一、完全随机设计completely random design

1、定义：将受试对象随机分配到各处理组进行实验观察。是常见的一种考察单因素两水平或多水平的实验设计方法，包括两组完全随机设计和多组完全随机设计。

平衡设计：各组样本含量相等 （样本含量相等时检验效率较高）

非平衡设计：各组样本含量不相等

2、分类：二组比较的完全随机设计；三个以上处理比较的完全随机设计

3、设计方法

（1）分两组时的设计方法

法1：可以事先规定，凡单日入院者到实验组用苦瓜制剂治疗，凡双日入院者到对照组用降糖灵治疗。

法2：抛扔硬币，事先规定国徽面和分值面分别对应实验组和对照组，各用两种方法治疗。

法3：抓阄的方法，两个纸团里注明实验组或对照组。

法4：用随机数字（计算机、计算器、随机数字表），事先规定奇数和偶数分别对应实验组和对照组，各用两种方法治疗。

（2）分三组时的设计方法：

题目：将24例病情相近的同类型糖尿病人随机分成三组，分别用苦瓜制剂、降糖灵以及安慰剂做对照，应如何设计？

抓阄或随机数字法：

a、首先将24个实验对象按某种标志（病人就诊顺序或体重）编号。

b、任意指定随机数字表中的一个数字，向任意方向（横、纵、斜）查得24个随机数字，按顺序抄录于实验对象下，实验对象与随机数字一一对应。

c、将随机数字从小到大编秩，并事先规定1-8次序号的对象分到苦瓜制剂组、9-16号分到降糖灵组、17-24号分到安慰剂组做对照。

随机分组时应注意：随机数的位数不应小于样本含量的位数。

查得的随机数如果出现重号，应舍弃。

如果实验需要倒数不相等，可以利用R调整例数，但一般尽量相等。

4、优缺点

优点：组数可以是两组也可以多组；

各组例数，可等可不等，相等需例数少；

n相等时检验效率高，所需样本例数少；

出现缺失值时，仍科进行统计分析；

设计方法和分析方法简单易行、易于实施、应用广。

缺点：受试对象随机化后，因个体变异的客观存在，小样本完全随机分组后，可能会出现两组间不均衡；实验检验效率不高（与随机区组设计相比）且只能分析单因素。

二、配对设计 paired design

1、定义：是将不同受试对象按一定条件配成对子，再将每对对子中的两个受试对象分配到不同的处理组。该设计可以做到严格控制非处理因素(混杂因素)对实验结果的影响，同时使受试对象的均衡性增大，因而可提高实验效率。

配对条件：（动物实验中）窝别、种属、品系、性别、体重；

（临床试验中）病情轻重、性别、年龄、职业。

2、设计方法

3、分类：直接配对；分层配对

4、优缺点

优点：组间均衡性好；由于人为的控制了非处理因素的干扰，组间误差小需要的例数少，提高了检验效率。

缺点：当配对条件未能严格控制造成配对失败或配对欠佳时，反而会降低效率。

三、随机区组设计randomized block design / 配伍设计

1、定义：它是组间设计在医学实验设计中的应用，是配对设计的扩大。它是将几个受试对象按一定相同或相近的条件组成配伍组或区别组，使每个配伍组的例数等于处理组个数，再将每一配伍组的各受试者随机分配到各个处理组中去。

2、设计方法

将12只小鼠按窝别、性别和体重等特征组成3个区组，接受A、B、C、D四种不同的处理，试对每个区组对象进行随机分组。

对每个区组的对象进行编号，从随机数字表中的第10行第5列开始，依次读取两位作为一个随机数录于每个区组对象的编号下，见表12.3第三行，对各区组内根据随机数的大小进行排序（R），各区组内序号为1的为A组，序号为2的为B组，序号为3的为C组，序号为4的为D组。

3、优缺点

优点：区组间的均衡性好，缩小了实验的随机误差；

能够分析处理因素和配伍因素对实验指标的作用,实验效率较高。

缺点：不能分析交互作用。

四、拉丁方设计Latin-square design

1、基本概念

用r个拉丁字母排成r行r列的方阵，使每行每列中每个字母都只能出现1次，这样的方阵叫r阶拉丁方或rxr拉丁方。

拉丁方设计latin-square design：分别按拉丁方的字母、行和列安排处理因素和影响因素的试验设计称为拉丁方设计。

2、要求条件

（1）必须是三个因素的试验，且三个因素的水平数相等。

（2）各因素间无交互作用。

（3）各行、列、字母（处理）间具方差齐性。

3、设计方案

例：研究不同瘤株对蛇毒的反应，将四种瘤株匀浆接种小白鼠，一天后分别用4中不同的蛇毒成分，各取4种不同浓度进行腹腔注射，每日一次，连续10天，停药一天，解剖称瘤重。试作拉丁方设计。

实验瘤株 4种：（1）肉瘤180，（2）肝肉瘤，（3）艾氏腹水瘤，（4）网状细胞瘤。

蛇毒成分 4种：I峰、II峰、III峰、IV峰。

蛇毒浓度 4种：0.000mg/kg、0.030mg/kg、0.050mg/kg、0.075mg/kg

设计方法：

优点：同时分别研究三个因素

设计严密，双向误差控制

所需的样本含量小。

缺点：只能是三个因素，并且各因素水平相同才能用

不能研究交互作用。

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个：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5X5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5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10，28，81，47，21，则R=1，3，5，4，2

A B C D E

1 3 5 4 2

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：

实验结果分析—-拉丁方设计的方差分析