1.29k likes | 1.95k Views
การวางแผนการทดลอง. วีระศักดิ์ ปัญญาพรวิทยา DVM,Ms,P h D คณะสัตวแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ v eerasak . p@cmu . ac . th. ประสบการณ์ : Minor in Statistics สอน : research design, statistical analysis ใช้ : SAS>10 ปี , R> 2 ปี. เปรียบเทียบอาหาร 3 สูตร เพื่อการรักษาโรคไต
E N D
การวางแผนการทดลอง วีระศักดิ์ ปัญญาพรวิทยา DVM,Ms,PhD คณะสัตวแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ veerasak.p@cmu.ac.th
ประสบการณ์ : Minor in Statistics สอน :research design, statistical analysis ใช้:SAS>10 ปี, R> 2ปี
เปรียบเทียบอาหาร 3 สูตร เพื่อการรักษาโรคไต • สุ่มอาหารให้สุนัขพันธุ์ต่างๆ โดยมีสุนัข 5 ตัว ต่อ อาหาร 1 สูตร • จากนั้นดูผลของการรักษา คือ ระดับเอ็นไซม์ที่ระบุถึงการทำงานของไต
ให้วัคซีนชนิด A, B และ C โดยการสุ่มให้กับไก่สายพันธุ์ต่างๆ จากนั้นหาระดับภูมิคุ้มกัน เพื่อบอกว่า วัคซีนชนิดไหนมีประสิทธิภาพดีกว่ากัน
สุ่มสารรักษาคุณภาพเนื้อไก่ (สาร A,B และ C) ให้กับสะโพกไก่ ที่มาจากล็อตการผลิตเดียวกัน วัดค่า pH เพื่อดูประสิทธิภาพของสาร
แผนการทดลองใด ที่ผู้วิจัยคิดว่า เหมาะสม ที่สุด ?
ไม่สามารถหาสัตว์ทดลองที่มีลักษะเหมือนกันได้ไม่สามารถหาสัตว์ทดลองที่มีลักษะเหมือนกันได้ • สัตว์บางชนิดมีจำนวนจำกัด เช่น สัตว์ป่า ปรึกษานักสถิติ แผนการทดลอง ขนาดตัวอย่าง
แผนการทดลอง เป็นตัวกำหนด สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์
Y= X y = x + error where y= final body weigh x = diet type (1= diet a, 2= diet b) Final body weight is the function of diet type Final body weight is the result from diet type
ผู้วิจัยได้วางแผนการทดลองดีแล้วจะมีความคลาดเคลื่อนได้อย่างไร ? ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นในการทดลองมาจากไหน ? แสดงให้เห็นได้ไหมว่า มีความคลาดเคลื่อน โดยบอกเป็นตัวเลขออกมาเลย ?
y = treatment + error y trt = + error
y = treatment + error y trt + = error
y = treatment + error y trt + error =
แผนการทดลอง การทดลองมีความน่าเชื่อถือมาก ควบคุมความผันแปร เพื่อให้อิทธิพลของ treatment แสดงออกได้ชัดเจน
ถ้าเริ่มบรรยายแบบนี้ อาจจะไม่น่าสนใจ
หาสัตว์ที่มีความคล้ายคลึงกันได้หาสัตว์ที่มีความคล้ายคลึงกันได้ CRD หาสัตว์ที่มีความคล้ายคลึงกันได้แต่มีจำนวนไม่มากนัก แต่ก็สามารถจัดกลุ่มได้ RCBD มีสัตว์จำนวนจำกัด SLD
ผู้วิจัยหาหน่วยทดลองที่มีความเหมือนกันได้ไม่ยากนักผู้วิจัยหาหน่วยทดลองที่มีความเหมือนกันได้ไม่ยากนัก และต้องการทำวิจัยเพียงระยะเวลาเดียว
T1 T2 หาหน่วยทดลองที่มีความเหมือนกันได้ไม่ยาก T3
คำจำกัดความที่สำคัญสำหรับ การวางแผนการทดลอง สะโพกไก่ คือ หน่วยทดลอง (experimental unit) ทรีตเม้นต์ (treatment) คือ สารที่ใช้ มีทั้งหมด 3 ทรีตเม้นต์ ในแต่ละทรีตเม้นต์จะมีสะโพกไก่ จำนวน 4 ชิ้นดังนั้น จำนวนซ้ำ (replication) ของแต่ละทรีตเม้นต์จะเท่ากับ 4 (rep= 4)
ผู้วิจัยต้องการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของอาหาร 3 สูตร (A,B และ C) ต่อการเจริญเติบโตของลูกสุกร ผู้วิจัยสามารถหาลูกสุกรที่มีขนาด น้ำหนัก จากแม่ที่มีสายพันธุ์ใกล้เคียงกันได้ http://www.mooyaso.net/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid=5
จากการคำนวณหาขนาดตัวอย่างพบว่าต้องการ ลูกหมู ทรีทเม้นต์ละ 10 ตัว (ทั้งการทดลองต้องการ 30 ตัว) ทำการ สุ่ม(randomization)ชนิดของอาหาร (A,B หรือ C) ให้กับลูกหมู ทั้ง 30 ตัว โดยต้องไม่ห็นหน้าลูกหมูก่อน !!!
ในทางปฎิบัติจะทำอย่างไรในทางปฎิบัติจะทำอย่างไร ไปยืนที่เล้าแล้วชี้เลือก เขียนฉลากทรีตเม้นท์ต่างๆ รวม 30 ใบ แล้ว จับสลากให้หมู ใช้คอมพิวเตอร์สร้างสมุดภาคสนาม
ตัวอย่างการสุ่มทรีตเม้นต์ให้กับลูกหมูโดยใช้โปรแกรม R > crd pig r trt 1 1 1 C 2 2 2 C 3 3 3 C 4 4 1 B 5 5 4 C 6 6 5 C 7 7 2 B 8 8 3 B 9 9 4 B 10 10 5 B 11 11 6 B 12 12 1 A 13 13 2 A 14 14 7 B 15 15 6 C 16 16 7 C 17 17 8 C 18 18 3 A 19 19 8 B 20 20 4 A 21 21 9 B 22 22 5 A 23 23 10 B 24 24 6 A 25 25 7 A 26 26 8 A 27 27 9 A 28 28 9 C 29 29 10 C 30 30 10 A หมูตัวที่ 20 จะได้รับ ทรีตเม้นต์ A ซึ่งหมูตัวนี้เป็น replication ที่ 4 ของ treatment A
แผนการทดลองที่เราได้ใช้ข้างต้น เรียกว่า Completely randomized design(CRD)
หน่วยทดลอง มีความเหมือนกัน • ให้ treatment กับหน่วยทดลองโดยการสุ่ม
T2 T3 T1
bacterial count for t thchicken thigh receiving treatment i = overall mean = effect treatment i (i= 1 to 3) = random error
http://www.chiangmainews.co.th/page/wp-content/uploads/2012/04/82.jpg-copy2.jpghttp://www.chiangmainews.co.th/page/wp-content/uploads/2012/04/82.jpg-copy2.jpg
ผู้วิจัยต้องการทดสอบประสิทธิภาพของยา 3 สูตร ในการลดระดับเซลล์โซมาติกในน้ำนมโค ซึ่งต้องการโคจำนวน 10 ตัวต่อสูตรยา • เนื่องจากการให้นมของโคจะแตกต่างกันตามระยะรีดนม ดังนั้นผู้วิจัยจึงต้องการโคนม ที่มีระยะรีดนมที่ใกล้เคียงกัน • แต่ผู้วิจัยไม่สามารถหาโคนมที่มีระยะรีดนมใกล้เคียงกันได้ • ผู้วิจัยมีทางเลือกในการวางแผนการทดลองอย่างไร ?
ผู้วิจัยต้องการทดสอบประสิทธิภาพของวัคซีน 4 ชนิด ให้วัคซีนชนิดต่างๆ โดยการสุ่มให้กับไก่ทดลองกลุ่มนี้ได้หรือไม่
หน่วยทดลองมีความแตกต่างกัน แต่ สามารถจัดเป็นกลุ่มๆ ได้
T2 T1 T1 T3 T4 T3 T3 T2 T2 T1 T4 T4 ทำการจัดกลุ่ม (block) จากนั้นให้ treatment โดยการสุ่มในแต่ละ block T3 T2 T4 T1
Blocking A B C A B C A B C A B C
จากตัวอย่างเรื่องโคนม-เซลล์โซมาติก และวัคซีนไก่ แผนการทดลองที่เราได้กล่าวถึงนี้ คือ Randomized completeblock design(RCBD)
อะไรบ้างที่เราจะเรียกว่า การสร้างบล็อค
ผู้วิจัยต้องการทดสอบของสารต้านอนุมูลอิสระ 3 ชนิด ให้กับสุกร ในอาคารสัตว์ทดลอง อาคารสัตว์ทดลองมีขนาดที่จำกัด คือ บรรจุสุกรได้ไม่เกิน 9 ตัว แต่ในการหาขนาดตัวอย่างแล้วพบว่าต้องใช้สุกร ทั้งหมด 27 ตัว หรือ 9 ตัวต่อทรีตเม้นต์
ผู้วิจัยสามารถทำการทดลองได้ โดยใช้สุกร ครั้งละ 9 ตัว โดยทำการสุ่มทรีตเมนต์ให้กับสุกรที่ทดลอง ซึ่งจะได้ สุกร 3 ตัวต่อทรีตเม้นต์ เมื่อเสร็จสิ้นการทดลอง ก็นำสุกรชุดเดิมออก แล้วนำสุกรชุดใหม่เข้ามา ทำอย่างนี้อีก 2 ครั้ง สุกรแต่ละชุด สามารถจัดให้เป็นบล็อค ได้ บล็อค คือ ชุดของสัตว์ที่ทำการทดลอง
ผู้วิจัยต้องการทดสอบประสิทธิภาพในการรักษาโรคไต ของยา 3 ชนิด แต่มีสุนัขที่อายุแตกต่างกัน ซึ่งอายุเป็นปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อการหายของโรค ทำการแบ่งกลุ่มสุนัขทดลองออกเป็น 3 กลุ่มตามอายุ แล้วสุ่มทรีตเม้นต์ให้กับสุนัขแต่ละกลุ่ม เมื่อแบ่งอย่างนี้แล้ว จะหมายถึง เราทำการสร้างบล็อค โดยการใช้อายุเป็นเกณฑ์ บล็อค คือ หน่วยทดลองที่มีลักษณะใกล้เคียงกัน
response for tth rep in block j received treatment i = effect of ith level of treatment = effect of jth level of block = random error term
ผู้วิจัยต้องการทดสอบประสิทธิภาพของวิธีการผ่าตัด (ผ่าตัดแบบ A, ผ่าตัดแบบ B) ร่วมกับ การออกกำลังกายหลังการผ่าตัด (y=ออก, n=ไม่ออก) ต่อการหายของโรคข้อ
ศึกษาครั้งที่ 1: เพื่อเปรียบเทียบผลของวิธีการการผ่าตัด ใช้สัตว์จำนวน 20 ตัว ศึกษาครั้งที่ 2 : เพื่อผลของการออกกำลังกายหลังการผ่าตัด ใช้สัตว์เพิ่มขึ้นอีก 20 ตัว มีแผนการทดลองที่ดีกว่านี้หรือไม่ ในการที่จะลดจำนวนสัตว์ที่ใช้ในการทดลอง
สร้าง treatment combination เช่น ผ่าตัด A: ไม่ออกกำลังกาย, ผ่าตัด B: ออกกำลังกาย สุ่มให้กับสัตว์ทดลอง
ขนาดตัวอย่างและปัจจัยแบบ factorial
จากตัวอย่าง แผนการทดลองที่นำมาใช้ เรียกว่า factorial design ซึ่งเป็นจัดทรีทเม้นต์ (treatment design)