實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理和方法課件

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理與方法

2010.09

“凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢”

引言實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的

1.有目的、有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.最大限度地減少實(shí)驗(yàn)誤差。

3.節(jié)省時(shí)間、樣本、經(jīng)費(fèi)開(kāi)支，減少人力物力財(cái)力，獲得較高的效率。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)指標(biāo)選擇要注意：

①指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性②指標(biāo)的客觀性③指標(biāo)的靈敏性④指標(biāo)的精確性⑤指標(biāo)的特異性

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則

對(duì)照原則隨機(jī)原則重復(fù)原則

1.對(duì)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(jī)抽取10名健康人進(jìn)行研究，結(jié)果10名健康人服藥2小時(shí)內(nèi)較未服藥前平均增加100ml/小時(shí)，因此認(rèn)為該中藥煎劑有利尿作用。你認(rèn)為該結(jié)論正確嗎？并說(shuō)明理由；你認(rèn)為應(yīng)如何設(shè)計(jì)？意義：⑴鑒別處理因素與非處理因素的差異。⑵減少實(shí)驗(yàn)誤差，避免產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)論。要求：⑴均衡:即組間一致，除處理因素外，對(duì)照組具備與實(shí)驗(yàn)組對(duì)等的非處理因素。⑵同步：對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組在整個(gè)研究進(jìn)程中，始終處于同一空間和時(shí)間。⑶專(zhuān)設(shè)：為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組專(zhuān)門(mén)設(shè)立對(duì)照。不得借用文獻(xiàn)上記載或以往的結(jié)果或其他研究資料作為本研究的對(duì)照。⑴空白對(duì)照

對(duì)照組不加任何處理因素的對(duì)照。

⑶安慰劑對(duì)照

①安慰劑:是指外觀等與受試藥物相同且無(wú)藥理活性的物質(zhì)，在臨床研究中用來(lái)替代受試藥物。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，使病人不能分辨，否則導(dǎo)致安慰劑的失效和實(shí)驗(yàn)的失敗。

②安慰劑效應(yīng):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(jué)和客觀指征的變化。對(duì)受精神因素影響較大的慢性疾病，應(yīng)盡量采用安慰劑對(duì)照；新藥和老藥新用治療慢性病的臨床試驗(yàn)最好設(shè)立安慰劑對(duì)照；輕度精神憂(yōu)郁、癔病可以使用安慰劑作為心理治療的一部分；診斷已確定不需要藥物治療的病人可作安慰劑對(duì)照。⑷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照又稱(chēng)有效對(duì)照，要注意選擇療效被公認(rèn)或肯定的藥物或療法，而且與所試驗(yàn)的藥物或療法是屬于同一類(lèi)型的。不能用安慰劑對(duì)照時(shí)，可用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照。即用公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)療法(或常規(guī)療法)作對(duì)照。例如：試驗(yàn)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(zhǎng)效硝酸酯類(lèi)作對(duì)照。⑸弱陽(yáng)性對(duì)照

即以藥效較弱的老藥作對(duì)照，則可以肯定新藥的價(jià)值。

⑹自身對(duì)照

即在同一個(gè)體上觀察給藥前后比較，這樣可以減小個(gè)體差異的影響。

⑺相互對(duì)照：幾種處理(或水平)互為對(duì)照。

2.隨機(jī)原則（Randomization）⑴概念：①隨機(jī)抽樣:總體中每個(gè)個(gè)體有相同的機(jī)會(huì)被抽到樣本中來(lái)②隨機(jī)分組:每個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象分配到不同處理組的機(jī)會(huì)相同。③隨機(jī)實(shí)驗(yàn)順序：每個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象接受處理先后的機(jī)會(huì)相同⑵目的：在于克服偏性，避免人為因素的主觀影響和其他因素。⑶方法：抽簽法(簡(jiǎn)單隨機(jī)、半隨機(jī)、單純隨機(jī)抽樣)隨機(jī)數(shù)目表法、隨機(jī)排列表：分兩組、分三組隨機(jī)數(shù)目表法初步結(jié)果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A組：1、3、9、13、15B組：4、5、7、8、10C組：2、6、11、14、12

3.重復(fù)原則（Replication）意義：①實(shí)驗(yàn)的樣本量要足夠大②經(jīng)得起重復(fù)實(shí)驗(yàn)的考驗(yàn)?！耙粋€(gè)不可重復(fù)的研究是沒(méi)有科學(xué)性的”。設(shè)計(jì)樣本數(shù)時(shí)要考慮的因素⑴處理的效果⑵實(shí)驗(yàn)誤差：⑶資料性質(zhì)：等級(jí)分組>計(jì)數(shù)資料>計(jì)量資料的樣本量樣本大小的估計(jì)

⑴一般情況下預(yù)定樣本的大?、賱?dòng)物實(shí)驗(yàn)：大動(dòng)物（犬、貓）5-15只中等動(dòng)物（兔、豚鼠）10-20只小動(dòng)物（大鼠、小鼠）15-30②臨床：難治愈的病，療效顯著時(shí)：5-10例，急性病死亡率高的：30-50例，一般慢病：200-300-500例⑵用計(jì)算法估計(jì)①了解基本數(shù)據(jù)②確定條件：確定P值；確定把握度；確定是單側(cè)還是雙側(cè)⑶計(jì)算樣本大小的公式與舉例⒉確定實(shí)驗(yàn)方法和指標(biāo)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)條件確定實(shí)驗(yàn)方法和觀察指標(biāo)。例如，觀察一個(gè)藥物是否具有鎮(zhèn)痛作用，觀察方法很多，有化學(xué)刺激法、熱刺激法、電刺激法、機(jī)械刺激法等。無(wú)論何種方法，都有一定的觀察指標(biāo)。設(shè)計(jì)一些好的觀察指標(biāo)是體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性和創(chuàng)新性的重要環(huán)節(jié)。觀察指標(biāo)是反映實(shí)驗(yàn)對(duì)象在經(jīng)過(guò)處理前后發(fā)生生理或病理變化的標(biāo)志。它包括計(jì)數(shù)指標(biāo)(定性指標(biāo))和計(jì)量指標(biāo)(定量指標(biāo))，主觀指標(biāo)和客觀指標(biāo)等。

⑴客觀性：最好選用各種儀器檢測(cè)的客觀指標(biāo)，如體溫、心電圖、血?dú)夥治觥⒘鲋?、體重、血紅蛋白含量、潰瘍面積的大小、平滑肌收縮的長(zhǎng)度等。

指標(biāo)的選定須符合以下原則

⑵特異性：指標(biāo)能特異地反映觀察現(xiàn)象的本質(zhì)，不會(huì)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(biāo)；血?dú)夥治鲋械难醴謮汉投趸挤謮嚎勺鳛楹粑ソ叩奶禺愔笜?biāo)。

⑷靈敏性：是由實(shí)驗(yàn)方法和儀器的靈敏度共同決定的。

⒊選取實(shí)驗(yàn)樣本

醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)象包括人和動(dòng)物。為了避免實(shí)驗(yàn)給人帶來(lái)?yè)p害或痛苦，除了一些簡(jiǎn)單的觀察，如血壓、脈搏、呼吸、尿量的實(shí)驗(yàn)可以在人體進(jìn)行以外，主要的實(shí)驗(yàn)對(duì)象應(yīng)該是動(dòng)物(包括正常動(dòng)物、麻醉動(dòng)物及病理模型，既有整體動(dòng)物，也有離體器官、組織和細(xì)胞等)，選擇合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)實(shí)驗(yàn)的成功有重要的意義。

實(shí)驗(yàn)樣本選擇的條件⑴要選擇接近于人類(lèi)而又經(jīng)濟(jì)的動(dòng)物：靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物最接近人，但價(jià)格昂貴。一般常選擇的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為家兔、大鼠、小鼠、青蛙（蟾蜍）。⑵動(dòng)物年齡、體重、性別最好一致。⑶根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法和指?biāo)而定：如小白鼠是實(shí)驗(yàn)室常用動(dòng)物，適用于藥物初篩，半數(shù)致死量(LD50)測(cè)定。由于其繁殖能力強(qiáng)、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、熱原試驗(yàn)。

四、學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)neostigmine,pilocarpine,acetylcholine的鑒別實(shí)驗(yàn)

藥品：0.01%新斯的明溶液(A)；1%毛果蕓香堿溶液(B)；0.1%乙酰膽堿溶液(C)

1.三種藥物的基本作用和生物學(xué)特性

⑴新斯的明(neostigmine)：易逆性抗膽堿酯酶藥，可抑制AChE活性而發(fā)揮完全擬膽堿作用，即興奮M、N膽堿受體，其對(duì)骨骼肌及胃腸道平滑肌作用較強(qiáng)，對(duì)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、淚腺分泌增加，大小便失禁，中樞興奮等癥狀。

⑵毛果蕓香堿(pilocarpine)：能直接作用于副交感神經(jīng)(包括支配汗腺的交感神經(jīng))節(jié)后纖維支配的效應(yīng)器官的M膽堿受體，尤其對(duì)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(wú)肌肉震顫作用。

⑶乙酰膽堿(acetylcholine,ACh)：為膽堿能神經(jīng)遞質(zhì)，其性質(zhì)不穩(wěn)定，極易被體內(nèi)乙酰膽堿酯酶水解，且其作用廣泛，選擇性差，故無(wú)臨床實(shí)用價(jià)值，可在研究中作為工具藥實(shí)用。⒉鑒別實(shí)驗(yàn)方法⑴小鼠腹腔注射(ip)法：每組取3只小鼠，稱(chēng)重，標(biāo)記。分別ip三種藥物溶液0.1ml/10g體重，觀察小鼠反應(yīng)，初步判斷ABC各為何藥?！咀ⅰ竣傩滤沟拿鳎盒∈蠹∪庹痤潱僖合?、淚腺分泌增加，大小便失禁，中樞興奮，驚厥最后可能死亡；②毛果蕓香堿溶液后，唾液腺、淚腺分泌增加，大小便失禁，無(wú)肌肉震顫作用；③乙酰膽堿溶液后，小鼠出現(xiàn)扭體反應(yīng)，無(wú)其它反應(yīng)(使用的為氯化乙酰膽堿，pH為3～5，酸性引起的疼痛扭體)。⑵家兔滴眼(縮瞳)實(shí)驗(yàn)法：每組取白色家兔2只，確定三只眼睛并分別測(cè)量瞳孔直徑，分別將ABC三種藥物溶液3滴滴入三只家兔眼內(nèi)（方法：將下眼瞼拉成杯狀，滴入藥液，提起眼瞼與角膜接觸并輕輕揉動(dòng)1分鐘），觀察三只眼睛瞳孔直徑有何變化，判斷ABC可能各為何藥