实验设计的要素

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1、实验研究的基本要素 梁海燕 新乡医学院公共卫生学院 某研究者欲了解自己发明的一种减肥药的疗效 进行了如下试验 通过刊登广告找到10名体重指 数超过标准的志愿者参加该项试验 在试验前测 量了这些自愿者的体重 以后自愿者每天按规定 服用这种减肥药 连续服用1周后 再测量这些 自愿者的体重 发现平均减轻了2公斤 故认为 该减肥药有显著减肥作用 你对下列研究如何评价 你对下列研究如何评价 科研设计的作用科研设计的作用 u通过较少的观察例数 获取尽可能丰富的信息 u控制误差 使研究结果保持较好的稳定性 u合理分组 合理安排研究因素 提高研究质量 医学科研的类型 根据研究者是否能主动地对研究对象施加干 预

2、 医学研究分为两大类 实验性研究 experimental study 观察性研究 observational study 实验性研究与观察性研究区别实验性研究与观察性研究区别 实验性研究 n人为的施加处理因素 于受试对象 n受试对象能随机分组 n能在实验中控制一些 非处理因素对实验结 果的影响 n目的 评价干预措施 的作用 观察性研究 n只能客观地观察和记 录观测对象的观测指 标 n观测对象不能随机分 组 n影响观测指标的因素 无法控制 n目的 找出有意义的 观测指标 医学科研设计 研究设计包括专业设计和统计设计两部分 专业设计主要是选题 建立假说 确定研究对象和技术 方法等 统计设计则是围

3、绕专业设计 确定统计设计类型 样本大 小 分组方法 统计分析指标及统计分析方法等 以确保资 料的可靠性 保证统计分析的准确性 良好的设计是顺利进行实验和统计的先决条件 是使实验 研究取得预期结果的重要保证 医学研究分类 按研究方法 实验研究 观察研究 调查研究 资料分析性研究 赖氨酸可以促进生长发育吗 课间餐添加赖氨酸正常课间餐 身高 体重增加 身高 体重增加 实验研究的特点 将一组随机抽取的实验对象随机分配到两种 或多种处理组 观察比较不同处理因素的效应 或结果 这种研究称为实验研究 研究者能人为设置处理因素 受试对象接收何种处理因素或水平是由随机分 配而定的 实验研究的分类 n动物实验 a

4、nimal experimental n临床实验 clinical trial n社区干预实验 community intervention trial quasi experiment 持续的时间一般不长 多在一年以内 通常局限在患病人群中 持续时间可以较长 目的是了解某种治疗措施的疗效 往往在某个地区的所有人群中进行 持续时间一般较长 目的是通过干扰 某些危险因素或施加某些保护性措施 了解它们在人群中产生的预防效果 实验研究的基本要素实验研究的基本要素 Elements of experimental studyElements of experimental study 如用某种传统西药

5、或中成药治疗缺铁性贫血病人 观察比较两组病人血红蛋白的上升趋势 该研究中 所用的两种药物称为处理因素 缺铁性贫血病人称为 受试对象 血红蛋白称为实验效应 对象选择 如用补阳还五汤对大白鼠血脑屏障影响的实验研 究 该研究中所用的补阳还五汤称为处理因素 大白 鼠称为受试对象 血脑屏障变化称为实验效应 如何 正确选择三大要素是科研中专业设计的关键问题 对象选择 降压药 高血压病人血压值变化 处理因素受试对象实验效应 非处理因素 混杂效应 实验设计的基本要素 情绪 饮食等血压值变化 评价元参钩藤汤治疗高血压效 果 80名患者连服15天 血压 值平均下降21mmHg 处理因素 元参钩藤汤 非处理因素 休

6、息 心理作用 服用其 它药物 季节因素 年龄等 1 处理因素 treatment factor n研究者根据研究目的 欲施加或预观察的能 作用于受试对象并引起直接或间接效应的因 素 n处理因素一般是主动施加的某种外部干预或 措施 1 生物因素 细菌 病毒 寄生虫等 2 物理因素 温度 紫外线 手术术式 某些术式与预后 的关系 等 3 化学因素 药物疗效 毒物 营养物等 4 研究对象本身具有的特性 性别 年龄 心理 遗传 不良行为等 研究因素 处理因素通常分为单因素和多因素 单因素研究是每次临床研究只观察一个研究因素的效应 包 括 单因素一个水平和单因素多个水平 单因素一个水平的优点是目的明确

7、单一 相对来说容易操 作 执行 其研究条件容易控制 缺点是能说明的问题少 研究的效率低 如果有多种因素有待探讨 则研究速度缓慢 浪费了对照组 单因素多个水平研究时 研究因素虽然单一 但一个因素有 不同水平或称不同等级 研究因素 1 把握实验研究中的主要因素 明确处理因 素的性质 数量和水平 2 处理因素的数目及水平不宜过大 3 区分处理因素和非处理因素 4 处理因素必须标准化 研究因素 确定处理因素须注意的问题 2 受试对象 study subjects n受试对象是指研究人员施加处理因素的对象 可以是人或动物 也可以是指其他的材料等 n受试对象的选择在医学实验中十分重要 它对 实验结果有着极

8、为重要的影响 在医学科研中 作为受试对象的前提是所选 对象必须同时满足四个基本条件 敏感性 特异性 稳定性 可行性 对象选择 2 受试对象 study subjects 所选择的受试对象对所施加的处理因 素比较敏感 容易产生因处理因素而引起的 实验效应 受试对象对处理因素有较强的特异性 可以消除非处理因素对研究结果的干扰和 影响 受试对象对处理因素所产生的实验效 应有良好的稳定性 以便有效地控制实验误 差 减少偶然现象所产生的错误结论 设计中应考虑在整个科研阶段能否选 择足够 符合条件的受试对象 并且经济上 是否能够负担 试验对象的选择试验对象的选择 如何选择试验对象在设计阶段就应加以规定 而

9、不 是在试验过程中随意选择 试验对象必须对病人总体有较好的代表性 即能够 反映不同病情 不同性别和年龄等各种特征的病人的 情况 抽样要遵循随机化原则 疾病的诊断应按照严格 统一的标准进行 以防止 假阳性病人混入 对是否采用危重病人 年龄过大的病人和孕妇等作 研究对象应持慎重的态度 对象选择 评价某药物治疗感 冒的有效性和安全 性的 期临床试验 如何选择试验对象在设计阶段就应加以规定 而不是在试 验过程中随意选择 试验对象必须对病人总体有较好的代表性 即能够反映不 同病情 不同性别和年龄等各种特征的病人的情况 抽样要 遵循随机化原则 疾病的诊断应按照严格 统一的标准进行 以防止假阳性 病人混入

10、对是否采用危重病人 年龄过大的病人和孕妇等作研究对 象应持慎重的态度 对象选择 2 受试对象 study subjects 1 入选的研究对象应能从科研中受益 尽可能获得最大效应 2 在考虑入选研究对象的代表性的同时还要考虑研究对象的 均衡性问题 3 入选研究对象的病情在设计时应予以考虑 4 是否以志愿者为研究对象应引起重视 5 研究对象的依从性 选择研究对象时应注意的问题选择研究对象时应注意的问题 大象人 事件 n2019年在伦敦Northwick医院进行了 TGN1412 I期临床试验 CD28人源化单克隆抗 体 n作用机制 与T细胞上CD28受体结合 并能 够单独激活T细胞 使T细胞增殖

11、分化 进一步 激活体内免疫系统 n临床应用 类风湿性关节炎和多发性硬化等自 身免疫性疾病及白血病的治疗 大象人 事件 n试验纳入了8名健康志愿者 每人可得2000英 镑 其中2人随机分配到安慰剂组 n试验组 6名志愿者注射药物后90分钟内出现 严重的全身炎症反应 在输注药物后12 16小 时内病情加重 出现多器官功能衰竭和弥散性 血管内凝血 n经抢救 无1例死亡 但后果非常严重 1名志 愿者的脑袋甚至肿成了平时的3倍大 看上去 就像电影中恐怖的 大象人 大象人 事件 n幸运逃过一劫的23岁电视台技术员拉斯蒂 克罕 回忆说 当我们被注射新药几分钟后 试药室 就变成了人间地狱 大多数人就像多米诺骨

12、牌一 样倒下 一开始他们拼命地将衣服扯下 抱怨身 体奇热 接着一些人开始发出尖叫 说他们感到 自己的脑袋仿佛快要爆炸 然后他们开始昏厥 呕吐 在床上打滚 那情景真是太恐怖了 大象人 事件 n据另一名生命垂危的 试药人 的女朋友马歇尔称 我走进病房后 差点昏了过去 他本来是一个 黝黑英俊 肌肉结实的28岁男人 但他看起来就 像个妖怪 脑袋也异常肿胀 并且带着奇怪的紫色 和黄色 看上去就像个怪物和电影中的恐怖 象人 他的肺脏 心脏和肾脏都出了故障 他们试着 把药从他身体里吸出来 但他的内脏都已被感染 他们说他随时可能死掉 大象人 事件 n21岁的志愿者瑞安 弗拉纳根描述说 我的头 开始变得沉重起来

13、 就像里面塞满了石头 很快 出现了幻觉 各种颜色不断地闪过 当时好像在 与一个想象中的人聊天 讨论一个非常美好的世 界 大象人 事件的教训和反思 n人类对免疫系统的认识还存在很多盲点 而动 物实验和临床试验经常出现相左的结果 n时间太仓促 未能根据动物试验估测出一个用 于人类的安全剂量 n英国政府为了吸引医药公司到英国进行临床研 究 放宽了药物临床研究的审批 n研究者和志愿者皆未充分的认识到可能发生的 危险 应对措施不足 医学实验动物管理实施细则医学实验动物管理实施细则 20192019年年1 1月月2525日卫生部令第日卫生部令第5555号发布 号发布 第一章 总 则 第六条 根据卫生部医学

14、实验动物质量标准 医学实验动物 和实验动物设施分为四级 一级为普通级 二级为清洁级 三级为无特定病原体 SPF 级 四级为无菌级 包括悉生 动物 第三章 医学动物实验的应用 第十二条 医学实验与研究应当根据不同目的 选用相应合 格的医学实验动物 并在合格的相应级别动物实验环境设施 内进行 普通实验动物 一级 只能用于教学实验和某些科研工 作的预实验 卫生部级课题及研究生毕业论文等科研实验必 须应用二级以上的实验动物 实验动物基本知识 1 动物实验的优点 1 可以根据实验目的和需要进行各种实验 疾病 模型与处理 2 允许严格控制实验条件 3 可进行多指标观察和损害性观察 4 可处死动物取得各种器

15、官与组织进行所需的各 种观察 5 允许根据需要进行足够重复 6 不怕失败 伦理及法律限制相对较少 实验动物基本知识 1 动物实验的局限性 1 在生理 生化 病理 免疫 药理 对微生物 的反应等方面 动物与人存在不同程度的种属差异 2 不同动物种类之间也存在种属差异 3 人的主观感觉在动物实验中难以了解 实验动物选择的基本原则 1 充分查阅与课题相关的实验动物与动物实验两方 面的文献 通过查阅文献 可了解本领域 本项目以往 使用的实验动物情况及其研究结果 有利于充分利 用前人的研究成果 研究思想从而确定深入研究计 划并可避免重复研究 实验动物选择的基本原则 2 尽量选择与人类相似的实验动物 1

16、家兔颈部的交感神经 迷走神经和主动脉减压神经是 独立行走的 如要观察减压神经对心脏等作用时 须选 用家兔 2 家兔对体温变化十分灵敏 适于发热 解热和检查致 热原等实验研究 3 豚鼠易于致敏 适于作过敏性实验研究 同时由于其 体内不能合成维生素 必须从食物中摄取 故作维生 素 缺乏症的研究非常适合 4 兔和猫属典型的刺激性排卵动物 只有经过交配刺激 才能排卵 因此兔和猫是避孕药研究的常用动物 3 根据课题研究的目的 内容 水平 选用相匹配的 标准化动物 近交系动物具有基因的高度纯合性 同源性 因而表现出反 应的高度均一性 主要用于涉及组织细胞或肿瘤移植等对个 体间的组织相容性有较高的要求的实验 突变系动物是带有突变基因的动物 在研究人类的一些代谢 病 分子病和肿瘤等时 突变系动物往往有其独特的使用价 值 封闭群动物由于具有一定的遗传差异 对各种刺激反应的均 一性不如近交系动物 但这类似于人体 群体遗传异质性的 遗传组成 多应用于人类遗传研究 药物筛选 毒物试验等 方面 4 选用与实验要求相适应的实验动物规格 1 年龄 应选择体成熟的青壮年动物为宜 2 体重 实验动物体重与年龄间有一定的