2、实验设计的要素

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验研究的基本要素,李海斌,新乡医学院公共卫生学院,Elements of Experimental Study,某研究者欲了解自己发明的一种减肥药的疗效，进行了如下试验：通过刊登广告找到,10,名体重指数超过标准的志愿者参加该项试验，在试验前测量了这些自愿者的体重，以后自愿者每天按规定服用这种减肥药，连续服用,1,周后，再测量这些自愿者的体重，发现平均减轻了,2,公斤，故认为该减肥药有显著减肥作用。,你对下列研究如何评价？,科研设计的作用,通过较少的观察例数，获取尽可能丰富的信息。,控制误差，使研究结果保持较好的稳定性。,合理分组，合理安排研究因素，提高研究质量。,医学科研的类型,根据研究者,是否,能主动地,对研究对象施加干预,，医学研究分为两大类：,实验性研究（,experimental study,）,观察性研究（,observational study,）,实验性研究与观察性研究区别,实验性研究,人为的施加,处理因素于受试对象；,受试对象,能,随机分组；,能在实验中,控制,一些非处理因素对实验结果的影响；,目的：,评价干预措施的作用。,观察性研究,只能,客观地,观察和记录观测对象的观测指标；,观测对象,不能,随机分组；,影响观测指标的因素,无法控制,；,目的：,找出有意义的观测指标。,赖氨酸可以促进生长发育吗？,课间餐添加赖氨酸,正常课间餐,身高？体重增加？,身高？体重增加？,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,实验研究,。,研究者能,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机分配而定的。,实验研究的分类,动物实验,animal experimental,临床实验,clinical trial,社区干预实验,community intervention trial,(quasi-experiment),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，持续时间可以较长，目的是了解某种治疗措施的疗效。,往往在某个地区的所有人群中进行，持续时间一般较长，目的是通过干扰某些危险因素或施加某些保护性措施，了解它们在人群中产生的预防效果。,实验研究的基本要素,Elements of experimental study,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，,该研究中所用的两种药物称为,处理因素,，缺铁性贫血病人称为,受试对象,，血红蛋白称为,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问题。,降压药,高血压病人,血压值变化,处理因素,受试对象,实验效应,非处理因素,混杂效应,实验设计的基本要素,情绪、饮食等,血压值变化,1.,处理因素,(treatment factor),研究者根据研究目的，,欲施加或预观察,的能,作用于受试对象,并,引起,直接或间接,效应的因素。,处理因素一般是主动施加的某种外部干预或措施。,处理因素,确定处理因素须注意的问题：,把握实验研究中的,主要因素,，明确处理因素的性质、数量和水平。,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。,处理因素必须标准化。,1.,处理因素,(treatment factor),处理因素,(,1),生物因素：细菌、病毒、寄生虫等；,(2),物理因素：温度、紫外线、手术术式,(,某些术式与预后的关系,),等；,(3),化学因素：药物疗效、毒物、营养物等；,(4),研究对象本身具有的特性：性别、年龄、心理、遗传、不良行为等。,处理因素,处理因素通常分为,单因素,和,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,。,单因素一个水平的,优点,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。,缺点,是能说明的问题少，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。,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。,处理因素,非处理因素,与处理因素同时出现，也能使受试对象产生效应的因素。,当非处理因素夸大或缩小了处理因素与实验效应间的真实联系时，称为,混杂因素,（,confounding factor,）。,处理因素,评价元参钩藤汤治疗高血压效果：,80,名患者连服,15,天，血压值平均下降,21mmHg,。,处理因素：,元参钩藤汤,非处理因素：,休息、心理作用、服用其它药物、季节因素、年龄等,处理因素,2.,受试对象,(study subjects),受试对象,是指研究人员施加处理因素的对象，可以是人或动物，也可以是指其他的材料等。,受试对象的选择,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。,对象选择,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：,敏感性；,特异性；,稳定性；,可行性。,对象选择,2.,受试对象,(study subjects),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验效应。,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响。,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，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足够、符合条件的受试对象，并且经济上是否能够负担。,评价,某药物,治疗感冒,的有效性和安全性,的,期临床试验,如何选择试验对象,在设计阶段就应加以规定,，而不是在试验过程中随意选择。,试验对象必须对病人总体有较好的,代表性,，即能够反映不同病情、不同性别和年龄等各种特征的病人的情况。抽样要遵循随机化原则。,疾病的诊断应按照,严格、统一的标准,进行，以防止假阳性病人混入。,对是否采用危重病人、年龄过大的病人和孕妇等作研究对象应持慎重的态度。,对象选择,2.,受试对象,(study subjects),(1),入选的研究对象应能从科研中,受益,，尽可能获得最大效应。,(2),在考虑入选研究对象的,代表性,的同时还要考虑研究对象的均衡性问题。,(3),入选研究对象的,病情,在设计时应予以考虑。,(4),是否以,志愿者,为研究对象应引起重视。,(5),研究对象的,依从性,。,选择研究对象时应注意的问题,“,大象人,”,事件,2006,年在伦敦,Northwick,医院进行了,TGN1412 I,期临床试验,(CD28,人源化单克隆抗体,),。,作用机制：与,T,细胞上,CD28,受体结合，并能够单独激活,T,细胞，使,T,细胞增殖分化，进一步激活体内免疫系统。,临床应用：类风湿性关节炎和多发性硬化等自身免疫性疾病及白血病的治疗。,“,大象人,”,事件,试验纳入了,8,名健康志愿者,(,每人可得,2000,英镑,),，其中,2,人随机分配到安慰剂组。,试验组：,6,名志愿者注射药物后,90,分钟内出现严重的全身炎症反应，在输注药物后,12-16,小时内病情加重，出现多器官功能衰竭和弥散性血管内凝血，转入,ICU,接受治疗。,经抢救，无死亡，但后果非常严重。一名志愿者的脑袋甚至肿成了平时的,3,倍大，看上去就像电影中恐怖的,“,大象人,”,。,“,大象人,”,事件,21,岁的志愿者瑞安,弗拉纳根描述说：,“,我的头开始变得沉重起来，就像里面塞满了石头，很快出现了幻觉。各种颜色不断地闪过，当时好像在与一个想象中的人聊天，讨论一个非常美好的世界,”,。,“,大象人,”,事件的教训和反思,人类对免疫系统的认识还存在很多盲点，而,动物实验和临床试验经常出现相左的结果,。,时间太仓促,，未能根据动物试验估测出一个用于人类的安全剂量 。,英国,政府,为了吸引医药公司到英国进行临床研究，,放宽了药物临床研究的审批,。,研究者和志愿者皆未充分的,认识,到可能发生的危险，应对措施,不足,。,医学实验动物管理实施细则,（,1998,年,1,月,25,日卫生部令第,55,号发布）,第一章 总 则,第六条 根据卫生部医学实验动物质量标准，医学实验动物和实验动物设施分为四级：,一级为普通级；二级为清洁级；三级为无特定病原体（,SPF,）级；四级为无菌级（包括悉生动物）。,第三章 医学动物实验的应用,第十二条 医学实验与研究应当根据不同目的，选用相应合格的医学实验动物，,并在合格的相应级别动物实验环境设施内,进行。,普通实验动物（一级）只能用于教学实验和某些科研工作的预实验。卫生部级课题及研究生毕业论文等科研实验必须应用,二级以上,的实验动物。,实验动物选择的基本原则,1、,充分查阅与课题相关的实验动物与动物实验两方面的文献,通过查阅文献，可了解本领域、本项目以往使用的实验动物情况及其研究结果，有利于充分利用前人的研究成果、研究思想从而确定深入研究计划并可避免重复研究。,实验动物选择的基本原则,2、,尽量选择与人类相似的实验动物,（,1,）结构和功能的相似性,（,2,）时象或年龄状态的相似性,（,3,）群体分布的相似性,（4）,生态或健康状况,的相似性,（5,）,疾病特点,的相似性,（6,）,解剖特点,的相似性,3、,选用解剖、生理特点符合实验目的要求的实验动物,家兔颈部的交感神经、迷走神经和主动脉减压神经是独立行走的，如要观察减压神经对心脏等作用时，须选用家兔；,家兔对体温变化十分灵敏，适于发热、解热和检查致热原等实验研究；,实验动物选择的基本原则,4,、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，而小鼠和猫是中枢兴奋。,津白,1,号为低癌系而津白,2,号为高癌系。,实验动物选择的基本原则,豚鼠,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，必须从食物中摄取，故作维生素缺乏症的研究非常适合。,兔和猫,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究的常用动物。,实验动物选择的基本原则,5,、根据课题研究的目的、内容、水平，选用相匹配的标准化动物,品系,近交系动物,封闭群动物,杂种,F1,代动物,突变系动物,实验动物选择的基本原则,近交系动物,具有基因的高度纯合性、同源性，因而表现出反应的高度均一性。在涉及组织细胞或肿瘤移植的实验中，对个体间的组织相容性有较高的要求，近交系动物成为不可缺少的实验动物。,突变系动物,是带有突变基因的动物，在研究人类的一些代谢病、分子病和肿瘤等时，突变系动物往往有其独特的使用价值。,封闭群动物,由于具有一定的遗传差异，对各种刺激反应的均一性不如近交系动物，但这类似于人体，群体遗传异质性的遗传组成，多应用于人类遗传研究、药物筛选、毒物试验等方面。,一般情况下，近交系动物、突变系动物、杂种,1,代动物的生物反应稳定性和实验重复性都较封闭群好。,动物品系,6,、选用与实验要求相适应的实验动物规格,（,1,）年龄：应选择个体成熟的青壮年动物为宜。,（,2,）体重：实验动物体重与年龄间有一定的相关性，选择发育正常、体重符合要求的实验动物。,（,3,）性别：同一品种（系）动物不同性别对许多外界刺激的反应不一致。,（,4,）生理状况：不同生理状态对外界的刺激的反应不一致。,实验动物选择的基本原则,教学示范选用普通级动物，清洁级动物是国内科研工作要求的标准动物，适合于大多数科研课题，而,SPF,动物则是国际标准的实验动物，对于一些具有国际交流意义的重大课题，最好选用,SPF,动物，但无菌及悉生动物为非常规动物，仅在特殊课题需要时才选用。,7、,经济性原则,实验动物选择的基本原则,3.,实验效应,(experimental effect),实验效应,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。,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,1-2,个，次要效应指标若干个。,客观性强：,1.,硬指标（如实验室的生理、生化指标；易于标准化、量化；死亡、生存）,2.,软指标：病人主述、主观指标,选择指标的依据,特异性高,的指标不易受非处理因素干扰,例：甲胎球蛋白,原发性肝癌；,糖化血红蛋白,糖尿病,敏感性高,的指标能将处理因素效应更好地显示出来,例：血清铁蛋白,缺铁性贫血,选择指标的依据,所选择的疗效指标应能够比较,全面地、客观地,反映治疗效果。,一项研究中可以同时观察多种指标，并且应有,反映不良反应发生情况,的指标。,常用的,计数指标,如：病死率、治愈率、有效率、复发率、并发症发生率等。,也可选用,计量指标,，如：体检时测量的血压、身高、体重等，实验室检查的数据，某种症状或体征出现的次数或程度等。,疗效指标选择,疗效指标的确定,按照可测量性与否分为,主观指标,和,客观指标,两大类，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，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,，一般认为，,客观指标优于主观指标，定量指标优于定性指标，,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。,重点内容,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、受试对象和实验效应,Thank you !,