医学统计学李晓松主编第2版高等教育出版社附录第3章思考与练习答案doc.docx
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第三章实验研究设计
【思考与练习】
一、思考题
1.实验设计根据对象的不同可分为哪几类？
2.实验研究中，随机化的目的是什么？
3.什么是配对设计？
它有何优缺点？
4.什么是交叉设计？
它有何优缺点？
5.临床试验中使用安慰剂的目的是什么？
二、案例辨析题
“三联药物治疗士兵消化性溃疡”一文中，对2000~2006年在某卫生所采用三联药物治疗的38例消化性溃疡患者进行分析。
内镜检测结果显示，痊愈13人，显效14人，进步7人，无效4人，有效率达89.5%。
据此认为该三联疗法的疗效较好，且由于其价格适中，可在部队卫生所中推广。
该结论是否正确？
如果不正确，请说明理由。
三、最佳选择题
1.实验设计的三个基本要素是
A.处理因素、实验效应、实验场所
B.处理因素、实验效应、受试对象
C.受试对象、研究人员、处理因素
D.受试对象、干扰因素、处理因素
E.处理因素、实验效应、研究人员
2.实验设计的三个基本原则是
A.随机化、对照、重复
B.随机化、对照、盲法
C.随机化、重复、盲法
D.均衡、对照、重复
E.盲法、对照、重复
3.实验组与对照组主要不同之处在于
A.处理因素
B.观察指标
C.抽样误差
D.观察时间
E.纳入、排除受试对象的标准
4.为了解某疗法对急性肝功能衰竭的疗效，用12头健康雌性良种幼猪建立急性肝功能衰竭模型，再将其随机分为两组，仅实验组给予该疗法治疗，对照组不给予任何治疗。
7天后观察两组幼猪的存活情况。
该研究采用的是
A.空白对照
B.安慰剂对照
C.实验对照
D.标准对照
E.自身对照
5.观察指标应具有
A.灵敏性、特异性、准确度、精密度、客观性
B.灵敏性、变异性、准确度、精密度、客观性
C.灵敏性、特异性、变异性、均衡性、稳定性
D.特异性、准确度、稳定性、均衡性、客观性
E.灵敏性、变异性、准确度、精密度、均衡性
6.比较两种疗法对乳腺癌的疗效，若两组患者的乳腺癌分期构成不同可造成
A.选择性偏倚
B.测量性偏倚
C.混杂性偏倚
D.信息偏倚
E.失访性偏倚
7.将两个或多个处理因素的各水平进行组合，对各种可能的组合都进行实验，该实验设计方案是
A.随机区组设计
B.完全随机设计
C.析因设计
D.配对设计
E.交叉设计
8.在某临床试验中，将180例患者随机分为两组，实验组给予试验药＋对照药的模拟剂，对照给予对照药＋试验药的模拟剂，整个过程中受试对象和研究者均不知道受试对象的分组。
本试验中采用的控制偏倚的方法有
A.单盲、多中心
B.随机化、多中心
C.随机化、单盲
D.随机化、双盲双模拟
E.双盲双模拟、多中心
9.临床试验的统计分析应主要包括
A.可比性分析、疗效评价、安全性评价
B.可比性分析、优效性分析、劣效性分析
C.可比性分析、安全性评价、可行性分析
D.优效性分析、等效性分析、安全性评价
E.疗效评价、安全性评价、可行性分析
10.药品上市后应用阶段进行的临床试验属于
A.
期临床试验
B.
期临床试验
C.
期临床试验
D.
临床试验
E.现场试验
四、综合分析题
1.欲将16只豚鼠随机分为两组，某研究员闭上眼睛从笼中抓了8只豚鼠作为实验组，剩下8只作为对照组。
该分组方法是否正确？
若不正确，请说明理由。
2.某研究人员欲将12只小鼠按月龄、体重相近的原则配成对，然后将每一对中的小鼠随机分配到实验组和对照组，应如何分组？
3.某研究欲了解褪黑素（MEL）和通心络超微粉（TXL）对糖尿病模型大鼠血管紧张素的影响，并欲分析两药联合应用是否更为有效。
（1）你认为该研究最好采用何种实验设计方案？
并说明理由。
（2）请帮该研究者实现32只大鼠的随机分组。
【习题解析】
一、思考题
1.根据受试对象不同，实验可以分为动物实验、临床试验和现场试验三类。
动物实验的受试对象为动物，也可以是器官、细胞或血清等生物材料；临床试验的受试对象通常为患者，持续时间可以较长，目的在于评价药物或治疗方法的疗效；现场试验的受试对象通常是未患某种疾病的人群，持续时间一般较长，目的是通过干扰某些危险因素或施加某些保护性措施，了解其在人群中产生的预防效果。
2.实验研究中，随机化的目的在于使非处理因素在实验组和对照组中的影响相当，提高对比组间的可比性，使实验结论的外推具有科学性和可靠性。
随机化是对资料进行统计推断的前提。
3.配对设计是将受试对象按一定条件配成对子，再将每对中的两个受试对象随机分配到不同处理组。
用以配对的因素应为可能影响实验结果的主要混杂因素。
在动物实验中，常将窝别、性别、体重等作为配对因素；在临床试验中，常将病情、性别、年龄等作为配对因素。
配对设计和完全随机设计相比，其优点在于可增强处理组间的均衡性、实验效率较高；其缺点在于配对条件不易严格控制，当配对失败或配对欠佳时，反而会降低效率。
在临床试验中，配对的过程还可能延长实验时间。
4.交叉设计是一种特殊的自身对照设计。
其中22交叉设计首先是将同质个体随机分为两组，每组先接受一种处理措施，待第一阶段结束后，两组交换处理措施进行第二阶段的实验，这样每个个体都接受了两种处理。
当然阶段数和处理数都可以扩展，成为多种处理多重交叉实验。
交叉设计一般不适于具有自愈倾向或病程较短的疾病研究。
交叉设计的优点有:
①节约样本含量；②能够控制个体差异和时间对处理因素的影响；③在临床试验中同等地考虑了每个患者的利益。
其缺点有：
①处理时间不能太长；②当受试对象的状态发生根本变化时，后一阶段的处理将无法进行；③受试对象一旦在某一阶段退出试验，就会造成数据缺失。
5.临床试验中使用安慰剂，目的在于消除由于受试对象和试验观察者的心理因素引起的偏倚，还可控制疾病自然进程的影响，显示试验药物的效应。
二、案例辨析题
该结论不正确。
研究某治疗方案对某病患者的治疗效果需进行临床试验，应遵循实验设计的三个基本原则，即对照、随机化和重复。
只有设立了对照才能较好地控制非处理因素对实验结果的影响，不设立对照往往会误将非处理因素造成的偏倚当成处理效应，从而得出错误的结论。
此研究仅纳入38例消化性溃疡患者，并未设立相应的对照组。
而且这38例患者接受治疗的时间为2000年至2006年，时间跨度太大，可能对研究结果造成影响的因素很多，在没有对照的情况下，不能控制非处理因素对试验结果的影响，其研究结论不具有说服力。
三、最佳选择题
1.B2.A3A.4.A5.A6.C7.C8.D9.A10.D
四、综合分析题
1.解：
该分组方法不正确。
随机不等于随便，随机的含义是指每只动物都有相同机会进入实验组或对照组，而该分组方法由于豚鼠活跃程度不相同，进入各组的机会就不同，较活跃的豚鼠进入实验组的机会增大，因此破坏了随机化原则。
2.解：
先将6对小鼠按体重从小到大的顺序编号。
再从随机数字表中任一行，如第18行最左端开始横向连续取12个两位数字。
事先规定，每一对中，随机数较小者序号为1，对应于A组，随机数较大者序号为2，对应于B组。
分配结果见表3-1。
表3-1配对设计的12只小鼠随机分组的结果
对子数
1
2
3
4
5
6
动物编号
1.1
1.2
2.1
2.2
3.1
3.2
4.1
4.2
5.1
5.2
6.1
6.2
随机数
12
96
88
17
31
65
19
69
02
83
60
75
序号
1
2
2
1
1
2
1
2
1
2
1
2
组别
A
B
B
A
A
B
A
B
A
B
A
B
SPSS操作
数据录入：
打开SPSSDataEditor窗口，点击VariableView标签，定义要输入的变量number和pair，再点击DataView标签，录入数据（见图3-1，图3-2）。
图3-1VariableView窗口内定义要输入的变量number和pair
图3-2DataView窗口内录入数据
分析：
Transform→RandomNumberGenerators…
ActiveGeneratorInitialization
SetStartingPoint
FixedValue
Value:
键入20071222
设定随机种子为20071222
OK
Transform→Compute…
TargetValuable:
键入random
NumericExpression:
RV.Uniform（0,1）
产生范围在0~1之间的伪随机数
OK
Transform→RankCases…
Variables（s）:
random
By:
pair
对每个对子中的两个伪随机数进行排序
OK
注：
当样本量较大时，最好编程实现，以免除数据录入的不便。
以下为SPSS的Syntax窗口中用编程来完成本题。
File→New→Syntax，打开Syntax窗口，键入如下程序：
inputprogram.
开始数据录入程序段
numerickbnnumberpair（F8.0）/random（F8.6）.
stringtreat（A1）.
computek=2.
处理组为2
computeb=6.
对子数为6
computen=b*k.
loopnumber=1ton.
computepair=rnd（（number-1）/k+0.5）.
endcase.
computek=lag（k）.
endloop.
endfile.
endinputprogram.
结束数据录入程序段
setseed20071222.
设定随机种子为20071222
computerandom=uniform
（1）.
产生范围在0~1之间的伪随机数
rankvariables=randombypair.
对伪随机数排序
formatsrrandom（F3.0）.
compute
treat=substr（"ABCDEFGHIJKLMN",rrandom,1）.
根据伪随机数的序号进行分组
listnumberpairtreat.
结果中显示受试对象编号及被分到的处理组
在Syntax窗口中选择Run→All提交运行。
注：
程序中的b（即对子数）可根据实际情况赋予不同的值。
随机区组设计受试对象的分配也可以用此程序来实现，仅需将k值设为处理组数，b值设为相应的区组数。
结果及解释
DataView窗口
图3-3SPSS编程实现受试对象随机分配结果
Output窗口
List
number
pair
treat
1
1
A
2
1
B
3
2
A
4
2
B
5
3
B
6
3
A
7
4
A
8
4
B
9
5
B
10
5
A
11
6
B
12
6
A
编程实现随机分配的结果见dataview窗口（图3-3）或output窗口。
可以看出12只小鼠被随机分配到A组和B组。
在用此程序进行随机分组前，规定A组表示实验组，B组表示对照组。
则1，3，6，7，10，12号小鼠被分到实验组，2，4，5，8，9，11号小鼠被分到对照组。
3.解：
（1）该研究最好采用2×2析因设计的实验方案，如表3-2所示。
因为析因设计不仅可以检验两因素各水平之间的差异有无统计学意义，而且可以检验两因素间的交互作用。
因此既可分析MEL和TXL对糖尿病模型大鼠血管紧张素的影响，又可分析两药合用时的交互效应。
表3-2MEL和TXL对32只大鼠血管紧张素影响的析因设计
MEL
TXL
（用）b1
（不用）b2
（用）a1
a1b1
a1b2
（不用）a2
a2b1
a2b2
（2）先将32只大鼠按体重从小到大的顺序编号。
再从随机数字表中任一行，如第2列最上端开始纵向连续取32个两位数字。
对随机数字排序，事先规定，序号为1~8的豚鼠分为A组，序号为9~16的大鼠分为B组，序号为17~24的大鼠分为C组，序号为25~32的大鼠分为D组，分配结果见表3-3。
表3-332只大鼠随机分组的结果
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
随机数
17
36
77
43
28
22
76
68
39
71
35
50
96
93
87
56
序号
1
8
25
11
5
4
22
19
9
20
7
14
30
28
27
15
分组
A
A
D
B
A
A
C
C
B
C
A
B
D
D
D
B
编号
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
随机数
72
96
94
64
44
76
17
17
76
29
80
40
56
65
43
96
序号
21
31
29
17
13
23
2
3
24
6
26
10
16
18
12
32
分组
C
D
D
C
B
C
A
A
C
A
D
B
B
C
B
D
SPSS操作
数据录入：
打开SPSSDataEditor窗口，点击VariableView标签，定义要输入的变量number，见图3-4。
再点击DataView标签，录入变量number的值，即从1~32。
图3-4VariableView窗口内定义要输入的变量number
分析：
Transform→RandomNumberGenerators…
ActiveGeneratorInitialization
SetStartingPoint
FixedValue
Value:
键入20071222
设定随机种子为20071212
OK
Transform→Compute…
TargetValuable:
键入random
NumericExpression:
RV.Uniform（0,1）
产生范围在0~1之间的伪随机数
OK
Transform→RankCases…
Variables（s）:
random
对伪随机数排序
OK
Transform→Recode→IntoDifferentVariables…
InputVariable
OutputVariable:
Rrandom
原变量名为伪随机数的序号Rrandom
OutputVariable
Name:
键入treat
新变量名为treat
点击Change
点击OldAndNewValues…
OldValue
Range:
键入1through8
Outputvariablesarestrings
NewValue
Value:
键入A
Rrandom值为1~8时，treat值为A
Old
New:
点击Add
OldValue
Range:
键入9through16
NewValue
Value:
键入B
Rrandom值为9~16时，treat值为B
Old
New:
点击Add
OldValue
Range:
键入17through24
NewValue
Value:
键入C
Rrandom值为17~24时，treat值为C
Old
New:
点击Add
OldValue
Range:
键入25through32
NewValue
Value:
键入D
Rrandom值为25~32时，treat值为D
Old
New:
点击Add
Continue
OK
注：
当样本量较大时，最好编程实现，以免除数据录入的不便。
以下为SPSS的Syntax窗口中用编程来完成本题。
File→New→Syntax，打开Syntax窗口，键入如下程序：
inputprogram.
开始数据录入程序段
numericnknumbergroup（F8.0）/random（F8.6）.
stringtreat（A1）.
computen=32.
受试对象总数为32
computek=4.
4个处理组
loopnumber=1ton.
endcase.
computen=lag（n）.
computek=lag（k）.
endloop.
endfile.
endinputprogram.
结束数据录入程序段
computerandom=uniform
（1）.
产生范围在0~1之间的伪随机数
setseed20071222.
设定随机种子为20071222
rankvariables=random.
对伪随机数排序
computegroup=trunc（（rrandom-1）*k/n）.
formatsgroup（F3.0）.
computetreat=substr（"ABCDEFGHIJKLMN",group+1,1）.
根据伪随机数的序号进行分组
listnumbertreat.
结果中显示受试对象编号及被分到的处理组
注：
程序中的n（受试对象总数）、k（即处理组数）可根据实际情况赋予不同的值。
输出结果
DataView窗口（由于篇幅限制，仅列出前16例受试对象的分组情况）
图3-5SPSS编程实现受试对象随机分配结果
Output窗口
List
number
treat
number
Treat
1
D
17
C
2
D
18
C
3
B
19
B
4
C
20
C
5
D
21
B
6
D
22
A
7
B
23
C
8
C
24
D
9
D
25
C
10
A
26
A
11
D
27
B
12
B
28
A
13
C
29
A
14
B
30
A
15
A
31
B
16
A
32
D
编程实现随机分配的结果见dataview窗口（图3-5）或output窗口。
可以看出32只大鼠被随机分配到A、B、C、D组。
在用此程序进行随机分组前，事先规定A、B、C、D分别对应于对照组、MEL组、TXL组和MEL+TXL组。
从分配结果中可以看出：
10，15，16，22，26，28，29，30号大鼠被分到对照组；3，7，12，14，19，21，27，31号大鼠被分到MEL组；4，8，13，17，18，20，23，25号大鼠被分到TXL组；1，2，5，6，9，11，24，32号大鼠被分到MEL+TXL组。
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