机能学实验设计.doc

实验设计: 是研究者在实验前根据研究目的拟定的实验计划及方法策略。主要包括研究题目、项目、方法和预期实验结果等内容。目的是培养学生发现问题、研究问题、分析与解决问题以及科学研究的能力。实验设计的一般原则一、基本原理创新性实验的一个重要组成部分是实验设计,其基本原理是运用统计学的知识和方法,使实验因素在其他所有因素都被严格控制的条件下,实验效应(作用) 能够准确地显示出来,最大限度地减少实验误差,使实验达到高效、快速和经济的目的。因此实验设计是关于实验研究的计划和方案的制订,是对实验研究所涉及的各项基本问题的合理安排,使实验研究能获得预期结果的重要保证。二、基本要素医学实验研究,无论是在动物身上进行实验,还是在医院里以患者为对象的临床试验,都包括最基本的三大要素,即处理因素、实验对象与实验效应。 1, 处理因素实验中根据研究目的确定的由实验者人为施加给受试对象的因素称为处理因素,如药物、某种手术、某种护理等。在设置处理因素时,应注意以下几个问题: (1) 抓住实验中的主要因素:因因素不同及同一因素水平不同,造成因素的多样性,故在实验设计时,有单因素及多因素设计之分。所谓单因素设计是指给一种处理因素(如药物),观察处理前后的变化,它便于分析,但花费较大。多因素设计是指给几种处理因素同时观察,用析因分析法进行设计,它能节省经费和时间。但一次实验涉及的因素不宜过多,否则会使分组增多,受试对象的例数增多,在实际工作中难以控制。但处理因素过少,又难以提高实验的广度和深度。因此,需根据研究目的确定几个主要的、带有关键性的因素。(2) 明确非处理因素:非处理因素虽然不是我们的研究因素,但其中有些可能会影响实验结果,产生混杂效应,所以这些非处理因素又称混杂因素。如用两种降压药治疗高血压病人,非处理因素可能有年龄、性别等。若两种降压药组的年龄,性别构成不同,则可能影响降压药疗效的比较。设计时明确了这些非处理因素,才能设法消除它们的干扰作用。(3) 处理因素的标准化:处理因素在整个实验过程中应做到标准化,即保持不变,否则会影响实验结果的评价。如实验的处理因素是药物,那么药物的质量(成分、出厂批号等)必须保持不变。 2. 受试对象受试对象的选择十分重要, 对实验结果有着极为重要的影响。机能学实验的受试对象包括人和动物。为了避免实验给人带来损害或痛苦,除了一些简单的观察,如血压、脉搏、呼吸、尿量的实验可以在人体进行以外,主要的实验对象应当是动物,选择动物的条件如下: (1) 必须选用健康动物。动物的健康状态可以从动物的活动情况和外观加以判断,如犬、家兔等动物有病时,常表现为精神萎靡不振、行动迟缓、毛蓬乱、无光泽、鼻部皮肤干燥、流鼻水、眼有分泌物或痂样积垢、身上腥臭气味浓重、肛门及外***有稀便、分泌物等。(2) 动物的种属及其生理、生化特点是否合适复制某一模型。例如鸡、犬不适合做发热模型,家兔则适合;大鼠、小鼠、猫不适合做动脉粥样硬化模型,猪、兔、鸡、猴则合适;大白鼠没有胆囊;猫和鸽有灵敏的呕吐反射,而家兔和其他啮齿动物则不发生呕吐;豚鼠耳蜗较发达,常用于引导耳蜗微音器电位;呈一束的减压神经仅见于家兔,多用于减压反射或减压神经放电实验等。(3) 动物的生物学特征是否比较接近人类而又较经济易得。例如,猩猩、猴子有许多基础生物学特征与人类十分接近,用猩猩、猴子复制人类疾病模型进行实验研究,所得的结果比较接近人的情况,然而因为这些动物价昂难得,饲养、管理的要求也较高,故常采用其他价廉易得的动物,如需用大动物完成,可选用犬、羊、猴,一般常选择的实验动物为家兔、大鼠、小鼠等,只在某些关键性的实验时才使用这些昂贵难得的动物。(4) 动物的品系和等级是否符合要求。不同的实验研究有不同的要求。原发性高血压大鼠适合高血压实验研究,裸鼠适合做肿瘤病因学实验研究,一般清洁动物适合学生实验,无菌动物适合高要求的实验研究。(5) 动物的年龄、体重、性别最好相同,以减少个体间的生物差异。动物年龄可按体重大小来估计。大体上,成年小鼠为 20一30g ;大白鼠为 180 ~250g ; 豚鼠为 450 ~700g ;兔为 ~ ;狗为 9~15kg 。急性实验选用成年动物, 慢性实验最好选择年轻健壮的雄性动物。对性别要求不高的实验,雌雄应搭配适当;与性别有关的实验研究,要严格按实验要求选择性别。 3 .实验效应实验效应主要是指选用什么样的标志或指标来表达处理因素对受试对象的某种作用的有无及大小的问题。这些指标包括计数指标(定性指标) 和计量指标(定量指标),主观指标和客观指标等。指标的选定需符合以下原则: (1) 特异性:即能反映某一特定的现象而不致与其他现象相混淆,如高血压中的血压(尤其是舒张压)可作为高血压病的特异指标;尿生化检测中的尿素氮和肌酐可作为肾衰竭的特异指