实验设计的要素PPT课件

.,1,科研项目书基本内容实验研究的基本要素,王绪刚新乡医学院公共卫生学院供基础医学院临床20班参考使用,.,2,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。,.,3,临床研究中草药与西药对慢性支气管病人的疗效研究目的：中草药疗效是否比西药好？,你对下列研究如何设计？,.,4,一、科研项目书的内容,.,5,.,6,项目名称,项目名称要新穎:新思想、新概念、新构思；新理论、新方法、新技术。要用关键词点明拟研究工作的特色或创新；此关键词应是申请项目在该领域内、国内外最有学术价值的突破点；此突破点应是设计书论证围绕的中心。,选题时忌讳项目名称重复，即使所提出的与以前项目的研究内容有所不同，甚至有所创新，但名称重复则很难给人以新意。,.,7,项目名称能体现项目的科学意义与学术价值学术意义，是否前沿领域；理论上作何改进和发展。理论问题，即规律性问题、普遍性问题，不是技术问题实用意义，是理论问题，科学问题，但仍要强调对实际应用的前期意义。切忌写成政协委员和人大代表的提案，重要问题不一定是科学问题。,.,8,设计内容1立题依据,为什么要做这个研究？,.,9,科学问题的提出,研究动态,项目的科学意义,参考文献,.,10,.,11,.,12,.,13,.,14,查阅文献应紧紧围绕以下5个问题：1有助于认识本课题意义的文献;2有关本课题的既往研究工作;3本课题研究的现状4可供借鉴的方法5关于本课题的不同见解与争论，特别是与自己假设相反的见解及工作。项目的国内外研究现状分析，强调项目的必要性、重要性和研究意义，提出项目解决的问题与可达到的目标，并附主要参考文献及出处对基础研究，着重结合国际科学发展趋势，论述项目科学意义对应用基础研究，着重结合学科前沿，围绕国民经济和社会发展中的重要科技问题论述其应用前景,.,15,设计内容2研究目的,一切要围绕目的进行，是标题的进一步的具体化:研究具体要达到的目标和解决的问题，即研究结束时要回答的或解决的问题，是研究对象、研究方法、成果和应用的高度概括；目的常用一、两句话表达，但不是一句口号，研究者自己必须清楚要做什么；目的不是研究的意义，也不是研究内容的阶段性成果的罗列。,研究有什么作用？,.,16,.,17,设计内容3研究内容,实现目的必须要研究的内容和拟解决的关键问题研究内容的确定必须紧密围绕研究目的研究内容是实现研究目的的途径,研究做些什么？,.,18,设计内容3研究内容,写作要求：围绕目标逐次展开（相互印证、逐步深入、有理有节）研究内容层次分明（不同的研究内容、研究层次、研究手段）研究方法应用恰当（如实验体系、实验方法、理论模型）浑为一体，可操作性强,.,19,.,20,设计内容4研究方案,针对研究内容所需要的研究方法技术路线、实验方案、仪器、试剂每一项研究内容都需要具体的方法去实现，是设计的核心。,怎样做？,.,21,设计内容4研究方案,技术路线,.,22,设计内容4研究方案,重要内容有研究对象（时间、地点、定义、条件、样本量、对照选择）研究因素（一般、直接、辅助）研究方法（调查、临床、试验、历史）仪器试剂（型号、生产商、制剂）,.,23,研究方案-拟解决的关键问题,存在问题：未能抓住关键问题或抓得不准。撰写要求：找出关键问题，写出解决办法。什么是关键问题？-研究过程中对达预期目标有重要影响的某些研究内容或因素(理论问题)。-为达预期目标所必须掌握的关键技术或研究手段(技术问题)。,.,24,设计内容5资料分析方法,分析指标均数：表示计量资料的集中趋势率：表示某事件发生的程度、严重性比：表示某部分的比重、构成危险度：表示两个因素间的关联程度显著性检验方法区间估计分层分析剂量反应关系分析多因素分析,.,25,设计内容6预期结果,根据以上设计起码可以得到的研究结果。,理论成果：建立/丰富/补充/填补有望阐明机制，从的角度揭示机理，为提供理论依据。技术方法：建立/完善.专利：可望获得论文：预计在国际、国内期刊上发表论文8-10篇。人才培养：青年科技骨干、博硕研究生,.,26,设计内容7质量控制,各研究环节可能影响质量的因素采取质量控制的措施措施的效果,.,27,设计内容8可行性分析,人财物方法技术时间环境,.,28,原始创新：本人的新理论或修改传统的理论；新技术、新方法的发明创造。跟踪创新：在前人工作基础上补充、完善现有理论；对原有技术、方法进行修改后产生112的效果。,设计内容9创新性分析,.,29,设计内容10进度及经费预算,研究各阶段的时间安排研究所需要的经费（各个环节）,.,30,二、实验研究的三要素,.,31,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（experimentalstudy）观察性研究（observationalstudy）,.,32,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。,.,33,医学科研设计,研究设计包括专业设计和统计设计两部分。专业设计主要是选题，建立假说、确定研究对象和技术方法等，是科研创新性与学术水平的决定因素。统计设计则是围绕专业设计，确定统计设计类型、样本大小、分组方法、统计分析指标及统计分析方法等，以确保资料的可靠性，保证统计分析的准确性，是控制误差、改善实验有效性的关键因素。良好的设计是顺利进行实验和统计的先决条件，是使实验研究取得预期结果的重要保证。,.,34,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？,.,35,实验研究的特点,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。,.,36,实验研究的分类,动物实验animalexperimental临床实验clinicaltrial社区干预实验communityinterventiontrial(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。,.,37,实验研究的基本要素Elementsofexperimentalstudy,.,38,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。,对象选择,.,39,如用补阳还五汤对大白鼠血脑屏障影响的实验研究，该研究中所用的补阳还五汤称为处理因素，大白鼠称为受试对象，血脑屏障变化称为实验效应。如何正确选择三大要素是科研中专业设计的关键问题。,对象选择,.,40,降压药,高血压病人,血压值变化,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,.,41,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,.,42,1.处理因素(treatmentfactor),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。,.,43,(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、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。例如，“性别和年龄与心肌梗死患者死亡率的关系”课题中，性别和年龄就是处理因素。,处理因素,.,44,ABO血型与成人男性血液流变性的关系ABO血型就是处理因素。怎样选择处理因素：取决于试验目的。如：研究刺激与平滑肌机械反应的关系，无疑刺激是处理因素；研究药物对某病的疗效，必然药物是处理因素，研究危险因素与某病病情和预后的关系，必然危险因素是处理因素。假说处理因素本身含糊不清或张冠李戴，那么整个科研工作就会从根本上被否定。,处理因素,.,45,注意区分非处理因素如：对于反应、疗效、病情和预后等情况，除处理因素起作用外，同时还有若干其他因素也会影响这些效应和结果的非处理因素。如何处理非处理因素：确定处理因素的同时，还须明确哪些是非处理因素。将非处理因素，作为误差来源严格控制。不能减小的非处理因素应使试验组与对照组保持均衡一致。,.,46,例如异搏定对大鼠肺动脉内皮细胞黄嘌呤氧化酶活性的影响研究。异搏定是处理因素，但是细胞数量、细胞外钙离子浓度、氧分压、次黄嘌呤含量、pH、温度等均可影响黄嘌呤氧化酶的活性，因此试验组与对照组除处理素不同以外，所有这些非处理因素都应当保持齐同。,处理因素,.,47,处理因素作用于受试对象引起的效应与水平(1evel)有着依赖关系。如：以药物作为被试因素，剂量就是水平。在科研中，被试因素水平的选择，取决于试验目的。注意：被试因素不能过大、过小。被试因素过大可能引起损害或中毒，过小则不可能观察到应有的效应。,水平的选定,.,48,例如：进行药效筛选试验，希望不要漏掉有效药物，那么应选择最大安全量，通常采用半致死量(LD50)的l10左右。若研究药效的影响因素，则应采用半数有效量(ED50)，因为在这个水平药效曲线的斜率最大，如某因素对药效有影响，则可明显的反映出来。若进行毒性试验，则应选择超过最大安全量的不同剂量，以分别找出半致死量(LD50)与最大致死量(LD100)。,水平的选定,.,49,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：单因素单水平和单因素多水平。、单因素单水平科研中最常见的实验类型。如“细菌脂多糖对人外周血单个核细胞干扰素r分泌的影响”就属单因素单水平试验。优点：这类实验的条件较易控制，相对简单易行。缺点：若有多个因素待试时，则进度太慢。,因素与水平,.,50,、单因素多水平如：比较同一刺激不同强度的反应，比较不同剂量药物对某病的疗效观察，属于这类试验。如“孕激素对滋养细胞基质金属蛋白酶-9表达的影响”，便属于这类试验，设计3种不同浓度孕激素，模拟妇女不同状态（妊娠不同时间）孕激素水平。,.,51,、多因素单水平比较不同药物、不同疗法、不同复方、同一复方中的不同单味中药、同一单味中药中不同有效成分的疗效，或者比较不同因素在某一疾病中的作用，通常需要采用这类试验。如中西医结合研究中，比较中药与西药联合的疗效，属于这类试验。,.,52,、多因素多水平为更客观、全面分析问题，医学研究中通常需考虑多种因素对实验结果的影响，以提供丰富的信息。如：地塞米松抗过敏效应实验研究，地塞米松给药方式：口服、肌注，给药剂量（0.1、0.5、1mg/kg），属2因素多水平研究。,.,53,1.抓住实验研究中的主要处理因素：主要处理因素通常是本人或他人提出假说基础上，根据研究目的和实施可能确定。2.找出非处理因素并加以控制：非处理因素可产生混杂效应，影响处理因素效应及对比。3.处理因素的标准化：保持处理因素在实验过程中始终如一，保持不变，按统一标准进行。在临床医学科研中，药物是最常见的被试因素。由于生物节律的存在，不同时间药物的毒副作用与疗效是不一致的。例如同剂量洋地黄，夜间给药可比白天给药敏感性高约40倍；糖尿病人凌晨4时左右对胰岛素最敏感。因此每天给药时间应当固定。,确定处理因素须注意的问题,.,54,2.受试对象(studysubjects),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。,.,55,怎样确定受试对象：受试对象的确定取决于试验目的。譬如研究参考值(正常值)范围，应当选择健康人作为受试对象，通常需要在不同性别与不同年龄分别选择较多的健康人或“相对健康者”(指未患有影响该指标的疾病和未患有重要脏器疾病的人)。,2.受试对象(studysubjects),.,56,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(studysubjects),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。,.,57,试验对象的选择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,.,58,评价某药物治疗感冒的有效性和安全性的期临床试验,.,59,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(studysubjects),.,60,(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,.,61,“大象人”事件,2006年在伦敦Northwick医院进行了TGN1412I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。,.,62,“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。经抢救，无1例死亡，但后果非常严重。1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”。,.,63,“大象人”事件,幸运逃过一劫的23岁电视台技术员拉斯蒂克罕回忆说：“当我们被注射新药几分钟后，试药室就变成了人间地狱，大多数人就像多米诺骨牌一样倒下。一开始他们拼命地将衣服扯下，抱怨身体奇热。接着一些人开始发出尖叫，说他们感到自己的脑袋仿佛快要爆炸。然后他们开始昏厥、呕吐、在床上打滚。那情景真是太恐怖了！”,.,64,“大象人”事件,据另一名生命垂危的“试药人”的女朋友马歇尔称，“我走进病房后，差点昏了过去。他本来是一个黝黑英俊、肌肉结实的28岁男人，但他看起来就像个妖怪。脑袋也异常肿胀，并且带着奇怪的紫色和黄色，看上去就像个怪物和电影中的恐怖“象人”，他的肺脏、心脏和肾脏都出了故障，他们试着把药从他身体里吸出来，但他的内脏都已被感染。他们说他随时可能死掉。”,.,65,“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”。,.,66,“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。,.,68,3.实验效应(experimentaleffect),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单位的反应和结果，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。,.,69,指标的客观性根据监测指标数据的来源，可将其分为2类主观指标：观察者或受试对象主观判断或感受，如：观察者对受试对象营养状况，异常行为等评价或者受试对象对疼痛、焦虑主观描述客观指标：通过仪器设备测量获得，能较真实显示效果反应大小，如应用流式细胞仪检测膜表面蛋白表达，定量PCR仪检测基因，临床血液生化指标,科