医学科研实验方法.docx
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医学科研实验方法
医学科研实验方法
学习目标
Ø通过课堂讲授、实例讨论和实用训练，了解医学科研的基本内容、基本方法、创新思维的基本形式和科学与人文的关系；
Ø熟悉文献检索和误差分析的基本要求、实验动物的基本概念、医学科研论文写作的基本格式、科学研究需要遵守的道德规范；
Ø掌握医学科研的基本逻辑思维方式，实验研究的基本要素，实验设计的基本原则和方法等内容。
医学科研概论
⏹医学科研是什么
⏹医学科研的发展
⏹医学科研的特点及类型
⏹医学科研的基本步骤
⏹医学科研的选题
⏹观察
⏹医学科研道德
科研是什么
运用科学的方法，探索未知的现象，揭示客观规律，创造新理论、新技术、开辟新应用领域的智力性劳动。
物格而后知至，知至而后意诚，意诚而后心正，心正而后身修，身修而后家齐，家齐而后国治，国治而后天下平。
———《礼记·大学》
格物致知真正的意义有两个方面：
第一，寻求真理的唯一途径是对事物客观的探索；第二，探索的过程不是消极的袖手旁观，而是有想象力的有计划的探索。
——《应有格物致知精神》丁肇中
在今天，王阳明的思想还在继续地支配着一些中国读书人的头脑。
因为这个文化背景，中国学生大都偏向于理论而轻视实验，偏向于抽象的思维而不愿动手。
中国学生往往念功课成绩很好，考试都得近一百分，但是面临着需要主意的研究工作时，就常常不知所措了。
我觉得真正的格物致知精神，不但在研究学术中不可缺少，而且在应付今天的世界环境中也是不可少的。
在今天一般的教育里，我们需要培养实验的精神。
就是说，不管研究自然科学，研究人文科学，或者在个人行动上，我们都要保留一个怀疑求真的态度，要靠实践来发现事物的真相科学进展的历史告诉我们，新的知识只能通过实地实验而得到，不是由自我检讨或哲理的清谈就可求到的。
实验的过程不是消极的观察，而是积极的、有计划的探测。
比如，我们要知道竹子的性质，就要特别栽种竹子，以研究它生长的过程，要把叶子切下来拿到显微镜下去观察，绝不是袖手旁观就可以得到知识的。
实验的过程不是毫无选择的测量，它需要有小心具体的计划。
特别重要的，是要有一个适当的目标，以作为整个探索过程的向导。
至于这目标怎样选定，就要靠实验者的判断力和灵感。
一个成功的实验需要的是眼光、勇气和毅力。
。
科学研究是指对一些现象或问题经过调查、验证、讨论及思维，然后进行推论、分析和综合，来获得客观事实的过程。
其一般程序大致分五个阶段：
选择研究课题、研究设计阶段、搜集资料阶段、整理分析阶段、得出结果阶段。
科研活动的主要特征
1．探索性与创新性
2．继承性和积累性
这是科研工作区别于一般劳动性工作之所在。
探索的目的在于获得新的认识、发现新的事实、阐明新的规律、建立新的理论、发明新的技术、研制新材料、新产品，探索是手段，创新是目的。
科学研究工作必须建立在科学的方法和知识的基础上，而这些方法和知识是人们通过大量的科学研究所积累发展形成的，我们利用了这些方法和知识，就体现了科学研究的继承性，同时我们在科学研究中的创新，也为科学的发展积累了知识。
科学研究首先是收集和积累相关信息，对他人的研究工作、思路、方法进行分析、评价，提出自己的研究目标、任务和方案。
做一个科学工作者的基本要求：
1、知道是什么（Know-what），指具有正确观察事物，获取客观事实的能力。
2、知道为什么（Know-why），指具有探讨原理和规律方面的基础知识和思维能力。
3、知道怎么做（Know-how），指掌握实际
操作的技能，包括相关技术、经验等。
4、知道属于谁（Know-who），在特定社会
关系中，发扬团队精神，共享社会资源，也包括
管理方面的知识和能力。
关于科研的几个概念性问题
（一）科学Science——学问、知识
（二）技术Technique—熟练，技巧、工艺Technology—完美而实用的技艺
（三）科学与技术的关系和区别
关系：
互相依存，共同发展
区别：
科学—探索知识，认识世界
解决是什么和为什么的问题
技术—用于实践，改造世界
解决做什么和怎么做的问题
（四）科学研究
一种探索知识和应用知识的活动。
科学研究特点：
——创新
发现新的事实
阐明新的规律
发明新的技术
科技创造分为科学发现和技术发明。
科学发现是指把被掩盖的东西揭示出来，即把已经存在却不为人知的事物找出来，或把客观存在的规律加以阐明。
技术发明是指研制或创造出过去不曾存在的东西，即生产出世上本没有的器物、技术、方法等。
（五）当代科学研究发展趋势
研究领域不断扩大，学科不断分化渗透
研究难度加大，成本增高
科研规模宏大，参加人员众多
强调科研的应用性
科研发展趋势带来的思考：
要拓宽知识面，注意多学科的渗透，
要有耐心，持之以恒，不要轻易放弃
要重视应用研究和开发研究，不要对此不屑一顾
假如我们停止科学的进步而只留意科学的应用，我们很快就会退化成中国人那样，多少代人以来他们都没有什么进步，因为他们只满足于科学的应用，却从来没有追问过他们所做事情中的原理。
这些原理就构成了纯科学。
中国人知道火药的应用已经若干世纪，如果他们用正确的方法探索其特殊应用的原理，他们就会在获得众多应用的同时发展出化学，甚至物理学。
因为只满足于火药能爆炸的事实，而没有寻根问底，中国人已经远远落后于世界的进步，以至于我们现在只将这个所有民族中最古老、人口最多的民族当成野蛮人。
《为纯科学呼吁》亨利·奥古斯特·罗兰
《Science》1883.8.24
医学科研方法
医学科学研究简称医学科研，是在医学专业理论的指导下，围绕人类身心健康，对尚未研究或者尚未深入研究的健康相关事务、现象进行探讨，旨在揭示健康与疾病的联系和客观规律，从而提出新观点、新理论和新技术，并对其进行评价。
是提高对健康和疾病的认识，比较医疗方法的重要途径，其目的是为了改进医疗和保健措施等提供科学依据。
医学科研的最终对象是人，人类不仅有生理活动，还有心理活动和明显的社会属性，所以医学是兼具自然科学和社会科学属性的综合性学科，其研究方法的药就更高更严。
医学科研的发展
古代经验医学——奠基阶段
近代实验医学——发展阶段
现代医学
有了人类就有了医疗活动
———巴普洛夫
从史前到远古新石器时代人类的头骨，有明显被锯开和伤口边缘癒合的痕迹。
手术的目的仍属未知，可能是为了释出附身的魔鬼。
。
殷商时代的甲骨文中找不到「醫」字，却找得到「毉」字，暗示著当时巫医相混的情况。
中国的炎帝神农氏。
相传他曾尝百草，并教导人民耕种。
传说他所编纂的「本草经」是中国的第一本药书，记载了三百六十五种他亲尝过的草药。
从史前到远古手持蛇杖的希腊医神Asclepius，身边阅读卷轴的小孩则是他的儿子康复之神Telesphoros。
相传西方医学之父希波克拉提斯的医术是在Asclepius的神殿中学会的，这也许是西方医学传统以蛇杖为标志沿用至今的原因。
公元前四世纪的希腊浮雕，显示
医神Asclepius正在治疗一位沉睡
中的女病患，随侍在后的是他的
女儿健康女神Hygeia。
当时希腊盛行「神殿睡眠」的疗法，
患者沐浴、祈祷、献礼后在神像下过夜，等待医神显灵给予治疗。
理性医学的诞生
希波克拉提斯（Hippocrates，450-370B.C.）希腊医学家，西方医学之父。
盖伦（ClaudiusGalen，129-200A.D.）盖伦所提出的循环系统模型
公元前六世纪，希腊的哲学家们开始以一种崭新的眼光来看世界︰他们认为宇宙间万物的运行遵循著某些不变的自然法则，而不是由鬼神或超自然的力量所主宰，虽然他们仍相信神与造物者的存在。
他们试图用自然的因果律来解释物质世界的所有现象，而宗教或迷信的解释则被摒弃。
於是一个理性的哲学系统形成了，并开始影响其他领域的学问。
在这样的哲学基础上，希波克拉提斯把医学从迷信中解放出来，赋予它理性的面貌﹔疾病不再是鬼神作祟，而是自然的因素所致。
他使医疗成为人道的艺术，揭櫫了医师的使命，树立了医业的尊严。
罗马的盖伦继承了希氏的传统，加上初具科学观念的解剖、生理知识，建立了完整的疾病理论体系，在接下来的一千多年里被后人奉为权威。
在目的论哲学的影响之下，盖伦企图为每一个器官找到其功能与目的，在实验不及之处便多以臆测取代，因此不免有所误解。
「体液说」是这个时期解释生理现象的理论基础，疾病被视为体液失衡的结果﹔催吐、促泻、放血等方式被引进治疗的领域，以排除过剩的体液。
他是第一个赋予医学理性内涵的人，以体液失衡来解释疾病的成因。
他相信自然的治愈力，对疾病采取较保守的疗法。
他认为医学是以治疗为中心的艺术，强调病程的观察，主张以人道的方式对待病人。
他写下的医师誓词至今仍被奉为执行医业的南针。
盖伦是第一个以实验方法从事解剖和生理研究的人，赋予希波克拉提斯「体液说」验证的精神，提出了完整的疾病理论和诊疗方法，主宰了欧洲医学界一千多年。
不同於希氏的保守，他主张对疾病採取主动的介入与治疗。
他相信身心是一体的，认为治疗应兼及身体面与精神面。
盖伦所提出的循环系统模型。
他认为消化过的食物由肠道经静脉运到肝臟形成滋养精，再经静脉运到右心后分为两支：
一支经肺循环抵达左心，另一支则经心室中隔上的孔道抵达左心，形成生命精；之后经动脉运到脑部形成知觉精，最后散佈到神经系统。
此一理论被奉为圭臬达一千多年，直到十七世纪才被哈维推翻。
【世界医学协会1948年日内瓦大会採用之医师就职宣言】
准许我进入医业时：
我郑重地保证自己要奉献一切为人类服务。
我将要给我的师长应有的崇敬及感戴；
我将要凭我的良心和尊严从事医业；
病人的健康应为我的首要的顾念；
我将要尊重所寄托予我的秘密；
我将要尽我的力量维护医业的荣誉和高尚的传统；
我的同业应视为我的同胞；
我将不容许有任何宗教、国籍、种族、政见或地位
的考虑介乎我的职责和病人之间；
我将要最高地维护人的生命，自从受胎时起；
即使在威胁之下，我将不运用我的医业知识去违反人权。
我郑重地、自主地并且以我的人格宣誓以上的约言。
科学革命与医学
哈维（WilliamHarvey，1578-1657）
英国医师，近代生理学之父。
他以活体动物解剖的实验证明了血液是在密闭系统中沿著单一方向流动，在1616年提出了循环论。
十二年后他出版「心脏的运动」一书，提出了心房的用处和血液在心脏各部流动的方向。
他将数学应用於心搏频率和血液流量的计算，是生命科学定量研究的创始人。
哈维细心地计算了心脏的容量，心脏流出
的血量和回心血量，血液流动时间。
证明心脏是血液循环的原动力。
1.左右心室各容血液2英两
2.脉搏每分钟72次
3.一小时脉搏72×60＝4320次
4.一小时内，从左心室流入主动脉的血量和右心室流入肺动脉的血量就分别为2×4320＝8640英两，约合540磅。
5.如此大量的血液远远超出饮食物所能提供的，同样也远远超出人体本身的重量。
雷文霍克（AntonivanLeeuwenhoek，1632-1723）
微生物学之父。
他从未受过科学训练，而却造出了显微镜。
他制造的显微镜可以放大两百七十倍，品质之佳在十九世纪前无人能及。
藉此他描绘出许多种微生物的构造，成为细菌学研究的先驱。
他也是第一个辨认出血球和精子，发现骨骼肌有横纹的人。
席登汉（ThomasSydenham，1624-1689），近代临床医学之父。
他相信疾病的成因与治疗之道都可从自然中寻得，重视病程的观察与记录，强调床边对待病人的态度，因此被称为英国的希波克拉提斯。
他认为每个病人都是独特的案例，经由观察病人归纳出许多疾病的普遍特性，对痛风、麻疹、猩红热等疾病均有极精闢的描述。
莫尔加尼（GiovanniBattistaMorgagni,1682-1771）病理学之父。
他视生命为机械复合体，认为临床症状是器官机件运作不协调的结果。
他将临床症状与内部病灶相连，开创了病理解剖学，并坚持诊治病患为最终的目标。
李斯特（JosephLister，1827-1912）
提出了「无菌手术」的观念
巴斯德（LouisPasteur，1822-1895）
微生物学之父
立志是一种很重要的事情。
工作随着志向走，成功随着工作来，这是一定的规律。
立志、工作、成功，是人类活动的三大要素。
立志是事业的大门，工作是登堂入室
的旅程，这旅程的尽头就是成功在等
待着，来庆祝你努力的结果。
————巴斯德
当代医学的发展
二十世纪医学科学的特征在十九世纪末就已充分展现：
基础科学与临床医学携手并进，新知识与新科技全面转化为临床上诊断与治疗的应用。
磺胺药物和抗生素的问世刷新了感染症的治疗方式，针对其他疾病的新药也陆续出现，艾尔利希所预告的【化学治疗】纪元终於波澜壮阔地展开。
临床试验的发达与统计学的应用证明了医学科学的成效，至此现代医学的专业权威已完全确立。
近年来遗传学与分子生物学的发展神速，更将疾病的诊断与治疗推进到分子的层次。
医学科学发展的几个重大前沿领域
一基因组学
1.人类基因组计划（HGP）
2.DNA芯片技术（genechip）
3.克隆技术
二组织工程
（1）Tissueengieering：
（2）Biomolecularengineering：
（3）Cellularengineering：
三阮病毒
四神经科学
五细胞信号传导
六后基因组时代的生物信息学
七蛋白质组学等
21世纪将是分子医学及组织医学的世纪
（一）研究对象的特殊性
医学科学研究是探索人类的生命本质及其疾病与健康关系的科学，以人为研究对象是医学科学研究的重要特点之一，它关系到人民群众的生老病死，关系到千家万户的悲欢离合，关系到发放的兴旺和盛衰。
因此，要求科研人员必须具有高尚的职业道德和严谨的科研作风，从事医学研究要符合伦理原则，保证安全可靠，绝不允许直接、间接地有损人的健康。
凡涉及到人体试验的，都必须在严肃的道德准则和严格的法纪规定下进行，国际上共同遵守的“人体试验准则”、美国的食品、药品管理法和我国卫生部制定的药品临床试验管理规范等都对人体试验做了严格的规定，如知情同意原则、实验设计及进行过程的道德原则等，是每个医学科研人员应遵循的。
因为医学研究和服务的对象是人，人既是自然界的产物，又在一定的社会环境中生活，具有自然与社会双重属性。
人体的精神、心理状况、生理活动和疾病过程还受到社会因素的作用，从而增加了医学研究的复杂性。
这就需要医学科研人员在制定研究计划，考虑研究方案时，更应细致周密和严实，以确保研究结果的准确性和科学性。
（二）研究工作的多学科交叉综合性
现代科学发展高度分化又高度综合，交叉学科是培养创新学术思想的沃土已为大家所公认。
综观疾病的防治研究史，每取得一项重大的研究成果，不仅需要专家学者个人的潜心研究，还需要一个优化组合的多学科群体的通力协作才能实现。
因此，开展医学科研必须重视对跨学科、跨系统联合攻关的管理研究。
要大力促进学科间的交叉渗透，贯彻理工医结合、中西医结合、基础与临床结合、高新技术与提高我国医疗卫生事业整体科技水平相结合的发展方针。
发挥优势，形成特色，有限目标，重点突破，达到出人才，出成果、出效益的目的。
对于科技实力不强的中小型医院，还应重视加强与上级医院及科研院校的横向联系和科技协作，这对利用他人的人才、技术、信息和设备优势来提高自身的科技素质和科研水平很有益处。
（三）研究方法困难：
医学科研要求的最高层次就是概括与总结的思维方法。
但不能象其他学科的研究那样直接
利用和处理研究对象,对其施加各种受试因素。
因为医学科研的对象是人,不能随意对人体做直接实验,只能采取间接
的研究方法,用某些动物进行模拟实验Δ两者差异很大,实验结果只能作为对人体的一种参考。
因此,随机、
对照、反复是医学利研方法必须遵循的主要原则。
（四）研究目的和结果的社会公益性
医学科研的目的是保护人的健康，是直接为社会生产力中最重要的要素——劳动力服务的，同社会生产有着直接的联系，属社会公益性事业。
如牛痘的发明使天花在全世界范围内得以消灭，抗生素的发现使无数受病菌感染的垂危人重获新生。
在医学模式和疾病谱发生根本转变的今天，新的医学基础理论，新的诊疗技术与方法，新的药物和仪器正在不断地向人类提供新的医疗保健措施。
因此，对于以社会效益为主的医学研究，政府部门和全社会要承认和鼓励其所取得的研究成果对社会的贡献，要以与社会经济条件相一致的经济手段对社会公益性成果予以奖励，要提倡与表彰公益性事业研究者的奉献精神，并给予从事研究工作所需的物质保障。
医学科研的特点
•研究对象的特殊性
•研究方法困难
•研究工作的多学科交叉综合性
•研究目的和结果的社会公益性
医学科研的特点
•研究对象的特殊性
•研究方法困难
•研究工作的多学科交叉综合性
•研究目的和结果的社会公益性
1、基础研究（Fundamentalresearch）
指以探索未知、认识自然现象、揭示客观规律为主要目的的科学活动，它不具有特定的商业目的；是造就高级科技人才，发展科学、文化，推动社会进步的巨大力量；是新技术新发明的源
泉和先导；它帮助人们认识世界，一旦有
重大突破，会对社会和经济产生巨大的带
动作用。
可以分为应用基础研究和应用研究
（1）应用基础研究：
是应用研究中基础性研究工作，指围绕重大或广泛的应用目标，探索新原理、新方法，开拓新领域的定向研究。
（2）应用研究：
指有明确的应用目的，为了进一步发展某门技术、提高生产率、拓宽应用领域、开辟新的生产力和生产方向所进行的研究活动。
医学应用研究主要是以解决临床上诊断和治疗的问题为目的，诊断试剂、诊断方法和诊断、治疗仪器的研究，药物、药剂和保健品的研究大都归于这一类。
2010诺贝尔医学奖
罗伯特·爱德华兹、莉沙·布朗、世界上第一个“试管婴儿”路易丝·布朗，以及路易丝的儿子
3、开发研究（Experimentaldevelopment）
指从事生产的技术改造、工艺革新、产品更新等科学活动，是科学知识转化为生产力的主要环节。
将科研成果转化为生产力，将样品转化为产品、商品的研究。
（二）根据研究方法分类
医学研究方法
1观察性研究A横断面研究普查,随机抽样调查,非随机抽样调查
B描述性观察随访调查,纵向调查,疾病监控
C病例对照研究D分析性观察E队列研究（随访研究）
2实验性研究a在体试验动物实验,临床试验b社区干预试验和整群随机试验c离体试验
3理论性研究
1、观察性研究
（1）实际调查
卫生学调查
流行病学调查
病因学调查
人体正常值测定调查
平均寿命、出生率，死亡率，死因调查等
2、理论性研究
例如计算机辅助药物设计,生物大分子三维结构模拟,分子结构与分子动力学特征模拟等
由于沃森、克里克和威尔金斯在DNA分子研究方面卓越的贡献，他们分享了1962年的诺贝尔生理学或医学奖
3、实验研究
实验研究就是人工地制造条件，人为地控制条件，应用实验的方法，根据科学研究的需要，有目的有计划地去观察新现象或验证工作假说。
实验研究是医学科研中给予研究对象干预最多的一种研究方法。
实验研究的特点：
①必须先有工作假说
②在工作假说的指导下进行严密的实验设计
③实验研究和数据处理必须严格按照实验设计的
方案进行
实验研究的优越性
①能严格控制条件，严格设置对照，有利于确定或排除某一因素的作用。
②有目的地对受试对象进行观察，可以得到临床观察不易得到的资料。
③运用实验材料和实验动物进行研究，可以避免社会学和伦理学方面的某些限制。
④可以有条件地扩大研究规模，加快研究进程，缩短研究周期。
（一）基本程序
1、初始意念或提出问题
（originalideasorproblems）
“提出正确的问题，
往往等于解决了问题的大半”。
——海森堡
科研的起点是什么？
科学和技术研究是始于问题（problem）还是始于观察和实验（或试验）？
爱因斯坦论对问题的解释
“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学或是实验上的技能而已。
而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。
”
血液循环的发现
盖仑观点的：
第一，静脉双向潮汐运动；
第二，动脉的单向吸收；
第三，静脉通过左右心室之间的小孔输入到动脉
问题:
维萨留斯发现，左右心室并不直接相通
塞尔维特发现肺循环：
血液由右心室经肺动脉进入肺静脉再流入左心室（左右心是相通的）
哈维细心地计算了心脏的容量，心脏流出
的血量和回心血量，血液流动时间。
证明心脏是血液循环的原动力。
•左右心室各容血液2英两
•脉搏每分钟72次
•一小时脉搏72×60＝4320次
•一小时内，从左心室流入主动脉的血量和右心室流入肺动脉的血量就分别为2×4320＝8640英两，约合540磅。
•如此大量的血液远远超出饮食物所能提供的，同样也远远超出人体本身的重量。
2、文献查阅
（criticalreviewofliteratures）
查阅文献的目的，就是要充分了解该课题的历史，现状和发展趋势。
科学研究都有一定继承性，科学文献记载着历代科学家辛勤劳动的成果。
做好文献工作，可以受到启发，从而对所研究的课题，产生科学预见，自觉地合理地确定研究方向和调整思路，创造性地开辟新的研究途径。
做好文献工作，才能避免重复走他人走过的老路，取得事半功倍的效果。
3、形成假说
（formationofhypothesis）
工作假说就是研究者本人对所研究的课题的科学预见和假定答案。
（1）有一定的科学事实根据，运用逻辑思维而产生。
（2）它具有一定的推测性质，是根据已知科学事实和理论而作出的推想。
有待于实践的验证。
哈维提出血液循环学说时只是证明心脏是血液循环的原动力。
血液循环学说仍然是一个需要进一步证明的假说。
直到马尔皮基（Malpighi，1628-1694）于1661年发现毛细血管存在，才建立起微循环的概念，血液循环学说得到最终的证实。
（1）通过充分实验或临床观察证明假说是错误的，代之以新的假说，
（2）实验或临床资料与假说基本符合，但在某些方面有出入，需根据新实验或临床资料对原有假说进行若干修正；或在原假说的基础上建立起新的假说。
（3）假说得以验证并发展为比较完善的科学理论。
4、陈述问题（命题）
（statementofproblem）
命题就是以文字的形式来表达所要研究的课题，提出计划任务书。
计划或任务书是要提交主管机关审批和要求经济支持的。
因此，为了便于审批者的了解，题目必须概括得一清二楚，要明确研究的目的和所要探索的问题，文字力求通顺易懂，使阅者一目了然。
5、实验设计（experimentdesign）
一项科研工作，经过选题和命题两个阶段之后，便会形成一套比较成熟的全面设想。
将这一设想加以条理化，系统的说明研究者对此问题的认识，拟进行何种实验或观察，具体做法如何，预期的目标是什么，用多长时间来完成，需要给予哪些帮助和支持等，按照一定的格
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