醫(yī)學(xué)論文實驗設(shè)計的基本原理和類型

醫(yī)學(xué)論文實驗設(shè)計的基本原理和類型實驗研究的概念與類型3.1.1實驗研究概念實驗研究是人們對自然現(xiàn)象在實驗條件下進(jìn)行觀察探討的方法,它昰通過人為控制杲因,地加某些處理,而對設(shè)疋的頭驗因素進(jìn)行觀察、分析與硏究。設(shè)計是研究工作的一個極其重要組成部分。良好周密的實驗設(shè)計,不僅是實驗研究過程的依據(jù)和處理結(jié)果的一個先決條件,也是使科研獲得預(yù)期結(jié)果的重要保證。實驗設(shè)計的目的就是要用盡可能少的人、財、物、時間獲得較可靠準(zhǔn)確、高效的研究結(jié)果,提高成果水平。3.1.2實驗研究類型實驗研究根據(jù)研究對象、研究目的、研究內(nèi)容、方法以及課題來源的不同,其分類方法也不一樣。3.1.2.1根據(jù)研究目的分類①基礎(chǔ)研究:是指探索某些領(lǐng)域的規(guī)律、原則理論和法則為目的創(chuàng)新性研究。醫(yī)學(xué)科研的基礎(chǔ)研究有,探索疾病發(fā)生發(fā)展的機制和規(guī)律,藥物的作用機制某診治技術(shù)的作用機制,揭示生命的本質(zhì)、認(rèn)識生命發(fā)展規(guī)律等研究。②應(yīng)用研究:是指發(fā)展基礎(chǔ)研究成果,將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為技術(shù)或為某特定目標(biāo)提供新方法或新技術(shù)的研究,具有直接的社會效益與直接的或潛在的經(jīng)濟效益的研究。如疾病的防治方法研究、藥物的篩選實驗研究等。③開發(fā)研究:是指以推廣和應(yīng)用為目標(biāo)的,對基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究成果進(jìn)行重大實質(zhì)性改進(jìn)的創(chuàng)新活動,也包括從本國、本地區(qū)、本專業(yè)具體情況出發(fā),進(jìn)行實質(zhì)性改造的技術(shù)引進(jìn)。其應(yīng)用價值高,有較突出的社會效益和經(jīng)濟效益。3.1.2.2根據(jù)研究內(nèi)容和方法分類①調(diào)查研究:是指不施加任何因素,不改變事物的任何條件,直接從自然發(fā)生的現(xiàn)象中搜集資料的研究。它包括居民健康狀況調(diào)查、流行病學(xué)調(diào)查臨床療效追蹤調(diào)查、衛(wèi)生服務(wù)調(diào)查、人口學(xué)調(diào)查、衛(wèi)生學(xué)調(diào)查等。②實驗研究:是根據(jù)實驗設(shè)計的要求,嚴(yán)格控制實驗條件,對受試對象施加某種處理因素后,進(jìn)行觀察驗證而獲得結(jié)論的研究。根據(jù)研究對象不同,又分為以動物為受試對象的動物實驗研究和以人為受試對象的臨床實驗研究。③資料分析性研究:是對原有資料再開發(fā)、再利用的一種創(chuàng)新性活動。它應(yīng)用已有資料進(jìn)行重新整理、歸納、分析,或用新的處理方法、新的技術(shù)發(fā)掘新知識、總結(jié)新經(jīng)驗提供新信息。這種研究在制訂衛(wèi)生政策、衛(wèi)生工作長遠(yuǎn)規(guī)劃方面具有重要意義,也是一種具有重要學(xué)術(shù)價值的研究。3.1.2.3根據(jù)課題來源分類①指令性課題:是指上級主管部門下達(dá)的委托科研課題。②指導(dǎo)性課題:是指國家或上級主管部門通過招標(biāo)、各種基金資助的課題。③自選性課題:是指根據(jù)社會有關(guān)部門需要或自己工作中遇到的技術(shù)或理論上需要研究解決的問題,而自行立題,爭取列入計劃的課題,或與有關(guān)單位聯(lián)合協(xié)作完成的課題。3.2實驗設(shè)計的基本原理實驗設(shè)計雖然有各種類型,但設(shè)計的原理基本上是一樣的:若用T表示處理因素,處理因素的效應(yīng)用e表示,人們總是希望處理因素的效應(yīng)能單獨顯示出來但由于非處理因素S的存在,不可能單獨顯示處理因素的效應(yīng),而是處理因素的效應(yīng)與非處理因素效應(yīng)f共同顯示出來。T+S→·e+f,e和f混在一起。實驗設(shè)計的主要任務(wù)在于排除非處理因素的干擾,使處理因素均衡,以抵消非處理因素的效應(yīng)。用符號表示如下:處理組T+S→e+f對照組O+S→0+f例如,有人研究某新藥有無降血壓的作用,只隨機給一批高血壓病人服用該新藥,觀察平均下降了多少kPa,就解釋該新藥效果怎樣是不合適的,因為此下降的數(shù)值既有藥物作用,也有非處理因素(如休息、改善環(huán)境、心理因素等)的作用,不可以把病人血壓的下降都解釋為該藥物的作用,應(yīng)設(shè)一個安慰劑對照組,使實驗組和對照組的非處理因素均衡抵消,再說明該藥物的作用。3.3實驗設(shè)計的基本原則3.3.1對照性原則.3.1.1對照的意義設(shè)立對照組的意義主要有兩點:其一是通過對照鑒別處理因素與非處理因素的差異,認(rèn)識處理因素的效應(yīng)大小。要觀察某種藥物的療效,或說明某種治療方法的有效性,不能只設(shè)實驗組而不設(shè)對照組。例如報告“XX藥物”治療“XX疾病”經(jīng)“XXX例病人”驗證有效率達(dá)92??說明“XX藥物”如何好這是不可信的。因為臨床上有許多疾病,如感冒等不經(jīng)藥物治療,也是可以自愈的,至于能夠自行緩解的疾病就更為普遍,因為除了治療因素外,一些非處理因素如氣候、營養(yǎng)、休息、心理精神狀態(tài)等也對疾病的發(fā)生發(fā)展有影響。因此,要正確鑒別處理因素的效應(yīng),設(shè)立對照組是必不可少的。設(shè)立對又照組的意義之二在于通過對照消除和減少實驗誤差。即通過對照排除非處理因素的干擾,以使處理因素的效應(yīng)充分顯示出來。在醫(yī)學(xué)研究中,不僅自然環(huán)境和實驗條件對實驗結(jié)果有很大影響,而且生物個體變異使實驗更加復(fù)雜而難以控制。解決這個困難的最好辦法還是設(shè)對照組。對照是使實驗組和對照組的非處理因素處于均衡狀態(tài),其結(jié)果是使實驗誤差得到相應(yīng)抵消或減少,使處理因素的效應(yīng)充分顯示出來。3.3.1.2對照的形式對照的形式有多種,應(yīng)根據(jù)研究目的、內(nèi)容選擇適當(dāng)?shù)膶φ招问?。①空白對?即對照組不加任何處理的對照。例如:要研究長期吸入氯乙烯氣體對動物肝臟的危害,擬用大白鼠做實驗。一組大白鼠每天置于含一定濃度氯乙烯氣體的染毒柜中8小時,作為處理組;另一組則置于含正?？諝獾耐瑯芋w積的染毒柜中8小時。這樣觀察3個月后,將兩組動物處死,觀察其肝臟情況,此為空白對照?？瞻讓φ斩嘤糜趧游飳嶒炑芯?而臨床疾病療效研究一般不宜選用空白對照,因采用空白對照時,易延誤病人的治療。②實驗對照:對照組施加部分非處理因素的對照。例如,觀察賴氨酸對兒童生長發(fā)育的影響,若選取某小學(xué)1-2年級學(xué)生若干名(均為獨生子女,家庭經(jīng)濟條件相近),隨機分成兩組;處理組課間加餐含賴氨酸的面包,對照組則加餐等量的不含賴氨酸的面包,觀察一定時間后,比較其生長發(fā)育狀況。這樣兩組除賴氨酸這一處理不同外,其他非處理條件是相同的,更有利于說明處理因素的效果。這一對照方法,很適宜于臨床療效觀察。③標(biāo)準(zhǔn)對照:即不設(shè)對照組,與以往公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)值或正常值對照。例如,研究某種中草藥有無降壓作用,隨機抽取一批高血壓病人,服用該中草藥一定時間后,測其血壓值,與正常值做對照即可究一般不用標(biāo)準(zhǔn)對照,因為實驗條件不一致,常常影響對比的效果。④自身對照:實驗和對照在同一受試對象身上進(jìn)行的對照。例如:用藥前后對照;左右肢體對照;不同器官對照;先用A藥后用B藥的對照,均屬于自身對照。但應(yīng)注意,選用自身對照時實驗的時間不能太長,否則失去自身對照的意義因為時間久了,自身條件發(fā)生了變化,則難以解釋實驗的結(jié)果。⑤相互對照:不設(shè)對照組,實驗組間互為對扌照。例如:觀察某中草藥和地奧心血康(新藥)治療冠心病的作用,可將冠心病人隨機分成三組,一組服用某中草藥,一組服用地奧心血康,另一組服用消心痛,對比這三種藥物的效果,即為相互對照3.3.1.3幾種不完善的對照①歷史對照:這種對照是將本次研究結(jié)果與本項過去研究結(jié)果或他人過去研究結(jié)果相對比的對照,又叫文獻(xiàn)對照。這種對照往往不能使實驗時間、實驗者及其他實驗條件一致,故認(rèn)為可比性較差。除非影響實驗的因素極小,所選指標(biāo)又非常明確時,才能使用。②重疊對照:又叫重復(fù)對照。例如,有人觀察印刷廠排版車間鉛對工人健康「的影響,選用尿鉛這一指標(biāo)。工人工作前后均做了尿鉛含量檢查。同時又對不接觸鉛的包裝工人工作前后也做了檢查,以此作對照。最后對兩車間工人工作前后尿鉛含量差值均數(shù)做比較。該實驗既有實驗組又有對照組,似很全面。但該設(shè)計有兩次對照,本來排版工人工作前后已做了自身對照,就不必再求差值均數(shù)與其他車間比較,再與其他車間比較即重復(fù)對照。③多余對照:即設(shè)立了不必要的對照。例如,有兩種新舊藥物,已知它們都有降壓作用,欲知它們的療效程度和不良反應(yīng)有何不同,這時只需設(shè)立新舊藥物組對照比較即可,不必另設(shè)對照。如另設(shè)空白對照,或設(shè)其他藥物對照即為多余對照。④對照不足:即有對照組,但對照尚不足。例如:有人設(shè)計某殺蟲劑對糧食污染的動物實驗,觀察污染因素對某些指標(biāo)是否有不利影響。實驗分三組:污染米作飼料組、污染帶糠皮米作飼料組、非污染米作飼料組。此設(shè)計的實驗結(jié)果可能有以下三種情況:一種是三組間均無差別,說明污染因素可能對實驗指標(biāo)沒有不良影響;第二種是一、二組分別與三組有差別,說明污染因素可能對實驗指標(biāo)有不利影響;第三種是一組與三組無差別,而二組與三組有差別,這就判斷不出是因污染因素引起的,還是食用帶糠米造成營養(yǎng)不良所引起的。即使是污染帶糠米的毒性所致,也排除不了營養(yǎng)不良問題。此例可被認(rèn)為是對照不足,因為該例雖設(shè)計了非污染米對照組,只能和污染米做對照,而不能和污染帶糠米做對照,因此該實驗缺少一個非污染帶糠米對照組。3.3.2均衡性原則3.3.2.1均衡的意義實驗設(shè)計應(yīng)遵循均衡性原則,即要求各實驗組與對照組在非實驗因素方面盡可能一致,這種一致性越好,就越能顯示出實驗因素的效應(yīng),減少實驗誤差,有效提高實驗的效率。例如,在動物實驗中,分配到各組去的動物要在種屬、品系、窩別、性別、年齡體重等方面保持基本一致;在臨床實驗中,要求各處理組的病人在年齡性別、病型病情程度等非實驗因素上盡量一致;觀察的方法、指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)、儀器應(yīng)相同;在治療過程中還應(yīng)避免醫(yī)師和病人產(chǎn)生心理偏性。其目的均在于減少誤差,提高實驗的精度3.3.2,2均衡的方法①交叉均衡:交叉均衡是在各實驗組中又各設(shè)立實驗和對照的方法以使兩組的非處理因素均衡一致。例如某研究者欲說明CP1號藥物治療兒童輕度缺鐵性貧血的療效設(shè)計;在甲小學(xué)觀察30名確診為輕度缺鐵性貧血的兒童,服用cPI號作為實驗組在乙小學(xué)觀察30名確診為輕度缺鐵性貧血的兒童,未服用CPIl號作為對照組。觀察指標(biāo)是血紅蛋白含量。結(jié)果甲小學(xué)觀察對象血紅蛋白均值明顯上升,乙小學(xué)觀察對象血紅蛋白略有提高,但較甲小學(xué)低。因而得出CPl號有升血紅蛋白作用的,用于治療缺鐵性貧血有效結(jié)論。這一設(shè)計和結(jié)論,從邏輯上看似乎合情合理,但存在設(shè)計上的不均衡問題,即不清楚兩所小學(xué)兒童的家庭經(jīng)濟條件、地理位置、兒童飲食習(xí)慣、營養(yǎng)條件是否相同或很相近,如果明顯不同,則影響血紅蛋白含量的因素除藥物外,也可能是兒童飲食營養(yǎng)條件。不能將血紅蛋白量升高這一結(jié)果完全歸之于CP號的療效,因此認(rèn)為這個設(shè)計是不均衡設(shè)計。在實驗中,影響實驗效應(yīng)最主要的非處理因素稱為混雜因素。本實驗的混雜因素是飲食習(xí)慣和營養(yǎng)條件這個混雜因素得不到控制,就不能做出上述結(jié)論。但要通過改變兒童飲食習(xí)慣和營養(yǎng)條件來控制這個混雜因素是比較困難的。可通過交叉均衡設(shè)計,以達(dá)到均衡目的。我們將上例的設(shè)計改一下:使甲小學(xué)30名兒童也隨機分成兩組:15名服用CP1,15名不服藥;乙小學(xué)30名兒童也隨機分成兩組:15名服藥號,15名不服藥。觀察一段時間后,將甲小學(xué)15名服藥兒童和乙小學(xué)15名服藥兒童合并,作為實驗組求平均值,再將兩小學(xué)各15名未服藥兒童的測定結(jié)果合并,作為對照組求平均值。這樣兩組比較,如經(jīng)顯著性檢驗后,實驗組的血紅蛋白值高于對照組,且有統(tǒng)計學(xué)意義,就可以說CP號對血紅蛋白有影響,并認(rèn)為對兒童輕度缺鐵性貧血有治療作用,這樣的結(jié)論是比較可靠的。這種設(shè)計為交叉均衡設(shè)計,可以抵消混雜因素對實驗效應(yīng)的影響,即不致于有處理因素與混雜因素交叉的缺點。②分層均衡:分層均衡法是將非處理因素按不同水平劃分為若干個單位組(層),然后在每個單位組(層)內(nèi)安排處理因素這種均衡是用分層的方法使各處理組的非處理因素均衡一致,從而達(dá)到消除非處理因素對實驗結(jié)果影響目的。例如,欲研究振動作業(yè)對工人上肢甲皺皮膚微循環(huán)的影響,且要看每天從事不同振動時間對微循環(huán)的影響。擬觀察32人,分為4組:第一天檢查未從事振動作業(yè)的行政管理人員8人為對照組,第二天檢查每天從事振動作業(yè)2小時的8人為實驗一組,第三天檢查每天從事振動作業(yè)4小時的8人為實驗二組,第四天檢查每天從事振動作業(yè)8小時的8人為實驗三組。如果實驗室不是恒溫,受室外溫度的影響,這個設(shè)計方法是不合理的,因為室溫這一混雜因素影響皮膚溫度的變化,將直接影響肢端微循環(huán)檢査結(jié)果,會使處理因素與混雜因素交織在一起,得不出處理因素的效應(yīng)和差別。若每天檢查各處理組中2名受檢者,這樣每組中都有2名受檢者在同一室溫下進(jìn)行檢查,使室溫這一混雜因素得到均衡。這種設(shè)計方法就是分層均衡設(shè)計。3.3.3隨機性原則3.3.3.1隨機的意義在研究中,對實驗對象的分組以及施于實驗對象的實驗順序都應(yīng)遵循隨機化原則。隨機不等于隨便,也不是隨意。所謂隨機化即每個實驗對象有同等機會被抽取并分配到各組中去。通過隨機化,一是能使所抽的樣本代表總體,縮小誤差;二是使各處理組實驗對象消除或縮小非實驗因素在組間的差別,以提高實驗因素的效應(yīng)。3.3.3.2隨機的方法隨機的方法很多,本節(jié)只介紹以下方法:①摸球或抽簽法:設(shè)用20只大白鼠作實驗對象,用毛刷蘸苦味酸將大白鼠編號并分組;再以相同數(shù)量的圓球或簽棒以同樣順序編號,以球(或簽棒)代表受試對象;然后混合均勻,從中隨機抽取分配到各組中去。此法多適用于受試對象不太多,受試對象之間差異不大,非實驗因素基