實驗設(shè)計的原理和方法

實驗設(shè)計的原理和方法第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四實驗設(shè)計的目的

1.有目的、有計劃、有步驟地進(jìn)行實驗。

2.最大限度地減少實驗誤差。

3.節(jié)省時間、樣本、經(jīng)費(fèi)開支，減少人力物力財力，獲得較高的效率。

一、實驗設(shè)計的目的與任務(wù)第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四實驗設(shè)計的任務(wù)：合理安排三要素

1.受試因素（處理因素、施加因素、干擾因素）①要抓住實驗中的主要問題②要確定處理因素與非處理因素③處理因素必須指標(biāo)化④多因素的交互作用

2.受試對象

病人、動物、組織、器官、細(xì)胞等。

3.受試效應(yīng)

選擇指標(biāo)第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四指標(biāo)選擇要注意：

①指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性②指標(biāo)的客觀性③指標(biāo)的靈敏性④指標(biāo)的精確性⑤指標(biāo)的特異性第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

二、實驗設(shè)計原則

對照原則隨機(jī)原則重復(fù)原則第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

1.對照原則（control）

例：某醫(yī)師為了研究某中藥煎劑的利尿作用，隨機(jī)抽取10名健康人進(jìn)行研究，結(jié)果10名健康人服藥2小時內(nèi)較未服藥前平均增加100ml/小時，因此認(rèn)為該中藥煎劑有利尿作用。你認(rèn)為該結(jié)論正確嗎？并說明理由；你認(rèn)為應(yīng)如何設(shè)計？意義：⑴鑒別處理因素與非處理因素的差異。⑵減少實驗誤差，避免產(chǎn)生錯誤的結(jié)論。第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四要求：⑴均衡:即組間一致，除處理因素外，對照組具備與實驗組對等的非處理因素。⑵同步：對照組與實驗組在整個研究進(jìn)程中，始終處于同一空間和時間。⑶專設(shè)：為相應(yīng)的實驗組專門設(shè)立對照。不得借用文獻(xiàn)上記載或以往的結(jié)果或其他研究資料作為本研究的對照。第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

對照的幾種形式

⑴空白對照⑵實驗對照⑶安慰劑對照⑷標(biāo)準(zhǔn)對照⑸弱陽性對照⑹自身對照⑺相互對照

陰性對照陽性對照第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四⑴空白對照

對照組不加任何處理因素的對照。

第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四⑵實驗對照

實驗對照：指給對照組施加與實驗組操作條件一致的干擾因素。凡是對實驗結(jié)果有影響的操作、溶媒、試劑等都應(yīng)該設(shè)立實驗對照。

常用的實驗對照有：

①假處理對照:給對照組施加與實驗組條件一致的操作稱為操作對照，假處理對照在于控制操作影響產(chǎn)生的誤差。

②藥物溶媒對照:以性狀相同的溶媒作對照可防止誤將溶媒的作用當(dāng)作藥物的作用，得出假陽性結(jié)果。第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四⑶安慰劑對照

①安慰劑:是指外觀等與受試藥物相同且無藥理活性的物質(zhì)，在臨床研究中用來替代受試藥物。安慰劑應(yīng)該在劑型、包裝、顏色、大小、形狀、氣味等外觀上完全與處理組受試藥物一樣，使病人不能分辨，否則導(dǎo)致安慰劑的失效和實驗的失敗。

②安慰劑效應(yīng):安慰劑產(chǎn)生與藥物相似的藥理作用。包括產(chǎn)生主觀感覺和客觀指征的變化。第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四③安慰劑對照的設(shè)立給對照組受試者使用無藥理活性的安慰劑稱安慰劑對照。原則是在不損害病人健康的前提下使用。危重、病情發(fā)展迅速的病人，不得使用安慰劑。安慰劑對照與雙盲法同時實施效果更好。第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四對受精神因素影響較大的慢性疾病，應(yīng)盡量采用安慰劑對照；新藥和老藥新用治療慢性病的臨床試驗最好設(shè)立安慰劑對照；輕度精神憂郁、癔病可以使用安慰劑作為心理治療的一部分；診斷已確定不需要藥物治療的病人可作安慰劑對照。第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四⑷標(biāo)準(zhǔn)對照標(biāo)準(zhǔn)對照又稱有效對照，要注意選擇療效被公認(rèn)或肯定的藥物或療法，而且與所試驗的藥物或療法是屬于同一類型的。不能用安慰劑對照時，可用標(biāo)準(zhǔn)對照。即用公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)療法(或常規(guī)療法)作對照。例如：試驗人參皂甙的抗心肌缺血作用，可用已知的有效藥物普萘洛爾或長效硝酸酯類作對照。第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四⑸弱陽性對照

即以藥效較弱的老藥作對照，則可以肯定新藥的價值。

⑹自身對照

即在同一個體上觀察給藥前后比較，這樣可以減小個體差異的影響。

⑺相互對照：幾種處理(或水平)互為對照。

第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四2.隨機(jī)原則（Randomization）⑴概念：①隨機(jī)抽樣:總體中每個個體有相同的機(jī)會被抽到樣本中來②隨機(jī)分組:每個實驗對象分配到不同處理組的機(jī)會相同。③隨機(jī)實驗順序：每個實驗對象接受處理先后的機(jī)會相同第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四⑵目的：在于克服偏性，避免人為因素的主觀影響和其他因素。⑶方法：抽簽法(簡單隨機(jī)、半隨機(jī)、單純隨機(jī)抽樣)隨機(jī)數(shù)目表法、隨機(jī)排列表：分兩組、分三組第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四隨機(jī)數(shù)目表法分兩組隨機(jī)方法分三組或三組以上的隨機(jī)法動物號123456789101112131415隨機(jī)數(shù)33357267477734554570818273890除3余數(shù)020112110120020分組ACABBCBBABCAACA第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四隨機(jī)數(shù)目表法初步結(jié)果A組：1、3、9、12、13、15（6)B組：4、5、7、8、10（5）

C組：2、6、11、14（4）最后結(jié)果A組：1、3、9、13、15B組：4、5、7、8、10C組：2、6、11、14、12

第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四3.重復(fù)原則（Replication）意義：①實驗的樣本量要足夠大②經(jīng)得起重復(fù)實驗的考驗?！耙粋€不可重復(fù)的研究是沒有科學(xué)性的”。設(shè)計樣本數(shù)時要考慮的因素⑴處理的效果⑵實驗誤差：⑶資料性質(zhì)：等級分組>計數(shù)資料>計量資料的樣本量第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

⑷顯著性水平：樣本量a<0.01大于a<0.05⑸抽樣誤差：⑹實驗結(jié)果的可能性：樣本量雙向(存在A≤B和A≥B兩種可能性)所需樣本數(shù)多,單向結(jié)果(只存在A≥B或A≤B一種可能性)所需樣本數(shù)少.⑺實驗設(shè)計類型:樣本數(shù)量完全隨機(jī)設(shè)計>隨機(jī)區(qū)組設(shè)計>配對設(shè)計>拉丁方設(shè)計第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四樣本大小的估計

⑴一般情況下預(yù)定樣本的大?、賱游飳嶒灒捍髣游铮ㄈ?、貓）5-15只中等動物（兔、豚鼠）10-20只小動物（大鼠、小鼠）15-30②臨床：難治愈的病，療效顯著時：5-10例，急性病死亡率高的：30-50例，一般慢?。?00-300-500例第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四⑵用計算法估計①了解基本數(shù)據(jù)②確定條件：確定P值；確定把握度；確定是單側(cè)還是雙側(cè)⑶計算樣本大小的公式與舉例第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

三、實驗設(shè)計的三大要素

⒈明確實驗?zāi)康?/p>

實驗設(shè)計時，首先要明確實驗的目的，要解決什么中心問題，做到有的放矢。如要研究一個藥物是否具有降壓作用，可以通過觀察兩組動物一組給藥、一組不給藥后血壓的變化情況表現(xiàn)藥物的作用，通過給藥前、后血壓的變化觀察藥物的作用效果。

第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四⒉確定實驗方法和指標(biāo)根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件確定實驗方法和觀察指標(biāo)。例如，觀察一個藥物是否具有鎮(zhèn)痛作用，觀察方法很多，有化學(xué)刺激法、熱刺激法、電刺激法、機(jī)械刺激法等。無論何種方法，都有一定的觀察指標(biāo)。設(shè)計一些好的觀察指標(biāo)是體現(xiàn)實驗的先進(jìn)性和創(chuàng)新性的重要環(huán)節(jié)。觀察指標(biāo)是反映實驗對象在經(jīng)過處理前后發(fā)生生理或病理變化的標(biāo)志。它包括計數(shù)指標(biāo)(定性指標(biāo))和計量指標(biāo)(定量指標(biāo))，主觀指標(biāo)和客觀指標(biāo)等。

第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

⑴客觀性：最好選用各種儀器檢測的客觀指標(biāo)，如體溫、心電圖、血氣分析、瘤重、體重、血紅蛋白含量、潰瘍面積的大小、平滑肌收縮的長度等。

指標(biāo)的選定須符合以下原則

第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

⑵特異性：指標(biāo)能特異地反映觀察現(xiàn)象的本質(zhì)，不會與其他現(xiàn)象相混淆。如高血壓中的血壓(尤其是舒張壓)可作為高血壓病的特異指標(biāo)；血氣分析中的血氧分壓和二氧化碳分壓可作為呼吸衰竭的特異指標(biāo)。第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

⑶重現(xiàn)性：在相同條件下指標(biāo)所測的結(jié)果可以重現(xiàn)。重現(xiàn)性高的指標(biāo)一般意味著偏性小，誤差小，能較真實地反映情況。第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

⑷靈敏性：是由實驗方法和儀器的靈敏度共同決定的。第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

⒊選取實驗樣本

醫(yī)學(xué)實驗對象包括人和動物。為了避免實驗給人帶來損害或痛苦，除了一些簡單的觀察，如血壓、脈搏、呼吸、尿量的實驗可以在人體進(jìn)行以外，主要的實驗對象應(yīng)該是動物(包括正常動物、麻醉動物及病理模型，既有整體動物，也有離體器官、組織和細(xì)胞等)，選擇合適的實驗動物對實驗的成功有重要的意義。

第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

實驗樣本選擇的條件⑴要選擇接近于人類而又經(jīng)濟(jì)的動物：靈長類動物最接近人，但價格昂貴。一般常選擇的實驗動物為家兔、大鼠、小鼠、青蛙（蟾蜍）。⑵動物年齡、體重、性別最好一致。⑶根據(jù)實驗?zāi)康摹⒎椒ê椭笜?biāo)而定：如小白鼠是實驗室常用動物，適用于藥物初篩，半數(shù)致死量(LD50)測定。由于其繁殖能力強(qiáng)、妊娠期短，也常用于避孕藥的篩選；家兔體溫恒定，適于解熱藥、熱原試驗。第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

四、學(xué)生自行設(shè)計實驗neostigmine,pilocarpine,acetylcholine的鑒別實驗

藥品：0.01%新斯的明溶液(A)；1%毛果蕓香堿溶液(B)；0.1%乙酰膽堿溶液(C)

第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四1.三種藥物的基本作用和生物學(xué)特性

⑴新斯的明(neostigmine)：易逆性抗膽堿酯酶藥，可抑制AChE活性而發(fā)揮完全擬膽堿作用，即興奮M、N膽堿受體，其對骨骼肌及胃腸道平滑肌作用較強(qiáng)，對腺體、眼、心血管及支氣管平滑肌作用弱。因此，用藥后有肌肉震顫，唾液腺、淚腺分泌增加，大小便失禁，中樞興奮等癥狀。第33頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

⑵毛果蕓香堿(pilocarpine)：能直接作用于副交感神經(jīng)(包括支配汗腺的交感神經(jīng))節(jié)后纖維支配的效應(yīng)器官的M膽堿受體，尤其對眼和腺體作用較明顯。因此，用藥后有縮瞳，唾液腺、淚腺分泌增加，大小便失禁等癥狀。無肌肉震顫作用。第34頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四

⑶乙酰膽堿(acetylcholine,ACh)：為膽堿能神經(jīng)遞質(zhì)，其性質(zhì)不穩(wěn)定，極易被體內(nèi)乙酰膽堿酯酶水解，且其作用廣泛，選擇性差，故無臨床實用價值，可在研究中作為工具藥實用。第35頁，共37頁，2023年，2月20日，星期四⒉鑒別實驗方法⑴小鼠腹腔注射(ip)