實驗設計的方法
2015/03/19 10:30
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實驗設計的基本原則包括對照、均衡、隨機、重複等，主要是統計學設計問題，這裡只談一些基本概念。如需要更多有關學術研究的協助可看此連結：DRS學術研究。
（一）對照（control）：
對照的作用在於減少和抵消種種非處理因素（如事物或現象的自然變化、難以完全控制的影響因素、實驗物件的個體差異、實驗誤差等）的干擾，以便正確分析處理因素的作用。對照原則在醫學、生物學研究中雖然已被普遍接受，但迄今這方面的問題仍然非常多。
美國JAMA 的總編輯Lundberg間談到許多研究工作常見的"致命性缺陷"，第一個就是沒有可比較的對照組。
對照的形式主要有：
（1）空白對照：指對照組不給施加任何處理因素，在"空白"條件下作對比。如觀察某種新疫苗的防病效果，實驗組接種，對照組不給處理；做誘發癌的動物實驗，實驗組投予致癌物，空白對照組不給任何處理，以排除動物本身自發癌瘤的影響。
（2） 實驗對照：在有些情況下，空白對照無法抵消除擬觀察的處理因素之外的其他實驗因素的影響，故應給對照組採用與實驗組操作條件相同的對照措施，如假投藥、假手術等。給動物結紮冠狀動脈複製心肌梗死模型，不僅有結紮血管造成缺血這一處理因素，還有麻醉、開胸、剪開心包暴露心臟、在冠血管部位設置縫合線等一系列實驗處置；故對照組動物也要照樣施加，只是最後不予結紮。臨床試驗或流行病學現場試驗給對照組投予安慰劑（placebo） ，也屬於實驗對照範疇。安慰劑必須不損害接受者的安全與健康；同時要與試驗劑在外觀、氣昧、口味乃至包裝上完全一致，以防止被辨認出來。
（3） 有效對照：在使用安慰劑對病人健康不利的情況下，或有必要與常規方法進行比較時，可採用有效對照。例如評價一種新的治療心力衰竭藥物的療效，可以用療效已被公認的常規藥物洋地黃類（地高辛或西地蘭等）作為對照；評價新的抗癌藥用環磷酷膠或5-氟腮嘻院作對照。
（4） 配對對照：可以利用同一個體前後不同時間或左右對稱部分進行同源配對；也可將條件最相近的兩個個體配成對子。配對對照有助於減少或消除抽樣誤差。
（5）組間對照：屬於非配對對照。將受試物件均衡分成兩組或多組，給予不同處理，就反映實驗效果的平均數或百分率等進行組間比較。各實驗組間互為對照，也稱之為相互對照。
（6） 歷史對照與正常值對照：前者用自己或他人過去的觀察結果與本次觀察結果對照；後者拿公認的正常值與本次實驗所得資料對照。由於各種條件的變化，這類對照常常是不完善、不可靠的，只能不得已而為之。
（二）均衡（balance）：
對照的基本原則就是均衡，或者叫齊同。實驗設計的均衡原則，要求組成實驗的各組除了待觀察的處理因素之外，其它一切條件應盡可能均衡一致。如在動物實驗中，分配到各組的動物在種屬、性別、體重以及飼養條件等方面應保持一致。在臨床試驗中，要求各組患者在年齡、性別、病情以及職業、生活條件等因素方面應基本一致。
（三）隨機化（randomization）：
保證均衡對照的重要手段，是按隨機化原則進行抽樣和分配。所謂隨機化抽樣，是指被研究的樣本是從總體中無選擇地抽取的。每一個受試物件都有完全均等的機會被抽取和分配到各個組，而不受研究者的主觀意願或其它能影響實驗結果的因素所左右。在全部實驗中，凡可能影響結果的實驗順序，也都應遵循隨機化原則。隨機化的具體方法，可用抽籤、摸球、擲硬幣等。最好使用亂數表（1η 。
在有些現場試驗中，很難實行隨機化原則。例如在飲水中加氟預防兒童踴齒，對低曬土壤施用曬肥預防大骨節病，開展衛生宣教降低心血管病的危險因素等，這類只能對整個居民區人群實施的預防措施，無法進行隨機分組，只能選擇具有可比性的另外的社區人群作為對照組。這類未能完全具備對照、隨機化等實驗設計要求的實驗被稱之為類實驗（quasi-experiment）。
（四）重複（replication）：
重複原則要求實驗中各組樣本含量應適當，保證實驗結果不是個別偶然現象，而是有機會重複出現。如果觀察數量太少，實驗結果可能受到個別極端值的影響，仍會產生較大的誤差。但樣本所含數目過大或實驗重複次數很多也不符合經濟原則。故樣本含量既要保證實驗結果可靠，又要避免不必要的浪費。
按照以上各項原則進行實驗設計，還不能完全排除受試物件心理因素或研究者主觀意識所帶來的偏倚，因此有時還需要採取盲法（ blindness） 。不用盲法的試驗叫開放試驗（open tria1）。盲法有以下幾種：
（1）單盲法（single-blind）： 受試物件不知道自己是試驗組還是對照組，但研究者瞭解分組情況。優點是簡單易行，便於在必要時對受試者及時作出處理；缺點是避免不了研究者方面帶來的偏倚。
（2） 雙盲法（double-blind） ：研究者和受試物件都不知道每個物件被分到哪個組裡，需要有第三者來負責安排和監控整個實驗。優點是可以避免受試者和研究者兩方面的偏倚：
缺點是在臨床試驗或現場試驗中實施起來比較複雜，障礙較多。
（3 ）三盲法（triple blind） ：不但研究者和受試物件不了解分組情況，而且負責監控和分析資料的第三者也不了解，以避免他們在分析時的偏見。理論上這種方法在避免偏倚方面更嚴格，實際上很難執行，很少使用。
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