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1、医学科研的基本要素主讲: 李东阳南华大学公共卫生学院 2010.9医学科研的基本要素讲授提要一、被试因素 1、被试因素的确定 2、水平的确定 3、因素与水平的组合 4、被试因素的施加二、受试对象受试对象的（确立、条件、纯化 ） 受试对象影响因素的控制受试对象的依从性三、试验效应科研指标的要求与注意事项何谓医学科研的基本要素？下面看一个事例：肿瘤坏死因子对人脐静脉内皮细胞组织因子 和凝血酶调制素表达的影响研究课题。仔 细分析这一研究课题它由三要素组成，即： 被试因素（肿瘤坏死因子），受试对象（人 脐静脉内皮细胞），试验效应（组织因子和 凝血酶调制素表达的改变） 。通常将这三个组成部分称为科研的三
2、要 素，涉及医学科方面的研究即为医学科研 的三要素。如何正确选择三要素，这是科研设计的关键问题。下面分别介绍：一、被试因素1、被试因素的确定被试因素简称因素(factor)或处理 (treatment)。 被试因素是由外界施加于受试对象的各种处理 内容。 来源： 生物的、化学的或物理的。 受试对象本身的某些特征(如性别、年龄、遗 传特性、心理因素等) 。例如性别和年龄与心肌梗死患者死亡的关 系课题，性别和年龄就是被试因素。 ABO血型与成人男性血液流变性的关系 课题，ABO血型就是被试因素。怎样选择被试因素：取决于试验目的。如：研究刺激与平滑肌机械反应的关系，无疑刺激是被试因素；研究药物对某病
3、的疗效， 必然药物是被试因素，研究危险因素与某病病 情和预后的关系，必然危险因素是被试因素。假说被试因素本身含糊不清或张冠李戴，那么整个科研工作就会从根本上被否定。注意区分非被试因素：如：对于反应、疗效、病情和预后等情况，除被试因素起作用外，同时还有若干其他因素也会影响这 些效应和结果的非被试因素。如何处理非被试因素：确定被试因素的同时，还须明确哪些是非被试因素。将非被试因素，作为误差来源严格控制。减小非被试因素影响。不能减小的非被试因素应使试验组与对照组保持均衡一致。例如异搏定对大鼠肺动脉内皮细胞黄嘌呤氧化酶活性的影响研究。异搏定是被试因素，但是细胞数量、细胞外钙离子浓度、氧分压、次黄嘌呤含
4、量、pH、温度等均可影响黄嘌呤氧化酶的活性，因此试验组与对照组除被试因素不同以外，所有这些非被试因素都应当保持齐同。2、水平的选定被试因素作用于受试对象引起的效应与水平(1evel)有着依赖关系。如：以药物作为被试因素，剂量就是水平。在科研中，被试因素水平的选择，取决于试验目的。注意：被试因素不能过大、过小。 被试因素过大可能引起损害或中毒，过小则不可能观察到应有的效应。例如观察一个新的药物效应，必须确定剂量效应关系的存在；如果没有剂量效应关系，那么这是一种非特异性作用。在最小有效量与最大安全量范围内，研究目的不同，使用剂量也应有所不同。例如：进行药效筛选试验，希望不要漏掉有效药物，那么应选择
5、最大安全量，通常采用半致死量(LD50)的l10左右。若研究药效的影响因素，则应采用半数有效量(ED50)，因为在这个水平药效曲线的斜率最大，如某因素对药效有影响，则可明显的反映出来。 假如进行毒性试验(如：烹调油烟毒性试验），则应选择超过最大安全量的不同剂量，以分别找出半数致死量(LD50)与最大致死量(LDloo)。但若进行两种药物的药效比较试验，则两者均应采用多个不同剂量，以便对两个药物的剂量效应曲线进行较全面的分析。由此可见，正确选定被试因素的水平是十分重要的。 3、因素与水平的组合依照研究因素与水平的数目，可产生四个不同类型组合，实际也就是四类不同的实验。、单因素单水平科研中最常见的
6、实验类型。如“夏枯草提出物对原发性高血压患者降压作用的观察”就属单因素单水平试验。优点：这类实验的条件较易控制，相对简单易行。缺点：若有多个因素待试时，则进度太慢。 、单因素多水平属单因素多群组的试验。如：比较同一刺激不同强度的反应，比较不同剂量药物对某病的疗效观察，属于这类试验。特别是珍贵药物、毒性较大的药物或新药剂量的最佳选择，往往需要采用这类试 验。如“不同分子量肝素对大鼠内毒素血症的疗效比较”，便属于这类试验。、多因素单水平比较不同药物、不同疗法、不同复方、同一复方中的不同单味中药、同一单味中药中不同有效成分的疗效，或者比较不同因素在某一疾病中的作用，通常需要采用这类试验。如中西医结合
7、研究中，比较中药与西药联合的疗效，属于这类试验。 、多因素多水平事物之间的联系是复杂的，生物效应更是如此。在许多情况下，应当考虑多个因素联合作用。在多因素联合作用中，到底哪个或哪几个因素是主要的?哪个或哪几个因素是次要的?它们彼此之间有无交互作用?回答这些问题，就应当采用多因素多水平实验。例如：研究酶学试验的最佳反应条件、探索联合用药方案、研究中药复方等等，多因素、多水平便是常用的试验类型。4、被试因素的施加、确保被试因素被施加确保被试因素被施加是保证实验结果准确的重要环节。为此要考虑到以下方面：被试因素如药物注射法较易控制，但要注意取量的准确性。对口服被试药物，病人是否真正服用试验药物，应以
8、观察者亲眼见到受试对象服下为准。在动物实验中，慢性实验应当采用空腹灌胃，急性实验最好采用十二指肠给药。 施加条件标准化被试因素的强度、频率、持续时间与施加方法等，都应通过查阅文献和预备试验找出各自的最适条件,然后订出有关规定和制度，使之相对固定。一旦进入正式实验，不允许轻易改变；如确需改变，一般应将被试因素实验条件改变前后的实验结果分别予以处理。 如:被试因素是药物，应当在科研全过程使用同一批药物，以防批间差异干扰实验结果。如被试因素系中药，则应正确选择药物剂型，并使之标准化和相对固定化 。同一中药或复方，不同剂型的有效成分及其含量是不同的；即使同一煎剂，由于煎法不同，其有效成分与含量也会有所
9、差异。因此煎煮方法与时间都应选择最佳条件，并将其固定下来。、给药时间固定化在临床医学科研中，药物是最常见的被试因素。由于生物节律的存在，不同时间药物的毒副作用与疗效是不一致的。例如相同剂量的尼可刹米，下午2点给药可使67小鼠死亡，而凌晨2点给药小鼠死亡率仅33。普萘洛尔(心得安)的半致死量在下午7点为98.5ngkg，上午11点则为129.4ngkg。由于给药时间不同，相同剂量药物的作用强度可有很大的差异。例如同剂量洋地黄，夜间给药可比白天给药敏感性高约40倍；糖尿病人凌晨4时左右对胰岛素最敏感。因此每天给药时间应当固定。 药物毒副作用与疗效的大小，不仅有昼夜节律，而且还存在季节性节律的影响。
10、例如苯丙胺的LD50，一月份明显小于七月份。 环磷酰胺与氮芥的致畸作用在春夏季较高，冬季最低。吲哚美辛(消炎痛)的抗炎作用在二月份表现为上午8点作用较强，下午8点作用较弱，但在六月份用药，昼夜节律就变得不明显了。考虑到时间因素影响，故对比性实验应当强调平行进行，绝不能实验组与对照组分别在不同时间与季节进行。、正确选择给药途径与剂量给药途径不同，药物吸收速度与作用方式也不同。一般说来，就药物的吸收速度而言，肌肉腹腔皮下胃肠道。口服由肠道吸收，相当一部分有效成分首先在肝受到生物转化作用；皮下、肌肉与静脉注入后，一部分有 效成分首先在肺受到生物转化作用； 动脉内给药则主要作用于被灌流器官 。 因此，
11、同一药物口服与非胃肠道给 药，其作用可能并不完全相同。所以，正确选择给药途径，对于医药科研是十分重要的。 此外，不同途径给药的用量亦应不同。 若以口服量为100时，灌胃亦为100，灌肠(直肠)为100200，皮下注射为3050，肌内注射为2530，腹腔注射为2530，静脉注射2025.假如观察的药物是新研制的，或是由某中药新提出的有效成分；试用时的静脉注入量一般为LD50的l15l50 。二、 受试对象1、受试对象的确定2、受试对象的条件3、受试对象的纯化4、受试对象影响因素的控制5、受试对象的依从性 1、受试对象的确定医学科研的受试对象(object)：人或动物，植物（药物研究）。根据具体情
12、况可采用整体作受试对象，在体内进行试验(in vivo)；也可采用器官、组织、细胞、亚细胞或分子作为受试对象，在体外进行试验(invitro)；也可采用先体内后体外的方式进行试验，这类试验属半体内试验(exvivo)。在医学科研中究竟在什么层次上进行试验，这服从于工作假说检验的需要。怎样确定受试对象：受试对象的确定取决于试验目的。譬如研究参考值(正常值)范围，应当选择健康人作为受试对象，通常需要在不同性别与不同年龄分别选择较多的健康人或“相对健者”(指未患有影响该指标的疾病和未患有重要脏器疾病的人)。假如研究病因学，往往需要将暴露于与未暴露于某危险因素的人进行比较。 倘若研究某病诊断方法，通常
13、需要选择确诊本病的患者与未患本病的人，以便了解该方法的敏感度与特异度。 如果观察某药与某疗法对某一疾病或某病症的疗效，需选择确诊为本病或本病症的患者。假如进行计划生育研究，则应以具有较强生育能力的青壮年作为受试对象。 倘使观察药物的毒性 与副作用及药物代谢动力学过程，则可采用志愿者(volunteer)；但是志愿者由于心理与经济等多种因素的影响，可能影响研究结果，甚至易于出现假阳性，所以采用志愿者，应持慎重态度。 2、受试对象的条件在医学科研中，作为受试对象的前提是所选对象必须同时满足两个基本条件：必须对被试因素敏感反应必须比较稳定例如：临床上观察某个药物对高血压病的疗效，期高血压患者对药物不
14、敏感，I期患者，本身血压波动范围较大，因此一般应选择期高血压病患者作为观察对象。 。 其次，受试对象必须具有可能性，不仅易于取样，安全性好，而且应当以有利于病人诊治为原则。此外，在临床疗效科研中，应当选择具有明显变化的客观指标患者作为受试对象。例如，冠心病不宜选择仅有心前区不适症状的患者，而应选择有缺血性心电图改变的患者不宜作为一般临床科研的受试对象（存在 以下情况之一者）： 存在影响反应结果的并发症。 危重状态。 多种疗法无效(机体反应性和或致病因素 与二般病例不同)。 不能配合者。但若专门研究合并症、危重病症或顽固 性(难治性)病症时，理所当然地应以这类 患者作为受试对象。3、受试对象的纯
15、化受试对象的疾病应是确诊的，且表现具有典型性。非典型的特殊病例不宜作为受试对象，因为特殊病例提示机体或致病因素与一般病例存在差异。受试对象的病情一般不宜过重或过轻，因病情过重，死亡率很高，不易反映被试因素的疗效；若病情过轻，稍加处理即可痊愈，难以区分不同被试因素的优劣。因此，只有通过对病情中等病例得到肯定结论后，才宜扩大观察轻、中、重三类不同病情患者。病人的既往史也很重要，如第二、第三次心肌梗死患者的死亡率明显高于初次发作者，因此，它亦应作为纯化分层的依据之一。疾病诊断与病情分级的标准务必按照全国有关专业学术会议的规定；如无统一规定，则可邀请三个以上外单位专家参加集体讨论制定，切忌个人主观臆断
16、。中医临床科研受试对象的诊断除应有中医诊断外，还必须有西医诊断。4、受试对象影响因素的控制试验组与对照组性别和年龄均衡。不同性别与年龄的人，他们的激素、代谢与器官功能均有一定的差异，这些因素对许多疾病的疗效都有一定的影响。一般试验首先选择中青年人作为受试对象，只有肯定疗效后才能扩大到儿童与老年进行观察。除非专门研究妊娠有关课题，一般不应选择孕妇作受试对象。试验组与对照组生活习惯与嗜好要均衡。 生活习惯与嗜好也可以影响试验结果。首先，吸烟可使PGI2合成减少，明显影响动脉粥样硬化与慢性阻塞性肺疾患的治疗效果。其次，居住条件与家庭负担等因素也可影响疗效，尤其是发病与精神因素有关的疾病更是如此。此外，饮食因素与许多疾病的发生发展有关，如刺激性强的食物易使胃部疾病复发；食用大量黑木耳可能导致出血倾向。 控制这些影响因素，住院病人较易做到，门诊病人往往难以实现。所以，临床疗效科研最好以住院
