動物實驗設計與研究方法

Week 07|偏差控制:分派、盲性與研究流程

陳敬元 Jing-Yuan Chen, DVM, PhD

國家實驗研究院國家生物模式中心

宜蘭大學生物技術與動物科學系

October 22, 2026

01|實驗流程中的偏差

  • 用研究案例區分系統性偏差與隨機誤差。
  • 辨認分組、操作、判讀及資料處理中可能產生偏差的環節。
  • 區分 paper 已寫出的安排、未交代的資訊,以及自己的改善建議。

同一個研究問題,接著看實驗怎麼做

先確定比較與量測,再釐清資料來源和其他條件,據此安排分組、操作、判讀與資料處理以降低偏差

前面找出的問題,今天要用具體的實驗安排來討論。

跛行判讀:知道組別,可能影響什麼?

延續豬用菌苗案例:比較 Vaccine 與 Saline。

原文:工作人員與研究者不知道處置組別,並使用事先說明的判定標準。

例如:同樣是「走路有點僵硬」:

  • 知道是疫苗組:「再觀察一下,可能只是剛起身。」
  • 知道是對照組:「可能跛行了,進一步檢查。」

兩組的進一步評估門檻可能因此不同。

Bias 與 random error

例子 優先處理什麼?
Bias(偏差) 對某組使用較寬鬆的判定標準 判讀規則與組別資訊
Random error
(隨機誤差)
同樣規則下,抽到的動物仍有差異 變異、量測與抽樣精確度

增加數量,無法自動修正偏向某組的判讀方式。

四個階段,哪些決定會影響結果?

從納入分組到分析的決定與紀錄

沿研究流程,分別查看各步驟的安排與紀錄。

混雜與其他偏差,怎麼分開看?

課程案例:組別與時段重合,和組別資訊影響判讀,是不同的問題

混雜可能使效果估計產生偏差;偏差不只有混雜。

偏差名稱,對照實際發生的步驟

從納入分組到報告,對照選擇、執行、判讀、資料缺失可能造成的偏差,以及選擇性報告

先說哪個決定可能影響比較,再用名稱整理。

把風險寫成一個具體問題

欄位 課程案例:切片判讀
步驟 由操作者選出要評分的視野
情境資訊 未說明選視野規則,也未說明操作者是否知道組別
要查的問題 選材規則與組別資訊是否影響視野選擇?
可考慮的改善 先訂取樣規則,再編碼交給判讀者

未報告資訊,可以寫成具體限制;不等於已證實有偏差。

02|隨機分派

  • 辨認隨機抽樣、處置分派與測定順序的不同用途。
  • 說明分派名單如何產生、執行與留下紀錄。
  • 區分隨機分派與分派隱匿的作用。

處置實際分配給誰?

操作例子 可以分派的單位 仍要保留的來源
逐隻小鼠注射 小鼠 籠位與批次
整欄共用一種飼糧 欄(pen) 欄內動物
同一材料分裝
比較不同方法
分裝樣本 原始材料 ID
分裝對應

分裝樣本的隨機安排,不會增加原始材料來源。

「隨機」出現在不同步驟

做法 它決定什麼?
隨機抽樣 從來源中選哪些對象進入研究
隨機分派 納入的動物 / 材料接受哪種處置
隨機安排測定順序 已有樣本先測誰、後測誰

季節肉質研究的「隨機抽選豬隻」,不代表隨機分派季節。

肉雞研究:分組隨機,取樣也要另外看

原文報告648隻雛雞分到54欄,以及第38天隨機選54隻做消化率測定;兩個步驟分開檢查

課堂延伸:如果後來只挑最好抓的雞,會有什麼問題?

豬用菌苗研究:作者怎麼分組?

Maaland & Oropeza-Moe 2026,Methods 重點摘述

  • 每隻豬有個別 ID。
  • 接種前,各來源欄依 ID 末位的奇 / 偶數,對應兩種注射。
  • 電腦產生的隨機清單,決定各來源欄採哪種奇偶對應。

各來源欄都有兩種處置,不是後來的育肥欄分組。

各來源欄的隨機決定,改變奇偶對應

豬隻ID奇偶與兩種可能處置對應

圖中 ID 是教學示意;隨機決定的是接種前各來源欄採哪種對應。

先抓到的進 A 組,算隨機嗎?

做法 判讀
比較好抓的先進 A 組 捕捉難易可能和動物特徵有關
A、B、A、B 交替分組 可以預測下一組,未使用隨機程序
電腦隨機產生名單 還要確認名單如何執行

日常說的「隨便挑」,不能直接當成 randomization。

一份名單,怎麼變成實際分組?

課堂案例:比較兩種注射,個體接受處置。

  1. 按事前規則確認納入對象與 ID。
  2. 指定比例與必要限制,產生隨機名單。
  3. 依管理程序提供分派資訊並執行。
  4. 記錄實際處置與任何偏離。

名單產生方法與執行過程,都需要保留。

隨機分派工具:依需要選擇

工具 適合做什麼? 使用前先確認
Random Team Generator 輸入代碼,直接產生兩組名單 每行一個代碼;Groups 設為 2
RANDOM.ORG 貼上代碼,打亂名單順序 事先決定各組人數與分配規則
Sealed Envelope 產生區塊 / 分層分派名單 組別、區塊大小與分層條件

工具幫忙產生名單,不能代替研究設計。

只輸入代碼,不放姓名或敏感資料;產生後保存設定與完整名單。

示範:12 個單位,如何分成兩組?

Random Team Generator的Names輸入1到12且每行一個,Groups設為2,按RANDOMIZE直接列出Group 1與Group 2,各6個且沒有重複或遺漏

保存設定與整份結果,不要為了讓分組好看而重抽。

先分層,再在各層內隨機分派

依處置前抗體狀態分層並在各層內隨機分派

例如:處置前抗體狀態可能影響 outcome,因此事先規劃分層。

隨機分派後,兩組仍可能有差異

例如:名單按計畫產生,但 A 組平均起始體重較高。

先確認:

  • 名單是否依計畫產生與執行?
  • 有沒有人換組、漏列或事後排除?
  • 重要的起始資料與分析安排是否保留?

一次不平衡,不能單靠外觀判定 randomization 失敗。

分派隱匿:分組前,能預知下一組嗎?

預知下一組與先確認納入對象的流程對照

分派隱匿(Allocation concealment):避免預知下一組而挑選對象。

練習:預知下一組,再挑選動物

先自己想 30 秒 / 再邀請自願分享

助手產生 A / B 處置的隨機順序,尚未對應動物 ID。

操作者看到下一個是 A,才挑一隻比較好抓的動物接受 A 處置。

  1. 哪一步用了隨機程序?哪一步仍可能影響分派?
  2. 應先確認動物 ID,還是先讓操作者知道下一組?

參考答案:固定對象,再取得分派

要安排的事 修訂示例
負責人 同事管理分派名單;操作者執行
時點 先確認納入與 ID,再提供當次分派
執行 依名單處置,不能因方便任意換對象
紀錄 保存名單版本、實際處置與偏離原因

後續誰不知道組別,還需要另外安排。

自己的論文:寫出分組程序與依據

先查 2 分鐘 / 沿用自己選的研究問題

要查的事 在紀錄中填什麼?
處置分配給誰? animal / pen / sample,附 Methods 位置
如何分組? 程序與限制;未報告就寫缺哪項
分組前誰知道組別? 原文依據,或目前無法判斷

觀察性研究:說明沒有處置分派,改查抽選與測定安排。

休息 10 分鐘

請保留同一個比較、來源圖與分組紀錄。

03|盲性試驗與判讀

  • 理解組別資訊如何影響實驗操作與結果判讀。
  • 安排不同工作人員需要知道的資訊。
  • 檢查編碼、選材與判讀中的盲性限制。

分組前與判讀時,處理不同的問題

分派確定前的隱匿與分組後判讀者不知道處置的時間線

每個階段分開交代:誰知道哪些資訊。

豬用菌苗研究:已交代什麼?

Methods 的中文摘述

  • 工作人員與研究者在研究期間不知道處置組別。
  • 研究開始前,工作人員接受跛行判讀與紀錄說明。
可以據此說明 仍不能直接推定
作者報告了盲性安排與共同判讀程序 編碼表由誰保管、如何提供與解除

誰需要什麼資訊?

課堂案例:兩種注射,後續拍攝行為影片。

工作 需要知道 資訊安排
配製與編碼 真實處置與樣本對應 對照表由指定人員保管
執行注射 動物 ID、劑量、操作要求 可行時隱藏處置名稱
判讀影片 影片代碼、評分規則 隱藏處置與組別提示
分析資料 個體、時間、組別代碼 可行時隱藏代碼對應

實際能隱藏到什麼程度,依操作與安全需求安排。

知道組別,也可能改變實際操作

課程案例:組別資訊可透過額外照護改變動物經驗,也可透過不同門檻改變紀錄

Performance bias:兩組除了原定處置,還受到哪些不同的操作?

改成代碼後,哪些提示還在?

例如:你收到這份判讀資料

  • 檔名:k17.mp4
  • 資料夾:vaccine_group/
  • 郵件備註:「這批應該恢復得不錯。」

請找出仍可能影響判讀的資訊。

外觀或行為本身也可能提示組別,需如實交代限制。

切片判讀:選視野也要安排

事先選材規則、樣本編碼、判讀與保留來源的流程

課堂案例:動物接受處置後,取得組織切片。

選材、編碼與評分,分別留下紀錄。

痛風小鼠研究:作者把盲性安排寫在哪裡?

原文報告行為測試和切片細胞計數採盲性;取材及選視野規則仍需分開閱讀

已有盲性判讀,也要讀清楚哪些資料進入判讀。

短練習:哪一步仍會影響判讀?

先自己想 30 秒 / 再邀請自願分享

研究生知道處置組別,先挑出「最具代表性」的影片,再交給不知道組別的同學評分。

  1. 哪個步驟已有盲性安排?
  2. 哪個步驟仍缺少資訊?
  3. 提一項具體改善,保留動物與影片的對應。

參考答案:選片與評分分開看

已知 / 要查 判讀
評分者不知道組別 已有判讀階段的盲性安排
影片由誰、按什麼規則挑選? 選材流程仍要交代
建議怎麼改 先訂選片規則,保留原檔與來源對照

每個步驟都有具體做法,才方便判斷限制。

有些步驟無法隱藏組別

課堂案例:手術者知道自己做了哪種手術。

仍可安排:

  • 依事前規則照護、取材與量測。
  • 由未參與手術的人判讀編碼影片 / 影像。
  • 記下無法隱藏的資訊與原因。
  • 事先安排必要時如何解碼,避免延誤照護。

逐步說明可做到的範圍與限制。

分析時,保留來源與編碼組別

需要保留 為什麼?
動物 / 材料 ID 知道哪些紀錄來自同一來源
時間、籠 / 欄與批次 辨認重複量測與共享條件
X / Y 組別代碼 依設計比較與彙整資料
分析規則與變更理由 查回如何處理排除與缺失

可行時隱藏 X / Y 對應的真實處置名稱。

04|操作、測定與分析安排

  • 安排批次與測定順序,避免它們和處置組別重合。
  • 判斷資料缺失與排除是否有合理依據。
  • 區分選擇性報告與發表偏差。

兩組分兩批做,差在哪裡?

A全在第一批B全在第二批,對照每批都有A和B的教學配置

例如:兩組各有四份來源樣本,設備分兩批完成。

練習:八份樣本,分兩批測定

先自己排 1 分鐘 / 非樣本數建議

A1–A4、B1–B4,各來自不同個體;每批可測四份。

已確認兩批保存條件可比,無不可避免的固定操作順序。

請安排:

  1. 每批包含哪些樣本?批次內順序怎麼決定?
  2. 操作者看到什麼代碼?誰保留組別對照?
  3. 實際測定後,要記哪些欄位?

參考安排:操作清單與組別對照

示例清單;實際順序須依事先指定的程序產生。

批次 原樣本安排 操作者的代碼清單
第一批 A1、B1、B2、A2 K17、K74、K23、K68
第二批 B3、A3、A4、B4 K86、K95、K42、K51

本頁展示教學用完整對照;實際操作者只取得右欄清單。

指定同事保管來源與組別對照;記錄實際順序、時間、批次與變更原因。

Methods:把安排寫具體

Methods 改寫示例(非論文原文)

同事依事先指定的組別配置安排兩批樣本,在各批內產生隨機測定順序。操作者僅取得樣本代碼與操作清單;組別對照由該同事保管。測定後保存來源 ID、實際時間、批次與順序。

仍需補:產生順序的方法、限制規則,以及實際負責人。

IgY 方法比較:材料相同,操作條件也要查

原文蛋黃材料分給三種IgY萃取方法;右側另列課堂延伸的日期與操作者配置問題

同一來源分裝可減少起始材料差異;仍需查方法與日期是否重合。

豬隻跛行研究:少掉的資料,為什麼少掉?

跛行主分析737隻;原文另報告非跛行原因安樂死6隻、發生跛行時遺失耳標4隻而排除,分開檢視原因

Attrition bias:缺失或排除是否與組別、結果有關?

數值不好看,能不能當成排除理由?

課程案例:某份樣本的結果和其他樣本差很多。

已知情況 優先確認什麼?
儀器留下測定失敗紀錄 依合適的技術標準,記錄重測或排除
數值很極端,沒有技術失敗證據 保留原值,查來源與預定處理規則
刪掉之後,組間比較才達顯著 顯著與否不能作為排除標準

先保存原始資料;更動規則要說明理由,留下版本。

測了很多指標,最後只報告哪一些?

課程案例:完成五項量測,卻按顯著與否只留下其中一項作為報告,和依研究問題完整報告的安排對照

Selective reporting(選擇性報告):報告內容是否由結果決定?

發表偏差:讀到的研究,可能不是全部

Sena等人2010動物中風研究統合分析:整體效果估計31.2%,經發表偏差方法調整估計23.8%;並非直接觀察到未發表研究真值

Publication bias(發表偏差):整篇研究是否發表,可能與結果有關。

自己的論文:完成偏差控制紀錄

先整理 3 分鐘 / 四個步驟先選一列完成即可

步驟 原文已交代什麼? 作用 / 限制與建議
分組 / 抽選 __ __
操作與測定順序 __ __
取材與判讀 __ __
分析 / 報告 __ __

先寫一項原文安排與位置,再說明作用或限制。

分享:這項安排有什麼作用?

自願分享 / 也可以先寫下來,不必上臺

沿用剛才完成的一列,先分享:

  1. 我選的研究問題與指標是__。
  2. 原文在__步驟交代了__ / 尚未交代__。
  3. 這項安排有助於__ / 目前還無法判斷__。

有餘力再補充改善建議,不必現在提出完整方案。

05|期中作業說明

10/29 期中考週不上課,不舉行考試。

請把第1–7週的課堂練習整理、修正成一份

研究設計整合學習單

作業範圍與填寫原則

  • 沿用自己的 anchor paper,先列1–3項主要問題。
  • 選一個問題,作為後續各部分的整理重點。
  • 保留來源圖,分清作者做法、自己的理解與建議。
  • 指出一項重要安排或資訊缺口,再提出一項有理由的改善。

原文沒交代、明確沒採用與不適用,請分開說明。

學習單與教學案例

期中作業網頁:說明、下載與上傳入口

篇幅以 4–6頁內容 為參考,含圖表,不另做封面。

參考案例的整理方式,不要求每題都寫到同樣深度。

繳交格式與上傳

繳交一份 PDF,可編輯原檔請自行保留。

檔名:學號_midterm_worksheet.pdf

Dropbox 期中作業上傳

作業說明與檔案下載

上傳前確認姓名、學號、文字與圖表完整清楚。

後續課程:這個比較需要多少單位?

今天帶走的紀錄 後續接著問
比較與 outcome 要辨認多大的差異?
來源圖與單位 數量算在哪一層?
分組、判讀與測定安排 哪些變異與限制仍要考慮?

帶著同一份紀錄,說明樣本數估算的依據。

課後參考|偏差控制方法

案例原文連結列於各案例頁;完整 ARRIVE 教學留到 wk11。

Thank you!