实验设计的基本要素(Elements of experimental design)

　　n 处理因素 (treatment factor)、受试对象 (subject)和实验效应 (experimental effect)是实验设计的3个基本要素.

　　n 例如，用两种药物治疗糖尿病病人，观察比较两组病人血糖、尿糖的下降情况，这里所用的药物为处理因素、糖尿病病人为受试对象，血糖值、尿糖值为实验效应。它们始终贯穿于整个实验研究过程中，从各方面影响着实验研究的结果，在实验设计中必须予以足够重视。

　　一、受试对象(subject)

　　n 受试对象是处理因素作用的客体，实质上就是根据研究目的确定的观察目标总体。医学研究的受试对象有人和动物，在实验进行前必须对研究对象的条件作严格的规定，以保证同质性。

　　n 选择受试对象应遵循的基本原则：对处理因素敏感;反应必须稳定。

　　(一) 动物的选择

　　实验研究中，动物的选择比较灵活，但要紧紧围绕着实验目的选择动物。

　　如SARS疫苗的动物实验，普遍采用的动物模型是恒河猴。

　　(二) 病例的选择

　　临床试验中，由于受试对象是人，病例的选择不像动物选择那样灵活，在选择时必须遵循医德要求，还必须明确病例的纳入标准(inclusion criteria)和排除标准(exclusion criteria )。如对于病人必须有明确的诊断标准，对具体病程、病型、病情、年龄、性别等应有统一的文字规定，以便执行和检查。

　　二、处理因素

　　在实验过程中，影响实验结果的因素是多方面的，根据研究目的可分为处理因素和非处理因素两类。

　　(一) 处理因素：

　　根据研究目的确定的欲施加或欲观察的、并能引起受试对象直接或间接效应的因素。

　　这种干预可以是主动施加的，如药物的种类、剂量、浓度、作用时间等;也可以是客观存在的，如观察培养基在空气中的污染程度与季节的关系。

　　(二) 非处理因素：

　　是指除处理因素外的其它对结果有影响或干扰，但研究者并不想通过实验考察其作用大小的因素。

　　(三)选择处理因素应遵循的基本原则

　　1.要分清处理因素和非处理因素

　　n 处理因素是根据研究目的确定的主要因素，一般为研究者所重视，但不能忽略非处理因素的存在，应找出并加以控制，否则会使实验结果产生混杂效应。

　　n 例如，研究药物治疗加饮食疗法治疗糖尿病的效果时，处理因素为药物治疗加饮食疗法;而合理的作息时间、运动和其它辅助治疗措施也能缓解症状，有助于康复，但不是本次研究的处理因素，而是非处理因素。研究者应采取各种措施，尽可能使非处理因素在所比较的各组中基本相同，以便充分显示处理因素的作用。

　　2.保持处理因素恒定不变

　　n 如在进行药物疗效的试验观察中，所使用药物的生产厂家、批号、药品标准等在整个试验过程中必须一致。

　　n 又如欲观察某种手术的效果，其手术的操作程序应规格化，主刀医师的熟练程度也应尽量接近。

　　三、实验效应(experimental effect)

　　n 实验效应 是处理因素作用于受试对象的反应和结局，它是通过实验观察指标定量或定性地来表达。如果指标选择不当，未能准确地反应处理因素的作用，那么获得的研究结果就缺乏科学性，因此选择好实验指标是关系研究成败的重要环节。

　　（一）选择观察指标的基本原则

　　1.客观性 观察指标有主观指标和客观指标之分。

　　n 主观指标 是指由病人回答或医生判断来描述观察结果，易受心理因素影响，如“疼痛”的观察。

　　n 客观指标 是借助仪器或试验等进行测量和检验来反映客观结果。尽可能选择客观的、定量的指标。

　　2. 准确度和精密度

　　n 准确度是指所观察结果的真实程度，即观测值与真值的接近程度，属系统误差

　　n 精密度是指所观察结果的深度，即重复观测时，观测值与平均值的接近程度，属随机误差。

　　实验效应指标既要准确又要精密，而首先是准确可靠。

　　3.灵敏性

　　应尽量选择高灵敏性的指标，即选择高灵敏性的方法对观察指标进行测量。灵敏度高的方法，往往费用昂贵，应根据实验经费，选择既相对廉价，灵敏度又高的测量方法。

　　4.特异性

　　为了更好地揭示研究问题的本质，观察指标还应具备一定的特异性。例如，在诊断糖尿病时，测定血糖的特异性就比测定尿糖的特异性要高。

　　实验效应指标应当同时兼顾其灵敏性和特异性，尽量使灵敏性和特异性都高。

　　5.指标的观察

　　在临床试验过程中，由于对某些非处理因素未加严格控制，使这些非处理因素对试验效应产生干扰，这种干扰所造成的系统误差叫偏倚(bias)，偏倚歪曲了处理因素的真实效应。