2、实验设计的要素

实验研究的基本要素李海斌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？科研设计的作用通过较少的观察例数，获取尽可能丰富的信息。控制误差，使研究结果保持较好的稳定性。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，医学研究分为两大类：实验性研究（experimentalstudy）观察性研究（observationalstudy）实验性研究与观察性研究区别实验性研究人为的施加处理因素于受试对象；受试对象能随机分组；能在实验中控制一些非处理因素对实验结果的影响；目的：评价干预措施的作用。观察性研究只能客观地观察和记录观测对象的观测指标；观测对象不能随机分组；影响观测指标的因素无法控制；目的：找出有意义的观测指标。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？实验研究的概念及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动物实验animalexperimental临床实验clinicaltrial社区干预实验communityinterventiontrial(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Elementsofexperimentalstudy如用某种传统西药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。如何正确选择三大要素是科研中专业设计的关键问题。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1.处理因素(treatmentfactor)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。处理因素一般是主动施加的某种外部干预或措施。处理因素确定处理因素须注意的问题：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。处理因素的数目及水平不宜过大。区分处理因素和非处理因素。处理因素必须标准化。1.处理因素(treatmentfactor)处理因素(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。处理因素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、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。处理因素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：休息、心理作用、服用其它药物、季节因素、年龄等处理因素2.受试对象(studysubjects)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。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为重要的影响。对象选择在医学科研中，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(studysubjects)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。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。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(studysubjects)(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“大象人”事件2006年在伦敦Northwick医院进行了TGN1412I期临床试验(CD28人源化单克隆抗体)。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细胞增殖分化，进一步激活体内免疫系统。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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。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，转入ICU接受治疗。经抢救，无死亡，但后果非常严重。一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21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，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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。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。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。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（1998年1月25日卫生部令第55号发布）第一章总则第六条根据卫生部医学实验动物质量标准，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）结构和功能的相似性（2）时象或年龄状态的相似性（3）群体分布的相似性（4）生态或健康状况的相似性（5）疾病特点的相似性（6）解剖特点的相似性3、选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物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；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；实验动物选择的基本原则4、根据实验动物不同品种、品系的特点选择吗啡对兔、犬、猴起中枢抑制，而小鼠和猫是中枢兴奋。津白1号为低癌系而津白2号为高癌系。实验动物选择的基本原则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Ｃ，必须从食物中摄取，故作维生素Ｃ缺乏症的研究非常适合。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。实验动物选择的基本原则5、根据课题研究的目的、内容、水平，选用相匹配的标准化动物品系近交系动物封闭群动物杂种F1代动物突变系动物实验动物选择的基本原则6、选用与实验要求相适应的实验动物规格（1）年龄：应选择个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相关性，选择发育正常、体重符合要求的实验动物。（3）性别：同一品种（系）动物不同性别对许多外界刺激的反应不一致。（4）生理状况：不同生理状态对外界的刺激的反应不一致。实验动物选择的基本原则教学示范选用普通级动物，清洁级动物是国内科研工作要求的标准动物，适合于大多数科研课题，而SPF动物则是国际标准的实验动物，对于一些具有国际交流意义的重大课题，最好选用SPF动物，但无菌及悉生动物为非常规动物，仅在特殊课题需要时才选用。7、经济性原则实验动物选择的基本原则3.实验效应(experimentaleffect)实验效应是指受试对象接受处理因素后所出现的实验结果，通常由各项指标来反映。处理因素作用于实验对象的反应和结果，通过观察指标来表达。主要效应指标1-2个，次要效应指标若干个。客观性强：1.硬指标（如实验室的生理、生化指标；易于标准化、量化；死亡、生存）2.软指标：病人主述、主观指标选择指标的依据特异性高的指标不易受非处理因素干扰例：甲胎球蛋白—原发性肝癌；糖化血红蛋白—糖尿病敏感性高的指标能将处理因素效应更好地显示出来例：血清铁蛋白—缺铁性贫血选择指标的依据所选择的疗效指标应能够比较全面地、客观地反映治疗效果。一项研究中可以同时观察多种指标，并且应有反映不良反应发生情况的指标。常用的计数指标如：病死率、治愈率、有效率、复发率、并发症发生率等。也可选用计量指标，如：体检时测量的血压、身高、体重等，实验室检查的数据，某种症状或体征出现的次数或程度等。疗效指标选择疗效指标的确定按照可测量性与否分为主观指标和客观指标两大类，主观指标是指现代医学手段无法测量、需要受试对象主诉的指标，如有无头痛和头痛的程度等，而客观指标是可以测量的一类指标，如血压、心率等，客观指标又分为定量指标和定性指标。就指标而言，能正确反映处理因素作用的就是好指标，但考虑非处理因素的影响，一般认为，客观指标优于主观指标，定量指标优于定性指标，所以在选择指标的时候，应尽量的选择客观指标或定量指标，防止混杂因素对实验结果产生作用而引起结果的错误，以保证结果的准确可靠。重点内容实验性研究和观察性研究的区别实验设计的基本要素：处理因素、受试对象和实验效应