造成的偏倚; 消除疾病自然进程的影响,分离出由于试验药物引 起的真正反应。

8、注意:慎用,以不影响人的健康为前提。 17 空白对照(Blank control) 对象 I 处理效应 其它因素 其它效应 处理因素 对象 II 效应 其它因素 其它效应 不处理 实验组: 对照组: 18 空白对照(Blank control) 对照组不施加任何措施,反映研究对象在实验过程 中的自身变化。 由于处理手段非常特殊,安慰剂盲法试验无法执行, 或执行起来非常困难;如放射治疗或手术治疗。 试验药的不良反应非常特殊,以至无法使研究者处于 盲态(blindness),用安慰剂意义不大,这时采用空 白对照。 一般物理化学实验中扣除本底值的差异; 临床试验中,可用于不适合安慰剂对照或慢病研究中

9、。 19 标准对照(Standard control):实用现有的标准方法 或常规方法,或现有的标准值或参考值作对照。 对象 I新效应 其它因素 其它效应 新处理 对象 II标准效应 其它因素 其它效应 实验组: 对照组: 标准处理 注意:用现有的标准值或参考值作对照-不好! 20 自身对照(Self control):实验和对照在同一受试对 象身上进行,如身体对称部分或前后接受两不同处理。 对象 IA效应 其它因素 其它效应 A 对象 IIB 效应 其它因素 其它效应 B 实验组: 对照组: 举例:研究某治疗烧伤新药的疗效。 同个体某部位 同个体对称的部位 21 举例:研究盐酸西布曲明的减肥

10、效果-前后对照 注意:单一的前后对照是不提倡的;要设对照组。 前后对照不是同期对照; 在实验中同样需要另设一个对照组,用处理前后效 应的差值来比较实验组和对照组。 西布曲明 肥胖患者体重 (服药前) 肥胖患者体重 (服药后) 自身对照(Self control) 22 相互对照(Mutual control) 对象 IA 效应 其它因素 其它效应 处理A 对象 IIB 效应 其它因素 其它效应 处理B 实验组: 对照组: 23 实验对照(Experimental control):对照组不施加 处理因素,但施加与处理因素有关的实验因素。 对象 IA+B 效应 其它因素 其它效应 A+B 对象

11、IIB 效应 其它因素 其它效应 B 实验组: 对照组: 举例:赖氨酸添加实验,考察补充赖氨酸对儿童发育的影响 赖氨酸 + 面包 面包 赖氨酸 + 面包 面包 24 历史对照(Experimental control): 拿当前的实验结果与历史上的同类实验结果 相比较,即为,一般不宜采用。 25 n 安慰剂对照 n 空白对照 n 标准对照 n 自身对照 n 相互对照 n 实验对照 n 历史对照 对照 26 A.实验对照 B.空白对照 C.安慰剂对照 D.相互对照 E.自身对照 1.为研究某新药治疗胃溃疡的效果,对照组选用雷尼 替丁治疗,这属于 。 2.为明确某食物疗法对贫血的疗效,选用治疗前、

12、后 血红蛋白量作为疗效观察指标,这属于 。 3.为研究某感冒药物疗效,实验组服用该新药,对照 组不使用任何药物,这属于 。 4.若上题,对照组服用感冒通胶囊,则属于 。 练习题: 27 12.3.2 重复原则 在相同的实验条件下,进行多次研究或多次观察, 以提高实验的可靠性和科学性。 重复实验:相同条件下,独立重复观测多个样品,或 受试对象,目的是降低以个体差异为主的各种实验误差 。关键:要有足够的样本含量。 重复取样:同一时间点从同一受试对象或样品中取多 个样本,目的是看受试对象身上某定量观测指标含量的 分布情况。 重复测量:保证了观察结果的精度 包括: 目的:估计实验误差、降低实验误差。 28 12.3.3 随机原则(Randomization ) (一)目的:使实验组与对照组之间在非实验因素的分 布尽量保持均衡一致,统计学上常采用随机化的方法。 抽样的随机:每个附合条件的受试对象被抽取的机 会均等。 分组的随机:每个受试对象被分到各组的机会均等。 实验顺序的随机:每个受试对象先后接受处理的机 会均等。 随机化应贯穿研究设计和实施

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