预防医学实验研究的设计和实施

（一）实验设计的基本要素

实验研究的基本要素包括处理因素、受试对象和实验效应三部分。如用两种降压药治疗高血压病人，观察比较两组病人血压值的下降情况，这里所用的降压药为处理因素，高血压病人为受试对象，血压值为实验效应。

1．处理因素　处理因素也称研究因素，是指在实验研究中有目的地加到受试对象身上的因素。与其相对应的还有所谓非处理因素，它是指非有意加到受试对象身上，而在实验中可能起到干扰作用的因素。

（1）处理因素的性质：分为化学性处理因素，如药物、激素、致毒物、生产性粉尘等；物理性处理因素，如针刺、艾灸、射线、外科手术等；生物学因素，如细菌、病毒、真菌、寄生虫等。

（2）处理因素的数目及水平：处理因素的数目指研究中人为施加几个因素，如果是一个因素称为单因素。单因素设计目标明确，简单易行，条件好控制，一目了然。但同一因素在量上可有差别。例如临床观察某药分不同剂量组，该药是单因素，大、中、小不同剂量即所谓水平，这是单因素多水平实验研究。如欲研究不同年龄组患者采用某种药物治疗的效果，这是两个因素，每个因素又要分为几个剂量水平，这就是多因素多水平的实验研究。

（3）多因素间的“相互作用”：多因素之间由于某种影响，能够增强或减弱处理因素原有的效应，称“相互作用”。如观察两种药物的疗效，看它们是否可能发生相互作用，即两种药物的协同作用和拮抗作用，在设计时分组应包括对照组、甲药组、乙药组和甲药＋乙药组，这样才能判明两药间是否存在相互作用。

（4）处理因素的强度：所谓处理因素的强度，实际上就是一个剂量的问题，即施加的因素一定要达到使受试对象能产生效应的剂量，所以强度一定要适宜。

（5）处理因素的标准化：科研设计中处理因素的标准化应特别注意，如用某抗生素治疗某病，在同一实验研究中要采用同一厂生产，同一批号，纯度相同，使用时在不同组间还要按同一规程配制。如系采用中药治疗观察，应对中药的种属、产地、采取季节、炮制方法、剂量、用法等力求一致，这叫处理因素标准化。

2．受试对象　医学研究的受试对象通常是人和动物，在实验设计时首先要确定实验对象，并对实验对象的条件做出严格的规定。

（1）临床实验对象：临床实验对象通常是病人，病人的特点各有不同，如疾病有先天和后天自然条件下罹患的；患同一种疾病者其具体病情、病程又有不同；过去是否接受治疗情况不同等等。这些特点就决定着他们对同一药物可能具有不同的反应。病人之间的这些差异，就使临床实验研究变得十分复杂，如果不对受试对象加以控制，使受试对象做到标准化，就会造成实验结果的个体差异很大，难以进行统计和得出结论。因此，在临床实验设计时，必须对实验对象做出统一的规定：①列为实验对象的病人，必须按统一的诊断标准进行诊断。②对病人的年龄、性别、病情轻重、病程和病史做出明确的规定。合乎条件的才可列为实验对象，不合乎条件的一概不能列为实验对象。

（2）动物实验对象：研究内容不同，选择动物的要求也不同，总的原则是选择与人体功能接近的动物，以便使研究结果更好地外延，推而广之；选择对实验效应敏感的动物，以便得到预期的、可靠的结论。例如，研究循环、神经、消化的生理病理特点，血管吻合术、体外循环、脏器移植等最好选用狗，因为狗在这方面的功能与人很接近。

不论选择人或动物作受试对象，均要同时考虑所需数量，即样本大小。

3．实验效应　所谓效应即我们通常讲的实验指标，是具体反映处理因素作用、效果的指征，是鉴定实验结果的客观尺度，是实验研究工作的核心内容。指标选的是否恰当，直接关系到实验结果的成败。

（1）指标的分类：按实验效应指标的不同性质分为计数指标和计量指标两类。

1）计数指标：是只能以清点数目的形式记录下来的指标。如观察疗效时痊愈、显效、好转、无效、恶化等；动物实验中的生存与死亡各多少例等。

2）计量指标：是以定量数据记录下来的指标。如研究儿童身长（高）用厘米表示，体重用公斤表示等等。

（2）指标的数目：指标的数目没有统一的规定，一般均按研究目的来确定，绝不要以为指标越多越好，要抓住主要矛盾，对主要指标一定要仔细地观察。主次同抓必将分散精力，浪费人力、财力、物力。

（3）指标的选择

1）指标的关联性：指观察指标能够准确地反映处理因素的效应本质，与处理因素有本质联系。如痰中结核菌检出率是反映开放性肺结核的本质性指标。

2）指标的特异性：指所选用的指标应能确切地反映疾病本身及处理因素的效应，不受其他因素的干扰。如碳氧血红蛋白（HbCO）就是一氧化碳中毒的特异性指标。

3）指标的客观性：实验指标分为客观指标与主观指标。医学诊断上常有患者主诉和患者检查结果，主诉即主观感觉，检查所见即客观现象。主观感觉可受社会因素、心理因素的影响，难以判断。而客观指标较少受心理状态的影响，而控制信息偏倚，应用价值较大。(www.xing528.com)

4）指标的精确性：精确性包括两个意思：准确度指观察值与实际值的接近程度，也称指标的真实性；精密度指重复观察时，观察结果的一致程度或接近程度，也称指标的可靠性。如果一个指标有几种测定方法，应选择其中最精密的一种。

5）指标的灵敏性：指标的灵敏性指检出实验效应的微量变化。如观察细胞的亚微结构必须用电镜；欲观察体内微量金属元素，可采用极谱法、原子吸收分光光度法等。

（二）实验设计的原则

1．对照原则　实验研究必须设置对照，设立对照组有利于控制实验条件，减少或消除非处理因素对实验结果的干扰。为此，要求实验组和对照组在一些可能影响实验效应的非处理因素上保持均衡，这样才能正确判断所观察到的实验效应中有多少可以归因于研究因素。实验研究中常用的对照形式有：

（1）空白对照：对照组不施加任何处理因素。例如，观察维生素A的防癌作用，实验组的石棉矿工人每天口服一定剂量的维生素A，对照组的石棉矿工人不服维生素A，处理因素完全空白。追踪观察一定时期后，比较两组工人癌症的发生率。空白对照简单易行，但容易引起实验组与对照组在心理上的差异，从而影响实验效应的测定。

（2）安慰剂对照：对照组采用一种无药理作用且对受试者无害的制剂，它在剂型或处置上与实验药物相似，不能为受试者识别，称安慰剂。使用安慰剂有助于避免对照组病人产生与实验组病人不同的心理作用。

（3）实验对照：对照组不施加处理因素，但施加某种与处理因素有关的实验因素。如赖氨酸添加试验中，实验组儿童的课间餐为加赖氨酸的面包，对照组为不加赖氨酸的面包。这里面包是与处理有关的实验因素。两组儿童除是否添加赖氨酸外，其他条件一致，这样才能显示和分析赖氨酸的作用。

（4）标准对照：用现有标准方法或常规方法作对照。这种对照在临床试验中用得较多，因为很多情况下不给病人任何治疗是不符合医德的。

2．重复原则　重复是指各处理组及对照组的例数（或实验次数）要有一定的数量。如果例数太少，有可能把个别情况误认为普遍情况，把偶然或巧合的现象当作必然的规律性现象，以致实验结果错误地推广到群体。但例数太多或实验次数太多，又会增加严格控制实验条件的困难，造成不必要的浪费。为此应该在保证实验结果具有一定可靠性的条件下，确定最少的样本例数，以节约人力和经费。

3．随机原则　随机是指总体中每一个体均有同等的机会被抽取作为研究观察对象或每一受试对象有同等机会被分配到不同处理组。在实验研究中，不仅要求有对照，还要求各组间除了处理因素外，其他可能产生混杂效应的非处理因素尽可能保持一致，即均衡性要好。贯彻随机化原则是提高组间均衡性的一个重要手段。

4．盲法原则　在实验研究中，研究者或研究对象的主观因素常常会对实验效应的判断产生影响，为减少这种由于主观因素导致的信息偏倚，实验过程中应采用盲法收集资料，特别是在以主观或半客观指标作为效应指标的实验研究中尤其有必要采用盲法。所谓盲法，即在整个实验过程中，使研究者或（和）研究对象不知道每个研究对象所属组别。

单盲是指研究者知道分组情况，研究对象不知道自己属于哪一组。这种盲法的优点是研究者可以更好地观察了解研究对象，缺点是避免不了研究者方面所带来的偏倚。双盲是指研究者和研究对象都不知道每个受试者被分配到哪一组。需要有第三者来负责安排、控制整个试验。这种盲法主要用于药物临床试验研究。三盲是不仅研究者和研究对象不了解分组情况，而且负责资料搜集和分析的第三者也不了解分组情况。这样，可以更客观地评价反应情况。

（三）实验性研究的实施

1．确定研究目的　研究目的是指此次研究要解决的问题，是验证病因假设还是评价某种措施或药物的效果等。要注意，一次试验最好只解决一个目的，如果目的过多，则措施分散，研究力量难以集中，反而可能达不到预期目的。

2．确定研究对象　无论何种试验研究，原则上所选择的研究对象应该是可能从实验研究中受益者。如果是现场实验，应该在预期发病率较高的人群中进行。在临床试验中，选择病例要有统一的、公认的诊断标准，且代表性好。

3．确定实验现场　一般选择某病的高发地区作为实验研究的现场，这样比较容易观察到干预措施的效果，缩短研究周期。另外，最好选择有一定工作基础的地区，这些地区的领导重视、政府支持、群众合作，便于现场组织工作，有利于研究工作的顺利进行。

4．确定样本大小　合适的样本含量是保证统计推断有效性的基础。合适的样本大小指的是在实验结束时实验组与对照组比较指标可能获得显著差异所需要的最少人数。

5．设立对照组　通过设立对照组可以获得研究指标的数据差异，便于判定研究因素的效应。

6．随机化分组　在实验研究中，随机化是一项极为重要的原则。只有进行随机化分组，才使每个研究对象都有同等的机会被分配到各组去，以平衡实验组和对照组已知和未知的混杂因素，从而提高两组的可比性，避免造成偏倚。