科研设计论文 辽医.docx

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科研设计论文辽医

1.医学科研：

旨在增进已有的医学科学知识，探索医学中的未知，创造医学新知识、新技术的工作。

即研究人体正常生理、病理、健康与疾病的科学活动。

2.被试因素简称因素或处理，是由外界施加于受试对象的各种处理内容

3.试验效应—被试因素作用于受试对象所引起的试验反应

4.基础研究：

增加知识、探索未知，解决理论问题的研究。

5.应用研究：

研究如何把科学理论知识转化为新技术、新方法、新产品，为开发研究提供比基础研究更具体的指导性的理论和方法。

6.开发性（发展）研究：

运用基础研究与应用研究及实验的知识，研制出产品或对样机和中间生产环节进行重大改进的创造性活动。

7.主观指标：

指标数据是由观察者或受试对象根据主观感受程度判定的

8.准确度：

是测定值与真实值接近的程度。

即：

测定正确性的量度。

9.精密度：

是各次测定值集中的程度。

10.标准对照：

又称有效对照，要注意选择疗效被公认或肯定的药物或疗法，而且与所试验的药物或疗法是属于同一类型的

11.实验对照：

指给对照组施加与实验组操作条件一致的干扰因素。

凡是对实验结果有影响的操作、溶媒、试剂等都应该设立实验对照

12.均衡:

即组间一致，除处理因素外，对照组具备与实验组对等的非处理因素

13.安慰剂:

是指外观等与受试药物相同且无药理活性的物质，在临床研究中用来替代受试药物。

安慰剂应该在剂型、包装、颜色、大小、形状、气味等外观上完全与处理组受试药物一样，使病人不能分辨，否则导致安慰剂的失效和实验的失败。

14.安慰剂效应:

安慰剂产生与药物相似的药理作用。

包括产生主观感觉和客观指征的变化

15.完全随机设计：

将实验对象完全随机地分配到实验组与对照组（或多个处理组）中去进行实验观察

16.配对设计：

是将受试对象按某些特征或条件配成对子，然后分别把每对中的两个受试对象随机分配到实验组与对照组（或不同处理组）。

17.析因设计：

是将两个或多个因素的各个水平进行排列组合，交叉分组进行实验。

实验结束后既可以分析各个处理因素的单独作用，又可以分析各处理因素间的交互作用，并可找出各因素间不同水平的“最佳组合”

18.拉丁方设计是将三个因素按水平数r排列成一个r×r随机方阵，然后按照拉丁方阵型将受试对象分配到各个处理组中去进行实验的一种设计方法

19.交互作用：

当一个因素的单独效应随另外一个因素水平的变化而变化，且变化的幅度超出随机波动的范围时，称该因素间存在交互作用

20.效度通常是指问卷的有效性和正确性，亦即问卷能够测量出其所欲测量特性的程度

21.内容效度是指问卷内容的贴切性和代表性,即问卷内容能否反应所要测量的特质，能否达到测验目的，较好地代表所欲测量的内容和引起预期反应的程度

22.结构效度又称构想效度，是指问卷对某一理论概念或特质测量的程度，即某问卷测验的实际得分能解释某一特质的程度

23.信度主要是指问卷是否精准。

信度分析涉及了问卷测验结果的一致性和稳定性，其目的是如何控制和减少随机误差

医学科研的任务

1.揭示人体生命本质及疾病发生、发展的现象和机制。

2.认识人与环境的相互关系。

3.认识健康与疾病相互转化的客观规律。

4.用理性的方法去整理感性的材料，从而为防治疾病、提高健康水平提供技术、方法和手段。

医学科研的特征1、探索和创新性；2、是一个具体的、可操作的能够实现的研究计划；

3、应提出假说，并有严格的设计；4、具有时限性；

医学科研的分类

1．按照科技活动的类型

基础研究、应用研究、开发性（发展）研究

2．按学科分类（知道）

医学科研的三大要素

被试因素（处理因素）、受试对象（研究对象）、试验效应

如何处理非被试因素：

（知道）

⑴确定被试因素的同时，还须明确哪些是非被试因素。

⑵将非被试因素，作为误差来源严格控制。

减小非被试因素影响。

⑶不能减小的非被试因素应使试验组与对照组保持均衡一致。

因素与水平的组合（会判断）

⑴、单因素单水平⑵、单因素多水平⑶、多因素单水平⑷、多因素多水平

确保被试因素被施加（选择）

确保被试因素被施加是保证实验结果准确的重要环节。

为此要考虑到以下方面：

①被试因素如药物注射法较易控制，但要注意取量的准确性。

②对口服被试药物，病人是否真正服用试验药物，应以观察者亲眼见到受试对象服下为准。

③在动物实验中，慢性实验应当采用空腹灌胃，急性实验最好采用十二指肠给药。

受试对象的确定（取决于试验目的）

医学科研的受试对象（object）：

人或动物，植物（药物研究）。

根据具体情况可采用整体作受试对象，在体内进行试验；也可采用器官、组织、细胞、亚细胞或分子作为受试对象，在体外进行试验；也可采用先体内后体外的方式进行试验，这类试验属半体内试验

受试对象的条件

①必须对被试因素敏感②反应必须比较稳定

一般试验首先选择中青年人作为受试对象，只有肯定疗效后才能扩大到儿童与老年进行观察。

科研指标的要求：

⑴指标的关联性；⑵指标的客观化；⑶指标的灵敏度；⑷指标的可用性；⑸测定的精确性

精确性包括：

指标的精密度与准确度。

从科研的要求来看，第一位必须准确，第二位要求精密。

既准确又精密最好，准确但精密度不很高尚可，但精密度高而准确度差则不行。

科研设计的基本原则

1.对照原则设立对照要求：

①均衡②同步③专设

2.随机原则

3.均衡原则

4.重复原则

对照的几种形式

1、空白对照2、实验对照3、安慰剂对照4、标准对照5、历史对照与正常值对照

6、阴性对照与阳性对照

重复原则设计样本数时要考虑的因素

1、处理的效果；2、实验误差；3、资料性质：

等级分组>计数资料>计量资料的样本量

均衡性检查

例如，比较复方青黛与马利兰对慢性粒细胞白血病的疗效，预定观察20例，每组10例，按完全随机已收治17例。

若性别、年龄、病情与病程是其主要影响因素，则按此进行均衡性检查。

∑di=12

检查结果不平衡指数∑di较大，故随后继续进来的病例应当以使∑di减少为原则。

如新来一位符合受试条件的本病患者系男性青年，病情较重，确诊已达1年半。

若将此患者分至马利兰组，则∑di增至16，

若将其分至复方青黛组，则∑di减至8，故应将此患者分至复方青黛组。

医学研究中常用的实验设计方法有

1.完全随机设计；2.配对设计；3.随机区组设计；4.拉丁方设计；5.析因设计；6正交设计

完全随机化分组方法

1.将受试对象依次编号;

2.用抽签法、随机数字表法、随机排列表法把受试对象随机分配到各处理组中去

样本例数≤20，使用随机排列表

样本例数＞20，使用随机数字表

方法一、随机数字表法分组

例1试将性别相同、体重相近的18只实验动物等分到A、B两组。

1.将动物依次编号1，2，….n

2.从随机数字表中从任一数字开始向任一方向查出n个随机数字，依次抄录于动物编号下面

3.按预先规定，将随机数字为偶数者分入A组，为奇数者分入B组

4.组间调整

组间调整：

接着摘抄一个随机数字，96，除以10的余数为6，故把12号动物分至A组中。

方法二、随机排列表法分组

例1试将性别相同、体重相近的18只实验动物等分到A、B两组。

1.将实验动物编号。

2.查随机排列表：

随机指定第6行，舍去18～19字，将0～17之间的数字依次录于动物号下。

3.预先规定，将随机数字为0～8者分入A组，9～17者分入B组。

编　号123456789101112131415161718

随机数

组别

方法一、随机数字表法分组

例2试将性别相同、体重相近的30只实验动物等分到A、B、C三组。

1.将动物依次编号1，2，….n

2.从随机数字表中从任一数字开始向任一方向查出n个随机数字，依次抄录于动物编号下面

3.求出每个随机数字被3除后的余数

4.按预先规定，将余数为0者分入A组，为1者分入B组，为2者分入C组。

5.组间调整

组间调整：

1.从随机数字表中接着查一随机数字，77，除以12，余5;则将A组中的第5只“11号”分至C组；

2.从随机数字表中接着查一随机数字，04，除以11，余4，则将A组中的第4只“10号”分至C组；

3.从随机数字表中接着查一随机数字，74，除以11，余8，则将B组中的第8只“20号”分至C组；

各组接受何种处理也要随机化。

完全随机设计分析方法（计量资料）

①两个处理组为小样本时，可以考虑两个样本均数比较的ｔ检验或秩和检验（Wilcoxon两样本比较法）。

②两个处理组为大样本时,可以用两个样本均数比较的ｕ检验。

③多个处理组时可以考虑单因素方差分析或秩和检验（KruskalWallis法）。

完全随机设计分析方法（计数资料）

①当研究分为两组时，可以考虑两个样本率比较的u检验、χ2检验或Fisher’s精确概率法。

②当研究分为多组且观察指标无序时，可采用χ2检验。

③当研究分为多组且观察指标有序时，秩和检验（KruskalWallis法）或ridit分析。

完全随机设计优缺点

优点：

1.简单易行。

2.实验中个别发生意外情况对实验结果影响不大。

缺点：

1.一次实验只能分析比较一个因素的实验效应。

2.没有控制混杂因素在各组的影响，实验效率较低。

3.要求样本含量相对较大

配对设计

例3将样本中20例受试对象按性别相同、年龄、工作性质相近者配成对子，共10对。

用随机排列表将每对中的两个受试对象随机分配到甲、乙两个处理组中。

1.先将10对受试者编号，如第一对第1受试者编为1.1，第2受试者编为1.2，余仿此。

2.再随机指定随机排列表第2行，舍去10～19之间的数字，并规定单数取甲、乙顺序，双数取乙、甲顺序。

例：

如何将12对大鼠随机分配到两个不同处理组中？

配对设计数据分析

效应指标为数值变量

参数检验：

配对t检验（差值t检验）；非参数检验：

Wilcoxon符号秩和检验；

效应指标为分类变量

配对四格表（2×2列联表）χ2检验。

配对设计

优缺点

优点：

提高组间均衡性和统计效率，减少抽样误差；

样本含量较小；

统计分析方法简单。

缺点：

设计复杂；

配对失败或配对欠佳时，会降低实验效率；

观察对象要经过挑选,易损失样本含量；

延长实验时间,对子间的条件易发生变化。

随机区组设计

例4将21只小白鼠随机分组，分别接受A、B、C三种处理。

1、21小白鼠编成7个配伍组，每个配伍组3只小白鼠。

1～3号为第1配伍组，4～6号为第2配伍组，余类推。

2、查随机排列表，随机指定7行，如第2～8行，在每行只取随机数1～3，其余数舍去，依次标于各配伍组的受试者编号下。

3、预先规定随机数字为1划入A组，为2划入B组，为3划入C组。

随机区组设计资料通常采用方差分析来处理

随机区组设计优缺点

优点：

1、处理组间的可比性更强；2、增加了区组信息，实验效率较高；

缺点：

1、受配伍条件限制，样本难获得；

2、分组较繁，要求单位组内实验单位数与处理数相同，有时实际应用有一定困难；

3、实验结束若有数据缺失，统计分析较麻烦。

拉丁方设计步骤

1、根据因素的水平数选定拉丁方表。

2、将选定拉丁方表随机化，即行、列交换。

3、规定行、列、字母代表的因素和水平。

4、按照拉丁方阵进行试验。

例5研究蛇毒的抑瘤作用，拟将四种瘤株匀浆接种小白鼠，一天后分别用四种不同的蛇毒成份，各取四种不同的剂量腹腔注射，每日一次，连续十天，停药一天，解剖测瘤重。

试作拉丁方设计。

规定：

字母为瘤株，行为剂量，列为成份

例：

比较甲、乙、丙、丁、戊5种药物给家兔注射后产生的皮肤疱疹大小，用5只家兔实验，每只家兔有5个部位供注射，不考虑交互作用，试作实验设计。

药物5种：

甲、乙、丙、丁、戊

家兔5个：

1、2、3、4、5

部位5个：

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ

1.选5×5基本拉丁方

2.随机排列拉丁方的行例如，读取5个两位数的随机数，设为66，05，32，88，92,则R=3，1，2，4，5即先第3行和第1行对调，然后第2行和第4行对调。

3.随机排列拉丁方的列

如读取四个两位数的随机数，设为53，85，39，97，13则R=3，4，2，5，1。

可做如下变换：

4.随机分配处理因素（字母）

如读取5个两位随机数10，28，81，47，20，则R=1，3，5，4，2

ABCDE

13542

甲丙戊丁乙

按随机排列后的拉丁方的行、列、字母分别安排家兔、部位和药物，实验方案如下:

正交互效应（协同作用）：

两因素的联合作用大于其单独作用之和。

负交互作用（拮抗作用）：

两因素的联合作用小于其单独作用之和。

一级交互作用（A×B，A×C，A×D，B×C，B×D，C×D）

二级交互作用（A×B×C，A×B×D，A×C×D，B×C×D）

三级交互作用（A×B×C×D）

该设计的特点：

在一个实验设计里，既可分析因素的单独作用，又可分析其交互作用。

拉丁方是如何体现实验设计原则的？

1、对照原则：

各字母间体现各处理间相互对照

各行、列的水平数间体现相互对照。

2、随机原则

对拉丁方基本型，可进行任意整行或整列的变换，体现了随机原则。

3、均衡原则：

每个字母在每一行每一列均出现一次，体现了均衡原则。

4、重复原则：

每个格子可同时安排多个受试对象。

拉丁方设计优缺点

优点：

拉丁方设计可以看成是纵横两相皆为配伍组，可以用较少的重复次数，获得较多的信息，统计效率更高。

缺点：

要求各因素的水平数必须相等且无交互作用，实际应用中有一定局限性。

2×2析因设计

2×2即2个因素、2个水平；共4种组合。

如：

12例缺铁性贫血病人的疗效观察，分为4组，给予不同治疗，一个月后检查各组病人红细胞增加数（百万/mm³）

第一组一般疗法

第二组一般疗法+叶酸

第三组一般疗法+铁剂

第四组一般疗法+叶酸+铁剂

设：

叶酸为A因素，2水平，A1为不用，A2为用叶酸；

铁剂为B因素，2水平，B1为不用，B2为用铁剂；

共有4个交叉组：

第一组：

A1B1第二组：

A2B1

第三组：

A1B2第四组：

A2B2

每组观察三个病人，观察结果见下表：

从结果可看出：

不用B药时：

用A药可平均增加红细胞1.2-0.8=0.4

用B药时：

用A药可平均增加红细胞2.1-1.0=1.1

可看出B因素在不同水平下，用A药和不用A药平均增加红细胞数是不同的，其相差为：

1.1-0.4=0.7

这就是两药的交互作用,即协同作用,析因设计的统计分析

判断实际上交互作用是否存在，需要方差分析

总变异:

A+B+A×B+误差变异

ss总∑x²-c=3.0425；C=（∑x）²=19.5075

ssA=5.4²+9.9²－c=1.6875

ssB=6.0²+9.3²－c=0.9075

ssA×B=〔（2.4+6.3）-（3.0+3.6）〕²=0.3675

VA=A的水平数-1

VB=B的水平数-1

VA×B=VA×VB

结论：

A、B两药均有效，且两药间具有协同作用。

例：

研究者将32名高脂血症患者,采取完全随机的方法分配到以上4种不同处理组中,每组８人（每组处理重复8次）,治疗前及治疗一个月后测量各组患者的血清胆固醇（mg/dl）,疗效指标为血清胆固醇下降值,结果见表。

接受四种不同疗法患者血清胆固醇下降值（mg/dl）

2×2析因设计资料分析为便于分析因素的主效应及其交互作用,常将资料整理成表的形式.

（1）主效应某一因素水平变化所产生的效应变化称为主效应。

甲药的主效应可看成用甲药的平均效应与不用甲药的平均效应之差。

上表所示，用甲药平均效应（12.38+43.13）/2=27.76，不用甲药平均效应（8.25+20.25）/2=14.25，甲药主效应=27.76-14.25=13.51，用甲药比不用甲药患者平均下降13.51。

同理，用乙药（20.25＋43.13）/２＝31.69，不用乙药（8.25+12.38）/2=10.32，乙药主效应=31.69-10.32=21.37，用乙药比不用乙药患者平均下降21.37。

需检验甲、乙两药的主效应是否由于抽样误差造成的可用方差分析。

（2）交互作用由上表可知，不用乙药时（固定B因素在1水平），用甲药效果（A2）为12.38，不用甲药效果（A1）为8.25，两者之差为12.38-8.25=4.13，用乙药时（固定B因素在2水平），用甲药效果（A2）为43.13，不用甲药效果（A1）为20.25，两者之差为43.13-20.25=22.88，交互作用为22.88-4.13=18.75，可见甲药的效果是随着乙药的不同水平而变化，用乙药使甲药的疗效增加。

由上表可知乙药的效应也随着甲药的用与不用而有所改变，用甲药能使乙药的疗效增加。

若这种影响超出随机变化的范围（方差分析），可认为两药存在交互作用。

问题：

欲比较不同缝合方法及缝合后时间对轴突通过率的影响，试做析因分析。

A因素为缝合方法，有两水平

　A1：

外膜缝合

　A2：

束膜缝合

B因素为缝合后时间，有两水平

　B1：

缝合后1个月

　B2：

缝合后2个月

试验结果为：

家免神经缝合后的轴突通过测量（计量资料）

2×2×3×2析因设计

问题：

几个因素？

各多少水平？

多少组合？

设计模型是？

能分析那些内容？

用于有四个因素，其中三个因素有2个水平，一个因素有3个水平，共24个组合，设计模型如下：

析因设计优缺点

优点：

1、全面高效性

2、以最小的试验次数探讨各因素不同水平的效应，同时可以获得各因素间的交互作用

缺点：

1、工作量较大2、设计和统计分析复杂3、众多交互效应的解释困难

正交表的表示形式

正交表的表示形式是

L试验次数（水平数因素数），L是正交表的代号。

例如：

L8（27），就表示7个因素，各取两个水平，共进行8次试验。

正交表特点

1、正交性：

各水平在各列中出现的次数相同

2、均衡分散性：

任意两列各水平的搭配均衡

3、齐同可比性：

在对比某列因素的各水平效果差异时，由于其他列因素的各水平出现的次数都是相同的，从而最大限度地排除了其它因素的干扰，使对比条件具备齐同可比性。

4、可分析因素间的交互作用

正交表的选择

1、选择因素：

尽量包括全部有关因素

2、确定水平数：

主要因素水平数多些

3、确定试验次数：

尽力而为：

试验次数多比次数少的样本代表性强。

4、重复：

将正交表的每个试验号重复n次目的是减少试验误差。

统计分析方法

1、直观法：

把评价指标最好的试验号配方定为最优方案。

2、极差法：

以各因素各水平极差值的绝对值从大到小排序，即可获得各因素的主次顺序，再选各因素的最大值的平均值作为最优水平。

3、方差分析法

实例

1）试验目的：

确定某抗放射病有效药物的较优给药条件，以大鼠的存活天数作为评价指标。

（2）选正交表：

研究者提出制剂（A）、剂量（B）、途径（C）、时间（D）4个考察因素，各有两个水平，并考虑A×B、A×C及B×C3对交互作用，选定L8（27）正交表，即通过8次试验考察4因素3个交互作用、各自两水平。

抗放射线药实验考察的因素与水平

（3）结果分析：

①直观法：

从抗放射病药实验方案及实验结果可见存活30天为最大值，确定第7号动物的给药条件最优，即A2B2C1D1是最优配方。

②按抗放射病药实验方案及实验结果中R值的绝对值自大至小排列，A﹥C﹥D﹥A×B（A×C）﹥B﹥B×C从而得到各因素的主次顺序。

对比各因素k1与K2，以大值定为最优水平，得到A2C1D2B2为最优条件，它不包括在1～8号动物方案内。

抗放射病药实验方案及实验结果

方差分析表

研究者欲分析A、B、C、D四个因素的效应，并根据专业知识欲了解胆酸与胆固醇的交互作用（A×B）、胆酸与猪油的交互作用（A×C）、胆固醇和猪油的交互作用（B×C）。

L8（27）正交表的交互作用表

该实验L8（27）正交表的表头设计为：

列号1234567

因素ABA×BCA×CB×CD

无空列，需通过重复实验获得误差均方的估计

常用医学实验设计方案