第五节--交叉实验设

第五节交叉实验设计与分析交叉实验设计（crossouerdesign）是把实验对象分为甲、乙两组，实验分为前后两个阶段进行，在前一阶段，甲组对象接受试验处理（即作为实验组），乙组对象作为对照；在后一阶段交换，乙组对象作为实验，甲组对象作为对照组。由于实验处理的全部过程是在交叉进行的，故称交叉实验设计。其特点为；此设计不仅具有异源配对与自身配对的优点，由于每个样本先后接受两种不同处理，一个受试对象所产生的效应可在两个样本中出现，因而减少了样本含量和个体变异，而且可比性好，检验效率高，其应用范围可用于样品来源较少且受试对象状态比较稳定的状况。临床上适用于目前尚无特殊治疗而病情稳定的慢性病患者的对症治疗效果观察，在实验研究中，适用于离体器官的研究，在药物实验中为药物与不良反应的比较等。例4-9为检验A、B两台代谢测定器测定耗氧量的结果是否相同，以条件近似的14名健康人测试，试作交叉试验设计。按交叉试验，每人都用A、B两台仪器各测1次。先将受试者依第1、2号条件近似，第3、4号条件近似，顺序编号；然后确定测试顺序：第1号随机确定的顺序是A→B，第2号为B→A，以次类推。全部测定结果列于表4-15。其中第1、3、6、8、9、11、14号的测试顺序是A→B，第2、4、5、7、10、12、13号的测试顺序是B→A。先进行的属Ⅰ阶段，后进行的属Ⅱ阶段。A、B两台仪器的使用在Ⅰ、Ⅱ两个阶段达到了平衡。表4-15交叉试验设计[两台代谢测定器的耗氧量（ml/h）测定值]二、交叉实验设计统计分析交叉实验设计资料的统计分析一般可用秩和检验，对符合方差分析条件的，采用方差分析效率更高。例4-9符合方差分析条件，故宜用均数比较的方差分析。同时这里用本例说明交叉试验中的两样本秩和检验。1)方差分析：A、B两测定器侧得耗氧量均数的比较：Ho：A、B两测定器测得耗氧量均数相等，μA=μBoH1：A、B两测定器测得耗氧量均数不相等，μA≠μBoα=0.05表4–16方差分析结果根据表中P值，按α=0.05水准，拒绝Ho，接受H1，故可认为两台仪器的测定结果有差别：A低于B。此外，还可看出各受试者的耗氧量之间有个体差异，而测试顺序对测定结果无影响。2）秩和检验：A、B两测定器测得耗氧量的比较；Ho：A、B两台仪器的测定值的分布相同。H1：A、B两台仪器的测定值的分布不同。α=0.05将表4-15数据按测试顺序相同者归组，列于表4-17。计算每一受试者两个阶段测定值之差“Ⅰ－Ⅱ”并统一编秩次，分不同的顺序分别求秩和，分别为34.5及70.5。根据n1=7，n2=7，T=34.5，查秩的检验用T界值表，得0.05＞P＞0.02，按α=0.05水准，拒绝Ho，接受H1，故认为两台代谢测定器和测定值不同，A低于B。表4-17交叉设计资料秩和检验如果对Ⅰ、Ⅱ两个阶段作比较，可计算每一受试者两个阶段的测定值之和“Ⅰ＋Ⅱ”，并统一编秩次，按不同的顺序分别求秩和，分别为51及54。根据n1=7，n2=7，T=51，查秩的检验用T界值表，得P＞0.1，按α=0.05水准不拒绝Ho，尚不能认为不同的测试顺序其测定值有差别，即可认为测试顺序不影响测定值。第六节析因实验设计与分析折因实验设计（factorialexperimentdesign）是同时检验两种或两种以上因素效应的实验设计。析因实验设计可用于分析多因素作用及多因素间相互作用效果的研究。这种设计是按完全排列组合来安排不同因素和水平的试验，因而因素或水平太多时，将出现大量组合，从而使试验次数非常大而难以实际应用。本文仅介绍2×2析因实验设计。一、2×2析因实验设计模型用α1表示因素1水平，α2表示A因素2水平，b1表示B因素1水平，b2表示B因素2水平，则2×2析因实验设计模型见表4-18。表4-182×2析因实验设计模型二、2×2析因实验设计与分析例4-10用新法和旧法分别提取某食物中的A化合物和B化合物，观察其回收率，即方法×化合物，共有四种组合，对每一组合的样本均按照随机化的原则重复测定4次，结果见表4-19。试比较新旧法间及A、B化合物间的回收率有无差别；方法与化合物间有无交互作用，试对此析因设计进行分析。由于本资料的回收率（%）大部分在50%左右，其分布近似正态分布，因此该资料可作方差分析。（1）建立检验假设：方法间：Ho：新法与旧法所得回收率相等。H1：新法与旧法所得回收率不相等。化合物间：Ho：A、B化合物所得回收率相等。H1：A、B化合物所得回收率不相等。交互作用：Ho：不同方法与不同化合物的回收率之间无交互作用。H1：不同方法与不同化合物的回收率之间有交互作用。均取α=0.05（2）方差分析：先列出表4-19资料的副表：表4.20。表4-192×2析因实验的回收率（%）表4-20表4-19的副表表4-21方差分析结果（3）结论：由表4-21可见：新、旧法之间，以及方法与化合物的交互作用，经方差分析所得的P值均很小，按α=0.05水准，拒绝Ho，接受H1，回收率之间有差别。可以认为新法的回收率高于旧法的，B化合物的所得回收率高于A化合物的，同时方法与化合物之间存在交互作用。