實驗研究基礎知識

實驗研究基礎知識

目錄

一、動物實驗研究......................................錯誤味定義書簽。

二、實驗研究設計的基本原則............................錯誤!未定義書簽。

三、實驗研究的基本程序................................錯誤!未定義書簽。

四、實驗設計..........................................錯誤!未定義書簽。

五、實驗設計的三大原則................................錯誤!未定義書簽。

一、動物實驗研究

動物實驗研究的對象是實驗動物，與臨床試驗相比，動物實驗具有一些獨特的

特點和優(yōu)點：

1.實驗條件的控制雖然在臨床試驗中也可能對試驗條件加以控制，但由于

人的高度復雜性，多數(shù)情況下難以控制試驗條件，法律和社會倫理道德對臨床試驗有

嚴格限制，這些給試驗的設計和進行帶來很多困難。但是在動物實驗中，受試對象和

整個實驗進程可以進行嚴格控制。

機體的某一種功能同時都受許多因素的影響，因而要研究某一特定因素對某一

功能的影響往往要將該特定因素以外的其它因素保持不變，人體試驗是比較難以做到

這一點的，但動物試驗比較容易做到。如動物實驗可以嚴格控制實驗室的溫度、光線、

聲音、動物的飲食、活動等，臨床試驗難以對病人的生活條件、活動范圍加以嚴格控

制。又如動物實驗完全可以選擇品種、品系、性別、年齡、體重、活動性、健康狀態(tài)

和攜帶微生物都相同的動物的，但臨床試驗中，病人的年齡、性別、體質(zhì)、遺傳等方

面是不可能加以選擇的。特別是健康狀況，動物是健康的或是人工造成的某種疾病模

型，而臨床試驗的人是在生活中先天的或后天的自然環(huán)境下所患的病。既使是同一疾

病，臨床試驗中每個人的疾病情況都很復雜，對同一藥物反應也不盡相同等，這些常

常影響或掩蓋試驗效果。動物實驗可以一次性選取所需動物的數(shù)量，同時進行實驗取

得并獲得結(jié)果，而臨床試驗中，病人的疾病是陸續(xù)發(fā)生，陸續(xù)進入試驗，試驗結(jié)果資

料是逐漸積累的，試驗的周期比較長，干擾因素也隨之增加。由于生物醫(yī)學科研中利

用動物實驗的這些優(yōu)點，可以把一個非常復雜簡單化，解決許多醫(yī)學上的實踐問題和

重大理論問，推動了醫(yī)學科學的發(fā)展。

2.研究周期醫(yī)學的宗旨是防病治病，增進健康。任何一種處理因素都不得

有害于人的健康，因此任何一種預防或治療措施（如一種藥物、一種手術等），在未

證明其利與害之前，嚴格他說是不允許在臨床應用的，更不用說一些已知對機體有害

的因素了。任何新的藥物在臨床應用前必須先通過動物實驗，肯定療效，確定劑量，

弄清有無毒副作用和遠期后果；一種新手術也必須在動物身上先試驗其可行性、效果

及問題，并已在動物身上充分掌握其技巧之后，才可用于臨床。至于研究各種因素的

致病作用，如毒物、病原生物、極惡劣環(huán)境等等，動物實驗不僅是必不可缺的，而且

常常是唯一方法。

臨床上很多疾病潛伏期或病程很長，研究周期也拖得很長，采用動物復制疾病

模型可以大大縮短其潛伏期或病程。尤其是那些在人體上不便進行的研究，完全可以

在實驗動物身上進行。

應用動物模型，除了能克服在人類研究中會遇到的倫理和社會限制外，還容許

采用某些不能應用于人類的方法學途徑。這些途徑對于研究低發(fā)病率疾病（各種癌癥、

遺傳缺損）和那些因其危險性而對人類進行實驗是不道德的疾病，具有特別意義。例

如，急性白血病的發(fā)病率較低，研究人員可以有意識地提高其在動物種群中的發(fā)生頻

率而推進研究。同樣的途徑已成功地應用于其他疾病的研究，如血友病、周期性中性

白細胞減少癥和自身免疫介導的疾病。

動物模型的另一個富有成效的用途，在于能夠細微的觀察環(huán)境或遺傳因素對疾

病發(fā)生發(fā)展的影響。這對于長潛伏期疾病的研究特別重要。為確定特定的環(huán)境成分在

某些疾病誘發(fā)中的作用，可將動物引入自然的或控制的環(huán)境中去。人類的壽命是很長

的，一個科學家很難有幸進行3代以上的觀察。許多動物由于生命的周期很短，在實

驗室觀察幾十代是輕而易舉的，如果使用微生物甚至可以觀察幾百代。

3.實驗效應的樣本和資料在臨床試驗中，從受試對象取得反映實驗效應的

資料，往往要受一系列限制，例如對象拒絕提供、可能損害健康等等。但在動物實驗

中，幾乎可以不受限制地獲得資料，而所有這些資料對于機制分析是至關重要的。

臨床上平時不易遇到的疾病，應用動物實驗可以隨時進行研究。使人們得以對

這些疾病進行深入的研究，例如放射病、毒氣中毒、烈性傳染病等。

以放射病為例，平時極難見到，而采用實驗方法在動物身上可成功地復制成造

血型、胃腸型、心血管型和腦型放射病。大大促進了這種病的研究。因此，今天我們

對輻射損傷的大部分知識，是通過動物實驗積累起來的。關于輻射的遠期遺傳效應至

今只有動物實驗的材料。

4.藥物療效和效應的觀察藥物的長期療效和遠期效應，在實驗室采用動物

實驗方法來觀察，沒有太大問題，但在臨床研究中間題就比較復雜，如病人多吃或少

吃藥、病人自動停藥、病人另外求醫(yī)、病人又患其他疾病，病人死亡以及病人失去聯(lián)

系等均可使治療的最終效果很難判定。

5.臨床上無法進行的實驗醫(yī)學上有些重要的概念確立只有通過動物實驗才

能做到，臨床上是根本做不到的。例如，關于神經(jīng)與內(nèi)分泌的關系早就引起了人們的

注意，早在30年代臨床上就觀察到下丘腦損傷可引起生殖、代謝的紊亂，尸體解剖與

動物實驗都強烈地提示下丘視腦可能通過分泌某些激素調(diào)節(jié)垂體前葉的功能從而控制

許多內(nèi)分泌器官的功能，如果這一現(xiàn)象能得到肯定，神經(jīng)體液調(diào)節(jié)的概念將得到?jīng)Q定

性的支持，但是花費了40年人們即無法找到下丘腦調(diào)節(jié)垂體的物質(zhì)。直到70年代兩

組科學家分別用10多萬個羊和豬的下丘腦提取出幾毫克下丘腦的釋放激素，而僅需幾

微克這類激素就可導致垂體分泌大量激素，才最后確定了丘腦對垂體的激素調(diào)節(jié)的新

概念，由于下丘腦釋放激素的分離、合成，為神經(jīng)內(nèi)分泌和調(diào)節(jié)的概念提供了有力的

證據(jù)并改變了許多內(nèi)分泌疾病診斷與治療的方法。如果不用動物下丘腦而企圖由幾萬

個人的下丘腦提取釋放素那是非常困難甚至于是不可能的?？梢娽t(yī)學研究發(fā)展到目前

已進入一些研究工作非在動物身上進行不可的階段。

二、實驗研究設計的基本原則

1.需要性原則選擇在科學上有重要意義或社會生產(chǎn)、人民生活需要解決的問

題。

2.目的性原則選題必須目的明確，應目標集中，不含糊，不籠統(tǒng)。

3.創(chuàng)新性原則選擇前人沒有解決或沒有完全解決的問題，善于捕捉有價值的

線索，勇于探索、深化。

4.先進性原則創(chuàng)新性與先進性是密切相關的，創(chuàng)新往往指科學而言，而先進

多對技術而言。

5.科學性原則選題必須有依據(jù)，要符合客觀規(guī)律，科研設計必須科學，符合

邏輯性(手段、方法、實驗)。

6.可行性原則要求科研設計方案和技術路線科學可行外，還必須具備一定的

條件，如：人員、儀器、動物、試劑等。

7.效能性原則研究中所消耗的人力、物力、財力同預期成果的科學意義、水

平、社會和經(jīng)濟效益等綜合衡量。

三、實驗研究的基本程序

科學研究就方法來說是提出假說、驗證假說的過程，其工作程序是緊緊圍繞這

條主線進行的。其基本程序如下：

1.立題確定所要研究的課題。課題決定科研方向和總體內(nèi)容，是實驗設計的

前提。

(1)課題的確定分析總結(jié)前人和別人的研究工作及進展情況、取得的成果和

尚未解決的問題，找出所要探索的研究課題的關鍵所在，或在實際研究工作中發(fā)現(xiàn)問

題，查閱有關文獻，建立假說。

(2)立題的原則課題目的性明確，具有創(chuàng)新性和科學性，且現(xiàn)實可行。

2.實驗設計制定實驗的具體內(nèi)容、方法和任務，有效控制干擾因素，確保數(shù)

據(jù)的可靠性和精確性。

3.實驗和觀察

(1)理論準備實驗的理論基礎，假說的理論基礎，實驗方法、技術等的參考

文獻資料查閱和備檔。

(2)實驗材料與設施準備儀器設備、藥物試劑、劑量的初步選定，實驗方法

與指標的建立，實驗對象的準備。

(3)預備實驗對課題的初步實驗。為課題和實驗設計提供依據(jù)，為正式實驗

熟悉實驗技術，修正實驗動動物的種類和例數(shù)，改進實驗方法和指標，調(diào)整處理因素

的強度或確定用藥劑量等。

(4)實驗及其結(jié)果的觀察記錄：按照預備實驗確定的方法、步驟進行實驗，

根據(jù)預先擬定的原始記錄方式和內(nèi)容記錄文字、數(shù)據(jù)、表格、圖形、照片。原始記錄

應及時、完整、精確和整潔。

4.實驗結(jié)果的處理分析根據(jù)實驗設計時確定的統(tǒng)計學方法，將原始數(shù)據(jù)整理

成表，進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計學顯著性檢驗。

5.研究結(jié)論從實驗觀察結(jié)果得出研究的結(jié)論，以回答原先的假說是否正確。

6.論文撰寫將實驗研究結(jié)果撰寫成實驗報告或論文

四、實驗設計

實驗設計是否嚴密，直接關系到實驗結(jié)果的準確性和結(jié)論的可靠性。良好的實

驗設計是由比較經(jīng)濟的人力、物力和時間，獲得較為可靠的結(jié)果，使誤差減至最低限

度。還可使多種處理因素包括在很少的幾個實驗中，達到高效的目的。不重視實驗設

計或設計不周密，可因獲得的數(shù)據(jù)不完全或不可靠而使實驗失??；也可能是大量浪費

人力而事倍功半。

進行新課題的研究或初做科學實驗者，很難一開始就做出周密的設計。因此需

要做預備試驗。預備試驗是根據(jù)原始假說作初步探索，也是對原始假說作非正式驗證。

同時也是對初步確定采取的實驗方法和操作步驟進行演習。根據(jù)預備試驗結(jié)果對原始

假說，實驗方法和技術操作作必要的修改，為正式實驗設計做好準備。

五、實驗設計的三大原則

實驗設計的三大原則是指對照、隨機和重復。原由Fisher氏提出，現(xiàn)被普遍接

受。

1.對照一般來說，實驗都應有實驗組(處理組)和對照組，對照組與實驗組

具有同等重要的意義。這是因為在實驗中很難避免非實驗因素的干擾而造成誤差。用

對照組的方法能比較有效地消除各種非實驗因素的干擾所造成的誤差。對照可分為：

(1)空白對照不對受試對象作任何處理的對照。

(2)假處理對照(實驗對照)不進行實驗特定的處理，其余處理相同。

(3)自身對照對照與處理在同一受試對象中進行，這種對照可以最大限度地

減少抽樣誤差，應考慮處理的后效應問題。

(4)標準處理(陽性對照)用現(xiàn)有的標準方法或典型同類藥物作為對照。

(5)相互對照處理組間互為對照。

(6)歷史對照用以往的研究結(jié)果或歷史文獻資料為對照，但由于時間、地點

和條件不同，差異相當大，動物實驗一般不采用。

2.隨機化隨機含有是隨機遇而定，也就是指被研究的樣本是由總體中任意抽

取的，即在抽取時要使每一樣本有同等機會被抽取，隨機抽樣是縮小抽樣誤差的基本

方法。

在實驗中，對照組與實驗組除某種特定處理因素不同外，其他非特定因素最好

是完全一樣、均衡。事實上完全一致和絕對均衡是不可能的，只做到基本上的一致和

均衡，這主要通過隨機抽樣來完成。

隨機抽樣方法很多，如抽簽法、摸球法等，也可查隨機數(shù)字來確定。

3.重復每一實驗應有足夠數(shù)量的例數(shù)和重復數(shù)，樣本所含的數(shù)目越大或重復

的次數(shù)越多，則越能反映機遇變異的客觀真實情況，因此重復可反映實驗結(jié)果的可靠

性。但是樣本例數(shù)很多或?qū)嶒炛貜痛螖?shù)很大，非但在實驗上有一定困難而且也是不必

要的，實驗設計就是要使樣本的重復次數(shù)減少到不影響實驗結(jié)果的最小限度。

實驗結(jié)果的重現(xiàn)率至少要超過95%,這樣做出假陽性的錯誤判斷的可能性