医学科研思路和实验设计

医学科研思路和实验设计 袁秉祥西安交通大学医学院82657724 ybx 科研基本过程 知识和技术积累工作积累文献复习学术交流 选题创新思维提出问题 实验设计专业 统计 管理 实验过程 论文写作分析 推理 总结 遇到问题 发现问题 资料积累分析 已知 未知数 探索规律 模拟实际 构建模型 假说 反复验证和修正 确立模型 取得成果 关键问题或边缘问题 难题和重大问题或一般问题 全局问题或局部问题 理论问题 绝对创新 或技术问题 相对创新 应用基础 选题 创新思维提出问题 科研思路和选题 创新 开发 顺向外展 uni directionalextrapolation 1 沿最新发现 思路 观点 概念 方向提出新课题 2 侧向型或枝节性课题 新颖 1 主导性 前沿性 深入性课题 更快 更高 更本质 2 沿着自己研究室的工作积累和长期坚持的研究方向提出更深入 更全面的课题 3 经过国内外的技术合作 学习进修 攻读学位 将参与的课题延伸或扩展 提出新的课题 科研助手科研主持人首席科学家 4 通过学术交流 特别是国际学术会议 获得最新 最全面的科研信息 综合分析 结合实际 提出自己能解决的新问题 开辟新的方向和引导世界跟踪 5 技术引进 填补空白 1 以一定线索为依据 对传统理论 观点提出有根据的疑问 并向相反方向推论 进而开创出新的研究领域和方向 心脑缺血损伤研究 抗缺血研究 缺血再灌注损伤 缺血预适应保护 缺血后适应保护 灌注治疗 短时间缺血 舒张血管抗血栓形成 溶栓血液流变抗动脉硬化减少耗氧耐缺氧 代谢 抑制调亡介入和手术 药物预适应 逆向外展 reverseextrapolation 2 通过偶然机遇 意外发现 对传统观点提出疑问 进行反向思维 进而开创出新的研究领域 提出疑问 内皮细胞 EDRPs NO 心血管 免疫和神经功能 1998年生理与医学Nobel奖 血管内皮损伤 血管内皮完整 RobertFFurchgott LouisJIgnarro FeridMurad 交叉扩展 acrossextrapolation 1 学科借鉴原油管道输送 血液流变学 2 学科 学部交叉分子生物学 信息学 生物信息学 所有医学领域数学 医学 定量医学 实验设计 量效关系 动力学 心理学 医学 医学心理学航空医学 航天医学 海洋医学 高原医学 核医学 4 临床 基础医学交叉从临床寻找实际意义的基础问题 从基础寻求技术和理论突破 基础 临床结合解决重点或重大问题 3 相邻学科交叉 学科分支 5 临床医学 药学交叉 临床药学 用已知化合物 药物 揭示生命现象和规律 用已知生命体 筛选平台 发现新药物和活性物质 已知化合物 受体离子通道转运体酶 已知靶蛋白 递质 激素 内在活性物质 细胞因子 靶位 机体变化 信号转导基因表达 受体离子通道转运体酶 化合物 10 000 药物 1 2 活性化合物 筛选平台 借助工具药揭示生命奥秘 生命现象 生命物质 临床科研设计和数据处理 以机体 动物 病人 标本 自身作为对照的配对资料 即在同一个体上观察处理前后的变化 如同一标本 血样 尿样 用2种检测方法的结果比较 一批病人两个疗程的比较 给药前A 给药后A A1 给药后A1 A2 给药后A2 A S 1 单组自身比较设计 分组对照设计 实验设计 n 20 n 20 1个疗程 2个疗程 n 20 有效率 50 有效率 60 配对t检验 泊松分布 关联x2和优势x2 阴性对照组B阳性对照组C实验组 1 D实验组 3 E实验组 10 F 2 单纯平行对照 实验设计 分组对照设计 量反应 单因素 组间 方差分析 两两对比 t t 或q q 检验 最常用 最简单的设计 实验组和对照组同步开始 同步结束 对比组 质反应 x2检验或直接几率法检验 样本数较小 量效关系的显著性检验 tr 实验组和对照组同步开始 多次测量 同步结束 如 给药前 给药后10 30 60 120min 3 多次测量平行对照 数据处理 多次测量的方差分析 实验设计 分组对照设计 如给药前数据已有差异 应进行数据转化 用变化 差值 或变化率表示 对照组A 实验组B 给药后 给药前 给药 对照组A实验组B对照组A实验组B对照组A实验组B 第一批 第二批 第三批 第1段第2段第3段 4 平行分批分段对照 实验设计 分组对照设计 不可将多批数据综合一并处理 而应求出批间变异进行析因处理 析因t检验 方差分析 某些研究和测定无法做到同时同地完成 经常需要跨时间 多中心完成 但在数据处理时应注意批间和顺序变异 对照组A 实验组B 1层 2层 3层 1层 2层 3层 对照组 实验组 5 平行分层对照 均衡随机 实验设计 分组对照设计 多因素方差分析 按平行对照处理 t t q q 检验 临床研究中先将可控因素 如性别 体重 病情 病程 进行分层 3个层次 然后在每一层次中再进行随机分组 交叉对照设计适合于动物或病人状态稳定 刺激或药物作用后可恢复到原来状态 如自发性高血压大鼠和二期高血压病人对降压药的作用 在进行临床相对生物度测定时 通常采用这种交叉配对设计 1 一次交叉 AOB BOA 交叉配对设计A 对照组 清洗期B 对照组 B 实验组 7t1 2 A 实验组 6 交叉对照 实验设计 分组对照设计 所得数据可进行显著性检验或生物等效性分析 采用双向单侧t检验 ABCABCDABCDEABCDEFBCABCDABCDEABCDEFACABCDABCDEABCDEFABDABCDEABCDEFABCEABCDEFABCDFABCDE3 34 45 56 6 2 多次交叉 拉丁方设计 实验设计 分组对照设计 拉丁方设计巧妙合理 同一病例 动物和标本可多次使用 所需例数较少 消除了用药顺序影响和个体差异的干扰 统计效率很高 拉丁方设计特别适于病情和模型稳定的珍贵病例或动物的研究 缺点 实验周期成倍延长 方差分析数据库稍复杂 1 正交设计 Orthogonaldesign 均衡分散 试验点在试验范围内排列规律整齐 整齐可比 试验点在试验范围内散布均匀 L是正交设计表的符号 例如L4表示4种组合 L4 23 表示3种因素各2个水平 分析主要因素还是次要因素 独立作用还是有相互影响 组方和剂量比例 7 多因素 多水平分析 每个表有一代号Un qs U表示均匀设计 n次试验 每个因素有q个水平 s表示最多因素数 即最多有s列 其中n q 设计表U6表示有6个因素 如联用药物 做6次试验 每个因素有6个水平 如剂量水平 2 均匀设计 Uniformitydesign 效率高 试验次数少 适用范围 多因素多水平均匀设计可获得精确组方比例 小复方少水平正交设计可获得粗略组方比例 更多因素少水平 中药方剂 水平数2 3个 常用正交t值法 多因素固定水平 6 权重配方设计可获得精确组方比例 通常药物的实验剂量需要通过预实验摸索求得 或通过查阅资料获得 经常以mg kg或g kg作为剂量单位 人与动物之间 不同种属动物之间的剂量呼应关系应按体表面积来计算 还应注意药效学研究与毒理学研究 临床前研究与临床研究之间的剂量呼应关系 剂量设计关系到实验的成败 8 剂量设计 实验设计 剂量设计 1 按体表面积比率换算等效剂量 实验设计 剂量设计 在动物和人的体重与标准体重相差较远时用下列公式剂量 DB DA RB RA 3 WA 3 WB DB为欲求算动物剂量 DA是已知动物剂量 WA和WB分别是它们的体重 RA和RB分别是它们的体重系数 各种动物和人的体型系数见下表 种属小鼠大鼠豚鼠兔猫猴犬人R0 060 090 0990 0930 0820 1110 1040 11 2 体型系数估算法 实验设计 剂量设计 根据体表面积 人与各种动物之间的剂量不同 动物的体重越小 剂量 kg 越大 动物和人的剂量比例关系 按 kg计算 如下 人 犬 猴猫兔 豚鼠 大鼠 小鼠1 2 3 3 5 5 7 7 9 9 11 3 粗略估算法 实验设计 剂量设计 二 数据处理 数据处理 计数资料 质反应 计量资料 量反应 数据处理 例1 药效学研究 对照药为100 8 n 10 新药为94 7 n 10 判断差异性和等效性 1 计算2组标准误 Se 3 36 2 差异性判断 t 100 94 3 36 1 79 P 0 05 无显著意义 3 等效性判断 查表或计算得T 1 734 等效判断标准D 0 1 等效界值 L 0 1 100 1 734 3 36 4 17均数差绝对值为6 大于L值 故等效性不合格 可见t检验P 0 05 并不能说明两药等效 例2 药效学研究 对照药为60 2 n 20 新药为64 3 n 20 判断差异性和等效性 1 两组标准误 Se 0 81 2 差异