第二講實驗設(shè)計

第二講實驗設(shè)計第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一

1實驗設(shè)計的任務(wù)任務(wù):使實驗結(jié)果能夠準(zhǔn)確地回答要研究的問題。1)有效地減弱或控制干擾因素,突出主要因素。2)盡可能地節(jié)省人力、物力和時間等。3)保證實驗數(shù)據(jù)的精密性、重復(fù)性、穩(wěn)定性、可靠性和可比性。4)從實驗中獲取更多的信息,得到具有充分代表性的數(shù)據(jù)。5)選用先進的實驗設(shè)計。第2頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2:考慮的因素1）明確、突出目的：中心！2）確定實驗方法觀察指標(biāo)

實驗方法?觀察指標(biāo)?

模型？實驗指標(biāo)：量反應(yīng)和質(zhì)反應(yīng)

要求：專一性強、穩(wěn)定和客觀。

第3頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3）合適的實驗標(biāo)本在體invivo離體

invitro在體：治療、預(yù)防給藥？離體：組織、器官、細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子在體：動物？小白鼠、大白鼠、豚鼠、兔、貓、狗和猴因素？

第4頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一小白鼠來源廣,繁殖能力強,價廉。

藥物作用的篩選；

LD50的測定以及避孕藥物的初選ED50?特殊：基因缺陷小鼠，轉(zhuǎn)基因小鼠第5頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一大白鼠體形大小適中,小白鼠用途關(guān)節(jié)炎、降血壓和抗胃潰瘍試驗。無膽囊,利膽試驗。一些特性與人相似,大白鼠是在新藥研究中最常用的一種動物.慢性毒性試驗,PK基因缺陷動物

第6頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一

豚鼠:對組胺敏感,平喘藥和抗過敏藥物對結(jié)核桿菌敏感,抗結(jié)核藥物的研究

兔:體溫穩(wěn)定,解熱藥物研究熱原檢查

雌兔避孕藥物研究。

貓:血壓穩(wěn)定,循環(huán)系統(tǒng)藥物研究。貓、狗、猴等有嘔吐反射,可用作鎮(zhèn)吐藥物研究。鴿用:鎮(zhèn)吐藥物研究,對洋地黃類藥物敏感,效價測定。鵪鶉:動脈粥樣硬化研究。蒙古沙土鼠:腦缺血藥物研究。第7頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一動物實驗條件、環(huán)境要求：溫度、濕度、光照、潔凈度、飼養(yǎng)條件。動物倫理第8頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一動物種屬差異,質(zhì)和量組胺:貓、狗血壓降低,

兔血壓升高。丁苯氧酸:人,狗強效利尿藥,大鼠無利尿作用。藥效學(xué)研究需要用兩種或以上種屬動物,其中一種為嚙齒類,另一種為非嚙齒類動物,這樣結(jié)論才可靠？遺傳特性相差大。

第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一實驗指標(biāo)1.生物反應(yīng)類型量反應(yīng)、時反應(yīng)和質(zhì)反應(yīng)1)量反應(yīng)所得資料為量反應(yīng)資料或計量資料。參數(shù)均數(shù)、例數(shù)(n),標(biāo)準(zhǔn)差(s)和可信限等;

第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一在一定條件下,質(zhì)反應(yīng)與量反應(yīng)可以互相轉(zhuǎn)換。量反應(yīng)所獲得信息比質(zhì)反應(yīng)多.通常用量反應(yīng)指標(biāo),有時只能用質(zhì)反應(yīng)指標(biāo),毒性試驗。

第11頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2)時反應(yīng)

3)質(zhì)反應(yīng)

反應(yīng)資料或計數(shù)資料。參數(shù):例數(shù)(n),陽性例數(shù)(r)和陽性率

p(p=r/n)。

第12頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2實驗指標(biāo)的選擇

專業(yè)方面和統(tǒng)計學(xué)方面

專業(yè)方面：1)針對對要研究的問題,反映研究問題的本質(zhì),往往與實驗方法聯(lián)系。

2)盡可能選用客觀指標(biāo)。

第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一統(tǒng)計方面考慮,對指標(biāo)選擇有幾點要求:1）指標(biāo)的同質(zhì)范圍要寬；2）同劑量各次反應(yīng)間差異要小3）反應(yīng)度隨劑量靈敏地變化,即靈敏度高，

“因變系數(shù)CC”

4）同劑量各反應(yīng)的差異,應(yīng)服從或近似服從一定的數(shù)學(xué)分布律,便于統(tǒng)計分析。

第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3量反應(yīng)指標(biāo)表示方法

反應(yīng)本身的性質(zhì)第一種情況

反應(yīng)值與機體其它生理指標(biāo)無關(guān)系。這種情況用反應(yīng)數(shù)值表示。第二種情況

反應(yīng)值隨機體的另一生理指標(biāo)變化而變化,應(yīng)把反應(yīng)值與該指標(biāo)聯(lián)系起來,用相對值表示。第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一藥物作用的表示方法用藥前后反應(yīng)值與對照反應(yīng)值的差值,即反應(yīng)增減值;=Rtest-Rcontrol藥物所致反應(yīng)增減值與對照反應(yīng)值之比值,即反應(yīng)增減相對值%=(Rtest-Rcontrol)/Rcontrol100%

第16頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一藥物反應(yīng)值性質(zhì)不同,不同表示方法.

第一種:

藥物反應(yīng)值的增減程度不受對照水平的影響。用反應(yīng)的增減值直接表示。第二種藥物反應(yīng)值的增減程度受對照反應(yīng)水平的影響。幾種類型：第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一第一種類型藥物反應(yīng)值的增減程度與對照反應(yīng)水平方向相同,即對照水平高時同反應(yīng)的增減值大。對照水平情況不同，表示方法不同。

1）對照反應(yīng)值比較穩(wěn)定,此時仍用反應(yīng)增減值表示。如血鈣濃度。

2）對照反應(yīng)差別大,但與反應(yīng)增減值比較不是太大,也不是太小,這種情況一般用反應(yīng)增減的相對值表示。3）對照反應(yīng)差別大,對照水平與用藥后的反應(yīng)值比起來很大或很小,這種情況下仍用反應(yīng)增減值表示為妥,而不宜用相對值表示。第18頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一第二種類型

反應(yīng)的增減值與對照水平相反,即對照水平高,藥物的反應(yīng)小,反之藥物反應(yīng)值高,多數(shù)能增加生理病理反應(yīng)水平的藥物屬于此類。一般用反應(yīng)的增減值表示。對于質(zhì)反應(yīng)指標(biāo),對照反應(yīng)與用藥反應(yīng)的差別勿用相對值表示。

第19頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一實驗設(shè)計的四個基本原則

重復(fù)(replication)、對照(control)、隨機(randomization)和均衡（balance)四個基本原則。1。重復(fù)原則1）重復(fù)的必要性及其意義重復(fù)性,指在相同的條件下,實驗結(jié)果能夠重復(fù)出來。重復(fù)數(shù),即樣本數(shù)多大樣本才合理？第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2）影響實驗樣本數(shù)的因素藥效方面

生物差異實驗技術(shù)統(tǒng)計學(xué)處理A,兩組例數(shù)相等時,實驗效率高。B,計量資料比計數(shù)資料的實驗效率高。

C,同體實驗比分體實驗效率高。

D,采用特殊的實驗設(shè)計如拉丁方,交叉實驗及正交設(shè)計。

第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3）藥理實驗的基本例數(shù)①實驗動物a,小動物如小白鼠、大白鼠等,每組動物數(shù)為10～30只。計數(shù)資料每組不應(yīng)少30只,計量資料每組不應(yīng)少于10只。

b,中等體型動物

如兔、豚鼠等,每組動物數(shù)為8～20只,計數(shù)資料每組不應(yīng)少于20只,計量資料每組不應(yīng)于8只。

c,大動物如狗、猴等

每組動物數(shù)為5～15只,計數(shù)資料每組不應(yīng)少于15只,計量資料每組不應(yīng)少于5只。

第22頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一②

臨床試驗研究

臨床試驗研究例數(shù)：疾病性質(zhì)，藥物試驗階段：

a,對于公認(rèn)難以治愈的疾病如狂犬病,艾茲病等,5～10例可以說明問題,有時1例也意義。

b,對于危急生命的疾病如急性心肌梗塞等,30～50例有意義。

c,一般情況,需要100～500例,對于創(chuàng)新藥物以及避孕藥物,所需要臨床例數(shù)更多。

第23頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一4）樣本大小的估計在經(jīng)驗或預(yù)試驗基礎(chǔ)上進行,考慮三個問題：。

第一,顯著性水平

即愿意以多大程度,犯假顯著(假陽性)的危險。p值小,樣本數(shù)大。第二,考慮兩組差別多大才有

意義,即對實驗鑒別能力的要求。

差別大,樣本數(shù)少,反之,樣本數(shù)大,過大的樣本,要考慮其實際意義。第三,實驗成功的把握度（power）。所謂把握度,即指當(dāng)兩組真正的差別的確達到顯著時,要求實驗?zāi)鼙憩F(xiàn)顯著的可能性,也就是說再次實驗,結(jié)果表現(xiàn)顯著的可能性。第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2。對照原則設(shè)立對照組,用對照組與用藥組的比較消除無關(guān)因素的影響,從而得出正確的結(jié)論。1）對照應(yīng)遵循的原則①“齊等可比”原則,即對照組除要研究的因素外,其它一切條件應(yīng)與用藥組相同。②對照應(yīng)能產(chǎn)生“監(jiān)控條件變化”作用,即陽性對照應(yīng)按要求產(chǎn)生陽性反應(yīng),陰性對照應(yīng)產(chǎn)生陰性反應(yīng)。目的：一方面提供對比標(biāo)準(zhǔn),另一方面有利于控制實驗條件,保證實驗的可靠性。第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一

③對照應(yīng)考慮精神因素的影響2）對照的類型

①陽性對照

采用療效肯定的治療藥物作為陽性對照直行實驗,應(yīng)呈現(xiàn)陽性結(jié)果,其目的在于一方面提供對比標(biāo)準(zhǔn),另一方面考察方法的準(zhǔn)確性。

②陰性對照

不含要研究的因素為對照,一般為溶媒或生理鹽水代替藥物。實驗結(jié)果呈陰性,其目的在于消除諸如溶媒,手術(shù)等非要研究因素的影響。

第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3）對比的類型①自身對照

即在同一個體上觀察用藥前后某種指標(biāo)的變化或者兩種藥物交叉比較。這樣可以減少個體差異。但本法不適用于不能在同一體身上進行多次實驗與觀察的實驗。②配對對比

將各種因素相近的對象配成對子,然后分別給予兩種處理或藥物,觀察每對動物接受兩種不同處理的反應(yīng)強度。由于配對動物條件相近,可以減少實驗誤差。

③組間對比

在實驗中設(shè)若干組,進行組間對比。實驗分組一般至少有陽性對照、陰性對照組和實驗組。實驗組根據(jù)要求又分若干組。這種比較是最常用的一種比較方法。

第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3.隨機原則

總體,樣本與個體研究對象的全體,稱總體,而把總體中每個基本單元稱為個體。第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一只能從總體中抽出一小部分個體加以研究,這個過程,稱為抽樣。將抽出的個體集合稱為樣本。研究：樣本推論總體。要能夠保證從樣本結(jié)果準(zhǔn)確地對總體進行推斷？第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一代表性,即樣本中每個分量Xi與總體X具有相同的分布。獨立性,要求樣本中每個分量相互獨立。隨機化

保證樣本代表總體規(guī)律的方法。各個受試對象在完全均等的機會條件下被抽取或分配,而不受任何固定的因素的影響,被抽取機會均等,總體少的抽到機會少,反之亦然,所得到的樣本最能代表總體規(guī)律,其間尚有差異,僅是機遇造成的,在以后的統(tǒng)計分析中是可以估計到的。

第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一保證隨機化效果:從總體方面增加隨機效果,如對實驗動物盡量保證動物種屬、飼養(yǎng)條件、體重、年齡等一致性。

在抽樣分配前預(yù)先定型的隨機方法。

注意事項①防止隨機化破壞,也就是說在實驗間防止引起隨機破壞的因素出現(xiàn)。②在實驗中,為了提高實驗的精密度,往往把因素限制在一定范圍內(nèi)。③隨機不是隨便。

第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一單純隨機抽樣：所有個體（病人或動物）按完全隨時機原則（隨機數(shù)字表或抽簽）抽樣分配。均衡隨機

：又稱分層隨機、裂區(qū)隨機。其原則是將易于控制且對實驗影響較大的因素，人為地使實驗組與對照組達到均衡一致。至于一些次要因素則按隨機處理。均衡順序隨機：主要用于臨床或動物病理模型的抽樣分組。首先將研究者認(rèn)為重要的病情，

年齡或性別等因素進行均衡處理，

其它次要因素（體重、體質(zhì)、職業(yè)、身高等）記錄，

不作為分組依據(jù)，

然后根據(jù)病人的就診順序依次均衡的層次交替進行分組。第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一隨機化方法

隨機化方法有多種（1）抽簽法（抽卡片法）用帶數(shù)字的卡片（或紙牌）來代替簽牌或骰子。(2)隨機數(shù)表法

第33頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一常見的實驗設(shè)計

1.完全隨機化實驗設(shè)計

即把動物完全隨機地分配各實驗組中去。分析方法可采用兩均數(shù)比較的t檢驗,檢驗和單因素方差分析等。這是最簡單的實驗設(shè)計,也最常用。優(yōu)點：計算簡單,動物數(shù)也不必相等缺點：從結(jié)構(gòu)上來說不能把誤差減少到最小,是所有定型實驗設(shè)計中效率最差的一種。第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一2.配對隨機實驗設(shè)計

若進行A和B兩種處理,可先將性別,體重等相近的受試對象配成對子,再隨機將對子中其中一個接受A處理,另一個接受B處理。實驗結(jié)果比較對子中兩個差異,分析方法可采用配對t檢驗或配對檢驗等。

第35頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一3.區(qū)組隨機實驗設(shè)計

將多方面條件相同或相近的受試對象構(gòu)成配伍組如窩別、體重等。每個配伍組由兩個或以上的受試對象構(gòu)成,各配伍組的受試對象數(shù)目等于處理組數(shù)。這種實驗設(shè)計各配伍組受試對象數(shù)目不僅相等,而且生物學(xué)特性也均衡,

這樣既縮小了組間差別,又可同時分析處理組和配伍組兩因素,因此,實驗效率高。

第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一區(qū)組隨機實驗設(shè)計方案及結(jié)果表達

第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期一4.交叉實驗設(shè)計

當(dāng)一個受試對象可進行兩種處理時,取適宜的方法是進行交叉實驗設(shè)計。如將A和B兩種處理施于同一對象,則隨機一半對象先接受A處理,后接受B