将A、B两种处理先后施于同一批试验对象,随机地使半数对象先接受A,后接受B;另一半对象先接受B,后接受A。两种处理在全部试验过程中“交叉”进行称为交叉试验。由于A和B处于先后两个试验阶段的机会是相等的,因此平衡了试验顺序的影响,而且能把处理方法之间的差别与时间先后之间的差别分开来分析。如一批某慢性病患者均先后接受两种疗法,比较其疗效,可用此法。
设计
(1) 提出作比较的A、B两种处理。
(2) 确定受试对象的例数必为偶数,并编号。尽量使相邻的第1、2号条件近似,第3、4号条件近似,余类推。
(3) 指定各单号随机确定接受两种处理的顺序,并规定各双号的顺序与其前一个单号的顺序相反。因此,按A——B顺序与按B——A顺序的例数必然相等,达到平衡。
分析 一般可用秩和检验,对符合方差分析条件者,用方差分析效率更高。
(1) 方差分析,检验假设同一般方差分析。从总变异中分出处理间变异、先后顺序间变异和受试对象间变异,剩余为误差。然后以误差均方分别除三个组间变异均方,即得各F值,查F界值表得P值,按所取检验水准作出推断结论。
(2) 秩和检验。包括: ①处理间的比较。方法是将同一受试者接受两种处理所得数据一律依先后顺序相减,并保留正、负号,以差的代数值编秩;再按两种顺序(A——B和B——A)分别求秩和,进行两样本秩和检验。其基本思想是: 假设两种处理A和B的效果相同,则同一受试者的两次测定值之差,按“A——B”的秩和与按“B——A”的秩和应相等。若A低于B,则同一受试者的两次测定值之差,按“A——B”的秩和应小于按“B——A”的秩和。为排除抽样误差影响而用秩和检验。②顺序间的比较。方法是将同一受试者接受两种处理所得数据相加,以和编秩;再按两种顺序(A——B和B——A)分别求秩和,进行两样本秩和检验。其基本思想是: 假设两种处理皆对下一阶段无影响或影响相同,则两秩和应相等;若A处理的效果影响到下一阶段的B处理,而B处理的效果并不影响到下一阶段的A处理,或A处理对下阶段B处理的影响大于B处理对下阶段A处理的影响,则按A——B顺序的秩和与按B——A顺序的秩和不相等。为了排除抽样误差的影响而用秩和检验。
例 为检查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,试作交叉试验设计及分析。
1. 设计。按交叉试验,每人都用A、B两台仪器各测一次。先将受试者依第1、2号条件近似,第3、4号条件近似,……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,余仿此。得全部测定结果,列于表1。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。测得结果见表1。
2. 分析。本例符合方差分析条件,故宜用均数比较的方差分析。再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两测定器测得耗氧量均数的比较:
H0: μA=μB,
H1: μA≠μB。
α=0.05。
表1 交叉试验设计
[两台代谢测定器的耗氧量(ml/h)测定值]
受试者 | 阶 | 段 | 每人合计 |
Ⅰ | Ⅱ | ||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | A 1237 B 1387 A 1179 B 1025 B 1225 A 1000 B 1050 A 1295 A 1218 B 1050 A 1138 B 1387 B 1150 A 971 | B 1256 A 1348 B 1275 A 1022 A 1226 B 981 A 1026 B 1387 B 1187 A 1031 B 1175 A 1298 A 1108 B 1012 | 2493 2735 2454 2047 2451 1981 2076 2682 2405 2081 2313 2685 2258 1983 |
各阶段合计 各仪器合计 | 16312 A 16097 | 16332 B 16547 | 32644 |
表2 表1资料的方差分析
变异来源 | SS | v | MS | F | P |
总 | 482489.43 | 27 | |||
A、B 仪器间 | 7232.14 | 1 | 7232.14 | 8.65 | <0.05 |
Ⅰ、Ⅱ阶段间 | 14.29 | 1 | 14.29 | ||
受试者间 误差 | 465206.43 10036.57 | 13 12 | 35785.11 836.38 | 42.79 | <0.01 |
表中P值系按所得F值,由F界值表查得,按α=0.05水准拒绝H0,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,亦可看出各受试者的代谢值之间有个体差异,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:
H0: A、B两台仪器测定值的分布相同,
H1: A、B两台仪器测定值的分布不同。
α=0.05。
将表1数据按测试顺序相同者归组,见表3。
表3 表1资料的秩和检验
受试者 | 阶 段 | Ⅰ-Ⅱ | Ⅰ+Ⅱ | |||
Ⅰ | Ⅱ | 差 | 秩次 | 和 | 秩次 | |
按A——B顺序 | ||||||
1 3 6 8 9 11 14 | 1237 1179 1000 1295 1218 1138 971 | 1256 1275 981 1387 1187 1175 1012 | -19 -96 19 -92 31 -37 -41 | 5 1 8.5 2 11 4 3 | 2493 2454 1981 2682 2405 2313 1983 | 11 10 1 12 8 7 2 |
34.5 | 51 | |||||
按B——A顺序 | ||||||
2 4 5 7 10 12 13 | 1387 1025 1225 1050 1050 1387 1150 | 1348 1022 1226 1026 1031 1298 1108 | 39 3 -1 24 19 89 42 | 12 7 6 10 8.5 14 13 | 2735 2047 2451 2076 2081 2685 2258 | 14 3 9 4 5 13 6 |
70.5 | 54 |
上部为A—d—B顺序者,下部为B——A顺序者。计算每一受试者两个阶段测定值之差“Ⅰ-Ⅱ”,并统一编秩次,分上部和下部求秩和,分别为34.5及70.5,按n1=7,n2=7;T=34.5查秩和检验用T界值表,得0.05>P>0.02,按α=0.05水准拒绝H0,接受H1,故认为两台代谢测定器的测定值不同,A低于B。此外,若作Ⅰ、Ⅱ两个阶段的比较,可计算每一受试者两个阶段测定值之和“Ⅰ+Ⅱ”,并统一编秩次,分上部和下部求秩和,分别为51及54,按n1=7,n2=7,T=51,查秩和检验用T界值表,得P>0.10,按α=0.05水准可认为测试顺序不影响测定值。
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