第十九章 醫(yī)學科學研究設計的基本原理和方法
第一節(jié) 醫(yī)學科學研究的基本要素
與其它學科—樣，醫(yī)學科學研究由三個基本部分組成：實驗因素、實驗對象和實驗效應，通常將這三個組成部分稱為科學研究的三大要素。正確選擇這三大要素是科研設計成功的關鍵。
一、實驗因素
實驗因素也稱處理因素，一般是指為解決某種醫(yī)學問題而選擇的特定因素，用該因素施加于實驗對象，觀察其產生的生物學效應，以判斷工作設想的真?zhèn)巍?/p>
選擇什么作為實驗因素，取決于實驗目的。實驗因素是整個研究工作的主體，必須非常明確，否則將影響整個研究工作。通常簡單的實驗中只選定一個實驗因素，解決一個問題。對能影響實驗結果的其他非實驗因素的作用要在實驗設計中加以排除。
實驗因素確定之后，要選擇正確的實驗因素的水平，即選定實驗因素的刺激強度（或量)。實驗因素水平的選擇，取決于實驗的目的和性質。同一個實驗因素對于生理學實驗、病理學實驗、藥理學實驗或毒理學實驗，其刺激強度（量)的選擇可有很大懸殊。因此正確選定實驗因素的水平十分重要。
依照研究因素與水平的數目，可以設計四個不同類型的實驗，即單因素單水平、單因素多水平、多因素單水平和多因素多水平的實驗。
為保證實驗結果的可比性，實驗因素施加的途徑要合理化，施加的方法要標準化，施加的時間要固定化。
二、實驗對象
受試對象的確定取決于試驗目的。基礎醫(yī)學研究的實驗對象絕大多數是動物�？梢詣游镎w作為實驗對象，進行體內實驗；也可采用器官、組織、細胞、亞細胞或分子作為實驗對象，將相應樣本取出，進行體外實驗。整體試驗較好地反映體內的實際情況，實驗結果對臨床醫(yī)學參考意義較大。然而體內影響因素十分復雜，為了深入探討作用機制，往往需要配合適當的體外實驗。
在基礎醫(yī)學研究中，所選實驗對象首先必須具備兩個基本條件：一是對實驗因素敏感；二是反應比較穩(wěn)定。其次，實驗對象必須具有可行性，不僅易于取樣，而且安全性好。
對實驗對象的影響因素必須進行控制。不同性別與年齡的激素、代謝與器官功能均有一定差異，這些因素對實驗因素的反應都有一定的影響，因此實驗組與對照組的性別和年齡要均衡。此外，室溫、光線、飼料等因素均需注意。
三、實驗效應
實驗因素作用于實驗對象所引起的實驗效應或反應需要通過具體實驗指標加以觀察、測量和記錄，因此效應指標的正確選定是非常重要的。選用的觀測指標必須與所研究的題目具有本質的聯系，且能確切反映實驗因素的效應。所選指標是否符合關聯性要求，這往往反映科研工作者的專業(yè)知識與技術水平。由于科學技術不斷發(fā)展，研究人員應當及時了解最新信息，使自己的研究工作應用的指標更好地反映實驗效應的本質。
實驗效應指標可分主觀指標和客觀指標，這是由指標數據來源決定的。指標數據是由觀察者或受試對象根據主觀感受程度判定的，稱為主觀指標；指標數據由儀表指示的，叫做客觀指標。主觀指標易受心理狀態(tài)與暗示程度的影響，并且感覺器官的感受往往由于背景條件與對比誘導可發(fā)生較大的差異，因此在科研中應盡量少用。但是，目前生物科學技術還不夠發(fā)達，有些反應尚無適當的客觀指標，有些客觀指標靈敏度遠不如主觀感受，因此有些實驗中還可選用。
實驗效應觀測指標要有一定的的靈敏度。靈敏度通常是由該指標所能正確反映的最小數量級或水平來確定。作為研究指標，要求其靈敏度能正確反映實驗因素對實驗對象所引起的反應，并不是靈敏度越高越好。
實驗效應指標還應當有一定的特異性和精確性。所謂精確性有著指標的精密度與準確度的雙重含義。準確度是測定值與真實值接近的程度，也就是說，準確度是測定正確性的量度。
對于不同的實驗和不同的指標，準確度和精密度要求是不同的。
第二節(jié) 實驗設計的基本原則
一、對照原則
對照(control)是實驗設計的基本原則中的首要原則。對照原則是指為保證實驗結果的可比性和實驗結論的正確性，在實驗設計中要設立合適的對照組，除了實驗因素外，其它一切條件盡量與實驗組相同，以排除非實驗因素的影響。根據不同的實驗和要求，通常采用以下對照方法。
(一)空白對照與實驗對照
空白對照(blank control)是指不給任何處理的對照。而實驗對照(experimentalcontrol)是指除了實驗因素，采用與實驗組操作條件一樣的干預措施，進行對照。如假手術對payment-defi.com/yaoshi/照、藥物溶媒對照、pH對照等等。
(二)安慰劑對照
安慰劑(placebo)是用無藥理活性的物質代替藥物的一種實驗對照，多用于臨床實驗。不僅安慰劑可以產生安慰劑效應，語言、文字、診斷治療的環(huán)境與操作也可產生類似安慰劑的效應，稱為安慰作用。
(三)陽性對照
陽性對照也稱有效對照或標準治療對照，在觀察評價某種藥物或療法的療效時，為不延誤病人的治療，不能用安慰劑對照，但可用已知的有效藥物、有效的療法或公認的標準療法作對照。在應用有效對照或標準治療對照時，要注意選擇療效被公認或肯定的藥物或療法，而且與所試驗的藥物或療法是屬于同—類型。而不應為抬高所試藥物的療效而選用療效差的藥物或減少劑量縮短療程作為對照療法。
二、隨機化原則
隨機化(randomization)是指從實驗對象的“總體”中抽取一定數量的“樣本”進行研究的過程要隨機化，避免研究者的主觀性，讓機遇起作用，以反映“總體”的客觀情況。
隨機不是隨便或隨意，隨機抽樣要按一定的方法進行。隨機抽樣的基本方法有抽簽、隨機數目表、計算器隨機數目法等。
1．抽簽法：將實驗對象逐個編制成簽，充分混合后，從中依次抽簽分組即可。
2．隨機數目表法：隨機數目表根據隨機抽樣的原理編制而成，可查閱有關統(tǒng)計學書籍。表中各個數字都是彼此獨立的，無論按上下、左右或斜向的順序都是隨機出現，因此可以從任意一處按任意方向的順序進行。
3．計算器隨機數法：科學型計算器均有隨機數發(fā)生鍵(按INVRAN)，具體操作參見計算器使用有關書籍。
三、重復原則
重復(replication)原則的含義有二：一是實驗樣本數必須夠大，在一次實驗中有充分的重復；二是如果一批實驗結果可靠，應經得起重復實驗的考驗。重復實驗是檢查科研結果可靠性的唯一方法。
決定重復數(樣本數)的因素很多，如處理效果差異程度、抽樣誤差和實驗誤差的大小等，可用有關統(tǒng)計學方法估計�？赡軛l件下，應盡量使各組樣本數相等或接近�？赡軛l件下，應盡量使各組樣本數相等或接近。
第三節(jié) 科技論文的撰寫
科學研究的結果多數以論文的形式發(fā)表公布�？萍颊撐牡木帉懹袊栏竦囊蠛鸵�(guī)定，一是寫作格式的標準化；二是文字技術表達的規(guī)范化，包括名詞術語、數字、量和單位、數學式、化學式、插圖、表格和參考文獻等；三是科技語言和標點符號的運用要正確。
一、題名
題名是科技論文的必要組成部分，是論文的總綱，也是一篇論文的最重要的信息點。題名應以最簡潔、恰當的詞組來反映論文的特定內容，使之具于畫龍點晴、啟迪讀者興趣的功能。
題名應能準確地表達中心內容，恰如其分地反映研究的范圍和達到的深度，還要簡短精煉，便于記憶。題名一般不宜超過20個字，外文題名一般不宜超過10個實詞。題名應避免使用化學結構式、數學公式、不常規(guī)的縮略詞、首字母縮寫字和不太為同行所熟悉的符號及簡稱。
二、署名
作者署名是科技論文的必要組成部分。署名是作為擁有著作權的聲明，任何人和單位不得侵犯。同時署名表示文責自負的承諾，論文一經發(fā)表，署名者就對論文負有法律上、政治上、科學上和道義上的責任。當然，署名也便于建立作者與讀者的聯系。
只有對論文所涉及的研究工作有實質性貢獻的人，即在論文主題內容的構思、具體研究工作的執(zhí)行及撰寫等方面的全部或局部上做出主要貢獻的人員，能對論文主要內容負責答辯的人，才是論文的法定主權人和責任者，才能署名。
三、摘要
摘要是科技論文的必要組成部分。摘要是以提供文獻（論文)內容梗概為目的，不加評論和補充解釋，簡明、確切地記述文獻重要內容的短文。
編寫摘要應掌握目的、方法、結果和結論四要素。其中目的是指論文的主題范圍；方法是指所用原理、理論、工藝、材料、手段和裝備等；結果是指實驗研究的結果、數據、性能和得到的效果；結論是指對結果的分析、評價和建議等。
編寫摘要要用第3人稱，不可使用“本人”、“作者”和“我廠”等字樣。摘要一般不用非共知共用的符號和術語，不使用圖、表、化學結構式和數字公式。
四、關鍵詞
標引關鍵詞有助于讀者從大量的書刊中，用較短的時間尋找到所需的文獻。標引關鍵詞也是為了適應計算機自動檢索的需要。
科技期刊的每篇論文應在摘要下方給出3—8個關鍵詞（或敘詞)。關鍵詞的標引應按規(guī)定進行。
五、引言
引言是可酌情取舍的概述要素。它是向讀者簡要交代論文研究的來龍去脈，以使讀者對論文有一個大概的總體的了解。引言的撰寫要言簡意賅，突出重點。若正文中采用比較專業(yè)化的術語或縮寫詞時，最好先在引言中定義。
六、正文
正文是論文的論證部分，也是論文的核心部分。論文的論點、論據和論證都在正文這一部分闡述，占主要篇幅。它包括調查對象、儀器設備、材料與原料、實驗與觀察方法、計算方法與編程原理、數據資料與圖表、形成的論點和導出的結論等。
正文內容一般應包括理論分析、材料和方法、結果及其分析、討論和結論等幾部分。撰寫時應注意以下幾個方面。
1．正文應充分闡明論文的觀點、原理、方法和經過定量與定性分析后所得出的結果。注意要突出一個“新”字，以反映論文具有的首創(chuàng)性。
2.正文論述的內容要尊重客觀，實事求是，事實、數據、計算和語意應準確無誤。
3．要求正文層次分明，思路清晰、合乎邏輯，文字簡練，避免重復、繁瑣，避免用圖、表重復反映同一組數據，引用的資料要標明出處。
4．對須保密的資料應作技術處理，不得泄密。
有關正文中的圖、表、法定計量單位、數字、符號和名詞術語等均應符合有關的國家標準。
七、結論
結論部分是論文最后的總體的結論，不是正文中各段小結的簡單重復。若不可能導出應有的結論，也可以沒有結論而進行必要的討論。
這部分的內容應包括：
1．實驗結果所提示的原理及其普遍性，即通過研究得出了什么規(guī)律性的東西，解決了什么理論或實際問題；
2．研究中有無發(fā)現例外，或本論文尚難以解釋和解決的問題；
3．與他人和自己以前已發(fā)表過的研究課題哪些相一致，哪些又不一致，是否作了修正、補充和發(fā)展或否定；
4. 本論文在理論上與實用上的意義與價值；
5．對進一步研究該課題的建議、設想。
結論的撰寫要求概括準確，措詞嚴謹，簡短精練，明確具體，不作自我評價。
八、致謝
科學技術研究工作往往不是一個人能獨立完成的，需要他人的合作和幫助。因此，當研究成果以論文形式發(fā)表時，作者應對他人的勞動給予充分地肯定，并對他們表示謝意。致謝的對象就是對考察、實驗過程中做出某些衛(wèi)生資格考試網貢獻的人員，和給予技術、信息、物質或經費幫助的團體或個人。
九、參考文獻
參考文獻要嚴格按相關期刊規(guī)定標引，并且一般只引用近五年的相關文獻。
十、附錄
附錄是論文的附件、補充說明項目，不是論文必要組成部分。它在不增加論文正文部分的篇幅和不影響正文主體內容敘述連貫性的前提下，向讀者提供論文中部分內容的詳細推導、演算、證明、儀器、裝備或解釋、說明，以及提供有關數據、曲線、照片、計算機的框圖和程序軟件等。
第四節(jié) 科學研究程序與探索性實驗
一、科學研究程序
自然科學研究的過程基本上可分為五個環(huán)節(jié)：選題----設計----實驗----統(tǒng)計處理----分析歸納。這五個環(huán)節(jié)中每個環(huán)節(jié)都很重要，其中選題的正確性和先進性對整個研究的成敗以及研究水平的高低、成果的大小具有決定作用。選題過程集中體現了研究者的科學思維、學術水平、實驗能力及其預期目的。
選題過程中首先是發(fā)現問題、提出問題，可以從自己的觀察中，也可以在科學文獻中發(fā)現問題。提出問題需反復思考和謹慎分析。提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題主要是一個實驗上的技術過程；而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看待舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象能力，而且標志著科學的真正進步。提出問題的同時和之后都要集中時間查閱有關文獻，熟悉所研究問題的來龍去脈和現狀，掌握動態(tài)，寫出綜述，并且逐漸形成工作假說。工作假說是研究者發(fā)揮創(chuàng)造性的想象能力，從已知的知識入手對所研究的未知問題提出的預設答案。
對選定的課題有了工作假說之后，就要開始對課題進行實驗設計，實驗設計要遵循上述“三大因素”和“三大原則”提出具體方案。設計方案的預期結果必須能夠判定工作假說正確與否。
實驗階段是實踐設計方案的具體過程。一般包括三個內容：一是學習和熟練實驗技術；二是預備實驗，以探明虛實；三是正式實驗。整個實驗過程必須做好詳細的原始實驗記錄，保存好各種觀察測量的原始數據。
實驗過程所獲得的結果必須進行統(tǒng)計學分析，以排除偶然，發(fā)現必然，才能從實驗結果推導出正確的結論。
實驗結果經過統(tǒng)計學處理排除偶然性之后，就要根據實際結果對照工作假說進行全面分析，推導結論。這個過程要特別注意三點：一是力求創(chuàng)新，對有新意的材料信息要充分攝取，切勿忽略；二是只能在設計方案所確定的學術范圍內推導結論，結論不能無限擴大，超越設計范圍；三是陰性結果同樣重要，對出現的意外結果更不可隨意忽略或舍棄。
二、科研標書的填寫
研究課題，尤其基礎研究的課題，一般都要填寫申請書向有關部門單位申報，以求對課題的確認和資金的支持。課題申請書的內容大致如下。
（一)摘要
簡要表達課題的中心內容和意義，體現課題的核心和研究者的學術水平，應該精心編寫。
（二)立題依據
主要寫明研究意義和研究現狀，著重闡述課題的依據，研究的必要性和可能性，指出國內外研究動態(tài)和水平，以及解決這個問題的學術理論意義和社會、經濟效益。書寫內容要有理有據，提供足夠的文獻資料，以提高說服力。
（三)研究方案
這部分是科研標書的主體，要認真細致編寫，讓審閱者知情知理，感受到研究者的學術水平和相關技術的熟悉程度。這部分的內容包括：
（1)研究目標、研究內容、擬解決的關鍵問題；
（2)擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案以及可行性分析；
（3)特色與創(chuàng)新；
（4)研究進程和預期成果。
（四)研究基礎
這部分主要填寫與本課題有關的研究工作積累和已經取得的研究工作成績，寫明研究者進行過與本課題有關的實驗技術，特別要注明預備實驗和初試等準備工作情況；要填寫已經具備的實驗條件、尚缺少的條件設備以及擬解決的辦法；最后還應該說明研究者研究能力和技術水平，包括主要研究人員的學歷和研究工作簡歷、發(fā)表的有關著作和論文等。
（五)經費預算
實事求是地提出合理的經費預算安排，包括科研業(yè)務費、實驗材料費、儀器設備費、實驗室改裝費、協作費和管理費等。
（六)推薦意見
不具備高級專業(yè)技術職務的研究者，申報課題時要請兩位具有高級專業(yè)技術職務的專家推薦，介紹申請者的業(yè)務基礎、研究能力和研究條件等。
三、探索性實驗
為培養(yǎng)、訓練學生的生理機能學實驗技能，從教學上考慮，上述各章節(jié)安排了若干基礎性實驗和擴展性實驗，通過模仿、重復一些成熟的、已知的實驗，以求學生掌握生理機能實驗的基本技術和分析實驗的思路。在學習、掌握了實驗基本操作、常用儀器性能、常用液體配制以及疾病模型復制等方法之后，安排學生完成一個探索性實驗，在教師指導下發(fā)揮各自的創(chuàng)新精神，自己選題自己設計，探索解決一個問題。由于這種實驗要回答的是未知的問題，而且方案由學生自行設計，實驗也由學生自己執(zhí)行，所以稱之為探索性實驗。
由于時間所限，同學最好量力而行，選擇一些內容較簡單、目標較明確的題目�；境绦蚝喴獨w納如下：
（1)查閱文獻，請教有經驗的教師，選定題目；
（2)開動腦筋，充分發(fā)揮想象力，提出工作假說；
（3)根據實驗室提供的條件，做出符合要求的實驗設計方案，撰寫標書；
（4)經指導老師同意后，小組做好分工，開始執(zhí)行實驗，做好實驗記錄；
（5)收集整理實驗結果，數據進行統(tǒng)計學處理，充分攝取可用的信息；
（6)針對實驗結果查閱相關文獻，比較異同，發(fā)掘創(chuàng)新點；
（7)整個課題思路清晰之后，執(zhí)筆撰寫論文初稿，之后三天一讀一改，至少反復三次。
這里最有難度的可能是選題。同學們可先從生理學、病理生理學和藥理學范圍內尋找自己感興趣的章節(jié)入手，查閱一些相關期刊，如《生理科學進展》、《國外醫(yī)學生理、病理科學與臨床分冊》等類似刊物，組織小組成員一起漫談，互相啟發(fā)，再確定題目的方向。題目方向的范圍可以包括：
（1)創(chuàng)建某一種疾病或病理過程的動物模型；
（2)研究某種刺激或體液因子的生理學或病理學作用；
（3)觀察某種藥物對某種疾病的藥效及作用；
（4)某種功能檢測方法的改進等等。
