医学科研的基本要素

医学科研的基本要素南华大学卫生学教研室,医学科研的基本要素讲授提要一、被试因素1、被试因素的确定2、水平的确定3、因素与水平的组合4、被试因素的施加二、受试对象受试对象的（确立、条件、纯化）受试对象影响因素的控制受试对象的依从性,三、试验效应科研指标的要求与注意事项四、中医科研的要素问题1、被试因素是中医学发展需要的问题2、受试对象应当贯彻病证结合的原则3、观察指标必须从中医现代化出发.,何谓医学科研的基本要素？下面看一个事例：肿瘤坏死因子对人脐静脉内皮细胞组织因子和凝血酶调制素表达的影响研究课题。仔细分析这一研究课题它由三要素组成，即：被试因素（肿瘤坏死因子），受试对象（人脐静脉内皮细胞），试验效应（组织因子和凝血酶调制素）。,通常将这三个组成部分称为科研的三要素，涉及医学科方面的研究即为医学科研的三要素。如何正确选择三要素，这是科研设计的关键问题。下面分别介绍：,一、被试因素,1、被试因素的确定被试因素简称因素(factor)或处理(treatment)。被试因素是由外界施加于受试对象的各种处理内容。来源：生物的、化学的或物理的。受试对象本身的某些特征(如性别、年龄、遗传特性、心理因素等)。例如性别和年龄与心肌梗死患者死亡的关系课题，性别和年龄就是被试因素。,ABO血型与成人男性血液流变性的关系课题，ABO血型就是被试因素。怎样选择被试因素：取决于试验目的。如：研究刺激与平滑肌机械反应的关系，无疑刺激是被试因素；研究药物对某病的疗效，必然药物是被试因素，研究危险因素与某病病情和预后的关系，必然危险因素是被试因素。假说被试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。,注意区分非被试因素：如：对于反应、疗效、病情和预后等情况，除被试因素起作用外，同时还有若干其他因素也会影响这些效应和结果的非被试因素。如何处理非被试因素：确定被试因素的同时，还须明确哪些是非被试因素。将非被试因素，作为误差来源严格控制。减小非被试因素影响。不能减小的非被试因素应使试验组与对照组保持均衡一致。,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。异搏定是被试因素，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被试因素不同以外，所有这些非被试因素都应当保持齐同。,2、水平的选定被试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。,例如观察一个新的药物效应，必须确定剂量-效应关系的存在；如果没有剂量-效应关系，那么这是一种非特异性作用。在最小有效量与最大安全量范围内，研究目的不同，使用剂量也应有所不同。,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。,假如进行毒性试验(如：烹调油烟毒性试验），则应选择超过最大安全量的不同剂量，以分别找出半数致死量(LD50)与最大致死量(LDloo)。但若进行两种药物的药效比较试验，则两者均应采用多个不同剂量，以便对两个药物的剂量效应曲线进行较全面的分析。由此可见，正确选定被试因素的水平是十分重要的。,3、因素与水平的组合依照研究因素与水平的数目，可产生四个不同类型组合，实际也就是四类不同的实验。单因素单水平科研中最常见的实验类型。如“夏枯草提出物对原发性高血压患者降压作用的观察”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。,单因素多水平属单因素多群组的试验。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。特别是珍贵药物、毒性较大的药物或新药剂量的最佳选择，往往需要采用这类试验。如“不同分子量肝素对大鼠内毒素血症的疗效比较”，便属于这类试验。,、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。,多因素多水平事物之间的联系是复杂的，生物效应更是如此。在许多情况下，应当考虑多个因素联合作用。在多因素联合作用中，到底哪个或哪几个因素是主要的?哪个或哪几个因素是次要的?,它们彼此之间有无交互作用?回答这些问题，就应当采用多因素多水平实验。例如：研究酶学试验的最佳反应条件、探索联合用药方案、研究中药复方等等，多因素、多水平便是常用的试验类型。,4、被试因素的施加确保被试因素被施加确保被试因素被施加是保证实验结果准确的重要环节。为此要考虑到以下方面：被试因素如药物注射法较易控制，但要注意取量的准确性。,对口服被试药物，病人是否真正服用试验药物，应以观察者亲眼见到受试对象服下为准。在动物实验中，慢性实验应当采用空腹灌胃，急性实验最好采用十二指肠给药。,施加条件标准化,被试因素的强度、频率、持续时间与施加方法等，都应通过查阅文献和预备试验找出各自的最适条件,然后订出有关规定和制度，使之相对固定。一旦进入正式实验，不允许轻易改变；如确需改变，一般应将被试因素实验条件改变前后的实验结果分别予以处理。,如:被试因素是药物，应当在科研全过程使用同一批药物，以防批间差异干扰实验结果。如被试因素系中药，则应正确选择药物剂型，并使之标准化和相对固定化。,同一中药或复方，不同剂型的有效成分及其含量是不同的；即使同一煎剂，由于煎法不同，其有效成分与含量也会有所差异。因此煎煮方法与时间都应选择最佳条件，并将其固定下来。,、给药时间固定化在临床医学科研中，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。例如相同剂量的尼可刹米，下午2点给药可使67小鼠死亡，而凌晨2点给药小鼠死亡率仅33。,普萘洛尔(心得安)的半致死量在下午7点为98.5ngkg，上午11点则为129.4ngkg。由于给药时间不同，相同剂量药物的作用强度可有很大的差异。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。,药物毒副作用与疗效的大小，不仅有昼夜节律，而且还存在季节性节律的影响。例如苯丙胺的LD50，一月份明显小于七月份。环磷酰胺与氮芥的致畸作用在春夏季较高，冬季最低。,吲哚美辛(消炎痛)的抗炎作用在二月份表现为上午8点作用较强，下午8点作用较弱，但在六月份用药，昼夜节律就变得不明显了。考虑到时间因素影响，故对比性实验应当强调平行进行，绝不能实验组与对照组分别在不同时间与季节进行。,正确选择给药途径与剂量给药途径不同，药物吸收速度与作用方式也不同。一般说来，就药物的吸收速度而言，肌肉腹腔皮下胃肠道。口服由肠道吸收，相当一部分有效成分首先在肝受到生物转化作用；,皮下、肌肉与静脉注入后，一部分有效成分首先在肺受到生物转化作用；动脉内给药则主要作用于被灌流器官。因此，同一药物口服与非胃肠道给药，其作用可能并不完全相同。所以，正确选择给药途径，对于医药科研是十分重要的。,此外，不同途径给药的用量亦应不同。若以口服量为100时，灌胃亦为100，灌肠(直肠)为100200，皮下注射为3050，肌内注射为2530，腹腔注射为2530，静脉注射2025.假如观察的药物是新研制的，或是由某中药新提出的有效成分；试用时的静脉注入量一般为LD50的l/15l/50。,二、受试对象,1、受试对象的确定2、受试对象的条件3、受试对象的纯化4、受试对象影响因素的控制5、受试对象的依从性,1、受试对象的确定医学科研的受试对象(object)：人或动物，植物（药物研究）。根据具体情况可采用整体作受试对象，在体内进行试验(invivo)；也可采用器官、组织、细胞、亚细胞或分子作为受试对象，在体外进行试验(invitro)；,也可采用先体内后体外的方式进行试验，这类试验属半体内试验(exvivo)。在医学科研中究竟在什么层次上进行试验，这服从于工作假说检验的需要。,怎样确定受试对象：受试对象的确定取决于试验目的。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)。,假如研究病因学，往往需要将暴露于与未暴露于某危险因素的人进行比较。倘若研究某病诊断方法，通常需要选择确诊本病的患者与未患本病的人，以便了解该方法的敏感度与特异度。,如果观察某药与某疗法对某一疾病或某病症的疗效，需选择确诊为本病或本病症的患者。假如进行计划生育研究，则应以具有较强生育能力的青壮年作为受试对象。,倘使观察药物的毒性与副作用及药物代谢动力学过程，则可采用志愿者(volunteer)；但是志愿者由于心理与经济等多种因素的影响，可能影响研究结果，甚至易于出现假阳性，所以采用志愿者，应持慎重态度。,2、受试对象的条件在医学科研中，作为受试对象的前提是所选对象必须同时满足两个基本条件：必须对被试因素敏感反应必须比较稳定例如：临床上观察某个药物对高血压病的疗效，期高血压患者对药物不敏感，I期患者，本身血压波动范围较大，因此一般应选择期高血压病患者作为观察对象。,其次，受试对象必须具有可能性，不仅易于取样，安全性好，而且应当以有利于病人诊治为原则。此外，在临床疗效科研中，应当选择具有明显变化的客观指标患者作为受试对象。例如，冠心病不宜选择仅有心前区不适症状的患者，而应选择有缺血性心电图改变的患者,不宜作为一般临床科研的受试对象（存在以下情况之一者）：存在影响反应结果的并发症。危重状态。多种疗法无效(机体反应性和或致病因素与二般病例不同)。不能配合者。但若专门研究合并症、危重病症或顽固性(难治性)病症时，理所当然地应以这类患者作为受试对象。,3、受试对象的纯化受试对象的疾病应是确诊的，且表现具有典型性。非典型的特殊病例不宜作为受试对象，因为特殊病例提示机体或致病因素与一般病例存在差异。,受试对象的病情一般不宜过重或过轻，因病情过重，死亡率很高，不易反映被试因素的疗效；若病情过轻，稍加处理即可痊愈，难以区分不同被试因素的优劣。,因此，只有通过对病情中等病例得到肯定结论后，才宜扩大观察轻、中、重三类不同病情患者。病人的既往史也很重要，如第二、第三次心肌梗死患者的死亡率明显高于初次发作者，因此，它亦应作为纯化分层的依据之一。,疾病诊断与病情分级的标准务必按照全国有关专业学术会议的规定；如无统一规定，则可邀请三个以上外单位专家参加集体讨论制定，切忌个人主观臆断。中医临床科研受试对象的诊断除应有中医诊断外，还必须有西医诊断。,4、受试对象影响因素的控制试验组与对照组性别和年龄均衡。不同性别与年龄的人，他们的激素、代谢与器官功能均有一定的差异，这些因素对许多疾病的疗效都有一定的影响。,一般试验首先选择中青年人作为受试对象，只有肯定疗效后才能扩大到儿童与老年进行观察。除非专门研究妊娠有关课题，一般不应选择孕妇作受试对象。,试验组与对照组手活习惯与嗜好要均衡。生活习惯与嗜好也可以影响试验结果。首先，吸烟可使PGI2合成减少，明显影响动脉粥样硬化与慢性阻塞性肺疾患的治疗效果。,其次，居住条件与家庭负担等因素也可影响疗效，尤其是发病与精神因素有关的疾病更是如此。此外，饮食因素与许多疾病的发生发展有关，如刺激性强的食物易使胃部疾病复发；食用大量黑木耳可能导致出血倾向。,控制这些影响因素，住院病人较易做到，门诊病人往往难以实现。所以，临床疗效科研最好以住院病人为受试对象，将用药的种类、剂量、次数与服药时间严格控制，使之一致，这样试验才真正具有可比性。只有无法对住院病例进行观察时，才能选用门诊病人作为观察对象。,5、受试对象的依从性受试对象的依从性指他们按预定计划接受被试因素的合作程度.绝对的依从只有在麻醉动物实验才能见到。一般患者由于心理、社会、经济等多方面原因而可能出现忘记服药、中途退出实验或换组。这些不依从性表现必然干扰实验计划的完成。,因此，必须充分关心体贴病人，做好病人思想工作，使病人建立对医务人员的充分信任与依赖的心理状态，从而提高病人的依从性。还应当控制试验时间，试验时间过长，病人往往依从性减低。此外，在设计时应制定一旦出现不依从情况的补救措施,三、试验效应,三、试验效应试验效应(effect)被试因素作用于受试对象所引起的试验反应(reaction)。试验效应总是通过具体试验指标来反映的，因此效应指标的正确选定是非常重要的。下面着重介绍科研指标的选择：,1、科研指标的要求：、指标的关联性、指标的客观化、指标的灵敏度、指标的可用性、测定的精确性,指标的关联性选用的指标必须与所研究的题目具有本质性联系，且能确切反映被试因素的效应。所选指标是否符合关联性要求，这往往反映科研工作者的专业知识与技术水平。,在指标选择中，切忌“想当然”的作法。一般说来，功能性指标应与所反映的功能存在本质联系。对于血糖测定，若用班氏试验，易受体内还原物质影响，读数往往偏高，应采用特异性高的葡萄糖氧化酶方法。但是必须明确，人类科学技术是不断发展的，科研工作者应当及时了解最新信息，（不断查新）以使自己的科研工作应用的指标更好地具有高度关联性。,如：长期以采以丙二醛(MDA)作为反映体内活性氧造成脂质过氧化的指标，其实MDA不仅脂质过氧化可以产生，它也可以是血小板正常代谢产物。现已发现异构前列腺素(isoprostane)是活性氧直接催化脂质生成的脂质过氧化产物，它的生成既不要酶参与，也不需花生四烯酸脱下，因此就活性氧引起脂质过氧化的指标而言，目前也出现了以异构前列腺素取代丙二醛的趋向。,、指标的客观化指标分：主观指标和客观指标。主观指标和客观指标的划分，这是由指标数据来源决定的。主观指标：指标数据是由观察者或受试对象根据主观感受程度判定的。如，中医诊病，望、闻、问、切是靠受试者的回答和观察者凭借感受而加以判断。,特点：主观指标较易受观察者与被试者两方面的主观因素的影响，其指标易受心理状态与暗示程度的影响，并且感觉器官的感受往往由于背景条件与对比诱导可发生较大的差异。因此在科研中应尽量少用主观指标。,客观指标：指标数据由仪表指示的。如：心电图、血细胞自动计数等就属于客观指标。特点：目前生物科学技术还不够发达，有些反应尚无适当的客观指标。（上述中医的四诊尚未无确切的客观存指标）有些客观指标灵敏度远不如主观感受。,科研中要正确运用主观、和客观指标。对于主观指标，在可能范围内应尽量消除观察者的主观因素影响。例如，X线胸片中的阴影，虽照片本身是客观的，但描述与取值则是主观的，故仍属主观指标。如：两名医师分别读同一批片子共8931张，结果不一致的占301(2686张)。同一医师在两个不同时间分别阅同一批片子(893张)，结果不一致的占215(192张)。,由此可见，对于这类指标应采取多人、分别观察、盲法判定，而后采用加权平均值法，从而消除主观因素的影响。因为多人可以防止片面性，分别观察可以消除彼此之间的干扰与影响，盲法可以防止偏见。,、指标的灵敏度指标的灵敏度通常是由该指标所能正确反映的最小数量级或水平来确定。在形态学方面，光学显微镜可判断组织和细胞水平的改变，电子显微镜可判断亚细胞超微结构的改变，细胞分光光度计可以测定细胞内某些物质含量的改变。,对于溶液中物质含量的测定，除检出下限外，尚可用检出的最低改变浓度来反映灵敏度。最低浓度常以mgL和gL等单位表示。,正确选择灵敏度：作为科研指标，要求其灵敏度能正确反映被试因素对受试对象所引起的反应，并不是灵敏度越高越好。譬如，测定全血的血红蛋白含量，则可用氰正铁血红蛋白法，以gl为单位；,测定血浆游离血红蛋白可采用苯息丁法，以gL为单位。再如,测定小鼠体重，以感量为0.5g的药物天平即可，若采用感量为0.1mg的分析天平，显然是不必要的，也是不应该的。,、指标的可用性指标的可用性是由该指标的敏感性(敏感度)与特异性(特异度)来决定的。在医学上，理想的试验是阳性只出现在本病存在的条件下，本病不存在时试验是阴性。,可是绝大多数生物学与医学试验，由于生物个体之间存在差异与试验结果呈正态分布或拖尾的偏态分布，故从试验结果来看，患本病者与未患本病者通常在分布上存在不同程度的交错重叠现象(图52)。,如以a为真阳性数，b为假阳性数，c为假阴性数，d为真阴性数。试验的敏感性(se)就是真阳性率，试验的特异性(sp)就是真阴性率。它们的求取公式如下：从临床角度考虑，(1一Se)就是漏诊率，(1Sp)就是误诊率。,对于大多数试验而言，在样本含量确定的条件下，敏感性与特异性存在反变关系。因此，选择指标时不能只考虑敏感性或特异性一方，而应将二者综合起来考虑。试验指标的综合评价常用以下两个办法：作为科研指标，一般要求诊断指数150，诊断效率0.75，可用度0.500若有多个试验指标可供选择时，应选诊断指数高的试验。如几个试验的诊断指数相近时，则应选用其中可用度高的试验。,、测定的精确性精确性包括：指标的精密度与准确度。准确度：是测定值与真实值接近的程度。即：测定正确性的量度。通常以偏差系数(CB)来表示。精密度：是各次测定值集中的程度。它与变异系数(CV)成反比。重复性：在相同条件下多次取样测定结果的精密度。,平时强调试验结果的可重复性，就是在相同条件下多次取样测定结果的精密度。从科研的要求来看，第一位必须准确，第二位要求精密。既准确又精密最好，准确但精密度不很高尚可，但精密度高而准确度差则不行。,以R代表回收率()，x代表测定均值，s代表测定值标准差，则偏差系数与变异系数：偏差系数CB()100R变异系数CV()s/x100对于不同指标，偏差系数与变异系数的要求是不同。即不同指标的精确性要求也是不一致的。指标的精确性与检测指标的方法、仪器、试剂及试验条件有关外，还取决于技术水平及操作情况。因此，在固定其他条件后，以此来考核科研人员的技术情况。,2、科研指标的注意事项作为科研指标，除指标应当符合以上五个条件要求外，还应注意以下几个问题：、标本采集与贮运标准化、实验方法必须标准化与固定化、不能搞“单打一”、从实际出发、尽量争取高、精、尖、新、高度重视实验方法的可靠性、避免其它因素对指标的干扰,标本采集与贮运标准化标本的采集方法、部位、时间、保存与运输等各个环节都应标准化。例如：测定血小板TXB2，除要求患者采血前一周未服过非类固醇抗炎药外，抽血必须使用硅化或塑料管和注射器；抽血时采用肘静脉，以较大针头，力争一针见血.,使用EDTA-Na2抗凝，抗凝液中还应含消炎痛与抑肽酶；运输过程中应避免强烈震动；离心制备贫血血小板血浆，而后贮存于一20以下待测。总之，多个环节都应避免凝血酶的形成与血小板活化，使测得的TXB2的确是体内抽血前已形成的，而不是抽血后血小板活化产生的。,、实验方法必须标准化与固定化第一，同一指标用不同方法，其结果的差别往往是很显著的。例如，血小板计数以枸橼酸钠抗凝，由于存在一定程度血小板聚集，计数结果往往低于肝素抗凝标本；因为EDTA螯合钙离子最完全，故以EDTANa2抗凝血液的血小板计数又略高于肝素抗凝。,第二，不同仪器之间也总具有一定的误差。不同厂家的产品与不同等级的试剂有时也会使指标发生显著改变。,第三，其它实验条件也可能在一定程度上影响实验结果。例如，时间因素等等。因为许多生理指标由于生物钟而呈周期性波动。此外，每个检测人员习惯多少存在一定的偏性，所以，实验指标的检测方法应当标准化，仪器、试剂、条件、时间与人员都应固定。,、不能搞“单打一”无论哪种指标，不可能丝毫不受其它因素的影响，灵敏度越高的指标，影响因素可能越多，越易出现假阳性(或假阴性)结果。因此，在科研中应选用一种以上的不同方法与指标，以相互验证。只有多方法多途径全面观察，才有可能准确地了解事物的全貌。临床上总以多项指标检查肝功能，这也是重要原因之一。,在肝癌的实验诊断中，反向间接血凝抑制试验检查甲胎蛋白(AFP)，这是一个相当敏感的指标，但是假阳性率也较高，故不可单纯根据这一指标来确诊肝癌。,又如急性DIC的诊断：一般应包括血小板计数、纤维蛋白原定量、凝血酶原时间、凝血酶时间、血浆鱼精蛋白副凝试验和FDP免疫学试验(Fi试验)等项。绝对不能仅仅根据某一项指标而加以肯定