2024年4月30日发(作者：)

实验设计的三要素和四原则

众所周知，科研工作者在进行医药方面的科学研究之前，需要制定完善的统计研究设计方案，那么什

么样的设计方案才称得上是完善的呢？

完善的设计方案需具备六个条件

一般来说，应具备以下条件：人力、物力和时间满足设计要求；实验设计的”三要素”和"四原则”均符

合专业和统计学要求；重要的实验因素和观测指标没有遗漏，并做了合理安排；重要的非实验因素（包括对

能产生的各种偏性）都得到了很有效的预防和控制;研究过程中可能出现的各种情况都已考虑在内，并有相应

的对策和严格的质量控抓对 操作方法、实验数据的收集、整理、分析等均有一套规范的规定和正确的方法。

而其中准确把握统计研究设计"三要素和四原则"，无疑是其设计方案科学严谨的象征.

实验设计的"三要素"

实验设计三要素应着重考虑：

一 、受试对象的种类问题。这里面包含以下几种情形：１．一般医学科研—常用动物、离体标本或人

体内取得的某些样品作为受试对象；２．新药的临床前试验—一般用动物作为受试对象;３．新药的临床试验

阶段-一般用人作为受试对象。新药临床试验一般分为４期，在１期临床试验阶段,通常用健康志愿者作为受

试对象;而在其他各期临床试验阶段，常用患特定疾病的患者作为受试对象。选择什么样的患者，应有严格的

规定.

二、实验因素.实验研究的目的不同，对实验的要求也不同。若在整个实验过程中影响观察结果的因素

很多，就必须结合专业知识,对众多的因素做全面分析，必要时做一些预实验，区分哪些是重要的实验因素，

哪些是重要的非实验因素，以便选用合适的实验设计方法妥善安排这些因素。实验因素有数量因素与质量因

素之分.所谓数量因素,就是因素水平的取值是定量的,如药物的剂量、药物作用的时间等，在实验中取哪些水

平需要认真考虑,水平选取得过于密集，实验次数就会增多，许多相邻的水平对结果的影响十分接近，不仅不

利于研究目的的实现，而且将会浪费人力、物力和时间；反之，该因素的不同水平时结果的影响规律不能真

实地反映出来，易于得出错误的结论。在缺乏经验的前提下,应进行必要的预实验或借助他人的经验，选取较

为合适的若干个水平。所谓质量因素,就是因素水平的取值是定性的，如药物的种类、处理方法的种类等。应

结合实际情况和具体条件,选取质量因素的水平，千万不能不顾客观条件而盲目选取。

三 、实验效应.实验效应是反映实验因素作用强弱的标志,它必须通过具体的指标来体现。要结合专业知

识，尽可能多地选用客观性强的指标,在仪器和试剂允许的条件下，应尽可能多选用特异性强、灵敏度高的客

观指标。对一些半客观(如读取病理切片或Ｘ光片上所获得的结果）或主观指标（如给某些定性实验结果人为

打分或赋值），一定要按事先规定读取数值的严格标准,必要时还应进行统一的技术培训.

实验设计的"四原则"

实验设计四原则的实施主要包括:

一 、随机原则的实施：即运用"随机数字表"实现随机化；运用”随机排列表"实现随机化;运用”计算机产

生伪随机数”实现随机化。

二、对照原则的实施:空白对照组的设立—此种对照一般用于动物实验中，在临床上只适用于慢性病的对

比研究中，而且必须慎用；相互对照组的设立—有时要考察的某因素不能取零水平，如考察某化学实验中反

应温度对实验结果的影响,此时,各实验组分别在不同的温度条件下做实验，各组在实验中起到相互对照的作

用；标准对照组的设立— 为了比较某新药的疗效，往往以当前社会上被公认的、疗效比较好且比较稳定的

同类药物作为标准对照；实验对照组的设立-当某些处理本身夹杂着重要的非处理同素时，还需设立仅含该非

处理因素的实验组为实验对照组；历史或中外对照组的设立-这种对照形式应慎用,其对比的结果仅供参考,不

能作为推理的依据;多种对照形式同时并存。

三、重复原则的实施：所谓重复原则，就是在相同实验条件下必须做多次独立重复试验.

四、均衡原则的实施:一个实验设计方案的均衡性好坏，关系到实验研究的成败。应充分发挥具有各种知

识背景的人的作用，群策群力,方可有效地提高实验设计方案的均衡性。

对于医药科研工作来说，统计研究设计，特别是实验设计，好比是建造高楼大厦的地基,它是科学性与严

谨性的见证，，是医学科研工作的灵魂。一般来说，在医药科研的全体过程中（包括实验设计、资料表达与

分析、撰写论文和申报成果）若不用或误用统计学，(包括统计研究设计），浪费人力，物力,时间且不说,其

结论很难令人信服，有时甚至得出的结论是完全错误的。一切从事医药科研工作的人们，千万不可忽视统计

研究设计和统计学的正确运用；全体从事医药科研的业务主管部门的领导,一定要将科研工作的科学性与严谨

性提到议事日程上来，这是我国加入WTO后必须认真面对的一个非常严峻而又十分现实的问题。

小白鼠缺氧实验

一、 几种类型的缺氧

【实验原理与目的】

组织的供氧不足或用氧障碍都可导致缺氧.供氧不足可因吸入气中氧分压过低或呼吸、

血液、循环等多系统器官的功能障碍引起；用氧障碍可因组织中毒或损伤引起.

本实验目的在于通过复制乏氧性缺氧、血液性缺氧和组织中毒性缺氧，了解缺氧的分类。

观察不同类型缺氧时，呼吸和血液颜色的变化。

【实验对象】

小白鼠。

【实验器材与药品】

1．器械小白鼠缺氧瓶(或100～125 ml带塞锥形瓶或广口瓶），一氧化碳(CO)发生装置

广口瓶,5 ml、2 ml刻度吸管、1 ml注射器，乙醇灯,剪刀，镊子。

2．药品钠石灰(Na0H·CaO）、甲酸（HCOOH)、浓硫酸(H2S04）、氢氧化钠、5%亚硝

酸钠、1%亚甲蓝、生理盐水.

【实验步骤与观察指标】

观察动物一般情况，呼吸，存活时间,口唇（皮肤)和血液(肝颜色)。

1．乏氧性缺氧

（1）取钠石灰少许(约5 g）及小白鼠1只放人缺氧瓶内（图3—11—1-1).观察动物的一

般情况，呼吸频率(次／10 s)、深度,皮肤和口唇的颜色，然后塞紧瓶塞，记录时间,以后每3

min重复观察上述指标1次（如有其他变化则随时记录）直到动物死亡为止。

(2）动物尸体留待一氧化碳中毒性缺氧、亚硝酸钠中毒性缺氧与氰化物中毒性缺氧实验做完

后，再依次打开其腹腔，比较血液或肝脏颜色。

2．一氧化碳中毒性缺氧

（1）装好一氧化碳发生装置（图3—11—1—2).

（2）将小白鼠一只放人广口瓶中。观察其正常表现，然后与一氧化碳发生装置连接。

（3）取甲酸3 ml放于试管内,加入浓硫酸1 ml，塞紧（可用乙醇灯加热，加速CO的产

生,但不可过热以至液体沸腾,因CO产生过多过快动物迅速死亡，血液颜色改变不明显)。

(4）观察指标与方法同上。

3．亚硝酸钠中毒性缺氧

（1)取小白鼠2只，观察正常表现后，腹腔注入5％亚硝酸钠0．3 ml，其中一只注入亚

硝酸钠后，立即再向腹腔内注入1％亚甲蓝溶液0。3 ml，另一只再注入生理盐水0。3 ml。

（2)观察指标与方法同上。

【注意事项】

1．缺氧瓶一定要密封，可用凡士林涂在瓶外面。

2．小白鼠腹腔注射，应稍靠左下腹，勿损害肝脏，也应避免将药液注入肠腔或膀胱。

二、影响缺氧耐受性的因素

【实验原理与目的】

通过机体神经系统功能状态改变,外界环境温度变化,以及C02浓度增高对缺耐受性的影

响，了解条件因素在缺氧发病中的重要性和临床应用冬眠和低温治疗的实用意义。

【实验对象】

小白鼠。

【实验器材与药品】

小白鼠缺氧瓶、粗天平、镊子、注射器;1%咖啡因、0。25%氯丙嗪、生理盐水、钠石

灰、冰块。

【实验步骤与观察指标】

观察动物一般状态、呼吸、存活时间、耗氧量。