医学科研设计-假说+三要素

1、科学研究的第一步科学研究的第一步-提出假说提出假说医学科研设计医学科研设计罗自强罗自强中南大学基础医学院中南大学基础医学院 假说是根据一定的科学事实和科学假说是根据一定的科学事实和科学理论，对拟研究的问题提出的假定性说理论，对拟研究的问题提出的假定性说明或试探性解释明或试探性解释 科学研究就是提出假说科学研究就是提出假说-实验检验假实验检验假说说-修正和发展假说的过程修正和发展假说的过程 一、假说的作用一、假说的作用1. 为形成新理论提供毛胚为形成新理论提供毛胚2. 为实验设计提供方向为实验设计提供方向3. 为科研发展提供焦点为科研发展提供焦点二、假说的特性二、假说的特性1.来源的科学性和客观

2、性来源的科学性和客观性 胃肠道神经支配的第三成分假说的提出胃肠道神经支配的第三成分假说的提出2.说明的假定性说明的假定性3.预见的可验性预见的可验性 可以被检验可以被检验4.发展的螺旋性发展的螺旋性 假设检验再假设再检验假设检验再假设再检验澳大利亚某地羊发生贫血澳大利亚某地羊发生贫血 水草丰富，假定缺铁水草丰富，假定缺铁 粗制铁剂可预防假设成立粗制铁剂可预防假设成立 纯铁剂无效第纯铁剂无效第2假设：疗效来自铁的杂质假设：疗效来自铁的杂质 各种微量元素，钴有效第各种微量元素，钴有效第2假设成立假设成立 口服钴有效，注射无效第口服钴有效，注射无效第3假设：肠道微生物利用钴假设：肠道微生物利用钴合成

3、抗贫血物质合成抗贫血物质 比较不同微生物利用钴，发现大肠杆菌可利用钴合成比较不同微生物利用钴，发现大肠杆菌可利用钴合成B12，再抗贫血，再抗贫血 三、假说形成的方法三、假说形成的方法假说的提出需要创新性思维假说的提出需要创新性思维假说形成的基础假说形成的基础u 假说建立在客观事实的基础上假说建立在客观事实的基础上u 假说是科学的想象和推理假说是科学的想象和推理u 假说应能解释已有现象假说应能解释已有现象u 假说需突破传统思维假说需突破传统思维假说形成的方法假说形成的方法1.比较分类比较分类 比较对象间的异同，并进行分类比较对象间的异同，并进行分类受体分类受体分类血型的发现血型的发现2.归纳推理

4、归纳推理-由特殊到一般由特殊到一般 （1）求同法）求同法 根据事物发生的一致性根据事物发生的一致性（2） 求异法求异法 根据事物间的差异根据事物间的差异 Robert F. Furchgott EDRF的发现的发现1998年获诺贝尔奖年获诺贝尔奖（3）剩余法）剩余法3.演绎推理演绎推理-由一般到特殊由一般到特殊由已知规律推论未知事物由已知规律推论未知事物根据根据DNA碱基序列推出蛋白质的一级结构碱基序列推出蛋白质的一级结构从蛋白质的一级结构预测蛋白质的高级结构从蛋白质的一级结构预测蛋白质的高级结构从蛋白质的高级结构预测它的细胞定位和功能从蛋白质的高级结构预测它的细胞定位和功能根据两个或两类对象

5、有部分属性相同，从而推出它们的其根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出它们的其他属性也相同他属性也相同4.类比推理类比推理-从特殊推向特殊从特殊推向特殊EDRF与与NO生物学作用的相似性生物学作用的相似性n 半衰期短半衰期短n 被被Hb和超氧阴离子灭活和超氧阴离子灭活n 舒张血管作用伴随舒张血管作用伴随cGMP的增高的增高推测：推测：EDRF本质可能是本质可能是NO解释性原则解释性原则 * 有事实依据有事实依据 * 解释已有事实解释已有事实 能解释旧理论能解释的事实能解释旧理论能解释的事实 能解释旧理论不能解释的事实能解释旧理论不能解释的事实相容性原则相容性原则 不应与已有的基本理论相矛盾

6、不应与已有的基本理论相矛盾 如如 休克的微循环学说休克的微循环学说 休克的细胞因子学说休克的细胞因子学说简单性原则简单性原则可检验性原则可检验性原则建立假说的原则建立假说的原则假说上升为理论的条件假说上升为理论的条件n能解释旧理论能解释的事实能解释旧理论能解释的事实n能解释旧理论不能解释的事实能解释旧理论不能解释的事实n能够正确预见尚未观察到的自然现象能够正确预见尚未观察到的自然现象证实与证伪证实与证伪天下乌鸦一般黑天下乌鸦一般黑证实：观察每一只都是黑的后才成立证实：观察每一只都是黑的后才成立证伪：只要发现一只不是的就不成立证伪：只要发现一只不是的就不成立破译西塔潘猜想破译西塔潘猜想 医学科研

7、方法学医学科研方法学医学科研的基本要素医学科研的基本要素中南大学基础医学院生理学系中南大学基础医学院生理学系罗自强罗自强内皮素内皮素-1对肺对肺型细胞表面活性物质合成的调控型细胞表面活性物质合成的调控 被试因素被试因素实验对象实验对象实验效应实验效应一、被试因素一、被试因素1. 1. 因素（因素（factorfactor）与水平）与水平 （levellevel） * 雌二醇对肺成纤维细胞增殖的调控雌二醇对肺成纤维细胞增殖的调控 * 不同季节环磷酰胺对小鼠精子细胞致畸效应的研究不同季节环磷酰胺对小鼠精子细胞致畸效应的研究* 性别与年龄和心肌梗塞病死率的研究性别与年龄和心肌梗塞病死率的研究 * 心

8、理应激与高血压发生的关系心理应激与高血压发生的关系 * CC16 gene polymorphism influences the degree of airway responsiveness in asthmatic children 外源性的：外源性的： 人为给予的物理、化学、生物因素人为给予的物理、化学、生物因素 外界客观存在的：气候、季节等外界客观存在的：气候、季节等内源性的的自身特征：内源性的的自身特征： 性别、年龄、心理、遗传因素性别、年龄、心理、遗传因素因素因素实验的目的是阐明被试因素的作用实验的目的是阐明被试因素的作用被试被试因素（因素（T T）+ +非非被试被试因素（因素（

9、N N） t + n t + n 实验组：实验组： T + N t + n T + N t + n 对照组：对照组： N nN n必须明确被试因素；各组间非被试因素必须一致必须明确被试因素；各组间非被试因素必须一致效应效应 T tt水平的选定水平的选定水平：水平：实验因素的不同的量或状态实验因素的不同的量或状态被试因素的效应与水平有依赖关系被试因素的效应与水平有依赖关系药物如果没有量药物如果没有量-效关系，为非特异作用效关系，为非特异作用水平的选择与目的有关水平的选择与目的有关药效筛选：最大安全量（通常药效筛选：最大安全量（通常LD50LD50的的1/101/10）影响药效的因素：半数有效浓度

10、（影响药效的因素：半数有效浓度（EC50EC50） 半数有效剂量（半数有效剂量（ED50ED50）毒性实验：半数致死量（毒性实验：半数致死量（LD50LD50） 最大致死量（最大致死量（LD100LD100）单因素单水平：单因素单水平： 简单易行，效率不高简单易行，效率不高单因素多水平：比较不同剂量单因素多水平：比较不同剂量多因素单水平：比较不同因素（药物、疗法）多因素单水平：比较不同因素（药物、疗法）多因素多水平：探索联合用药方案、最佳反应条件多因素多水平：探索联合用药方案、最佳反应条件因素与水平的组合因素与水平的组合2.2.因素的施加因素的施加 确保因素的施加确保因素的施加 被试因素标准化

11、：保证被试因素在被试因素标准化：保证被试因素在整个实验过程中始终保持一致整个实验过程中始终保持一致 剂量、剂型、给药时间、用药剂量、剂型、给药时间、用药时间、给药途径、药品批号时间、给药途径、药品批号季节节律季节节律苯丙胺苯丙胺 LD50 1月小于月小于7月月实验组和对照组平行进行实验组和对照组平行进行给药途径给药途径* 吸收速度吸收速度 静脉注射静脉注射吸入吸入肌肉肌肉=腹腔腹腔皮下皮下口服口服经肛经肛贴皮贴皮* 药物的生物转化药物的生物转化 口服口服 先经肝转化先经肝转化 皮下、肌肉、静脉皮下、肌肉、静脉 先经肺转化先经肺转化正确选择剂量正确选择剂量口服口服 100%灌胃灌胃 100%灌肠

12、灌肠 100-200%皮下皮下 30-50%肌肉肌肉 25-30%腹腔腹腔 25-30%静脉静脉 20-25%二、受试对象二、受试对象 实验对象的确定取决于试验目的实验对象的确定取决于试验目的1.受试对象的选择受试对象的选择（1）敏感、稳定）敏感、稳定 动脉粥样硬化动脉粥样硬化 兔兔 过敏反应过敏反应 豚鼠豚鼠 心肌缺血心肌缺血 狗、兔、大鼠、猪狗、兔、大鼠、猪 降压治疗降压治疗 高血压高血压II期期（2）可行性）可行性（3）病人诊断明确（客观指标）病人诊断明确（客观指标）实验动物实验动物种属、品系、窝别、性别、龄、体重、营养状种属、品系、窝别、性别、龄、体重、营养状态和饲养条件态和饲养条件

13、实验动物分为四级：实验动物分为四级：一级，普通动物（一级，普通动物（conventinal animal）：教学和）：教学和预试预试 二级，清洁动物（二级，清洁动物（clean animal）：大多数的科研）：大多数的科研三级，无特定病原体动物（三级，无特定病原体动物（specific pathogen free animal）：为国际标准级，所有科研）：为国际标准级，所有科研四级，无菌动物（四级，无菌动物（germfree animal）：特殊课题）：特殊课题 实验动物管理条例（国家科委，实验动物管理条例（国家科委，1988）第四章第四章 实验动物的应用实验动物的应用 第十九条第十九条 应用

14、实验动物应当根据不同的实验目的，应用实验动物应当根据不同的实验目的，选用相应的合格实验动物。申报科研课题和鉴定科研选用相应的合格实验动物。申报科研课题和鉴定科研成果，应当把应用合格实验动物作为基本条件。应用成果，应当把应用合格实验动物作为基本条件。应用不合格实验动物取得的检定或者安全评价结果无效，不合格实验动物取得的检定或者安全评价结果无效，所生产的制品不得使用。所生产的制品不得使用。 第二十条第二十条 供应用的实验动物应当具备下列完整的供应用的实验动物应当具备下列完整的资料：资料： （一）品种、品系及亚系的确切名称；（一）品种、品系及亚系的确切名称； （二）遗传背景或其来源；（二）遗传背景或

15、其来源； （三）微生物检测状况；（三）微生物检测状况； （四）合格证书；（四）合格证书； （五）饲育单位负责人签名。（五）饲育单位负责人签名。实验动物管理条例（国家科委，实验动物管理条例（国家科委，1988）下列情况一般不作为临床研究对象下列情况一般不作为临床研究对象* 存在影响结果的并发症存在影响结果的并发症* 危重状态危重状态* 多种疗法无效多种疗法无效* 不配合者不配合者2.选择适当的研究水平选择适当的研究水平整体实验整体实验 （in vivo） ： 综合性实验综合性实验离体实验离体实验 （in vitro）：）： 分析性实验分析性实验 器官水平器官水平 细胞水平细胞水平 分子水平分子水

16、平半体内实验（半体内实验（ex vivo）：）： 分析性实验分析性实验3.受试对象的纯化受试对象的纯化 所用受试对象力求一致，尽力减少个体差异，所用受试对象力求一致，尽力减少个体差异，降低非被试因素对效应的影响降低非被试因素对效应的影响（1） 表现典型的确诊病例表现典型的确诊病例（2） 病情轻重一致，先从病情中等的病例开始病情轻重一致，先从病情中等的病例开始（3） 使用统一、公认的诊断和分型分级标准使用统一、公认的诊断和分型分级标准实验动物实验动物种属、品系、窝别、性别、龄、体重、营养状种属、品系、窝别、性别、龄、体重、营养状态和饲养条件态和饲养条件人体为研究对象人体为研究对象 种族、性别、年

17、龄、体重、职业、工种、种族、性别、年龄、体重、职业、工种、工龄、精神状态、居住条件、生活习惯、嗜好、工龄、精神状态、居住条件、生活习惯、嗜好、经济及社会因素经济及社会因素病人为研究对象病人为研究对象 病种、病程、病期、病型、既往史、治病种、病程、病期、病型、既往史、治疗和护理条件疗和护理条件Case 某人为了研究某人为了研究“补充维生素补充维生素A对学龄前儿童血红对学龄前儿童血红蛋白的影响蛋白的影响”，选择，选择1999年秋季入托的三岁儿童进行年秋季入托的三岁儿童进行体检，排除呼吸道、消化道等系统疾病，测定体检，排除呼吸道、消化道等系统疾病，测定174名名儿童的血清儿童的血清VA、血红蛋白、血

18、清铁浓度，将血红蛋白、血红蛋白、血清铁浓度，将血红蛋白110g/L定为贫血。再将贫血组儿童随机分为两组，定为贫血。再将贫血组儿童随机分为两组，一组为治疗组一组为治疗组33例，每日投例，每日投VA2000IU，另一组为对，另一组为对照组照组25例。三月后，两组儿童分别查血清例。三月后，两组儿童分别查血清VA、血红蛋、血红蛋白、血清铁浓度。结果：治疗组三月后血清白、血清铁浓度。结果：治疗组三月后血清VA、血红、血红蛋白、血清铁浓度明显升高蛋白、血清铁浓度明显升高P0.01，对照组治疗后，对照组治疗后无明显变化无明显变化P0.05。 4.受试对象的依从性受试对象的依从性 按预定计划接受被试因素的合作

19、程度按预定计划接受被试因素的合作程度* 增加患者的信任感增加患者的信任感* 实验时间不要太长实验时间不要太长* 盲法（单盲、双盲、三盲）盲法（单盲、双盲、三盲）三、试验效应三、试验效应客观指标客观指标主观指标主观指标定量指标定量指标定性指标定性指标 率率 定量和定性指标的转换定量和定性指标的转换特异性指标特异性指标非特异性指标非特异性指标 如肌酸激酶如肌酸激酶(CK):CK-BB(主要在脑），主要在脑），CK-MB(主要在心），主要在心），CK-MM（主要在骨骼肌和心肌）（主要在骨骼肌和心肌）比较生物效应比较生物效应 可以用引起同一水平效应所需要的量可以用引起同一水平效应所需要的量 半数致死量

20、半数致死量 LD50LD50 半数有效量半数有效量 ED50ED50 半数有效浓度半数有效浓度 EC50EC50 阈强度阈强度比较生物效应的时间比较生物效应的时间 潜伏期潜伏期 半衰期半衰期 效应持续期：从起效到作用消失所需时间效应持续期：从起效到作用消失所需时间三、试验效应三、试验效应（一）指标的要求（一）指标的要求1.扣题扣题-关联性关联性 TXA2 TXB2 11脱氢脱氢TXB2 PGI2 6酮酮PGFI 去二甲去二甲6酮酮PGFI 自由基自由基 膜磷脂膜磷脂 MDA血小板血小板AA代谢代谢自由基自由基 膜磷脂膜磷脂异构前列腺素异构前列腺素（isoprostane)结果结果 两名医生读两

21、名医生读 名医生在两次名医生在两次 同一批片子同一批片子 不同时间读片不同时间读片结果一致结果一致 6245 701结果不一致结果不一致 2686（30%） 192（21%）X线胸片读片结果线胸片读片结果2.客观化客观化三、试验效应三、试验效应（一）指标的要求（一）指标的要求 1.扣题扣题-关联性关联性 指标与研究主题要有本质联系指标与研究主题要有本质联系 2.客观化客观化 * 统一标准统一标准 * 仪器相对定量仪器相对定量 * 多人盲法，加权平均多人盲法，加权平均 3.灵敏度灵敏度能正确反映效应变化的最小数量或水平能正确反映效应变化的最小数量或水平4.指标的可用性指标的可用性敏感度：是否可检出发生的变化，真阳性率敏感度