胡 完， 孫巖松， 胡良平△

(1. 軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)咨詢中心， 北京 100850； 2. 軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院疾病預(yù)防控制所， 北京 100850)

在生理學(xué)研究中如何嚴(yán)格遵循試驗(yàn)設(shè)計(jì)四原則*

胡 完1， 孫巖松2△， 胡良平1△

(1. 軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)咨詢中心， 北京 100850； 2. 軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院疾病預(yù)防控制所， 北京 100850)

目的：為從事生理學(xué)研究的科研工作者嚴(yán)格遵循試驗(yàn)設(shè)計(jì)四原則(以下簡(jiǎn)稱四原則)提供一些有效的技術(shù)方法。方法：通過簡(jiǎn)單介紹“四原則的概念”、舉例闡述“生理學(xué)研究中在落實(shí)四原則方面出現(xiàn)的常見錯(cuò)誤和案例”和簡(jiǎn)單介紹“生理學(xué)研究中如何遵循四原則”來闡述遵循四原則的具體做法。結(jié)果：需要根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的隨機(jī)化方法，分層隨機(jī)化是常用的好方法；應(yīng)力求設(shè)置合理的對(duì)照組，才能真正體現(xiàn)出對(duì)照原則的價(jià)值；有根據(jù)地給出每個(gè)小組合適的樣本含量，是試驗(yàn)結(jié)果具有重現(xiàn)性的基本保證；嚴(yán)格遵循隨機(jī)、對(duì)照和重復(fù)原則，最終才能實(shí)現(xiàn)對(duì)比組之間達(dá)到極好的均衡效果，這說明均衡原則是一個(gè)把關(guān)的原則。結(jié)論：在生理學(xué)科研中，嚴(yán)格遵循四原則對(duì)保證生理學(xué)研究結(jié)果準(zhǔn)確可靠至關(guān)重要。

生理學(xué)；試驗(yàn)設(shè)計(jì)；隨機(jī)原則；對(duì)照原則；重復(fù)原則；均衡原則

【DOI】 10.12047/j.cjap.5408.2017.023

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)四原則概念

為了使試驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地控制隨機(jī)誤差，避免系統(tǒng)誤差，以較少的受試對(duì)象取得可靠的信息，達(dá)到科學(xué)完善經(jīng)濟(jì)高效的目的，試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循隨機(jī)、對(duì)照、重復(fù)和均衡四原則。

1.1 隨機(jī)原則

隨機(jī)的含義是指在抽樣時(shí)總體中的每個(gè)試驗(yàn)對(duì)象均有同等機(jī)會(huì)或概率被抽取到；分配樣本時(shí)樣本中的每個(gè)個(gè)體都有相同的機(jī)會(huì)或概率被分配到試驗(yàn)組和對(duì)照組中的任何一組中去。而隨機(jī)原則就是指無論是從總體中獲得受試對(duì)象還是把樣本中的受試對(duì)象分配到各組中去，都必須進(jìn)行隨機(jī)化，即沒有人為因素的干擾或影響。只有通過隨機(jī)抽樣和分組才能避免各種主客觀因素可能引起的偏性，減少系統(tǒng)誤差。在實(shí)際工作中，隨機(jī)化主要是通過隨機(jī)數(shù)實(shí)現(xiàn)[1]。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，最常用的兩種隨機(jī)化分組方法是完全隨機(jī)化和分層隨機(jī)化。

1.2 對(duì)照原則

為消除非試驗(yàn)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，從而把試驗(yàn)因素的效應(yīng)分離出來，就必須設(shè)立對(duì)照組。對(duì)照原則就是在一個(gè)完整的試驗(yàn)安排之中，任何一組都有與其具有極好對(duì)比性的另一個(gè)組。此時(shí)，研究者關(guān)心的那個(gè)組常被稱為試驗(yàn)組，而與它最具有可比性的另一組常被稱為對(duì)照組。有時(shí)，兩組之間互為對(duì)照組。什么叫做“具有極好對(duì)比性”呢？ 例如，設(shè)A組是“低氧組”，而B組是“低氧+特定劑量的藥物D”，進(jìn)入這兩組的受試對(duì)象在其他一切方面(通常指病情輕重、患病時(shí)間長(zhǎng)短、性別構(gòu)成、平均年齡等)都幾乎完全相同。

常見的對(duì)照形式包括空白對(duì)照、試驗(yàn)對(duì)照、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照、相互對(duì)照、安慰劑對(duì)照和自身對(duì)照。值得一提的是，往往在一個(gè)試驗(yàn)研究中，有多種對(duì)照形式并存。一般來說，涉及幾個(gè)因素就會(huì)有幾個(gè)對(duì)照組。

1.3 重復(fù)原則

重復(fù)原則是指重復(fù)試驗(yàn)原則，即試驗(yàn)研究中試驗(yàn)組和對(duì)照組應(yīng)有一定數(shù)量的樣本量。另外，重復(fù)還有兩個(gè)相近的概念：一是重復(fù)取樣；二是重復(fù)測(cè)量。重復(fù)原則的主要作用在于控制和估計(jì)試驗(yàn)中的隨機(jī)誤差。試驗(yàn)研究中遵循重復(fù)原則的一個(gè)具體體現(xiàn)就是有根據(jù)地合理估計(jì)樣本量。

1.4 均衡原則

均衡是指試驗(yàn)組和對(duì)照組之間除試驗(yàn)因素取不同水平外，其他非試驗(yàn)因素在各組間幾乎相同，組間具有極好的可比性。所謂均衡原則，就是強(qiáng)調(diào)在一個(gè)完整的試驗(yàn)安排中，所有各組之間必須達(dá)到均衡性。一般而言，只有在隨機(jī)原則、對(duì)照原則和重復(fù)原則都遵循得很好的情況下，均衡原則才能符合要求。

在以上四個(gè)原則中，前三個(gè)原則都有具體的“動(dòng)作”，而第四個(gè)原則僅僅起到一個(gè)“驗(yàn)收”或“把關(guān)”的作用；隨機(jī)和重復(fù)兩個(gè)原則的具體遵守可以靠統(tǒng)計(jì)軟件來實(shí)現(xiàn)，即隨機(jī)抽樣與隨機(jī)分組、估計(jì)樣本含量(其本質(zhì)就是重復(fù)原則)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

2 生理學(xué)研究中試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則方面常見錯(cuò)誤與案例

2.1 違反隨機(jī)原則

在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中隨機(jī)原則遵循不嚴(yán)的場(chǎng)合[2]有以下幾種：隨機(jī)分組方法不明了；回顧性研究在選擇受試對(duì)象時(shí)通常無法遵循隨機(jī)原則；用完全隨機(jī)取代分層隨機(jī)；用隨意分組取代隨機(jī)分組以及沒有遵循隨機(jī)原則。在生理學(xué)研究中違反隨機(jī)原則主要表現(xiàn)為前4種。

2.1.1 隨機(jī)分組方法不明 例1 某試驗(yàn)研究組蛋白去乙?；敢种苿?duì)大鼠應(yīng)激性心肌損傷的保護(hù)作用[3]，在該研究中對(duì)動(dòng)物分組的表述為“大鼠18只，隨機(jī)分為3組(n=6)：對(duì)照組、束縛應(yīng)激組、束縛應(yīng)激+TSA干預(yù)組”。

辨析與釋疑：原作者沒有詳細(xì)說明隨機(jī)分組采用的是完全隨機(jī)分組、區(qū)組隨機(jī)分組還是分層隨機(jī)分組。由于在隨機(jī)分組中需要考慮非試驗(yàn)因素在各組間的均衡性，在樣本量不是很大的情況下，最好采用區(qū)組隨機(jī)分組或分層隨機(jī)分組。

2.1.2 回顧性研究無法遵循隨機(jī)原則 例2 某論文[4]表述如下：自1996年11月至2000年3月，采用手術(shù)治療合并重度肺動(dòng)脈高壓先心病患兒34例，男22例、女12例。根據(jù)患兒手術(shù)時(shí)間分為對(duì)照組(1998年8月前)和肺保護(hù)組(1998年8月～2000年3月)。

辨析與釋疑：這是一個(gè)回顧性研究，研究者根據(jù)患者就診時(shí)間的先后順序分為兩組，這嚴(yán)重違背了隨機(jī)分組原則?；仡櫺匝芯吭谑茉噷?duì)象的選擇和分組上無法滿足隨機(jī)的要求，故回顧性研究的結(jié)論可信度低，一般只能作為參考，所以在條件允許的情況下，最好采用前瞻性研究。

2.1.3 用完全隨機(jī)取代分層隨機(jī) 例3 某研究探討傳統(tǒng)體育對(duì)老年知識(shí)分子原發(fā)性高血壓(EH)患者臨床癥狀影響[5]。其分組方法為:將48例有臨床癥狀EH(Ⅰ級(jí)29例,Ⅱ級(jí)19例)患者隨機(jī)分為一個(gè)非運(yùn)動(dòng)組A組(對(duì)照組)、一個(gè)太極拳組B組和一個(gè)氣功組C組。

辨析與釋疑：原作者隨機(jī)將患者分為3組，沒有考慮EH 分級(jí)對(duì)結(jié)果影響。在樣本量小同時(shí)存在的重要非試驗(yàn)因素可按程度明確區(qū)分開來時(shí)，比較科學(xué)的做法是采用分層隨機(jī)化，即先將全部入選受試對(duì)象按重要非試驗(yàn)因素取不同水平分層，再將每層中的受試對(duì)象完全隨機(jī)地均分入試驗(yàn)組與對(duì)照組中去。

2.1.4 用隨意分組取代隨機(jī)分組 例4 某臨床研究通過將女性原發(fā)性高血壓患者分為未絕經(jīng)(50例)及絕經(jīng)(50例)兩組；再將兩組按自愿分別分為單純規(guī)范治療組和維生素D添加組，運(yùn)用ELISA法測(cè)定各組25例患者的羥維生素水平，同時(shí)發(fā)放調(diào)查問卷跟蹤持續(xù)一年以了解患者生活習(xí)性及日照時(shí)間，并監(jiān)測(cè)各組血壓控制情況，以研究規(guī)范劑量的維生素D及適度日照時(shí)間對(duì)女性原發(fā)性高血壓的血壓控制影響[6]。

辨析與釋疑：原文作者在分組時(shí)沒有遵循隨機(jī)原則，而是根據(jù)自愿原則進(jìn)行分組。對(duì)高血壓知識(shí)的了解和經(jīng)濟(jì)條件可能是受試者自愿選擇接受何種治療的影響因素，原作者人為造成了此因素在試驗(yàn)組與對(duì)照組間的不均衡，導(dǎo)致得出的結(jié)論說服力不強(qiáng)。

2.2 違反對(duì)照原則

在生理學(xué)研究中，執(zhí)行對(duì)照原則時(shí)常見的錯(cuò)誤有以下幾種：對(duì)照不全；缺乏對(duì)照；重復(fù)設(shè)置對(duì)照；對(duì)照組與研究目的不符；對(duì)照過剩。

2.2.1 對(duì)照不全 (1) 2×2析因設(shè)計(jì)只設(shè)3組

例5 某試驗(yàn)研究褪黑素對(duì)過度訓(xùn)練大鼠胃腸動(dòng)力及血漿中應(yīng)激激素水平的影響[7]，選取雄性SD大鼠30只，3月齡，體重180～220 g，動(dòng)物室內(nèi)溫度20℃～29℃，相對(duì)濕度40%～55%，分籠飼養(yǎng)，自由飲水，飼嚙齒類普通飼料。將大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)5 d后隨機(jī)分為3組(n=10):對(duì)照組、過度訓(xùn)練組、褪黑素干預(yù)組。對(duì)照組：不進(jìn)行任何訓(xùn)練，每天補(bǔ)充同劑量生理鹽水；過度訓(xùn)練組和褪黑素干預(yù)組大鼠進(jìn)行每周5次，共6周的遞增負(fù)荷的訓(xùn)練。過度訓(xùn)練組灌服生理鹽水(15 ml/kg)，褪黑素組灌服褪黑素(15 ml/kg)，30 min后開始訓(xùn)練，每天1次，每周5次。

辨析與釋疑：由該研究分組設(shè)置情況來看該研究中涉及到兩個(gè)因素，第1個(gè)因素是“有無過度負(fù)荷訓(xùn)練”，共兩個(gè)水平，分別是“有過度負(fù)荷訓(xùn)練”和“無過度負(fù)荷訓(xùn)練”；第2個(gè)因素是“有無用褪黑素灌服”，共兩個(gè)水平，分別是“用褪黑素灌服”和“用生理鹽水灌服”。故該試驗(yàn)合理設(shè)計(jì)類型應(yīng)為2×2析因設(shè)計(jì)，應(yīng)有4組，在該研究中缺少“沒有過度負(fù)荷訓(xùn)練但有褪黑素灌服”的試驗(yàn)組。

(2)多因素析因設(shè)計(jì)組數(shù)不全

例6 某研究探討西黃丸對(duì)雌激素受體不同狀態(tài)乳腺癌的選擇性作用[8]，選取雌激素依賴性與非雌激素依賴性乳腺癌患者各30例，數(shù)字隨機(jī)法分別分為治療組與對(duì)照組各15例，分為試驗(yàn)組A、試驗(yàn)組B、對(duì)照組A、對(duì)照組B。其中試驗(yàn)組A為雌激素依賴性乳腺癌患者口服來曲唑同時(shí)加用西黃丸；試驗(yàn)組B為非雌激素依賴性乳腺癌患者服用西黃丸；對(duì)照組A為雌激素依賴性乳腺癌患者僅口服來曲唑；對(duì)照組B為非雌激素依賴性乳腺癌患者，不做處理。

辨析與釋疑：該研究中涉及到三個(gè)因素，第1個(gè)因素是“乳腺癌的類型”，共兩個(gè)水平，分別是“雌激素依賴性乳腺癌”和“非雌激素依賴性乳腺癌”；第2個(gè)因素是“是否用來曲唑”，共兩個(gè)水平，分別是“用來曲唑與不用來曲唑”；第3個(gè)因素是“是否服用西黃丸”，該因素共有兩個(gè)水平，分別是“服用西黃丸與不服用西黃丸”。2×2×2析因設(shè)計(jì)應(yīng)有8個(gè)組，但該試驗(yàn)只設(shè)置了4個(gè)組，還缺少4組，缺少的第一組為雌激素依賴性乳腺癌患者口服西黃丸；第二組為雌激素依賴性乳腺癌患者，不做處理；第三組為非雌激素依賴性乳腺癌患者口服來曲唑同時(shí)加用西黃丸；第四組為非雌激素依賴性乳腺癌患者口服來曲唑。

2.2.2 缺乏對(duì)照 例7 對(duì)10例慢性原發(fā)性骨髓纖維化病例，采用中醫(yī)藥為主，伍用小劑量化療藥物治療，完全緩解4例，好轉(zhuǎn)3例，進(jìn)步3例。結(jié)論是該用藥方法獲得顯著療效。

辨析與釋疑：該研究所有研究對(duì)象均接受同一種處理，沒有設(shè)置對(duì)照組，所得結(jié)論沒有說服力。正確的做法是設(shè)立合理的對(duì)照，對(duì)照組可以是其他常規(guī)療法或者標(biāo)準(zhǔn)療法。

2.2.3 重復(fù)設(shè)置對(duì)照 例8 某研究應(yīng)用iTRAQ結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)篩選冷應(yīng)激大鼠血漿差異表達(dá)蛋白，選用12周齡，體重(340±20)g的健康SPF級(jí)雄性Wistar大鼠30只。試驗(yàn)前將大鼠精選單籠飼養(yǎng)，均按標(biāo)準(zhǔn)食量飼喂和自由飲水預(yù)飼1周。將大鼠隨機(jī)分為2組，分別為冷應(yīng)激組A和常溫飼養(yǎng)組B。為了減少試驗(yàn)誤差，增加技術(shù)重復(fù)，將A、B兩組分別隨機(jī)分為3組，即A1、A2、A3組和B1、B2、B3組，每組各5只大鼠，冷應(yīng)激時(shí)將每組單籠飼養(yǎng)的5只大鼠放在同一室內(nèi)同時(shí)刺激。冷應(yīng)激溫度為(4.0±0.1)℃，常溫飼養(yǎng)溫度為(24.0±0.1)℃，光照按12h標(biāo)準(zhǔn)晝夜交替，冷應(yīng)激時(shí)間為12 h。冷應(yīng)激試驗(yàn)均在人工智能氣候室進(jìn)行[9]。

辨析與釋疑：該研究中受試對(duì)象一共分為6組A1、A2、A3組和B1、B2、B3組。但其中A1、A2、A3組處理完全相同，B1、B2、B3組處理也完全相同。原文作者犯了重復(fù)設(shè)置相同對(duì)照的錯(cuò)誤。正確的做法是：設(shè)置冷應(yīng)激組A和常溫飼養(yǎng)組B兩組，并按單因素兩水平設(shè)計(jì)估計(jì)出所需要的合適樣本含量，沒有必要為了減少試驗(yàn)誤差，增加所謂的技術(shù)重復(fù)而設(shè)置A1、A2、A3組和B1、B2、B3組。

2.2.4 對(duì)照組與研究目的不符 例9 某研究為證明肝炎靈聯(lián)合丹參注射液治療慢性乙型肝炎的療效好于單用肝炎靈，選擇慢性乙型肝炎病人隨機(jī)分為兩組，治療組60例，接受肝炎靈聯(lián)合丹參注射液治療，對(duì)照組44例，接受肌苷、維生素C治療，兩組在性別、年齡、病程、病情等方面均無顯著性差異。

辨析與釋疑：原文作者的目的是想證明肝炎靈聯(lián)合丹參注射液治療慢性乙型肝炎的療效好于單用肝炎靈，但對(duì)照組卻選擇了不相干的肌苷和維生素治療，即使通過分析得到治療組比對(duì)照組好，也只能說明肝炎靈聯(lián)合丹參注射液治療慢性乙型肝炎的療效好于肌苷加維生素C。因此，對(duì)于該研究目的，對(duì)照組的合理設(shè)置應(yīng)為接受肝炎靈加安慰劑治療。

2.2.5 對(duì)照過剩 例10 某試驗(yàn)研究規(guī)范劑量的維生素D及適度日照時(shí)間對(duì)女性原發(fā)性高血壓的血壓控制效果[6]，選取了100例到本院就診的女性原發(fā)性高血壓患者和50例到本院體檢的健康體檢者。并將其分組為未絕經(jīng)原發(fā)性高血壓組50例，平均年齡(43.5±5.9)歲；絕經(jīng)原發(fā)性高血壓組50例，平均年齡(63.6±6.1)歲；健康對(duì)照組50例，平均年齡(45.4±5.5)歲。

辨析與釋疑：原文作者研究維生素D及適度日照時(shí)間對(duì)女性原發(fā)性高血壓的血壓控制效果，那么研究對(duì)象應(yīng)為患有原發(fā)性高血壓的女性患者不服用維生素D且未接受適度日照，設(shè)置健康對(duì)照組對(duì)研究目的和研究結(jié)果沒有多大的實(shí)際意義和幫助，因此完全可以刪除。

2.3 違反重復(fù)原則

在試驗(yàn)研究中，最常見的違反重復(fù)原則的方式是沒有進(jìn)行樣本量的估計(jì)。

例11 某研究評(píng)價(jià)用心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(CPET)指導(dǎo)制定個(gè)體化運(yùn)動(dòng)處方對(duì)慢性心力衰竭患者康復(fù)療效[10]。選擇10例CPET患者，隨機(jī)分成兩組，每組5人。對(duì)照組僅進(jìn)行沒有運(yùn)動(dòng)的心臟康復(fù)處方治療，運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療組進(jìn)行包含CPET運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)個(gè)體化運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的心臟康復(fù)處方治療。治療結(jié)果運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療組6 min步行距離(470±110)顯著超過對(duì)照組(401±92)(P<0.05)。

辨析與釋疑：原文作者采用的是成組設(shè)計(jì)，每組樣本5人，第一眼看去給人感覺就是樣本量很小，但是看結(jié)果似乎兩組差別很大。經(jīng)計(jì)算該試驗(yàn)的檢驗(yàn)效能，若為單側(cè)檢驗(yàn)，則β=0.71，檢驗(yàn)效能(1-β)只有0.29；若為雙側(cè)檢驗(yàn)，則β=0.81，檢驗(yàn)效能(1-β)只有0.19。所以不管是單側(cè)檢驗(yàn)還是雙側(cè)檢驗(yàn)，該試驗(yàn)的檢驗(yàn)功效都很低，也就是說該試驗(yàn)得出的結(jié)論運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療組6 min步行距離顯著超過對(duì)照組這一結(jié)論正確的概率很低。

2.4 違反均衡原則

一項(xiàng)人體試驗(yàn)研究一般會(huì)涉及兩組或兩組以上患者的藥物療效之間的差異性比較問題，若各組在所有重要非試驗(yàn)因素構(gòu)成[如年齡構(gòu)成、性別構(gòu)成、病情構(gòu)成(即輕、中、重的比例)或臨床分期構(gòu)成和病程長(zhǎng)短分布等]上一致，那么該試驗(yàn)研究各組間是均衡可比的；而在動(dòng)物試驗(yàn)中，一般應(yīng)盡可能確保動(dòng)物種屬、性別、窩別、體重等在各組間均衡可比。

例12 一個(gè)違背均衡原則的經(jīng)典案例：為了弄清經(jīng)常吃含賴氨酸的面包是否對(duì)少年兒童生長(zhǎng)發(fā)育有幫助，有人設(shè)計(jì)了如下的試驗(yàn)：對(duì)住校的某班級(jí)學(xué)生，隨機(jī)分為A和B兩組(年齡、性別構(gòu)成相同)，A組學(xué)生每天上午和下午課間各吃一個(gè)含賴氨酸的面包，B組學(xué)生課間不吃面包，一年后比較這兩組學(xué)生的身體發(fā)育情況，從而得出賴氨酸有利于少年兒童生長(zhǎng)發(fā)育的結(jié)論。

辨析與釋疑：在該案例中，A、B兩組學(xué)生年齡、性別構(gòu)成相同，但是A組學(xué)生課間吃了含賴氨酸的面包，B組學(xué)生課間沒有吃面包。由于少年兒童處于生長(zhǎng)發(fā)育階段，所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)種類多，課間吃一個(gè)含賴氨酸的面包除可提供賴氨酸外還可提供其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也是有益于少年兒童生長(zhǎng)發(fā)育的，因此這兩組學(xué)生在一個(gè)重要的非試驗(yàn)因素(即是否吃面包)上是不均衡的，故該案例的結(jié)論是不可信的。只有隨機(jī)決定一組吃含賴氨酸的面包，另一組吃不含賴氨酸的面包(兩組所用面包的質(zhì)量、形狀大小、顏色、口感等應(yīng)相同、只是面包中是否含賴氨酸不同)，其他如體育鍛煉、作息時(shí)間、學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)、其他飲食結(jié)構(gòu)和數(shù)量(還應(yīng)避免因某些原因?qū)W生中間離校，如寒暑假)等各方面兩組學(xué)生都盡可能一致，一年結(jié)束時(shí)再比較(應(yīng)選準(zhǔn)合適的療效與安全性評(píng)價(jià)指標(biāo))，才有可能說明賴氨酸的價(jià)值到底有多大。

一個(gè)試驗(yàn)研究要想在均衡性上無可挑剔，需要研究設(shè)計(jì)者自身、同行專家和統(tǒng)計(jì)學(xué)工作者三方面的高度重視和深思熟慮。

3 生理學(xué)研究中如何遵循試驗(yàn)設(shè)計(jì)四原則

3.1 如何遵循隨機(jī)原則

隨機(jī)包括抽樣隨機(jī)和分組隨機(jī)。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格遵循隨機(jī)原則，應(yīng)先確定受試對(duì)象的范圍，然后對(duì)確定范圍內(nèi)的受試對(duì)象進(jìn)行隨機(jī)抽樣(隨機(jī)抽樣的方法依實(shí)際情況選擇，常用隨機(jī)抽樣方法包括單純隨機(jī)抽樣、系統(tǒng)抽樣、分層抽樣、整群抽樣和多階段抽樣)，接下來對(duì)樣本進(jìn)行隨機(jī)分組(隨機(jī)分組的方法依實(shí)際情況選擇，常用的隨機(jī)分組方法有完全隨機(jī)分組、區(qū)組隨機(jī)分組、分層隨機(jī)分組、分層區(qū)組隨機(jī)分組、動(dòng)態(tài)隨機(jī)分組)。在遵循隨機(jī)原則時(shí)，一定要注意“隨機(jī)”不等于“隨意”、“隨便”、“自愿”，它要求先對(duì)受試對(duì)象進(jìn)行編號(hào)，然后再抽取編號(hào)，而不是“隨便”選或隨手抓。通常情況下，先找準(zhǔn)找全對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)有影響的重要非試驗(yàn)因素，再按其對(duì)受試對(duì)象進(jìn)行分層隨機(jī)化。

3.2 如何遵循對(duì)照原則

在試驗(yàn)研究中設(shè)立對(duì)照組，實(shí)際上就是尋找一個(gè)“參照物”，對(duì)照組設(shè)立不同，得出的結(jié)論是不同的。在試驗(yàn)研究中遵循對(duì)照原則，應(yīng)當(dāng)掌握對(duì)照的各種形式，再依試驗(yàn)?zāi)康暮侠磉x擇對(duì)照形式從而設(shè)置合理且齊全的對(duì)照組。無論采取何種對(duì)照形式，都必須符合“齊同對(duì)比”這一前提條件，即符合同時(shí)、同地、同環(huán)境、同種、同重或同體表面積、同批號(hào)等要求，對(duì)照才有價(jià)值[11]。

3.3 如何遵循重復(fù)原則

試驗(yàn)研究中的重復(fù)是指試驗(yàn)研究中的受試對(duì)象要達(dá)到一定的數(shù)量，即在相同試驗(yàn)條件下要對(duì)足夠數(shù)量的受試對(duì)象進(jìn)行觀察。樣本過小，試驗(yàn)研究的結(jié)果可信度低；樣本過大，會(huì)浪費(fèi)人力、物力、財(cái)力和時(shí)間等。因此，遵循重復(fù)原則最重要在于對(duì)樣本大小做出科學(xué)合理的估計(jì)。正確估計(jì)樣本量需要在給定諸多前提條件(如試驗(yàn)設(shè)計(jì)的類型等)下正確選擇樣本量估計(jì)公式予以實(shí)現(xiàn)。

3.4 如何遵循均衡原則

為達(dá)到試驗(yàn)組與對(duì)照組間均衡的目的，首先要找出影響試驗(yàn)結(jié)果的各種非試驗(yàn)因素，然后按非試驗(yàn)因素中的重要者對(duì)受試對(duì)象進(jìn)行分層，再在分層的基礎(chǔ)上，對(duì)各層內(nèi)的受試對(duì)象進(jìn)行隨機(jī)分組。在人體試驗(yàn)中，一般要求年齡、性別和病情輕重在各組間保持一致；在動(dòng)物試驗(yàn)中，一般要求種屬、窩別、性別、月齡和體重在各組間保持一致。

4 小結(jié)

對(duì)于一個(gè)科研課題來說，影響其試驗(yàn)研究結(jié)果可信度和準(zhǔn)確度的除了試驗(yàn)設(shè)計(jì)四原則的遵循情況外，還有許多其他方面，比如對(duì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素把握的正確程度、研究中質(zhì)量控制情況、處理數(shù)據(jù)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析方法選擇合適與否、對(duì)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的解釋合理與否、結(jié)論陳述恰當(dāng)與否。本文僅是簡(jiǎn)要論述在生理學(xué)研究中如何嚴(yán)格遵循試驗(yàn)設(shè)計(jì)四原則，對(duì)于其他方面沒有涉及。四原則有關(guān)的詳細(xì)論述可參考文獻(xiàn)[2，11]，此不詳述。

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How to follow the four principles of experimental design in physiological research

HU Wan1, SUN Yan-song2△, HU Liang-ping1△

(1. Consulting Center of Biomedical Statistics, Academy of Military Medical Sciences, Beijing 100850；2. Academy of Military Medical Sciences, Beijing 100850, China)

Objective: To offer a series of efficient methods to physiological researchers in following the four principles of experimental design (hereinafter referred to as four principles). Methods: We expounded the concrete way of following the four principles through giving an outline of the four principles, elaborating the common mistakes and cases in the applications of four principles in physiological research and introducing briefly how to follow the four principles in physiological research. Results: We should choose the appropriate randomization method according to the actual situation, usually stratified randomization was a good way. We should strive to set reasonable control group to reflect the value of control principle veritably. Giving the appropriate sample size for each group rightly was the basic guarantee for the research result could be reproduced. Following the principles of randomized, controlled and repetition strictly could achieve an excellent balance between control groups ultimately, that was to say that the balanced principle was a principle of gatekeeper. Conclusion: Following the four principles strictly is critically important to assure the result accurately and reliably in physiological research.

physiology; experimental design; random principle; control principle; repeat principle; balanced principle

2016-01-05

2016-06-14

R181

A

1000-6834(2017)01-089-05

△【通訊作者】Tel： 010-66932127； E-mail: lphu812@sina.com