实验研究的基本要素实验研究的基本要素李海斌李海斌新乡医学院公共卫生学院新乡医学院公共卫生学院2021/6/161 某某研研究究者者欲欲了了解解自自己己发发明明的的一一种种减减肥肥药药的的疗疗效效，进进行行了了如如下下试试验验：通通过过刊刊登登广广告告找找到到1010名名体体重重指指数数超超过过标标准准的的志志愿愿者者参参加加该该项项试试验验，在在试试验验前前测测量量了了这这些些自自愿愿者者的的体体重重，以以后后自自愿愿者者每每天天按按规规定定服服用用这这种种减减肥肥药药，连连续续服服用用1 1周周后后，再再测测量量这这些些自自愿愿者者的的体体重重，发发现现平平均均减减轻轻了了2 2公公斤斤，故故认认为为该该减减肥肥药药有有显著减肥作用。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？2021/6/162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。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。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。合理分组，合理安排研究因素，提高研究质量。2021/6/163医学科研的类型医学科研的类型 根根据据研研究究者者是是否否能能主主动动地地对对研研究究对对象象施施加加干预干预，医学研究分为两大类：，医学研究分为两大类：实验性研究（实验性研究（experimental studyexperimental study）观察性研究（观察性研究（observational studyobservational study）2021/6/164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实验性研究 人为的施加人为的施加处理因素于处理因素于受试对象；受试对象；受试对象受试对象能能随机分组；随机分组；能在实验中能在实验中控制控制一些非一些非处理因素对实验结果的处理因素对实验结果的影响；影响；目的：目的：评价干预措施的评价干预措施的作用。作用。观察性研究观察性研究只能只能客观地客观地观察和记录观观察和记录观测对象的观测指标；测对象的观测指标；观测对象观测对象不能不能随机分组；随机分组；影响观测指标的因素影响观测指标的因素无法无法控制控制；目的：目的：找出有意义的观测找出有意义的观测指标。指标。2021/6/165赖氨酸可以促进生长发育吗？赖氨酸可以促进生长发育吗？课间餐添加赖氨酸课间餐添加赖氨酸正常课间餐正常课间餐身高？体重增加？身高？体重增加？身高？体重增加？身高？体重增加？2021/6/166实验研究的概念及特点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），这种研究称为的效应（或结果），这种研究称为实验研究实验研究。研究者能研究者能人为设置处理因素人为设置处理因素；受试对象接收何种处理因素或水平是由随受试对象接收何种处理因素或水平是由随机分配而定的。机分配而定的。2021/6/167实验研究的分类实验研究的分类n动物实验动物实验animal experimentalanimal experimentaln临床实验临床实验clinical trialclinical trialn社区干预实验社区干预实验 community intervention trialcommunity intervention trial(quasi-experiment)(quasi-experiment)持续的时间一般不长，多在一年以内。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，目的是了解某种治时间可以较长，目的是了解某种治疗措施的疗效。疗措施的疗效。 往往在某个地区的所有往往在某个地区的所有人群中进行，持续时间一般人群中进行，持续时间一般较长，目的是通过干扰某些较长，目的是通过干扰某些危险因素或施加某些保护性危险因素或施加某些保护性措施，了解它们在人群中产措施，了解它们在人群中产生的预防效果。生的预防效果。2021/6/168实验研究的基本要素实验研究的基本要素Elements of experimental studyElements of experimental study2021/6/169如用某种传统西药或中成药治疗缺铁性贫血病人，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，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该研究中所用的两种药物称为处理因素处理因素，缺铁性，缺铁性贫血病人称为贫血病人称为受试对象受试对象，血红蛋白称为，血红蛋白称为实验效应实验效应。如何正确选择三大要素是科研中专业设计的关键如何正确选择三大要素是科研中专业设计的关键问题。问题。2021/6/1610降压药降压药高血压病人高血压病人血压值变化血压值变化处理因素处理因素受试对象受试对象实验效应实验效应非处理因素非处理因素混杂效应混杂效应实验设计的基本要素实验设计的基本要素 情绪、饮食等情绪、饮食等血压值变化血压值变化2021/6/16111. 1. 处理因素处理因素(treatment factor)(treatment factor)研研究究者者根根据据研研究究目目的的，欲欲施施加加或或预预观观察察的的能能作作用用于于受受试试对对象象并并引引起起直直接接或或间间接接效效应应的的因因素。素。处处理理因因素素一一般般是是主主动动施施加加的的某某种种外外部部干干预预或或措施。措施。处理因素处理因素2021/6/1612确定处理因素须注意的问题：确定处理因素须注意的问题：确定处理因素须注意的问题：确定处理因素须注意的问题：把握实验研究中的把握实验研究中的主要因素主要因素，明确处理因素的，明确处理因素的性质、数量和水平。性质、数量和水平。处理因素的数目及水平不宜过大。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。区分处理因素和非处理因素。处理因素必须标准化。处理因素必须标准化。1. 1. 处理因素处理因素(treatment factor)(treatment factor)处理因素处理因素2021/6/1613( (1)1)生物因素：细菌、病毒、寄生虫等；生物因素：细菌、病毒、寄生虫等；(2)(2)物理因素：温度、紫外线、手术术式物理因素：温度、紫外线、手术术式( (某些术某些术式与预后的关系式与预后的关系) )等；等；(3)(3)化学因素：药物疗效、毒物、营养物等；化学因素：药物疗效、毒物、营养物等；(4)(4)研究对象本身具有的特性：性别、年龄、心理、研究对象本身具有的特性：性别、年龄、心理、遗传、不良行为等。遗传、不良行为等。处理因素处理因素2021/6/1614处理因素通常分为处理因素通常分为单因素单因素和和多因素多因素。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：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和单因素多个水平。单因素一个水平的单因素一个水平的优点优点是目的明确、单一，相对来是目的明确、单一，相对来说容易操作、执行，其研究条件容易控制。说容易操作、执行，其研究条件容易控制。缺点缺点是能是能说明的问题少，研究的效率低。如果有多种因素有待说明的问题少，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。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。个因素有不同水平或称不同等级。处理因素处理因素2021/6/1615评评价价元元参参钩钩藤藤汤汤治治疗疗高高血血压压效效果果：8080名名患患者者连连服服1515天天，血血压压值平均下降值平均下降21mmHg21mmHg。处理因素：处理因素：元参钩藤汤元参钩藤汤非非处处理理因因素素：休休息息、心心理理作作用用、服服用用其其它药物、季节因素、年龄等它药物、季节因素、年龄等处理因素处理因素2021/6/16172.2.受试对象受试对象 (study subjects)(study subjects)受试对象受试对象是指研究人员施加处理因素的是指研究人员施加处理因素的对象，可以是人或动物，也可以是指其对象，可以是人或动物，也可以是指其他的材料等。他的材料等。受试对象的选择受试对象的选择在医学实验中十分重要，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。它对实验结果有着极为重要的影响。2021/6/1618对象选择对象选择2021/6/1619在医学科研中，作为受试对象的前提是所选在医学科研中，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：对象必须同时满足四个基本条件：敏感性；敏感性；特异性；特异性；稳定性；稳定性；可行性。可行性。对象选择对象选择2.2.受试对象受试对象 (study subjects)(study subjects) 所选择的受试对象对所施加的处理因素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比较敏感，容易产生因处理因素而引起的实验效应。验效应。 受试对象对处理因素有较强的特异性，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可以消除非处理因素对研究结果的干扰和影响。响。 受试对象对处理因素所产生的实验效应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，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。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，并且经济上是足够、符合条件的受试对象，并且经济上是否能够负担。否能够负担。2021/6/1620如何选择试验对象如何选择试验对象在设计阶段就应加以规定在设计阶段就应加以规定，而，而不是在试验过程中随意选择。不是在试验过程中随意选择。试试验验对对象象必必须须对对病病人人总总体体有有较较好好的的代代表表性性，即即能能够够反反映映不不同同病病情情、不不同同性性别别和和年年龄龄等等各各种种特特征征的的病病人的情况。抽样要遵循随机化原则。人的情况。抽样要遵循随机化原则。疾疾病病的的诊诊断断应应按按照照严严格格、统统一一的的标标准准进进行行，以以防防止假阳性病人混入。止假阳性病人混入。对对是是否否采采用用危危重重病病人人、年年龄龄过过大大的的病病人人和和孕孕妇妇等等作研究对象应持慎重的态度。作研究对象应持慎重的态度。对象选择2.2.受试对象受试对象 (study (study subjects)subjects)2021/6/1622(1)(1)入入选选的的研研究究对对象象应应能能从从科科研研中中受受益益，尽尽可可能能获获得得最大效应。最大效应。(2)(2)在在考考虑虑入入选选研研究究对对象象的的代代表表性性的的同同时时还还要要考考虑虑研研究对象的均衡性问题。究对象的均衡性问题。 (3)(3)入选研究对象的入选研究对象的病情病情在设计时应予以考虑。在设计时应予以考虑。(4)(4)是否以是否以志愿者志愿者为研究对象应引起重视。为研究对象应引起重视。 (5)(5)研究对象的研究对象的依从性依从性。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2021/6/1623“大象人大象人”事件事件20062006年年在在伦伦敦敦NorthwickNorthwick医医院院进进行行了了TGN1412 TGN1412 I I期临床试验期临床试验(CD28(CD28人源化单克隆抗体人源化单克隆抗体) )。作作用用机机制制：与与T T细细胞胞上上CD28CD28受受体体结结合合，并并能能够够单单独独激激活活T T细细胞胞，使使T T细细胞胞增增殖殖分分化化，进进一一步步激活体内免疫系统。激活体内免疫系统。临临床床应应用用：类类风风湿湿性性关关节节炎炎和和多多发发性性硬硬化化等等自身免疫性疾病及白血病的治疗。自身免疫性疾病及白血病的治疗。2021/6/1624“大象人大象人”事件事件试试验验纳纳入入了了8 8名名健健康康志志愿愿者者( (每每人人可可得得20002000英英镑镑) )，其中，其中2 2人随机分配到安慰剂组。人随机分配到安慰剂组。试试验验组组：6 6名名志志愿愿者者注注射射药药物物后后9090分分钟钟内内出出现现严严重重的的全全身身炎炎症症反反应应，在在输输注注药药物物后后12-1612-16小小时时内内病病情情加加重重，出出现现多多器器官官功功能能衰衰竭竭和和弥弥散散性性血血管管内凝血，转入内凝血，转入ICUICU接受治疗。接受治疗。经经抢抢救救，无无死死亡亡，但但后后果果非非常常严严重重。一一名名志志愿愿者者的的脑脑袋袋甚甚至至肿肿成成了了平平时时的的3 3倍倍大大，看看上上去去就就像像电电影中恐怖的影中恐怖的“大象人大象人” ” 。2021/6/1625“大象人大象人”事件事件 2121岁岁的的志志愿愿者者瑞瑞安安弗弗拉拉纳纳根根描描述述说说：“我我的的头头开开始始变变得得沉沉重重起起来来，就就像像里里面面塞塞满满了了石石头头，很很快快出出现现了了幻幻觉觉。各各种种颜颜色色不不断断地地闪闪过过，当当时时好好像像在在与与一一个个想想象象中中的的人人聊聊天天，讨讨论论一一个个非非常常美美好好的的世世界界”。2021/6/1626“大象人大象人”事件的教训和反思事件的教训和反思人人类类对对免免疫疫系系统统的的认认识识还还存存在在很很多多盲盲点点，而而动动物实验和临床试验经常出现相左的结果物实验和临床试验经常出现相左的结果。时时间间太太仓仓促促，未未能能根根据据动动物物试试验验估估测测出出一一个个用用于人类的安全剂量于人类的安全剂量 。英英国国政政府府为为了了吸吸引引医医药药公公司司到到英英国国进进行行临临床床研研究，究，放宽了药物临床研究的审批放宽了药物临床研究的审批。研研究究者者和和志志愿愿者者皆皆未未充充分分的的认认识识到到可可能能发发生生的的危险，应对措施危险，应对措施不足不足。2021/6/1627医学实验动物管理实施细则医学实验动物管理实施细则医学实验动物管理实施细则医学实验动物管理实施细则（1998199819981998年年年年1 1 1 1月月月月25252525日卫生部令第日卫生部令第日卫生部令第日卫生部令第55555555号发布）号发布）号发布）号发布）第一章第一章 总总 则则第第六六条条 根根据据卫卫生生部部医医学学实实验验动动物物质质量量标标准准，医医学学实实验验动动物物和和实实验验动动物物设设施施分分为为四四级级：一一级级为为普普通通级级；二二级级为为清清洁洁级级；三三级级为为无无特特定定病病原原体体（SPFSPF）级级；四四级级为为无无菌菌级级（包包括括悉悉生生动物）。动物）。第三章第三章 医学动物实验的应用医学动物实验的应用第第十十二二条条 医医学学实实验验与与研研究究应应当当根根据据不不同同目目的的，选选用用相相应应合合格格的的医医学学实实验验动动物物，并并在在合合格格的的相相应应级级别别动动物物实实验验环环境境设设施施内内进行。进行。普普通通实实验验动动物物（一一级级）只只能能用用于于教教学学实实验验和和某某些些科科研研工工作作的的预预实实验验。卫卫生生部部级级课课题题及及研研究究生生毕毕业业论论文文等等科科研研实实验验必必须应用须应用二级以上二级以上的实验动物。的实验动物。2021/6/1628实验动物选择的基本原则实验动物选择的基本原则1 1、充充分分查查阅阅与与课课题题相相关关的的实实验验动动物物与与动动物物实实验验两两方面的文献方面的文献 通通过过查查阅阅文文献献，可可了了解解本本领领域域、本本项项目目以以往往使使用用的的实实验验动动物物情情况况及及其其研研究究结结果果，有有利利于于充充分分利利用用前前人人的的研研究究成成果果、研研究究思思想想从从而而确确定定深深入入研研究计划并可避免重复研究。究计划并可避免重复研究。2021/6/1629实验动物选择的基本原则实验动物选择的基本原则2 2、尽量选择与人类相似的实验动物尽量选择与人类相似的实验动物（1 1）结构和功能的相似性）结构和功能的相似性（2 2）时象或年龄状态的相似性）时象或年龄状态的相似性（3 3）群体分布的相似性）群体分布的相似性（4 4）生态或健康状况生态或健康状况的相似性的相似性（5 5）疾病特点疾病特点的相似性的相似性（6 6）解剖特点解剖特点的相似性的相似性 2021/6/16303 3、选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物动物 家家兔兔颈颈部部的的交交感感神神经经、迷迷走走神神经经和和主主动动脉脉减减压压神神经经是是独独立立行行走走的的，如如要要观观察察减减压压神神经经对对心心脏脏等等作用时，须选用家兔；作用时，须选用家兔； 家家兔兔对对体体温温变变化化十十分分灵灵敏敏，适适于于发发热热、解解热热和检查致热原等实验研究；和检查致热原等实验研究； 实验动物选择的基本原则实验动物选择的基本原则2021/6/16314 4、根据实验动物不同品种、品系的特点选择、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，而小鼠和猫是吗啡对兔、犬、猴起中枢抑制，而小鼠和猫是中枢兴奋。中枢兴奋。 津白津白1 1号为低癌系而津白号为低癌系而津白2 2号为高癌系。号为高癌系。实验动物选择的基本原则实验动物选择的基本原则2021/6/1632v豚鼠豚鼠易于致敏，适于作过敏性实验研究。同易于致敏，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物中摄取，故作维生素缺乏症的研究非常适合。适合。v兔和猫兔和猫属典型的刺激性排卵动物，只有经过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交配刺激才能排卵，因此兔和猫是避孕药研究的常用动物。究的常用动物。实验动物选择的基本原则实验动物选择的基本原则2021/6/16335 5、根据课题研究的目的、内容、水平，选用相、根据课题研究的目的、内容、水平，选用相匹配的标准化动物匹配的标准化动物实验动物选择的基本原则实验动物选择的基本原则2021/6/16346 6、选用与实验要求相适应的实验动物规格、选用与实验要求相适应的实验动物规格（1 1）年龄：应选择个体成熟的青壮年动物为宜。）年龄：应选择个体成熟的青壮年动物为宜。（2 2）体体重重：实实验验动动物物体体重重与与年年龄龄间间有有一一定定的的相相关关性性，选择发育正常、体重符合要求的实验动物。选择发育正常、体重符合要求的实验动物。（3 3）性性别别：同同一一品品种种（系系）动动物物不不同同性性别别对对许许多多外外界刺激的反应不一致。界刺激的反应不一致。（4 4）生生理理状状况况：不不同同生生理理状状态态对对外外界界的的刺刺激激的的反反应应不一致。不一致。实验动物选择的基本原则实验动物选择的基本原则2021/6/1636 教教学学示示范范选选用用普普通通级级动动物物，清清洁洁级级动动物物是是国国内内科科研研工工作作要要求求的的标标准准动动物物，适适合合于于大大多多数数科科研研课课题题，而而SPFSPF动动物物则则是是国国际际标标准准的的实实验验动动物物，对对于于一一些些具具有有国国际际交交流流意意义义的的重重大大课课题题，最最好好选选用用SPFSPF动动物物，但但无无菌菌及及悉悉生生动动物物为为非非常常规规动动物物，仅仅在特殊课题需要时才选用。在特殊课题需要时才选用。7 7、经济性原则经济性原则实验动物选择的基本原则实验动物选择的基本原则2021/6/16372021/6/16383.3.实验效应实验效应 (experimental effect)(experimental effect) 实验效应实验效应是指受试对象接受处理因素后所出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。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。主要效应指标过观察指标来表达。主要效应指标1-21-2个，次要个，次要效应指标若干个。效应指标若干个。2021/6/1639 客观性强：客观性强： 1. 1. 硬硬指指标标（如如实实验验室室的的生生理理、生生化化指指标标；易于标准化、量化；死亡、生存）易于标准化、量化；死亡、生存） 2. 2. 软指标：病人主述、主观指标软指标：病人主述、主观指标选择指标的依据选择指标的依据2021/6/1640特异性高特异性高的指标不易受非处理因素干扰的指标不易受非处理因素干扰 例：甲胎球蛋白例：甲胎球蛋白原发性肝癌；原发性肝癌； 糖化血红蛋白糖化血红蛋白糖尿病糖尿病敏敏感感性性高高的的指指标标能能将将处处理理因因素素效效应应更更好好地地显示出来显示出来 例：血清铁蛋白例：血清铁蛋白缺铁性贫血缺铁性贫血选择指标的依据选择指标的依据2021/6/1641 所所选选择择的的疗疗效效指指标标应应能能够够比比较较全全面面地地、客客观观地地反反映映治疗效果。治疗效果。 一项研究中可以同时观察多种指标，并且应有一项研究中可以同时观察多种指标，并且应有反映反映不良反应发生情况不良反应发生情况的指标。的指标。 常常用用的的计计数数指指标标如如：病病死死率率、治治愈愈率率、有有效效率率、复复发率、并发症发生率等。发率、并发症发生率等。 也也可可选选用用计计量量指指标标，如如：体体检检时时测测量量的的血血压压、身身高高、体体重重等等，实实验验室室检检查查的的数数据据，某某种种症症状状或或体体征征出出现现的的次数或程度等。次数或程度等。疗效指标选择疗效指标选择疗效指标的确定疗效指标的确定2021/6/1642 按照可测量性与否分为按照可测量性与否分为主观指标主观指标和和客观指标客观指标两两大类，主观指标是指现代医学手段无法测量、需要大类，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，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考虑非处理因素的影响，一般认为，一般认为，客观指标优于客观指标优于主观指标，定量指标优于定性指标，主观指标，定量指标优于定性指标，所以在选择指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，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。以保证结果的准确可靠。2021/6/1643重点内容重点内容实验性研究和观察性研究的区别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、受试实验设计的基本要素：处理因素、受试对象和实验效应对象和实验效应2021/6/16442021/6/1645 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！