實驗設(shè)計的要素與原則

1、第一節(jié) 實驗設(shè)計的基本要素 一個良好的科學(xué)實驗設(shè)計是順利進行科學(xué)研究和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 的前提，同時也是或得預(yù)期結(jié)果的重要保證。 一個完善的統(tǒng)計學(xué)研究 設(shè)計包括三個基本要素：受試對象、處理因素和試驗效應(yīng)。例如，研 究某降壓藥對原發(fā)性高血壓患者的降壓效果， 其中高血壓患者即為受 試對象，這種降壓藥為處理因素，血壓的變化便是試驗效應(yīng)?？蒲泄?作者在進行醫(yī)藥方面的科學(xué)研究之前， 必須要制定完善的統(tǒng)計研究設(shè) 計方案，如何選擇這三個要素，是實驗成敗的關(guān)鍵。因此，任何實驗 研究在設(shè)計時，必須明確這三個要素。一、受試對象 受試對象是處理因素作用的客體， 應(yīng)該根據(jù)研究目的來確定。 受 試對象的選擇一般有以下幾種情

2、形：I、一般醫(yī)學(xué)科研一一常用動物、 離體標(biāo)本或人體內(nèi)取得的某些樣本作為受試對象； 2、新藥的臨床前 試驗一般用動物作為受試對象； 3新藥的臨床試驗階段一 般用人作為受試對象。新藥臨床試驗一般分為 4 期，在 1 期臨床試 驗階段，通常用健康志愿者作為受試對象； 而在其他各期臨床試驗階 段，常用患特定疾病的患者作為受試對象。選擇什么樣的患者，應(yīng)有 嚴格的規(guī)定。選擇受試對象應(yīng)有明確的納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)。 首先，受試對象 應(yīng)滿足兩個基本條件：一是對處理因素敏感；二是反應(yīng)必須穩(wěn)定。其 次是為是研究結(jié)果普遍性和推廣價值， 需保證受試對象的同質(zhì)性和代 表性。二、處理因素處理因素是研究者根據(jù)研究目的而施加的

3、特定的實驗因素， 例如 給予的某種降壓藥。實驗研究的目的不同，對實驗的要求也不同。若 在整個實驗過程中影響觀察結(jié)果的因素很多，就必須結(jié)合專業(yè)知識， 對眾多的因素做全面分析， 必要時做一些預(yù)實驗， 區(qū)分哪些是重要的 實驗因素， 哪些是非重要的實驗因素， 以便選用合適的實驗設(shè)計方法 妥善安排這些因素。水平選取的過于密集，實驗次數(shù)就會增多，許多 相鄰的水平對結(jié)果的影響十分接近， 不僅不利于研究目的的實現(xiàn)， 而 且將會浪費人力、物力和時間；反之，該因素的不同水平對結(jié)果的影 響規(guī)律不能真實地反映出來，易于得出錯誤的結(jié)論。除此以外，處理 因素應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化， 在實驗過程中同一處理組的處理因素應(yīng)始終保持不 變，

4、包括處理因素的施加方法、強度、頻率和持續(xù)時間等。在缺乏經(jīng) 驗的前提下， 應(yīng)進行必要的預(yù)實驗或借助他人的經(jīng)驗， 選取較為合適 的若干個水平，如藥物的種類、處理方法的種類等。應(yīng)結(jié)合實際情況 和具體條件， 選取質(zhì)最因素的水平， 千萬不能不顧客觀條件而盲目選 取。三、實驗效應(yīng) 實驗效應(yīng)是反映在處理因素的作用下，受試對象的反應(yīng)或結(jié)局， 它必須通過具體的指標(biāo)來體現(xiàn)。 要結(jié)合專業(yè)知識， 盡可能多地選用客 觀性強的指標(biāo)， 在儀器和試劑允許的條件下， 應(yīng)盡可能多選用特異性 強、靈敏度高的客觀指標(biāo)。對一些半客觀（如讀取病理切片或 X 片 上所獲得的結(jié)果） 或主觀指標(biāo) （如給某些定性實驗結(jié)果人為打分或賦值）,一定要

5、事先規(guī)定讀取數(shù)值的嚴格標(biāo)準(zhǔn)，必要時還應(yīng)進行統(tǒng)一的 技術(shù)培訓(xùn)。 此外，指標(biāo)的觀察應(yīng)避免帶有偏性或偏倚，否則會影響 結(jié)果的比較和分析，為消除或最大限度的減少這種偏性， 在實驗設(shè)計 時通常采用盲法。第二節(jié)實驗設(shè)計的基本原則在實驗設(shè)計時，為了更好地控制非處理因素對結(jié)果的影響， 取得 更為可靠的信息，達到比較高的科研目的，必須遵循實驗設(shè)計的四大 原則，即隨機、對照、重復(fù)和均衡原則。一、隨機原則隨機化是采用隨機的方式，使每個受試對象都有同樣的機會被抽 到或分配到實驗組和對照組。隨機化使大量的難以控制的非處理因素 在試驗組和對照組中的影響相當(dāng)， 并可歸于實驗誤差之中；它是對資 料進行統(tǒng)計推斷的前提，各種統(tǒng)計

6、分析方法都是建立在隨機化的基礎(chǔ) 之上。隨機化應(yīng)貫穿于實驗研究的全過程，在受試對象的抽樣、分組以 及試驗實施過程中均應(yīng)遵循隨機化原則。 主要體現(xiàn)在以下兩方面：一 是隨機抽樣：每個符合條件的受試對象被抽取的機會相等， 即總體中 的每一個個體都有相同的機會被抽到樣本中去； 二是隨機分組：每個 受試對象被分到個處理組的機會相等，它保證了大量難以控制的非處 理因素在對比盡可能地均衡，以提高組間的可比性。隨機原則的實施主要是通過運用“隨機數(shù)”實現(xiàn)隨機化，在一般 情況下運用“隨機排列表”和“計算機（或計算器）產(chǎn)生偽隨機數(shù)”實現(xiàn)隨機化。二、對照原則在確定接受處理因素的試驗組時， 應(yīng)同時設(shè)立對照組， 只有通過

7、設(shè)立對照， 才能使處理因素的效應(yīng)顯示出來， 消除了非處理因素的影 響。同時設(shè)立對照還可消除和減少試驗誤差， 如果在試驗中不設(shè)立對 照，往往會將非處理因素造成的偏倚當(dāng)成處理因素造成的效應(yīng)， 從而 得出錯誤的結(jié)論。對照有多種形式， 可根據(jù)研究的目的和內(nèi)容不同而加以選擇。 常 用的有以下幾種選擇：1. 空白對照 對照組不施加任何處理因素，在動物實驗和實驗 室方式研究中最常見， 常用于評價測量方法的準(zhǔn)確度， 評價實驗是否 處于正常狀態(tài)等。在臨床試驗中，空白對照雖簡單易行，但涉及倫理 學(xué)方面的問題，且實施過程中容易引起試驗組和對照組在心理上的差 異，從而影響結(jié)果的可靠性，因此較少使用。2. 實驗對照 對

8、照組不施加處理因素，但施加某種實驗因素。 例如觀察賴氨酸對兒童發(fā)育的影響，實驗組兒童間施加賴氨酸的面 包，對照組為不加賴氨酸的面包。處理因素是賴氨酸，而面包量這一 實驗因素保持相同，使兩組均衡。3. 自身對照 對照與實驗在同一受試對象身上進行， 例如身體 對稱部位或?qū)嶒炃昂髢呻A段分別接受不同的實驗因素，一個為對照， 一個為實驗，比較其差異。4. 標(biāo)準(zhǔn)對照 不設(shè)立對照組， 而是用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)或正常值作為對照。此種方法在臨床試驗中用的較多， 因為在很多情況下不給患者任何治療是不道德的。例如試驗指標(biāo)收縮壓的對比，即可用正常值90120mmHg 作對照。實驗研究一般不用標(biāo)準(zhǔn)對照，因為實驗條 件不一致，常

9、常影響對比結(jié)果。5. 相互對照 指不另設(shè)對照組，而是幾個實驗組相互對比對 照，在等組實驗法中，大都是運用對照，如“植物的向性”的等組實 驗中，幾個個實驗組所采用的都是相互對照， 較好的平衡和抵消了無 關(guān)變量的影響，使實驗結(jié)果更具有說服力6. 歷史對照 又稱為文獻對照或回顧對照， 此種方法也無對照 組，它是與他人或本人過去研究的結(jié)果進行對比。由于這種比照不 易均衡，所以一般不宜使用，只能作為討論的參考。三、重復(fù)原則重復(fù)是消除非處理因素影響的又一重要手段。 重復(fù)程度表現(xiàn)為樣 本含量的大小和重復(fù)次數(shù)的多少， 即就是在相同實驗條件下必須做多 次獨立重復(fù)實驗，以提高實驗的可靠性和科學(xué)性。廣義上講，重復(fù)包 括三種情形：1. 整個實驗的重復(fù)：它確保了實驗的重現(xiàn)性，從而提高了實驗的 可靠性。不可重復(fù)的實驗是沒有科學(xué)性的。2. 用多個受試對象進行重復(fù)： 它避免了把個別情況誤認為普遍情 況，把偶然或巧合的現(xiàn)象當(dāng)成必然的規(guī)律， 將實驗結(jié)果錯誤的推廣到 群體。3. 同一受試對象的重復(fù)觀察：它確保了觀察結(jié)果的精密度。例如 測量脈搏時可連續(xù)測量 3 次，以 3 次的平均數(shù)作為最終結(jié)果。四、均衡原則所謂均衡， 就是指在設(shè)立對照時除給予的處理因素不同外， 對照 組和試驗組的其他重要的、 可