1、醫學實驗設計的基本原則與方法浙江中醫藥大學 郭瑩2022/9/2211.調查（survey）研究被動地觀察、如實記錄2.實驗（experiment）研究（干預）受試對象：人臨床試驗（clinical trial） 動物動物實驗（animal experiment）臨床試驗：治療臨床療效實驗 預防社區干預實驗醫學研究的基本類型2022/9/222調查設計調查研究實驗設計實驗研究醫學研究設計的類型2022/9/223實驗設計（experimental design）指的是為實驗研究制定出一個通盤的、周密的、安排合理的、科學性強的設計方案。實例研究目的：擬采用動物實驗，以公認有效的降血脂藥物“洛伐他

2、汀”作為對照，考察“A脂”降血脂療效。如何安排實驗？實驗設計2022/9/224研究對象：昆明種小鼠40只干預因素：藥物：“A脂”和“洛伐他汀”；環境非處理因素指標：低密度脂蛋白（LDL）實驗安排：造模-隨機分組-劑量、用法-數據收集統計分析方法：t檢驗實驗設計2022/9/225一、實驗設計的基本要素（一）處理因素（treatment factor）（二）受試對象（subject）（三）試驗效應（experiment effect）處理因素受試對象試驗效應降脂藥高血脂病人LDL值2022/9/226（一）處理因素（study factor, treatment）1.分類：（1）化學因素：毒物

3、、粉塵、藥物等。（2）物理因素：噪聲、振動、溫度等。（3）生物因素：寄生蟲、細菌、病毒、生物制品。（4）其它：動物的飼養條件等。一、實驗設計的基本要素2022/9/227（一）處理因素2.處理因素的數目與水平（1）單因素設計：每次實驗只觀察一個處理因素的效應。優點：目的明確，簡單易行，條件好控制，結果一目了然。缺點：設計效率低，每次只能解決一個問題。（2）多因素設計：一次實驗同時觀察多種處理因素的效應。優點：設計效率高，每次可解決幾個問題。缺點：設計復雜，條件不好控制，實驗結果的統計分析較復雜。（3）處理因素的強度：劑量問題：前人經驗或預實驗。2022/9/228確定處理因素的注意事項：（1）

4、抓住實驗中的主要因素（2）處理因素須標準化處理因素在整個試驗過程中保持不變例如，不同時期的藥物批號，手術操作者熟練呈高度。（3）明確處理因素和非處理因素病人對治療的反應除了治療因素外，還包括病人的心理狀態、生產、生活條件及社會心理因素等。后者可稱為非處理因素。2022/9/229常見的混雜因素年齡、性別病程、病情疾病史、家族史、伴發疾病職業、工種年齡、性別、種系、體重、窩別2022/9/2210研究因素與混雜因素研究因素：主要處理因素，與研究結果（效應）相聯系。混雜因素：干擾研究結果的因素。能對研究結果產生作用在組間分布不均衡2022/9/2211研究因素：電針/常規引產方式引產方式 成功 失

5、敗 合計 成功率常規 428 176 604 70.9%電針 128 39 167 76.6%P=0.1452022/9/2212混雜因素：胎膜狀況胎膜狀況 成功 失敗 合計 成功率已破 318 80 398 79.9%未破 238 135 373 63.8%P=0.000例：電針引產2022/9/2213混雜因素在兩組的分布 胎膜引產方式 已破 未破 已破率常規 331 273 54.80%電針 67 100 40.12%P=0.001例：電針引產2022/9/2214混雜因素不同狀態時，研究因素的分析。胎膜 引產方式 例數 成功 成功率 P已破 常規 331 258 77.9% 0.030

6、 電針 67 60 90.0%未破 常規 273 170 62.3% 0.332 電針 100 68 68.0%2022/9/2215年齡、性別病程、病情疾病史、家族史、伴發疾病職業、工種年齡、性別、種系、體重常見的混雜因素2022/9/2216年齡作為一種混雜因素2022/9/2217采用良好的設計：平衡；-將混雜因素作為一個實驗條件加以控制，即把它控制在不起作用的水平上或使各組處于同一水平上。-平衡法，如患者的病情嚴重程度常常是影響藥物療效判定的一個混雜因素，若試驗組與對照組患者的病情嚴重程度分布是均衡的，則兩者在病情嚴重程度這個因素上就是可比的。-轉為實驗因素，有時將明顯的混雜因素就作為

7、一個實驗因素對待。對混雜因素的處理2022/9/2218-在資料分析階段用統計學手段控制：在實驗中無法控制的混雜因素，可先記錄下來，在資料分析時采用統計學手段來調整。-標準化法-分層分析-協方差分析-多元回歸分析 等對混雜因素的處理2022/9/2219接受處理因素的被研究對象。1.動物選擇種系的選擇（種類、品系）動物個體的選擇（如年齡、性別、體重、窩別、營養狀態等）2.人（健康人或病例）明確規定受試對象選入標準：納入標準、排除標準保證受試對象的同質性。（二）受試對象2022/9/2220例：在考核抗菌藥物療效時，病人入選標準是：（1）成年人：18-65歲，男女不限；（2）經臨床確診，患有急性

8、細菌感染需要進行全身抗菌藥物治療的患者；（3）細菌學證實，即致病菌培養陽性；（4）病人無嚴重肝、腎、心臟及造血系統疾病；（5）病人需知情同意等。2022/9/2221病人的排除標準是：（1）藥物或食物過敏史者；（2）過敏狀態，如過敏性疾患合并感染；（3）造血功能障礙（特殊情況例外）；（4）妊娠及哺乳期婦女；（5）精神狀態不能很好合作者；（6）正在應用其它抗菌類藥物者等。2022/9/22223.受試對象應具備的條件：對處理因素較敏感；對處理因素產生的試驗效應具有一定的特異性；對處理因素產生的反應較穩定等。2022/9/2223處理因素作用于受試對象后產生的結果，通過試驗（觀察）指標表達。1.試

9、驗指標單指標試驗：用一個指標來衡量試驗結果，稱為單指標試驗；多指標試驗：用兩個以上指標衡量試驗結果，稱為多指標試驗。（三）試驗效應（experimental effect）2022/9/22242.分類按照指標本身特性，它可分為：定量指標：定性指標：2022/9/22253.觀察指標要求關聯性客觀性準確性與精確性敏感性與特異性2022/9/22263.觀察指標要求關聯性指選用的指標必須與研究目的有本質聯系，主要通過查文獻、預備試驗和理論分析等提出的。2022/9/22273.觀察指標要求客觀性客觀指標是測量和檢驗的結果，是借助儀器來回答的，能夠重復。主觀指標是由受試者回答/醫生自己判斷。化驗室

10、的檢查結果物理學檢查結果病理學的診斷意見細菌學培養結果如某藥治療慢性胃炎的療效，選用胃鏡下活體組織的病理學診斷結果，作為判斷治療效果的觀察指標更為客觀可靠。2022/9/22283.觀察指標要求精確性：準確度或真實性觀察值與真實值的接近程度，受系統誤差的影響。精密度或可靠性或重復性重復觀察時觀察值與其均值的接近程度，受隨機誤差的影響。2022/9/2229準確度與精密度2022/9/22303.觀察指標要求敏感性與特異性如研究某藥治療缺鐵性貧血的效果，可選用臨床癥狀，體征及血紅蛋白，也可選用血清鐵蛋白含量的變化作為觀察指標。但前三者作為觀察指標不夠靈敏，只有在缺鐵較為嚴重的情況下才會出現血紅蛋

11、白的變化和貧血的癥狀、體征；若選用血清鐵蛋白的含量作為觀察指標，則可敏銳地反映處理因素的效應。2022/9/22314.指標的盲法觀察：為消除或最大限度地減少主觀偏性，在設計時常采用盲法（blind method）。 單盲法：受試對象不知道自己分在哪一組； 雙盲法：受試對象和實驗執行者均不知道受試對象分在哪一組； 三盲法：受試對象、實驗執行者和統計分析人員三者均不知道受試對象分在哪一組。實驗設計的基本要素2022/9/2232（一）對照原則（control）（二）隨機化原則（randomization）（三）重復原則（replication）二、實驗設計的基本原則2022/9/2233研究對象

12、：昆明種小鼠40只干預因素：藥物：“A脂”和“洛伐他汀”；環境非處理因素指標：低密度脂蛋白（LDL）實驗安排：造模-隨機分組-劑量、用法-數據收集統計分析方法：t檢驗實驗設計2022/9/2234基本原則之一：對照（control）2022/9/22351.對照的意義（1）區分處理因素與非處理因素的效應，是比較的必要基礎。（2）消除和減少實驗誤差（感冒藥療效）處理組：處理因素+非處理因素 處理效應+非處理效應對照組： 非處理因素 非處理效應比較結果 處理因素 處理效應（一）對照原則2022/9/2236空白對照實驗對照標準對照自身對照相互對照歷史對照2.對照的形式2022/9/2237（1）空

13、白對照（blank control）對照組不加任何處理因素例如： 實驗組兒童接種疫苗，對照組兒童不接種疫苗。試驗空白、血樣空白、無酶解空白、底物空白等。特點：簡單易行，但容易引起心理差異，從而影響實驗效應的測定。 安慰劑對照2022/9/2238（2）實驗對照：施加基礎實驗條件（非處理因素，如面包、煙熏劑）2022/9/2239（3）標準對照以現有的標準或正常值作對照，實驗室應用較多。例：新方法 與 傳統方法患者生理、生化指標 與 正常人生理生化指標2022/9/2240（4）自身對照（self-control）：在同一受試對象上進行（同源配對設計、交叉設計）特點：簡單易行，使用廣泛假定試驗前

14、后某些環境或自身因素保持不變。2022/9/2241（5）相互對照（inter-control）：幾個實驗組互相作為對照例如：比較幾種藥物治療同一疾病的療效（6）歷史對照：以過去的研究結果作對照與本人或他人過去的研究結果作比較2022/9/22423.設立對照應注意的事項（1）均衡對照組與實驗組 除研究因素外，其他因素應盡可能相同（2）同步對照組與實驗組 應處于同一空間和同一時間2022/9/22431.隨機的三個含義抽樣隨機：每一個符合條件的實驗對象參加實驗的機會相同，即總體中每個個體有相同的機會被抽到樣本中來；分組隨機：每個實驗對象分配到不同處理組的機會相同；實驗順序隨機：每個實驗對象接受

15、處理先后的機會相同。基本原則之二：隨機（random）2022/9/2244隨機與隨意隨機：random機會均等，客觀性隨意：as will隨主觀意愿，主觀性2.隨機化的意義（1）隨機分組使兩組樣本在非處理因素方面盡可能一致，使處理因素產生的效應更加客觀；（2）隨機抽樣使抽取的樣本具有代表（總體）性，減少誤差；（3）抽樣研究理論和統計分析方法的需要。2022/9/22453.隨機化的方法（1）拋硬幣法（2）擲骰子法（3）抽簽法（4）隨機數字表法（5）計算機產生隨機數2022/9/2246可靠性整個實驗的重復。確保實驗的重現性，以提高實驗的可靠性；用多個實驗單位進行重復（樣本含量）。避免把個別情

16、況誤認為普遍情況，把偶然性或巧合的現象當作必然的規律，通過一定數量的重復，使結論可信；同一實驗單位的重復觀察。保證觀察結果的精度。重復最主要的作用是估計實驗誤差。確定樣本含量意義：樣本含量大則浪費，過小，則檢驗效能偏低。基本原則之三：重復2022/9/2247數據的種類個體的變異組間的差別指標間的相關程度設計方法各組例數的分配研究的質量影響樣本含量的因素2022/9/2248完全隨機設計配對設計隨機區組設計交叉設計析因設計正交設計三、常用的實驗設計方案2022/9/22491.設計模式一、完全隨機設計目標人群研究對象試驗組對照組效應效應隨機抽樣隨機分配2022/9/2250將觀察單位完全隨機地

17、分配到實驗組與對照組或幾個對比組中去。例1：設有同性別的動物12只，要求用隨機方法將其分為甲、乙兩組。一、完全隨機設計2022/9/2251（1）編號：按動物體重依次編號為1,2,3，12號（2）產生隨機數字：對于每一個編號，依次由計算機產生隨機數（共12次）。（3）歸組：事先規定將較小隨機數的6只動物分入甲組，其他6只動物分入乙組。步驟2022/9/22522022/9/2253例2：將例1中的12只動物用隨機分組的方法分配到甲、乙、丙三組中去。2022/9/2254方法2022/9/2255編號 隨機數 隨機數排序2022/9/2256優點：簡單、易實施缺點：僅能分析一個因素 小樣本，均衡

18、性較差；檢驗效能較隨機區組（配對）低。一、完全隨機實驗設計2022/9/2257完全隨機設計是最常用的一種設計方法，不受組數的限制；各組樣本含量可以相等，也可以不等，但在總樣本含量不變的情況下，各組樣本含量相等時的設計效率最高；對照組可以不止一個；各組應達到均衡一致；各處理組應同期平行進行；對個體間同質性要求較高。在個體同質性較差時，完全隨機設計并不是最佳設計。正確應用完全隨機設計2022/9/2258配對設計是研究者為了控制可能存在的主要非處理因素而采用的一種試驗設計方法。配對設計常見的設計形式：異體配對同體配對：同一樣品，采用兩種不同處理 自身前后或左右配對配對設計2022/9/22592

19、022/9/22602022/9/2261當實驗對象的同質性欠佳時，采用配對設計可以提高處理組間的可比性和均衡性；有些研究必須用配對設計。比如，探索新的診斷方法；有些研究必須配對觀察，如，某癥狀用藥前后的變化。采用自身前后配對設計時，應考慮到環境、氣候或疾病的自然進展等引起的效應改變；配對設計的資料結合相關或回歸分析，有時能得到更豐富的結論。正確應用配對設計2022/9/2262是配對概念的擴展，不是按每兩個配對，而是按每三個、每四個或更多個配起來，這就超出了“對子”的涵義，而是配伍組設計了。配對設計的擴展，故又稱配伍組設計。隨機區組實驗設計2022/9/22632022/9/2264（1）將

20、多方面條件相近的受試對象配成一組，稱作一個區組。（2）每個區組的受試對象個數取決于對比組組數。（3）每個區組的受試對象被隨機地分配到各對比組中。隨機區組實驗設計2022/9/2265例4：將例1中的12只動物設計分為三個區組，進行四種處理的比較。方法（1）編號：對12只動物進行區組編號，同時每個區組內的四只動物也分別編號。（2）產生隨機數字：對于每一組合編號，依次由計算機產生隨機數（共12個）。（3）歸組（區組內四只動物的隨機）：事先規定每一個區組內隨機數字由小到大對應動物分別分配到甲、乙、丙、丁處理組。2022/9/22662022/9/2267對研究因素以外的已知的干擾因素加以控制，從而將

21、研究因素的作用與干擾因素的作用區分開，以達到提高檢驗的功效的目的。隨機區組設計的目的2022/9/2268優點：使比較的各組均衡性好；分析兩因素、多水平；檢驗效能較高。缺點：配（伍）對條件不易控制，配（伍）對失敗則檢驗效能降低。隨機區組實驗設計2022/9/2269一、交叉設計1.概念是在自身前后配對設計的基礎上發展起來的。是將每個觀察對象在第一個時間階段（或療程）隨機分配在實驗組或對照組，然后在第二個階段交叉安排實驗。由于A、B兩種處理在全部試驗過程中“交叉”進行，故稱為交叉試驗設計。多因素試驗設計方法：2022/9/22702022/9/2271一、交叉設計2、基本模式多因素試驗設計方法：

22、2022/9/22723.設計類型：（1）簡單交叉設計（2）組間交叉設計（3）配對交叉設計2022/9/2273（2）組間交叉設計2022/9/22744.交叉設計的特點優點（1）具備自身配對的全部優點，如減少個體差異對處理因素的影響，節省樣本含量等。（2）能控制時間因素（試驗階段）對處理方式的影響，因而優于自身對照設計；（3）各試驗對象皆接受了試驗因素和對照，符合醫德要求。缺點：處理時間不能太長；受試對象中途退出造成數據缺失。2022/9/2275析因設計將兩個或多個實驗因素的各水平進行組合，對各種可能的組合都進行實驗，從而探討各實驗因素的主效應以及各因素的交互作用。多因素試驗設計方法202

23、2/9/22762022/9/22772022/9/2278子宮收縮描記高度（mm）2022/9/22792個或以上（處理）因素（分類變量）每個因素有2個或以上水平每一組合涉及全部因素，每一因素只有一個水平參與 幾個因素的組合中至少有2個或以上的觀察值觀測值為定量數據（需滿足隨機、獨立、正態、等方差的ANOVA條件）析因設計的特點2022/9/2280單獨效應：其它因素水平固定，同一因素不同水平的差別。（與因素的水平數相同）主效應某一因素各水平間的平均差別，單獨效應的平均值交互作用某因素的單獨效應隨另一因素變化而變化的效應，即某因素單獨效應的平均差別。若無交互作用則單獨效應應該相差不大。主效應

24、和交互作用2022/9/22811.單獨效應 指其他因素的水平固定時，同一因素不同水平間的差別2022/9/22822.主效應指某一因素各水平間的平均差別3.交互作用當某因素的各個單獨效應隨另一因素變化而變化時，則稱這兩個因素間存在交互作用。2022/9/2283析因設計各處理組間在均衡性方面的要求與完全隨機設計一致，各處理組樣本含量應盡可能相同；析因設計對各因素不同水平的全部組合進行試驗，故具有全面性和均衡性；析因設計可以提供三方面的重要信息； 各因素不同水平的效應大小 各因素間的交互作用 通過比較各種組合，找出最佳組合正確應用析因設計2022/9/2284析因設計比一次只考慮一個因素的實驗

25、效率高，比如，2 2析因設計是一次考慮一個因素試驗的1.5倍。從得到的信息來看，它節省了組數和例數；當考慮的因素較多，處理組數會很大（比如，4個因素3個水平的處理數為34=81種），這時采用析因設計不是最佳選擇，可根據實際情況選用正交設計等。析因設計的優點之一是可以考慮交互作用，但有時高階交互作用是很難解釋的，實際工作中常只考慮一、二階交互作用。2022/9/22852022/9/22864.2.1 正交試驗設計的基本概念 正交試驗設計是利用正交表來安排與分析多因素試驗的一種設計方法。它是由試驗因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進行試驗的，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的

26、情況，找出最優的水平組合。2022/9/2287 例如，要考察溶劑用量、pH值和溫度對中藥提取率的影響。每個因素設置3個水平進行試驗 。 A因素是溶劑用量，設A1、A2、A3 3個水平；B因素是pH值，設B1、B2、B3 3個水平；C因素為溫度，設C1、C2、C3 3個水平。這是一個3因素3水平的試驗，各因素的水平之間全部可能組合有27種 。 全面試驗：可以分析各因素的效應 ，交互作用，也可選出最優水平組合。但全面試驗包含的水平組合數較多，工作量大 ，在有些情況下無法完成 。 若試驗的主要目的是尋求最優水平組合，則可利用正交表來設計安排試驗。2022/9/22884.2.2 正交設計的特點正交

27、試驗設計的基本特點是：用部分試驗來代替全面試驗，通過對部分試驗結果的分析，了解全面試驗的情況。正因為正交試驗是用部分試驗來代替全面試驗的，它不可能像全面試驗那樣對各因素效應、交互作用一一分析；當交互作用存在時，有可能出現交互作用的混雜。雖然正交試驗設計有上述不足，但它能通過部分試驗找到最優水平組合，因而很受實際工作者青睞。2022/9/22894.2.2 正交設計的特點進行制藥工藝優化，需要安排多個因素多個水平的試驗，常用的方法是利用正交表安排試驗。特點：（1）均勻分散使試驗點均衡分布于試驗范圍內，有充分代表性。（2）整齊可比使試驗結果具有可比性，既可減少實驗次數，又可進行全面比較。2022/

28、9/2290因素：影響試驗結果的條件。水平：因素的不同數量等級或狀態。重要因素的水平數可多取些，各水平間距離要恰當。試驗指標：衡量試驗結果好壞的標準。2022/9/22914.2.3 正交試驗的原理為什么要進行正交試驗: 在實際生產中，影響試驗的因素往往是多方面的，我們要考察各因素對試驗影響的情況。在多因素、多水平試驗中，如果對每個因素的每個水平都互相搭配進行全面試驗，需要做的試驗次數就會很多。 比如對3因素7水平的試驗，如果3因素的各個水平都互相搭配進行全面試驗，就要做73=343次試驗，對6因素7水平，進行全面試驗要做76=117649次試驗。這顯然是不經濟的。 我們應當在不影響試驗效果的

29、前提下，盡可能地減少試驗次數。正交設計就是解決這個問題的有效方法。 正交設計的主要工具是正交表。2022/9/2292某藥廠為改革“潘生丁”環合反應舊工藝，其主要目的是想利用尿素與雙乙烯酮來代替舊工藝中的硫脲及乙酰乙酸乙酯，其指標是6-甲基脲嘧啶的收率，列出因素水平表如下：P72,表4-12022/9/2293（1）若對這3因素3水平進行全面搭配，需33=27次試驗：2022/9/2294先固定A于A1,B于B1,變化C:（2）若孤立考慮各個因素，可先固定一些因素，變化某個因素進行搭配，成為簡單比較。然后固定A于A1,C于C2,變化B:最后固定B于B3,C于C2,變化A:A1B1C1C2C3A

30、1C2B1B2B3B1C2A1A2A3假定C2最好假定B3最好假定A3最好次數不多搭配不均存在重復費時間2022/9/2295右圖是一個比較典型的正交表.“L”表示此為正交表,“8”表示試驗次數, “2”表示兩水平, “7”表示試驗最多可以有7個因素 (包括單個因素及其交互作用).4.2.4 正交表及其用法正交表:2022/9/2296正交表的表示方法:一般的正交表記為Ln(mk)，n是表的行數， 也就是要安排的試驗數; k 是表中的列數，表示因素的個數； m 是各因素的水平數；常見的正交表:2水平的有 L4(23), L8(27), L12(211), L16(215)等；3水平的有 L9(

31、34), L27(313)等；4水平的有 L15(45);5水平的有 L25(56);2022/9/2297正交表的兩條重要性質:（1）每列中不同數字出現的次數是相等的。 如L9(34)中，每列中不同的數字是1，2，3，它們各出現3次；（2）在任意兩列中，都包含了可能出現的同行數對，出現的次數相等。如L9(34)中有序數對共有9個: (1,1), (1,2), (1,3), (2,1), (2,2), (2,3), (3,1), (3,2), (3,3), 它們各出現一次。特點：均勻分散、整齊可比。2022/9/22981.試驗前的準備在進行正交試驗之前，要做到：（1）明確試驗目的，確定要考核

32、的試驗指標；（2）根據試驗目的，確定要考察的因素和各因素的水平；要通過對實際問題的具體分析選出主要因素，略去次要因素；4.2.5 正交試驗步驟2022/9/22992.設計程序（1）選表列數略多于因素數，因為要考慮交互作用。（2）表頭設計若不考慮交互作用，可隨意安排因素在表頭各列考慮交互作用，則安排在適當的列。如：安排4因素2水平試驗選L8(27)表1）不考慮交互作用:2022/9/221002）考慮AB，AC:（3）安排試驗（4）結果計算分析（5）驗證試驗序號列號 1A 2B 3AB 4C 5AC 6 7D12345672022/9/22101試驗目的與要求試驗指標選因素、定水平因素、水平確

33、定選擇合適正交表表頭設計列試驗方案試驗方案設計：試驗結果分析2022/9/221023. 進行正交試驗需要注意的問題（1）因素選擇要有可比性不可比的因素不能安排在同一個正交表中。（2）交互作用協同交互拮抗交互藥物研究開發一般是選擇沒有交互作用的因素。2022/9/221034.2.6 正交設計分析舉例正交試驗的步驟：1.無重復水平試驗如：某中藥有效成分提取工藝研究，采用3因素3水平表。水平因素溶劑倍數A（倍） 煎煮時間（h） 提取次數（次）811102212332022/9/22104（1）選表1）根據水平數幾水平就選幾水平的表。2）自由度正交表的自由度f表=試驗次數-1試驗總自由度f試=fA

34、+fB+fC=2+2+2=6選擇f試f表的最小正交表。即：f表=8的L9(34)2022/9/22105（2）表頭設計若不考慮交互作用，可把A、B、C順次安排在第1、2、3列上，第4列作為空白列。2022/9/22106（3）安排試驗2022/9/22107（4）試驗結果的直觀分析2022/9/22108目的：確定每個因素各水平的優劣。分析因素主次。確定最佳試驗方案。特點：簡單、直觀但是不能估計誤差，不知道分析的精度。2022/9/22109（5）試驗結果的方差分析可把因素間由于水平變化引起試驗結果差異與試驗的隨機誤差分開。若某因素水平變化引起試驗結果的變動與試驗誤差相差不大，可認為該因素對試

35、驗結果影響不顯著。若相差大，認為該因素對試驗結果有顯著影響。2022/9/221109次試驗結果參差不齊，程度可用離差平方和SS衡量，原因一：由各因素水平變化；原因二：試驗本身的誤差。SS總=SS因+SSe計算離差平方和即：各次試驗結果yi與其平均值 的離差平方之和，稱為全部試驗的總變異。f總=9-1=82022/9/22111計算各因素的離差平方和fj=3-1=2計算誤差的離差平方和SSe= SSD=0.299,自由度fe=3-1=2計算各因素的方差SA=SSA/fA, SB=SSB/fB, SC=SSC/fC一般表示為S因=SS因/f因計算隨機誤差的方差Se=SSe/fe顯著性檢驗（F檢驗

36、）2022/9/221122022/9/221132、有重復三水平試驗例：在某中藥浸膏制備工藝的研究中，確定4因素3水平，不考慮交互作用，試作方差分析。以上例子是用空白列的離差平方和作為誤差估計。若各列被因素或交互作用占滿而沒有空白列，為正確估計試驗誤差，進行方差分析，須作重復試驗。水平因素酸濃度/mol（A） 浸提時間/h（B） 浸提溫度/ （C） 醇濃度/%（D）10.01 1.5 40 3020.6 2 50 5031.2 2.5 60 702022/9/22114（1）選用正交表L9(34)，以氨基酸含量為指標，每個試驗做4次。（2）確定各因素各水平的優劣（3）方差分析（4）預測最佳試

37、驗方案（5）驗證試驗2022/9/22115P80，表4-142022/9/22116方差分析步驟總離均差平方和設正交表有n號試驗，每號試驗做m次，把第i號試驗的第k次結果記為yik本次試驗，n=9，m=4，y43=6.35。n*m個試驗結果的總離均差平方和：G是nm個數據的總和，所以計算CT時要除以nm。2022/9/22117=5.24+5.50+.+6.39=219.16SS總既包含各因素水平引起的差異，也包含同一號試驗m次結果間的差異。=219.162/9*4=1334.20= (5.242+5.502+.+6.392)-1334.20=4.30f總=nm-1=94-1=352022/

38、9/22118誤差離均差平方和同一號試驗中，m次結果間的差異反映了試驗誤差的影響，設第i號試驗m次結果的平均值為f總i=n-1Yi為第i號試驗m次結果的和。2022/9/22119顯然，SS總1是排除了試驗誤差后的總離均差平方和，SS總與它之差就是試驗誤差的離均差平方和。為了與由空白列算的離均差平方和相區別，把由重復試驗數據算的誤差離均差平方和稱作第二類離差SSe2，而把由空白列算的離均差平方和叫做第一類離差SSe1。SSe2=SS總-SS總1Fe2=f總-f總1=（nm-1）-（n-1）=n（m-1）2022/9/22120=1/4(21.962+24.202+.25.402)-1334.2

39、0=2.62f總1=n-1=9-1=8SSe2=SS總-SS總1=4.30-2.62=1.68fe2=n(m-1)=9(4-1)=272022/9/22121各因素的離均差平方和和無重復試驗的計算方法一樣，不同的是，這里要用各號試驗結果的合計值代替原來的試驗結果。I1=y1+y2+y3=21.96+24.20+24.24=70.40II1=y4+y5+y6=25.52+23.50+24.02=73.04nj為第j列同水平重復數。本例中，n=9，nj=3，m=42022/9/22122=1/12(70.42+73.042+75.722)-1334.20=1.177SSB=0.064, SSC=0

40、.599, SSD=0.769fA=fB=fC=3-1=22022/9/22123顯著性檢驗F0.05(2,27)=3.35 F0.01(2,27)=5.49 2022/9/22124實際中常考慮兩個或兩個以上指標，即多指標試驗。綜合照顧，全面衡量，客觀分析。常用綜合加權評分，基本思想：兼顧各項指標，進行綜合評分，以各號試驗得分多少評價試驗結果。化多指標為單一指標，先把各號試驗的每個指標轉換為分數，按各項指標的重要程度，綜合加權評分。2022/9/221253、多指標問題的處理單指標試驗多指標試驗衡量試驗效果的指標只有一個衡量試驗效果的指標有多個科學試驗2022/9/22126多指標試驗多個指

41、標之間可能存在一定的矛盾，這時需要兼顧各個指標，尋找使得每個指標都盡可能好的生產條件2022/9/22127多指標問題處理方法綜合評分法綜合平衡法排隊評分法在對各個指標逐個測定后，按照由具體情況確定的原則，對各個指標綜合評分，將多個指標綜合為單指標。將各個指標的最優條件綜合平衡，找出兼顧每個指標都盡可能好的條件。綜合各個指標，按效果好壞，進行排隊打分。這也是將多個指標轉化為單指標。三種方法綜合應用2022/9/22128（1）綜合評分法在對各個指標逐個測定后，按照由具體情況確定的原則，對各個指標綜合評分，將多個指標綜合為單指標。此方法關鍵在于評分的標準要合理。評分標準即權值，綜合評分法也稱加權

42、評分法。得分=K1第一個指標+Kn第n個指標值 （K為常數）2022/9/22129例31 白地雷核酸生產工藝的試驗試驗目的：原來生產中核酸的得率太低，成本太高，甚至造成虧損。試驗目的是提高含量，尋找好的工藝條件。本例介紹由北京大學生物系與生產廠聯合攻關中的第一批L9(34 ) 正交試驗的情況。因素水平白地雷核酸含量（）腌制時間（小時）加熱時pH值1237.48.46.224404.86.09.0加水量1:41:31:2因素水平表2022/9/22130列號試驗號123456789K1K2K3k1k2k3RA1B1C3D4L9 (34 )256.1108.2113.236.137.715.91

43、5.9128.4116.3132.642.838.844.25.4127.3131.1118.942.443.739.64.1143.7127.5106.247.942.535.412.5試驗指標1217.812.26.28.04.54.18.57.34.429.841.359.924.350.658.230.920.473.459.451.245.532.236.639.436.828.547.7綜合評分1 核酸泥純度（）2 純核酸回收率（）試驗方案及結果分析分數2.5純度0.5回收率2.517.8+0.529.8=59.4極差判斷因素主次：ADBC2022/9/2213150454035

44、A3 A2 A1 B3 B2 B1 C3 C2 C1 D3 D2 D1因素指標指標（得分）因素圖因素水平白地雷核酸含量（）腌制時間（小時）加熱時pH值1237.48.46.224404.86.09.0加水量1:41:31:2最優條件：A1B3C2D12022/9/22132從圖上和表上的極差都可以看出，因素的主次為：所以，A取A1，D取D1，pH值選取便于操作的水平C2，B取B3，故：最優條件為：A1B3C2D1事實上，試驗結果也證明，上述最優條件效果很好。投產后核酸質量得到顯著提高，做到了不經提純一次可以入庫。ADBC主次2022/9/22133正交設計助手極差分析2022/9/22134極

45、差分析2022/9/22135指標因素圖2022/9/22136（2）綜合平衡法對各個指標進行分析，與單指標的分析方法完全一樣，找出各個指標的最優生產條件。將各個指標的最優生產條件綜合平衡，找出兼顧每個指標都盡可能好的條件。2022/9/22137例：液體葡萄糖生產工藝最佳條件選取試驗目的：生產中存在的主要問題是出率低，質量不穩定，經過問題分析，認為影響出率、質量的關鍵在于調粉、糖化這兩個工段，決定將其它工段的條件固定，對調粉、糖化的工藝條件進行探索。出率：越高越好總還原糖：在3240之間明度：比濁度越小越好，不得大于300mg/l色澤：比色度越小越好，不得大于20ml。2022/9/2213

46、8因素水平A粉漿濃度（Be）B粉漿酸度（pH）C穩壓時間（分）1231618201.52.02.50510D工作壓力（kg/cm）2.22.73.2因素水平表產量還原糖明度色澤指標前進2022/9/22139四個因素對四個指標的主次關系為：產量： DCA B還原糖： BDAC明度： ABCD色澤： BACD分析順序確定（BADC）主 次B對還原糖和色澤影響均最大，應首先分析；A對明度影響最大，對色澤影響較大，次要分析；然后是D、Cif權重： 8 4 2 1則： A16、B21、C9、D14分析順序：BADC返回前進2022/9/22140綜合考察四個指標，還原糖含量要求在3240之間，從趨勢及

47、因素主次知道B的影響最重要，取1.5和2.5都不行，只有選2.0最合適。B取B2最好。從色澤來看，B最重要，而且仍然以B2最好；從明度來看，B為次要因素，但也仍以B2為好；因此可確定B2是最優水平。粉漿濃度A對產量影響很大，取A1最好。但對于明度來說，取A1時大于300不合適，濃度A2時比A1略低一些，但其它指標，除色澤外，都能達到要求。因此粉漿濃度定位A2。返回前進2022/9/22141工作壓力對產量影響最大，取D3最好。但它的色澤不好，用2.7產量會低一些，但其余指標都還比較好，因此確定為D2。穩壓時間對四個指標來說，對產量影響最大，對還原糖沒有什么影響，對明度、色澤影響也不大，照顧產量

48、應選C25分鐘。但此時色澤、明度都不好，考慮將時間延長一些，定為57分鐘。最后得出最優條件為：A2 B2 C2 D2事實上，結果證明采用后各項指標都有明顯提高。返回前進2022/9/22142列號試驗號123456789K1K2K3k1k2k3RA1B1C3D4L9 (34 )3266325731201088.71085.7104048.73125325832331050.710861077.735.331743308316110581102.71053.749303932163318101310701129.3116試驗結果產量（斤）99611351135115410241079100210

49、991019試驗方案及結果計算表-1返回2022/9/2214311301110107010401010 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3因素產量（斤）指標因素圖-1返回2022/9/22144列號試驗號123456789K1K2K3k1k2k3RA1B1C3D4L9 (34 )112109.813337.336.337.711.1126.4117.291.242.139.130.411.7112.4111.8110.637.537.336.90.6108.811211436.337.3381.7試驗結果還原糖（）41.639.43142.437.230.

50、242.440.630試驗方案及結果計算表-2返回2022/9/2214542383430 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3因素還原糖含量（）指標因素圖-2返回2022/9/22146列號試驗號123456789K1K2K3k1k2k3RA1B1C3D4L9 (34 ) 130 525 525 433.3 175 175258.3 825 625 900 275 208.3 30091.7 800 800 650 266.7 300 216.783.3 925 725 700 308.3 241.7 233.375試驗結果明度（mg/l）近 500近 40

51、0近 400 200 125近 200 125 100 300試驗方案及結果計算表-3返回2022/9/22147450390330270210150 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3因素明度（mg）指標因素圖-3返回2022/9/22148列號試驗號123456789K1K2K3k1k2k3RA1B1C3D4L9 (34 )4580801526.726.811.76050952016.731.7156080652026.721.76.770607523.320255試驗結果色澤（ml）101025 30近 20近 30近 20 20 40試驗方案及結果計

52、算表-4返回2022/9/2214933272115 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3因素色澤（ml）指標因素圖-4返回2022/9/22150例：中藥丸劑溶散度的最佳工藝水平因素賦形劑量/%（A）干燥溫度/ （B）泛丸速度/ min/kg（C） 醇濃度/%（D）1560 0.67 1021080 1.33 75315100 2 952022/9/22151P81,表4-172022/9/22152溶散度與菌檢數的權重系數分別取0.6和0.4，在統一標準下加權評分，分別把最好的兩項指標定成100。溶散度百分數=（最小溶散度+100）-y1菌檢百分數=（最小

53、菌檢數+100）-y2加權求和綜合評分y=0.6（140-y1）+0.4（138-y2）其他按照單指標試驗進行直觀和方差分析。2022/9/22153需要指出：綜合加權評分法非常靈活，要根據指標性質研究評分方案，如可采用倒數法。對于定性多指標試驗，如顏色、氣味等，可把各號結果按規定指標及其重要程度相互比較，把最好的試驗結果定成100分，其他情況酌情扣分。臨床試驗設計2022/9/22154臨床試驗的分期 I期臨床試驗為新藥研究的起始期，往往在數名志愿者身上進行，必要時可包括病人。初步的臨床藥理學及人體安全性評價 II期臨床試驗為新藥臨床評價最為重要的一期。 盲法的隨機對照試驗（RCT），對新藥的有效性和安全性作出初步評價，推薦臨床給藥劑量。 III期臨床試驗為擴大的多中心臨床試驗，進一步評價藥物的有效性、安全性。 IV期臨床試驗為藥品上市后的監測。2022/9/22155應用治療效果評價（藥物、放射、基因等）預防措施效果評價病因學因果效應研究2022/