實驗設(shè)計的原理和方法實用教案

1、 “凡事預(yù)則立凡事預(yù)則立 ，不預(yù)則廢，不預(yù)則廢” 引言(ynyn)第1頁/共41頁第一頁，共41頁。u實驗設(shè)計的目的實驗設(shè)計的目的(md)(md)u 1. 1.有目的有目的(md)(md)、有計劃、有、有計劃、有步驟地進行實驗。步驟地進行實驗。u 2. 2.最大限度地減少實驗誤差。最大限度地減少實驗誤差。u 3. 3.節(jié)省時間、樣本、經(jīng)費開支，節(jié)省時間、樣本、經(jīng)費開支，減少人力物力財力，獲得較高的效率。減少人力物力財力，獲得較高的效率。 一、實驗設(shè)計的目的一、實驗設(shè)計的目的(md)與任務(wù)與任務(wù)第2頁/共41頁第二頁，共41頁。u實驗設(shè)計的任務(wù)：合理安排三要素實驗設(shè)計的任務(wù)：合理安排三要素u 1

2、. 1.受試因素（處理因素、施加因素、受試因素（處理因素、施加因素、干擾因素）干擾因素）u 要抓住實驗中的主要問題要抓住實驗中的主要問題(wnt)(wnt)u 要確定處理因素與非處理因素要確定處理因素與非處理因素u 處理因素必須指標化處理因素必須指標化u 多因素的交互作用多因素的交互作用u 2. 2.受試對象受試對象 病人、動物、組織、器病人、動物、組織、器官、細胞等。官、細胞等。u 3. 3.受試效應(yīng)受試效應(yīng) 選擇指標選擇指標第3頁/共41頁第三頁，共41頁。指標指標(zhbio)(zhbio)選擇要注選擇要注意：意： 指標指標(zhbio)(zhbio)的關(guān)的關(guān)聯(lián)性聯(lián)性 指標指標(zhbi

3、o)(zhbio)的的客觀性客觀性 指標指標(zhbio)(zhbio)的的靈敏性靈敏性 指標指標(zhbio)(zhbio)的的精確性精確性 指標指標(zhbio)(zhbio)的的特異性特異性第4頁/共41頁第四頁，共41頁。 二、實驗設(shè)計原二、實驗設(shè)計原則則(yunz) 對照原則(yunz) 隨機原則(yunz) 重復(fù)原則(yunz)第5頁/共41頁第五頁，共41頁。 1.對照原則（對照原則（control） 例：某醫(yī)師為了研究某中藥煎劑的利尿作用，隨機抽取例：某醫(yī)師為了研究某中藥煎劑的利尿作用，隨機抽取10名健康人進行研究，名健康人進行研究，結(jié)果結(jié)果(ji gu)10名健康人服藥名健康

4、人服藥2小時內(nèi)較未服藥前平均增加小時內(nèi)較未服藥前平均增加100ml/小時，因此小時，因此認為該中藥煎劑有利尿作用。你認為該結(jié)論正確嗎？并說明理由；你認為應(yīng)如何設(shè)認為該中藥煎劑有利尿作用。你認為該結(jié)論正確嗎？并說明理由；你認為應(yīng)如何設(shè)計？計？意義：意義：鑒別處理因素與非處理因素的差異。鑒別處理因素與非處理因素的差異。 減少實驗誤差，避免產(chǎn)生錯誤的結(jié)論。減少實驗誤差，避免產(chǎn)生錯誤的結(jié)論。第6頁/共41頁第六頁，共41頁。要求：要求：均衡均衡: :即組間一致，除處理因素即組間一致，除處理因素外，對照組具備與實驗組對等的外，對照組具備與實驗組對等的非處理因素。非處理因素。同步：對照組與實驗組在整個研同

5、步：對照組與實驗組在整個研究進程中，始終處于同一空間和究進程中，始終處于同一空間和時間。時間。專設(shè)：為相應(yīng)的實驗組專門設(shè)立專設(shè)：為相應(yīng)的實驗組專門設(shè)立對照。不得借用文獻上記載或以對照。不得借用文獻上記載或以往的結(jié)果或其他研究資料往的結(jié)果或其他研究資料(zlio)(zlio)作為本研究的對照。作為本研究的對照。第7頁/共41頁第七頁，共41頁。 對照的幾種形式 空白對照 實驗對照 安慰劑對照 標準對照 弱陽性對照 自身(zshn)對照 相互對照 陰性陰性(ynxng)對照對照陽性陽性(yngxng)對對照照第8頁/共41頁第八頁，共41頁。空白對照空白對照 對照組不加任何(rnh)處理因素的對照

6、。 第9頁/共41頁第九頁，共41頁。實驗實驗(shyn)(shyn)對照對照 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： 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(kngzh)操作影響產(chǎn)生的誤差。 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作藥物的作用，得出假陽性結(jié)果。第10頁/共41頁第十頁，共41頁。安慰劑對照安慰劑對照(duzho)(duzho) 安慰劑安慰劑: :是指外觀等與受試藥物相同且無是指外觀等與受試藥物相同且無藥理活性的物質(zhì)，在

7、臨床研究中用來替代受試藥藥理活性的物質(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，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)致安慰劑的失效使病人不能分辨，否則導(dǎo)致安慰劑的失效(sh (sh xio)xio)和實驗的失敗。和實驗的失敗。 安慰劑效應(yīng)安慰劑效應(yīng): :安慰劑產(chǎn)生與藥物相似的藥安慰劑產(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。理作用。包括產(chǎn)生主觀感覺和客觀指征的變化。第11頁/共41頁第十一頁，共41頁。安慰劑對照的設(shè)立安慰劑對照的設(shè)立給對

8、照組受試者使用無藥理活性的安慰劑稱安慰劑對照。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原則是在不損害病人健康的前提(qint)(qint)下使用。危重、病情發(fā)展迅速的病人，下使用。危重、病情發(fā)展迅速的病人，不得使用安慰劑。不得使用安慰劑。安慰劑對照與雙盲法同時實施效果更好。安慰劑對照與雙盲法同時實施效果更好。第12頁/共41頁第十二頁，共41頁。 對受精神因素影響較大的慢性疾病，應(yīng)盡量采對受精神因素影響較大的慢性疾病，應(yīng)盡量采用用(ciyng)(ciyng)安慰劑對照；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)新藥和老藥新用治療慢性病的臨床試驗

9、最好設(shè)立安慰劑對照；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；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診斷已確定不需要藥物治療的病人可作安慰劑對照。對照。第13頁/共41頁第十三頁，共41頁。標準標準(biozhn)(biozhn)對照對照 標準對照又稱有效對照，要注意選擇療效被公認標準對照又稱有效對照，要注意選擇療效被公認或肯定的藥物或療法，而且與所試驗的藥物或療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法是屬于同一類型(lixng)(lixng)的。的。 不能用安慰劑對照時，可用標準對照。即

10、用公認不能用安慰劑對照時，可用標準對照。即用公認的標準療法的標準療法( (或常規(guī)療法或常規(guī)療法) )作對照。作對照。 例如：試驗人參皂甙的抗心肌缺血作用，可用已例如：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。知的有效藥物普萘洛爾或長效硝酸酯類作對照。第14頁/共41頁第十四頁，共41頁。弱陽性對照弱陽性對照(duzho)(duzho) 即以藥效較弱的老藥作對照(duzho)，則可以肯定新藥的價值。 自身自身(zshn)(zshn)對照對照 即在同一個體上觀察給藥前后比較，這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。樣可以減小個體差異的影響。

11、 相互對照：相互對照：幾種處理幾種處理( (或水平或水平) )互為對照?；閷φ?。 第15頁/共41頁第十五頁，共41頁。2.2.隨機隨機(su j)(su j)原則原則（RandomizationRandomization）概念概念(ginin)(ginin)：隨機抽樣隨機抽樣: :總體中每個個體有相同的機會被抽到樣本中來總體中每個個體有相同的機會被抽到樣本中來隨機分組隨機分組: :每個實驗對象分配到不同處理組的機會相同。每個實驗對象分配到不同處理組的機會相同。隨機實驗順序：每個實驗對象接受處理先后的機會相同隨機實驗順序：每個實驗對象接受處理先后的機會相同第16頁/共41頁第十六頁，共41頁

12、。目的：在于克服偏性，避免人為因素的主觀影響和目的：在于克服偏性，避免人為因素的主觀影響和其他因素。其他因素。方法：方法：抽簽法抽簽法( (簡單隨機、半隨機、單純隨機抽樣簡單隨機、半隨機、單純隨機抽樣) )隨機數(shù)目表法、隨機排列隨機數(shù)目表法、隨機排列(pili)(pili)表：分兩組、表：分兩組、分三組分三組第17頁/共41頁第十七頁，共41頁。隨機隨機(su j)數(shù)目表法數(shù)目表法 分兩組隨機分兩組隨機(su j)方法方法 分三組或三組以上的隨機分三組或三組以上的隨機(su j)法法動物號動物號1 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414151

13、5隨機數(shù)隨機數(shù)33333535727267674747777734345555454570708 81818272738389090除除3 3余數(shù)余數(shù)0 02 20 01 11 12 21 11 10 01 12 20 00 02 20 0分分 組組A AC CA AB BB BC CB BB BA AB BC CA AA AC CA A第18頁/共41頁第十八頁，共41頁。隨機隨機(su j)數(shù)目表法數(shù)目表法初步結(jié)果(ji gu) 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(ji gu) A組：1、3、 9、13、

14、15 B組：4、5、 7、 8、10 C組：2、6、11、14、12 第19頁/共41頁第十九頁，共41頁。3.3.重復(fù)重復(fù)(chngf)(chngf)原則原則（ReplicationReplication） 意義：實驗的樣本量要足夠大經(jīng)得起重復(fù)實驗的意義：實驗的樣本量要足夠大經(jīng)得起重復(fù)實驗的考驗。考驗?！耙粋€不可一個不可(bk)(bk)重復(fù)的研究是沒有科學重復(fù)的研究是沒有科學性的性的”。 設(shè)計樣本數(shù)時要考慮的因素設(shè)計樣本數(shù)時要考慮的因素 處理的效果處理的效果 實驗誤差：實驗誤差： 資料性質(zhì)：等級分組資料性質(zhì)：等級分組 計數(shù)資料計數(shù)資料 計量資料的計量資料的樣本量樣本量第20頁/共41頁第二十

15、頁，共41頁。 顯著性水平：樣本量a0.01大于a隨機區(qū)組設(shè)計配對設(shè)計拉丁方設(shè)計第21頁/共41頁第二十一頁，共41頁。樣本大小的估計樣本大小的估計 一般情況一般情況(qngkung)(qngkung)下預(yù)定樣本的大小下預(yù)定樣本的大小 動物實驗：動物實驗： 大動物（犬、貓）大動物（犬、貓）5-155-15只只 中等動物（兔、豚鼠）中等動物（兔、豚鼠）10-2010-20只只 小動物（大鼠、小鼠）小動物（大鼠、小鼠）15-3015-30 臨床：難治愈的病，療效顯著時：臨床：難治愈的病，療效顯著時：5-105-10例，例， 急性病死亡率高的：急性病死亡率高的：30-5030-50例，例， 一般慢病

16、：一般慢?。?00-300-500200-300-500例例第22頁/共41頁第二十二頁，共41頁。用計算法估計用計算法估計了解基本數(shù)據(jù)了解基本數(shù)據(jù)確定確定(qudng)(qudng)條件：確定條件：確定(qudng)P(qudng)P值；確定值；確定(qudng)(qudng)把把握度；確定握度；確定(qudng)(qudng)是單側(cè)還是雙側(cè)是單側(cè)還是雙側(cè)計算樣本大小的公式與舉例計算樣本大小的公式與舉例第23頁/共41頁第二十三頁，共41頁。 三、實驗設(shè)計的三大(sn d)要素 明確實驗?zāi)康拿鞔_實驗?zāi)康?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，做到有的放實驗設(shè)計時，首先要明確實

17、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，可以矢。如要研究一個藥物是否具有降壓作用，可以(ky)(ky)通過觀察兩組動物一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。變化觀察藥物的作用效果。 第24頁/共41頁第二十四頁，共41頁。 確定實驗方法和指標確定實驗方法和指標 根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件確定實驗方法和觀察指標。例如，觀察一個藥物根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒灄l件確定實驗方法和觀察指標。例如，觀察一個藥物是否具有鎮(zhèn)痛作用，觀察方法

18、很多，有化學刺激法、熱刺激法、電刺激法、機械是否具有鎮(zhèn)痛作用，觀察方法很多，有化學刺激法、熱刺激法、電刺激法、機械刺激法等。無論何種方法，都有一定的觀察指標。刺激法等。無論何種方法，都有一定的觀察指標。 設(shè)計一些設(shè)計一些(yxi)(yxi)好的觀察指標是體現(xiàn)實驗的先進性和創(chuàng)新性的重要環(huán)好的觀察指標是體現(xiàn)實驗的先進性和創(chuàng)新性的重要環(huán)節(jié)。觀察指標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志。它包節(jié)。觀察指標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志。它包括計數(shù)指標括計數(shù)指標( (定性指標定性指標) )和計量指標和計量指標( (定量指標定量指標) )，主觀指標和客觀指標等。，主觀指

19、標和客觀指標等。 第25頁/共41頁第二十五頁，共41頁。 客觀性：最好選用各種儀器檢測的客觀指標，如體溫、心電圖、血氣分析、瘤重、體重、血紅蛋白含量(hnling)、潰瘍面積的大小、平滑肌收縮的長度等。 指標的選定須符合指標的選定須符合(fh)(fh)以以下原則下原則 第26頁/共41頁第二十六頁，共41頁。 特異性：指標能特異地反映觀察(gunch)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；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。第27頁/共41頁第二十七頁，共41頁。 重現(xiàn)性：在相同條件下指標所測的重現(xiàn)性：在相同條件下

20、指標所測的結(jié)果可以結(jié)果可以(ky)(ky)重現(xiàn)。重現(xiàn)性高的重現(xiàn)。重現(xiàn)性高的指標一般意味著偏性小，誤差小，能指標一般意味著偏性小，誤差小，能較真實地反映情況。較真實地反映情況。第28頁/共41頁第二十八頁，共41頁。 靈敏性：是由實驗靈敏性：是由實驗(shyn)(shyn)方法和儀器的靈敏度共同決定的。方法和儀器的靈敏度共同決定的。第29頁/共41頁第二十九頁，共41頁。 選取選取(xunq)(xunq)實驗樣本實驗樣本 醫(yī)學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行以外，主要的實驗對象應(yīng)該是動物(包括正常(zhngch

21、ng)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41頁第三十頁，共41頁。 實驗樣本選擇(xunz)的條件要選擇接近于人類而又經(jīng)濟的動物：靈長類動物最接近人，但價格昂貴。一般常選擇的實驗(shyn)(shyn)動物為家兔、大鼠、小鼠、青蛙（蟾蜍）。動物年齡、體重、性別最好一致。根據(jù)實驗(shyn)(shyn)目的、方法和指標而定：如小白鼠是實驗(shyn)(shyn)室常用動物，適用于藥物初篩，半數(shù)致死量(LD50)(LD50)測定。由于其繁殖能力強、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、

22、熱原試驗。第31頁/共41頁第三十一頁，共41頁。 四、學生四、學生(xu sheng)自行設(shè)計實驗自行設(shè)計實驗 neostigmine,pilocarpine,acetylcholine neostigmine,pilocarpine,acetylcholine的鑒別的鑒別(jinbi)(jinbi)實驗實驗 藥品：藥品：0.01%0.01%新斯的明溶液新斯的明溶液(A)(A)；1%1%毛果蕓香堿溶液毛果蕓香堿溶液(B)(B)；0.1%0.1%乙酰膽堿溶液乙酰膽堿溶液(C) (C) 第32頁/共41頁第三十二頁，共41頁。 1. 1.三種藥物的基本作用三種藥物的基本作用(zuyng)(zuy

23、ng)和生物學特性和生物學特性 新斯的明新斯的明(neostigmine)(neostigmine)：易逆性抗膽堿酯酶藥，可抑制：易逆性抗膽堿酯酶藥，可抑制AChEAChE活活性而發(fā)揮完全擬膽堿作用，即興奮性而發(fā)揮完全擬膽堿作用，即興奮M M、N N膽堿受體，其對骨骼肌及胃腸膽堿受體，其對骨骼肌及胃腸道平滑肌作用較強，對腺體、眼、心血管及支氣管平滑肌作用弱。因道平滑肌作用較強，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、淚腺此，用藥后有肌肉震顫，唾液腺、淚腺(lixin)(lixin)分泌增加，大小分泌增加，大小便失禁，中樞興奮等癥狀。便失禁，中樞興奮等癥狀。第33

24、頁/共41頁第三十三頁，共41頁。 毛果蕓香堿毛果蕓香堿(pilocarpine)(pilocarpine)：能直接作用于：能直接作用于副交感神經(jīng)副交感神經(jīng)( (包括支配汗腺的交感神經(jīng)包括支配汗腺的交感神經(jīng)) )節(jié)后纖維節(jié)后纖維(xinwi)(xinwi)支配的效應(yīng)器官的支配的效應(yīng)器官的M M膽堿受體，尤其膽堿受體，尤其對眼和腺體作用較明顯。因此，用藥后有縮瞳，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。無唾液腺、淚腺分泌增加，大小便失禁等癥狀。無肌肉震顫作用。肌肉震顫作用。第34頁/共41頁第三十四頁，共41頁。 乙酰膽堿乙酰膽堿(acetylcholi

25、ne, ACh)(acetylcholine, ACh)：為膽堿：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床實用價值，可在研究中作為工具(gngj)(gngj)藥藥實用。實用。第35頁/共41頁第三十五頁，共41頁。 鑒別實驗鑒別實驗(shyn)(shyn)方法方法 小鼠腹腔注射小鼠腹腔注射(ip)(ip)法：每組取法：每組取3 3只小鼠，稱重，標記。分別只小鼠，稱重，標記。分別(fnbi)ip(fnbi)ip三種三種藥物溶液藥物溶液0.1ml/10g0.1ml/10g體重，觀察小鼠反應(yīng)，初步判斷體重，觀察小鼠反應(yīng)，初步判斷ABCABC各為何藥。各為何藥。第36頁/共41頁第三十六頁，共41頁。 【注】【注】 新斯的明：小鼠肌肉震顫，唾液腺、淚腺新斯的明：小鼠肌肉震顫，唾液腺、淚腺分泌增加，大小便失禁，中樞興奮，驚厥最后可能分泌增加，大小便失禁，中樞興奮，驚厥最后可能死亡；死亡； 毛