實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理和方法分析

1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理與方法,張賀鳴新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院藥理學(xué)教研室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),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)：合理安排三要素 1.受試因素（處理因素、施加因素、干擾因素） ①要抓住實(shí)驗(yàn)中的主要問(wèn)題 ②要確定處理因素與非處理因素

2、 ③處理因素必須指標(biāo)化 ④多因素的交互作用 2.受試對(duì)象 病人、動(dòng)物、組織、器官、細(xì)胞等。 3.受試效應(yīng) 選擇指標(biāo),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

3、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專設(shè)：為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組專門設(shè)立對(duì)

4、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。,對(duì)照的幾種形式 ⑴空白對(duì)照 ⑵實(shí)驗(yàn)對(duì)照 ⑶安慰劑對(duì)照 ⑷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照 ⑸弱陽(yáng)性對(duì)照 ⑹自身對(duì)照 ⑺相互對(duì)照,,陰性對(duì)照,,陽(yáng)性對(duì)照,⑴空白對(duì)照,對(duì)照組不加任何處理因素的對(duì)照。,⑵實(shí)驗(yàn)對(duì)照,實(shí)驗(yàn)對(duì)照：指給對(duì)照組施加與實(shí)驗(yàn)組操作條件一 致的干擾因素。凡是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的操作、溶媒、試劑等都應(yīng)該設(shè)立實(shí)驗(yàn)對(duì)照。 常用的實(shí)驗(yàn)對(duì)照有：

5、①假處理對(duì)照:給對(duì)照組施加與實(shí)驗(yàn)組條件一致的操作稱為操作對(duì)照，假處理對(duì)照在于控制操作影響產(chǎn)生的誤差。 ②藥物溶媒對(duì)照:以性狀相同的溶媒作對(duì)照可防止誤將溶媒的作用當(dāng)作藥物的作用，得出假陽(yáng)性結(jié)果。,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。

6、 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)生主觀感覺和客觀指征的變化。,③安慰劑對(duì)照的設(shè)立給對(duì)照組受試者使用無(wú)藥理活性的安慰劑稱安慰劑對(duì)照。原則是在不損害病人健康的前提下使用。危重、病情發(fā)展迅速的病人，不得使用安慰劑。安慰劑對(duì)照與雙盲法同時(shí)實(shí)施效果更好。,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；輕度精神憂郁、癔病可以使用安慰劑作為心理治療的一

7、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

8、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、

9、分三組,隨機(jī)數(shù)目表法,分兩組隨機(jī)方法分三組或三組以上的隨機(jī)法,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、15 B組：4

10、、5、 7、 8、10 C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,,,⑷顯著性水平：樣

11、本量a隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)>配對(duì)設(shè)計(jì)>拉丁方設(shè)計(jì),樣本大小的估計(jì) ⑴一般情況下預(yù)定樣本的大小 ①動(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）15-30 ②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?。?00-300-5

12、00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,三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三大要素,⒈ 明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要明確實(shí)驗(yàn)的目的，要解決什么中心問(wèn)題，做到有的放矢。如要研究一個(gè)藥物是否具有降壓作用，可以通過(guò)觀察兩組動(dòng)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(guò)給藥前、后血壓的變化觀察藥物的作用效果。,⒉確定實(shí)驗(yàn)方法和指標(biāo) 根據(jù)實(shí)

13、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、

14、血?dú)夥治?、瘤重、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)。,⑶重現(xiàn)性：在相同條件下指標(biāo)所測(cè)的結(jié)果可以重現(xiàn)。重現(xiàn)性高的指標(biāo)一般意味著偏性小，誤差小，能較真實(shí)地反映情況。,⑷靈敏性：是由實(shí)驗(yàn)方法和儀器的靈敏度共同決定的。

15、,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要選擇接近于人類而又經(jīng)濟(jì)的動(dòng)物：靈長(zhǎng)類動(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

16、動(dòng)物年齡、體重、性別最好一致。⑶根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎椒ê椭笜?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

17、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

18、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。,【注】 ①新斯的明

19、：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

20、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。 家兔除點(diǎn)眼外不得進(jìn)行其它操作，尤其是耳緣靜脈注射。,【注】 ①新斯的明點(diǎn)眼，縮瞳作用不明顯； ②毛果蕓香堿點(diǎn)眼，縮瞳作用明顯； ③乙酰膽堿點(diǎn)眼，縮瞳作用不明顯。,根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)的質(zhì)量提出評(píng)論并提出需要注意的一些事項(xiàng)，對(duì)藥物的作用給予進(jìn)一步的講解以加深對(duì)理論課內(nèi)容的理解與掌握。,五、實(shí)