实验研究基础知识

实验研究基础知识

目录

一、动物实验研究......................................错误味定义书签。

二、实验研究设计的基本原则............................错误!未定义书签。

三、实验研究的基本程序................................错误!未定义书签。

四、实验设计..........................................错误!未定义书签。

五、实验设计的三大原则................................错误!未定义书签。

一、动物实验研究

动物实验研究的对象是实验动物，与临床试验相比，动物实验具有一些独特的

特点和优点：

1.实验条件的控制虽然在临床试验中也可能对试验条件加以控制，但由于

人的高度复杂性，多数情况下难以控制试验条件，法律和社会伦理道德对临床试验有

严格限制，这些给试验的设计和进行带来很多困难。但是在动物实验中，受试对象和

整个实验进程可以进行严格控制。

机体的某一种功能同时都受许多因素的影响，因而要研究某一特定因素对某一

功能的影响往往要将该特定因素以外的其它因素保持不变，人体试验是比较难以做到

这一点的，但动物试验比较容易做到。如动物实验可以严格控制实验室的温度、光线、

声音、动物的饮食、活动等，临床试验难以对病人的生活条件、活动范围加以严格控

制。又如动物实验完全可以选择品种、品系、性别、年龄、体重、活动性、健康状态

和携带微生物都相同的动物的，但临床试验中，病人的年龄、性别、体质、遗传等方

面是不可能加以选择的。特别是健康状况，动物是健康的或是人工造成的某种疾病模

型，而临床试验的人是在生活中先天的或后天的自然环境下所患的病。既使是同一疾

病，临床试验中每个人的疾病情况都很复杂，对同一药物反应也不尽相同等，这些常

常影响或掩盖试验效果。动物实验可以一次性选取所需动物的数量，同时进行实验取

得并获得结果，而临床试验中，病人的疾病是陆续发生，陆续进入试验，试验结果资

料是逐渐积累的，试验的周期比较长，干扰因素也随之增加。由于生物医学科研中利

用动物实验的这些优点，可以把一个非常复杂简单化，解决许多医学上的实践问题和

重大理论问，推动了医学科学的发展。

2.研究周期医学的宗旨是防病治病，增进健康。任何一种处理因素都不得

有害于人的健康，因此任何一种预防或治疗措施（如一种药物、一种手术等），在未

证明其利与害之前，严格他说是不允许在临床应用的，更不用说一些已知对机体有害

的因素了。任何新的药物在临床应用前必须先通过动物实验，肯定疗效，确定剂量，

弄清有无毒副作用和远期后果；一种新手术也必须在动物身上先试验其可行性、效果

及问题，并已在动物身上充分掌握其技巧之后，才可用于临床。至于研究各种因素的

致病作用，如毒物、病原生物、极恶劣环境等等，动物实验不仅是必不可缺的，而且

常常是唯一方法。

临床上很多疾病潜伏期或病程很长，研究周期也拖得很长，采用动物复制疾病

模型可以大大缩短其潜伏期或病程。尤其是那些在人体上不便进行的研究，完全可以

在实验动物身上进行。

应用动物模型，除了能克服在人类研究中会遇到的伦理和社会限制外，还容许

采用某些不能应用于人类的方法学途径。这些途径对于研究低发病率疾病（各种癌症、

遗传缺损）和那些因其危险性而对人类进行实验是不道德的疾病，具有特别意义。例

如，急性白血病的发病率较低，研究人员可以有意识地提高其在动物种群中的发生频

率而推进研究。同样的途径已成功地应用于其他疾病的研究，如血友病、周期性中性

白细胞减少症和自身免疫介导的疾病。

动物模型的另一个富有成效的用途，在于能够细微的观察环境或遗传因素对疾

病发生发展的影响。这对于长潜伏期疾病的研究特别重要。为确定特定的环境成分在

某些疾病诱发中的作用，可将动物引入自然的或控制的环境中去。人类的寿命是很长

的，一个科学家很难有幸进行3代以上的观察。许多动物由于生命的周期很短，在实

验室观察几十代是轻而易举的，如果使用微生物甚至可以观察几百代。

3.实验效应的样本和资料在临床试验中，从受试对象取得反映实验效应的

资料，往往要受一系列限制，例如对象拒绝提供、可能损害健康等等。但在动物实验

中，几乎可以不受限制地获得资料，而所有这些资料对于机制分析是至关重要的。

临床上平时不易遇到的疾病，应用动物实验可以随时进行研究。使人们得以对

这些疾病进行深入的研究，例如放射病、毒气中毒、烈性传染病等。

以放射病为例，平时极难见到，而采用实验方法在动物身上可成功地复制成造

血型、胃肠型、心血管型和脑型放射病。大大促进了这种病的研究。因此，今天我们

对辐射损伤的大部分知识，是通过动物实验积累起来的。关于辐射的远期遗传效应至

今只有动物实验的材料。

4.药物疗效和效应的观察药物的长期疗效和远期效应，在实验室采用动物

实验方法来观察，没有太大问题，但在临床研究中间题就比较复杂，如病人多吃或少

吃药、病人自动停药、病人另外求医、病人又患其他疾病，病人死亡以及病人失去联

系等均可使治疗的最终效果很难判定。

5.临床上无法进行的实验医学上有些重要的概念确立只有通过动物实验才

能做到，临床上是根本做不到的。例如，关于神经与内分泌的关系早就引起了人们的

注意，早在30年代临床上就观察到下丘脑损伤可引起生殖、代谢的紊乱，尸体解剖与

动物实验都强烈地提示下丘视脑可能通过分泌某些激素调节垂体前叶的功能从而控制

许多内分泌器官的功能，如果这一现象能得到肯定，神经体液调节的概念将得到决定

性的支持，但是花费了40年人们即无法找到下丘脑调节垂体的物质。直到70年代两

组科学家分别用10多万个羊和猪的下丘脑提取出几毫克下丘脑的释放激素，而仅需几

微克这类激素就可导致垂体分泌大量激素，才最后确定了丘脑对垂体的激素调节的新

概念，由于下丘脑释放激素的分离、合成，为神经内分泌和调节的概念提供了有力的

证据并改变了许多内分泌疾病诊断与治疗的方法。如果不用动物下丘脑而企图由几万

个人的下丘脑提取释放素那是非常困难甚至于是不可能的。可见医学研究发展到目前

已进入一些研究工作非在动物身上进行不可的阶段。

二、实验研究设计的基本原则

1.需要性原则选择在科学上有重要意义或社会生产、人民生活需要解决的问

题。

2.目的性原则选题必须目的明确，应目标集中，不含糊，不笼统。

3.创新性原则选择前人没有解决或没有完全解决的问题，善于捕捉有价值的

线索，勇于探索、深化。

4.先进性原则创新性与先进性是密切相关的，创新往往指科学而言，而先进

多对技术而言。

5.科学性原则选题必须有依据，要符合客观规律，科研设计必须科学，符合

逻辑性(手段、方法、实验)。

6.可行性原则要求科研设计方案和技术路线科学可行外，还必须具备一定的

条件，如：人员、仪器、动物、试剂等。

7.效能性原则研究中所消耗的人力、物力、财力同预期成果的科学意义、水

平、社会和经济效益等综合衡量。

三、实验研究的基本程序

科学研究就方法来说是提出假说、验证假说的过程，其工作程序是紧紧围绕这

条主线进行的。其基本程序如下：

1.立题确定所要研究的课题。课题决定科研方向和总体内容，是实验设计的

前提。

(1)课题的确定分析总结前人和别人的研究工作及进展情况、取得的成果和

尚未解决的问题，找出所要探索的研究课题的关键所在，或在实际研究工作中发现问

题，查阅有关文献，建立假说。

(2)立题的原则课题目的性明确，具有创新性和科学性，且现实可行。

2.实验设计制定实验的具体内容、方法和任务，有效控制干扰因素，确保数

据的可靠性和精确性。

3.实验和观察

(1)理论准备实验的理论基础，假说的理论基础，实验方法、技术等的参考

文献资料查阅和备档。

(2)实验材料与设施准备仪器设备、药物试剂、剂量的初步选定，实验方法

与指标的建立，实验对象的准备。

(3)预备实验对课题的初步实验。为课题和实验设计提供依据，为正式实验

熟悉实验技术，修正实验动动物的种类和例数，改进实验方法和指标，调整处理因素

的强度或确定用药剂量等。

(4)实验及其结果的观察记录：按照预备实验确定的方法、步骤进行实验，

根据预先拟定的原始记录方式和内容记录文字、数据、表格、图形、照片。原始记录

应及时、完整、精确和整洁。

4.实验结果的处理分析根据实验设计时确定的统计学方法，将原始数据整理

成表，进行数据处理和统计学显著性检验。

5.研究结论从实验观察结果得出研究的结论，以回答原先的假说是否正确。

6.论文撰写将实验研究结果撰写成实验报告或论文

四、实验设计

实验设计是否严密，直接关系到实验结果的准确性和结论的可靠性。良好的实

验设计是由比较经济的人力、物力和时间，获得较为可靠的结果，使误差减至最低限

度。还可使多种处理因素包括在很少的几个实验中，达到高效的目的。不重视实验设

计或设计不周密，可因获得的数据不完全或不可靠而使实验失败；也可能是大量浪费

人力而事倍功半。

进行新课题的研究或初做科学实验者，很难一开始就做出周密的设计。因此需

要做预备试验。预备试验是根据原始假说作初步探索，也是对原始假说作非正式验证。

同时也是对初步确定采取的实验方法和操作步骤进行演习。根据预备试验结果对原始

假说，实验方法和技术操作作必要的修改，为正式实验设计做好准备。

五、实验设计的三大原则

实验设计的三大原则是指对照、随机和重复。原由Fisher氏提出，现被普遍接

受。

1.对照一般来说，实验都应有实验组(处理组)和对照组，对照组与实验组

具有同等重要的意义。这是因为在实验中很难避免非实验因素的干扰而造成误差。用

对照组的方法能比较有效地消除各种非实验因素的干扰所造成的误差。对照可分为：

(1)空白对照不对受试对象作任何处理的对照。

(2)假处理对照(实验对照)不进行实验特定的处理，其余处理相同。

(3)自身对照对照与处理在同一受试对象中进行，这种对照可以最大限度地

减少抽样误差，应考虑处理的后效应问题。

(4)标准处理(阳性对照)用现有的标准方法或典型同类药物作为对照。

(5)相互对照处理组间互为对照。

(6)历史对照用以往的研究结果或历史文献资料为对照，但由于时间、地点

和条件不同，差异相当大，动物实验一般不采用。

2.随机化随机含有是随机遇而定，也就是指被研究的样本是由总体中任意抽

取的，即在抽取时要使每一样本有同等机会被抽取，随机抽样是缩小抽样误差的基本

方法。

在实验中，对照组与实验组除某种特定处理因素不同外，其他非特定因素最好

是完全一样、均衡。事实上完全一致和绝对均衡是不可能的，只做到基本上的一致和

均衡，这主要通过随机抽样来完成。

随机抽样方法很多，如抽签法、摸球法等，也可查随机数字来确定。

3.重复每一实验应有足够数量的例数和重复数，样本所含的数目越大或重复

的次数越多，则越能反映机遇变异的客观真实情况，因此重复可反映实验结果的可靠

性。但是样本例数很多或实验重复次数很大，非但在实验上有一定困难而且也是不必

要的，实验设计就是要使样本的重复次数减少到不影响实验结果的最小限度。

实验结果的重现率至少要超过95%,这样做出假阳性的错误判断的可能性