医学科研设计基础.ppt

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1、医学科研设计基础医学科研设计基础 讲授提纲讲授提纲1.医学科研设计概述医学科研设计概述2.医学科研设计要点医学科研设计要点引言引言 专业设计专业设计科研设计科研设计 =+统计研究设计统计研究设计引言引言 调查设计调查设计统计研究设计统计研究设计=临床试验设计临床试验设计 实验设计实验设计1.1.医学科研设计概述医学科研设计概述w1.1 1.1 医学科研设计的定义医学科研设计的定义w1.2 1.2 医学科研设计的意义医学科研设计的意义w1.3 1.3 医学科研设计的种类医学科研设计的种类w1.4 1.4 医学科研设计的用语医学科研设计的用语1.1.医学科研设计概述医学科研设计概述w1.5 1.5

2、 医学科研设计的要素医学科研设计的要素w1.6 1.6 医学科研设计的原则医学科研设计的原则w1.7 1.7 医学科研设计的原理医学科研设计的原理w1.8 1.8 医学科研设计的内容医学科研设计的内容1.1 1.1 医学科研设计的定义医学科研设计的定义w所谓医学科研设计，就是所谓医学科研设计，就是根据专业和统计学知识制根据专业和统计学知识制定的一个完善的医学研究定的一个完善的医学研究计划或方案。计划或方案。医学科研设计制定的时间医学科研设计制定的时间w它应当被制定于确定研究目标之后和正式它应当被制定于确定研究目标之后和正式开展科研之前；它应确保科学研究自始至开展科研之前；它应确保科学研究自始至

3、终受控于终受控于“科学、严谨、有序、经济、高科学、严谨、有序、经济、高效、可靠效、可靠”的总要求之下；它是整个科研的总要求之下；它是整个科研过程的依据和指南；它是反映科学研究工过程的依据和指南；它是反映科学研究工作科学性和严谨性高低的重要见证；它是作科学性和严谨性高低的重要见证；它是确保确保“科研产出科研产出”大于大于“科研投入科研投入”的重的重要举措。要举措。1.2 1.2 医学科研设计的意义医学科研设计的意义w 用比较经济的人力、物力和用比较经济的人力、物力和时间，得到较为可靠的结果，准时间，得到较为可靠的结果，准确地控制和估计误差的大小，还确地控制和估计误差的大小，还可使多种重要因素包括

4、在尽可能可使多种重要因素包括在尽可能少的观察或实验中，达到高效的少的观察或实验中，达到高效的目的。目的。1.3 1.3 医学科研设计的种类医学科研设计的种类w调查设计调查设计w实验设计实验设计w临床试验设计临床试验设计1.3.11.3.1三种科研设计的共性三种科研设计的共性w在开展科研工作之前，制定完善的设在开展科研工作之前，制定完善的设计方案，在尽可能节省人力、物力和计方案，在尽可能节省人力、物力和时间的前提下，严格控制各种非实验时间的前提下，严格控制各种非实验因素的干扰和影响，尽可能准确地反因素的干扰和影响，尽可能准确地反映多个实验因素及其交互作用对观察映多个实验因素及其交互作用对观察结果

5、的效应大小，使随机变量的规律结果的效应大小，使随机变量的规律性更好地显露出来，从而达到性更好地显露出来，从而达到“经济、经济、高效、科学严谨、准确可靠高效、科学严谨、准确可靠”的研究的研究目的。目的。1.3.2 1.3.2 三种科研设计的个性三种科研设计的个性w调查设计调查设计：在没有任何人为干预的前：在没有任何人为干预的前提下，对客观存在的事物或现象进行提下，对客观存在的事物或现象进行被动的观察，要根据拟完成的调查任被动的观察，要根据拟完成的调查任务，结合专业知识和统计学知识，把务，结合专业知识和统计学知识，把现场可能碰到的各种问题尽可能考虑现场可能碰到的各种问题尽可能考虑周到，以免在调查结

6、束后，面对周到，以免在调查结束后，面对“漏漏项和缺项无法弥补项和缺项无法弥补”所带来的尴尬，所带来的尴尬，甚至导致调查研究前功尽弃的悲惨结甚至导致调查研究前功尽弃的悲惨结局。局。1.3.2 1.3.2 三种科研设计的个性三种科研设计的个性w实验设计实验设计：一般指在实验室进行的小规模：一般指在实验室进行的小规模实验研究所对应的设计。其受试对象通常实验研究所对应的设计。其受试对象通常是动物或样品，各实验因素可由研究者根是动物或样品，各实验因素可由研究者根据专业知识选定，非实验因素也比较容易据专业知识选定，非实验因素也比较容易控制，因此，若采用科学的实验设计方法，控制，因此，若采用科学的实验设计方

7、法，可以同时考察很多实验因素及其交互作用可以同时考察很多实验因素及其交互作用对观测结果的影响大小，可以将重要的非对观测结果的影响大小，可以将重要的非实验因素的干扰和影响控制在最低水平，实验因素的干扰和影响控制在最低水平，组间的可比性好，数据的说服力强，所获组间的可比性好，数据的说服力强，所获得的结果准确可靠。得的结果准确可靠。1.3.2 1.3.2 三种科研设计的个性三种科研设计的个性w临床试验设计临床试验设计：一般来说，其受试对：一般来说，其受试对象是正常人和病人。研究者必然要面象是正常人和病人。研究者必然要面对对“伦理道德和受试者依从性伦理道德和受试者依从性”两大两大难题的挑战。怎样设置对

8、照组、如何难题的挑战。怎样设置对照组、如何遵守伦理道德、如何选择和剔除受试遵守伦理道德、如何选择和剔除受试者、如何提高受试者的依从性、如何者、如何提高受试者的依从性、如何控制偏性等问题的合理解决，就是临控制偏性等问题的合理解决，就是临床试验设计的最重要的内容。床试验设计的最重要的内容。1.4 1.4 医学科研设计的用语医学科研设计的用语w1.4.1 1.4.1 因素与水平因素与水平w1.4.2 1.4.2 交互作用交互作用w1.4.3 1.4.3 设计类型设计类型w1.4.4 1.4.4 实验点与因素的水平组合实验点与因素的水平组合w1.4.5 1.4.5 平衡设计与不平衡设计平衡设计与不平衡

9、设计1.4.1 1.4.1 因素与水平因素与水平w因素：影响实验结果的各种原因，统因素：影响实验结果的各种原因，统w 称为因素。称为因素。w分为：实验因素与非实验因素分为：实验因素与非实验因素w水平水平:因素的具体表现因素的具体表现,称为水平。称为水平。w如：温度如：温度-叫因素叫因素w 3030、6060、90-90-叫水平叫水平实验因素与非实验因素实验因素与非实验因素w实验因素：实验因素：w研究者希望着重考察的实验条件，研究者希望着重考察的实验条件，称为实验因素。称为实验因素。w非实验因素：非实验因素：w除实验因素之外的其他所有因素除实验因素之外的其他所有因素都属于非实验因素都属于非实验因

10、素。实验因素与非实验因素举例实验因素与非实验因素举例w温度、药物、剂量、作用时间温度、药物、剂量、作用时间等通常都是等通常都是“实验因素实验因素”；w动物品种、动物来源、体重、动物品种、动物来源、体重、性别等通常都是性别等通常都是“非实验因非实验因素素”。如何理解如何理解“因素与水平因素与水平”w在在1616条件下考察去甲肾上腺素条件下考察去甲肾上腺素w（浓度为（浓度为1 11010-9-9 ）对兔肺动脉收）对兔肺动脉收w缩压的影响。缩压的影响。w问：在上面的表述中共涉及到几个问：在上面的表述中共涉及到几个w 实验因素？每个因素有几个水实验因素？每个因素有几个水w 平？平？统计学上所讲的因素与

11、水平统计学上所讲的因素与水平w因素是特定实验条件的总称，水平是因素是特定实验条件的总称，水平是其具体的表现。其具体的表现。w仅当实验条件有两种或两种以上的具仅当实验条件有两种或两种以上的具体表现时，在统计学上才称其为体表现时，在统计学上才称其为“因因素素”，而具体表现称为，而具体表现称为“水平水平”。w如：温度：如：温度：3030、6060、9090（）w 剂量：剂量：2 2、4 4、6 6、8 8（mmol/Lmmol/L）1.4.2 1.4.2 交互作用交互作用wA A与与C C之间的交互作用有统计之间的交互作用有统计学意义，意味着什么？学意义，意味着什么？wA A与与C C之间有之间有“

12、协同作用协同作用”？wA A与与C C之间有之间有“拮抗作用拮抗作用”？w请思考，并讨论。请思考，并讨论。交互作用的讨论交互作用的讨论w若若A A代表受试对象的性别代表受试对象的性别wC C代表具有小、大两种不同代表具有小、大两种不同剂量的同一种药物剂量的同一种药物wA A与与C C之间的交互作用有统计之间的交互作用有统计学意义，意味着什么？学意义，意味着什么？交互作用的讨论交互作用的讨论w可能意味着：可能意味着：w 该药的小剂量用于男该药的小剂量用于男性患者疗效较好；该药的性患者疗效较好；该药的大剂量用于女性患者疗效大剂量用于女性患者疗效较好。较好。w 反之亦然。反之亦然。交互作用的语言表述

13、交互作用的语言表述w一个因素各水平对观测一个因素各水平对观测结果的影响将随着另一结果的影响将随着另一个因素水平的改变而改个因素水平的改变而改变。变。交互作用的简单例子交互作用的简单例子w甲药用否甲药用否 乙药用否乙药用否:不用不用 用用 差量差量w 不用不用 19.7 27.3 -7.6w 用用 47.3 74.0 -26.7w 差量差量 -27.6 -46.7乙药水平乙药水平不用不用用用80804040甲药用甲药用甲药不用甲药不用同样地同样地,可将可将“甲药水平甲药水平”放在横轴上绘出另一幅图放在横轴上绘出另一幅图.交互作用的实例交互作用的实例 表表 1.1.反映反映 A A、C C 两因素

14、交互作用的二元表两因素交互作用的二元表 因 素 C 各实验条件下观测值之和 KH2PO4%因素 A：(0.5+0.5)(1+1)(1.5+1.5)合计 0 2.149 2.773 2.203 7.125 0.01 1.974 3.251 3.640 8.865 0.03 1.232 2.865 2.940 7.037 合计 5.355 8.889 8.783 22.927 注：各水平组合下实验次数相等，专业上认为观测值越大越好。A(黄豆饼粉+蛋白胨(%)：A1(0.5+0.5)、A2(1+1)、A3(1.5+1.5)；C(KH2PO4(%)：C1(0)、C2(0.01)、C3(0.03)。1.

15、4.3 1.4.3 科研设计类型科研设计类型w概述：概述：w科研设计类型是指如何将因素与科研设计类型是指如何将因素与水平进行组合，形成不同的组水平进行组合，形成不同的组（包含对照组、不同的处理组）；（包含对照组、不同的处理组）；具有某些特点，并按特定要求所具有某些特点，并按特定要求所形成的特定布局的实验组合称为形成的特定布局的实验组合称为特定的设计类型。特定的设计类型。科研设计类型的分类科研设计类型的分类w观察性研究设计类型观察性研究设计类型w实验性研究设计类型实验性研究设计类型 1.4.3.1 1.4.3.1 观察性研究设计类型观察性研究设计类型w队列研究设计队列研究设计w病例对照研究设计病

16、例对照研究设计w横断面研究设计横断面研究设计w混合研究设计混合研究设计1.4.3.2 1.4.3.2 实验性研究设计类型实验性研究设计类型w无法考察交互作用的设计类型：无法考察交互作用的设计类型：w 单因素单因素K水平设计（水平设计（k=1、2、3）；）；w 配伍组设计配伍组设计;w 无重复实验的双因素设计；无重复实验的双因素设计；w 拉丁方设计拉丁方设计;w 交叉设计；交叉设计；w 正交拉丁方设计；正交拉丁方设计；w 系统分组（或叫嵌套）设计。系统分组（或叫嵌套）设计。w 1.4.3.2 1.4.3.2 实验性研究设计类型实验性研究设计类型w可以考察交互作用的多因素设计类型：可以考察交互作用的多因素设计类型：w 析因设计、分式析因设计；析因设计、分式析因设计；w 正交设计、正交数组设计；正交设计、正交数组设计；w 均匀设计；均匀设计；w 重复测量设计；重复测量设计；w 反应曲面设计；反应曲面设计；w 混料设计；混料设计；w 裂区（或叫分割）设计。裂区（或叫分割）设计。w 1.4.4 1.4.4 实验点与因素实验点与因素 的水平组合的水平组合w在多因素实验设计中，因素之间的每一种水在多