科研研究应用基本方法.docx

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科研研究应用基本方法

第四章医学科研基本办法

在医学研究中，只有获得信息资料具备代表性、客观性、完整性、全面性、精准性和可重复性，才干从中得出科学结论。

获得这样信息资料，一方面需要研究者选取科学办法，另一方面需要按照办法规定进行周密设计，并按照设计正的确施。

当前，收集信息资料最惯用办法有观测法、实验法和调查法，其中观测和实验是基本办法，都是以对客观事实直接性为其特性，收集是直接客观事实，即各种生命现象和生物学特性。

调查法是观测与实验补充，由于在以人为主体医学研究中，不但具备普通生物学特性，还具备心理和社会属性，而这些信息资料收集需要通过调查。

因而，观测法是结识研究对象现实存在，实验法是结识研究对象现实变革，调查法是结识研究对象现实背景。

第一节观测法

观测（observation）法是在自然件下，研究自然现象一种办法，是从自然发生现象中索取事实资料。

观测法特性是在收集信息资料前，对研究对象不施加任何干预因素，或不变化人体内外环境自然条件，直接通过研究者感官或仪器设备观测某事物自然现象及其自然发展过程，例如自然状态下人体构造、生理功能、病理变化、疾病临床体现、疾病自然史、分布规律等。

对生命和疾病自然现象研究，是人类结识生命、结识疾病，掌握关于生命活动、疾病流行特性和规律基本，可觉得进一步研究健康增进和疾病防治提供科学根据。

观测是科学结识经验层次中第一性和基本结识过程，是感觉器官活动和感性结识直接体现，它所获得是关于自然现象第一手原始信息。

观测就是对自然现象有目、有组织感觉，是科学结识中感觉结识形成。

医学科学研究中观测法有别于普通观测，具备明显目性和严密组织、筹划性，观测目是为理解决一定科学问题，是按照严格科研设计进行，因而也称为科学观测。

一、科学观测任务及意义

1.任务在医学科学研究中，科学观测任务是系统地、全面地、客观地考察人体生命活动和疾病过程，并对其进行客观描述，积累感性经验，收集事实资料。

观测法重要解决现象问题，通过对某一现象全面、系统、客观描述，掌握现象自然规律，解决现象外部联系问题，从而为进一步研究事物本质及内在联系提供基本。

2.意义从某种意义上讲，医学来源于临床观测，没有对疾病现象直接观测，也就没有医学产生和发展。

虽然观测不能解决医学发展中所有问题，但医学上许多发现依然是从观测开始。

例如暴发SARS，是先观测到了临床特性，进而发现了冠状病毒存在。

临床观测是医学研究一种基本办法：

临床观测任务是通过观测者直观感觉和使用各种观测工具以及实验手段，在病人身上获取关于疾病过程各种信息资料，然后加以分析判断，以期结识疾病和防治疾病。

临床观测办法应用历史悠久，长期以来始终是医学形成、发展和检查医学理论重要科学实践基本，经历了由初级到高档、由简朴到复杂发展过程。

古代经验医学时期，人们只能通过自己感官观测病人体征及其她变化，获得对疾病表面现象感性材料，结识疾病。

随着科学技术发展，先进观测工具提高了直接感觉观测效果，扩大了观测广度和深度，例如20世纪70年代创造电子计算机断层照相技术，不但是临床诊断技术革命，也是临床观测手段革命性进展。

新技术和当代化仪器应用，使临床观测进入到分子、原子等水平，并且既能定位、定性，又能定量，既能观测病变部位二维构造，又能将其转化成三维立体图象，观测病变动态过程。

直接观测是科学发现源泉：

在医学史上，许多重大发现、科学假说及新思想、新学科形成是来源于对自然直接观测，例如弗莱明创造青霉素就是来源于对自然现象观测，达尔文创立生物进化论更是对自然长期直接观测成果。

国内清代名医王清任通过对尸体观测，著有《医林改错》一书，纠正了古书上对人体解剖某些错误结识。

观测与否可以成为科学发现源泉，取决于观测者观测方式，如过观测仅仅是被动注视和直观，停止于看到客观事实，而没有积极积极思维，将看到现象赋予其科学意义，就不也许做出创造性观测。

因而，一切科学观测都应包括两个因素，即感官知觉和理性思维。

观测法是某些医学研究必要手段：

虽然动物实验及实验性办法在医学研究中所占位置越来越重要，但在某些状况下观测研究是必不可少。

一方面动物与人存在种属等差别，在动物中发现不能直接推论到人，必要通过在人身上观测验证。

此外有些疾病只有人类发生，如精神、心理等方面疾患，当前只能靠临床观测或临床实验。

对于某些新发生疾病，或发病因素和机制尚未明确疾病，如新发传染病、遗传性疾病等，只能通过观测，阐明它们流行规律，为进一步研究积累资料。

3.局限性从摸索科学研究办法角度，观测法研究办法具备如下局限性。

观测范畴有限：

观测法是依托观测者感觉器官获取信息资料，这些器官生理功能是有限，因而也使观测范畴受到限制。

虽然当前人们可以借助观测工具和仪器设备，扩大感受外界现象能力和范畴，提高观测效果，但当前还不能完全满足临床观测实际需要，并且某些观测技术和仪器会给受试者导致一定创伤，使观测深度和广度受到限制。

观测信息资料价值有限：

观测法规定观测者不能在观测范畴内变化客体；不能控制某个过程条件和进程；不能支配观测客体并对其实行严格控制。

这样使观测成果很容易受到客观条件干扰，减少了观测资料使用价值；同步也不能进一步理解事物内部构造和内在联系，提供事物因果关系证据是有限。

观测法这些局限性，在日后发展起来实验法中得到弥补。

二、研究办法及作用

观测可分为定性观测与定量观测；直接观测和间接观测（借助科学仪器）；描述性观测和分析性观测，后两者也称为描述性研究和分析性研究。

（一）描述性研究

描述性研究（descriptivestudy），是运用观测办法，在研究对象中收集某些与研究目关于数据资料和检查、检测成果，并依照观测时间、地区和对象特性描述观测成果分布状态，在此基本上通过比较分析，阐明疾病或健康自然现象，揭示自然规律，获得疾病病因、疾病防治线索和假设。

描述性研究是医学研究起步，无论咱们研究疾病防治还是健康增进，一方面必要对研究问题了如指掌，特别是当咱们研究是新问题，就必要从描述性研究开始。

惯用描述性研究有现况研究和生态学研究。

1.现况研究现况研究（crosssectionalstudy）是在特定人群中研究某健康问题当前状况一种办法。

健康问题当前状况可以是疾病体现形式、危害限度、分布规律，以及关于因素与健康问题关系等。

由于现况研究揭示是当前状况，研究工作必要在一种短时间内完毕，相称于描述一种时间断面上发生事件，因而也称它为横断面研究。

研究目：

描述疾病特性：

结识疾病特性是疾病防治工作基本，然而在自然状态下疾病某些特性存在短期波动或长期变异，体现为疾病临床体现、危害限度、人群易感性、分布状态、影响因素等在不同步期会浮现差别，因而需要人们不断地进行观测研究，及时发现疾病各种变化，方能对的指引疾病防治工作。

例如猩红热在20世纪30年代此前，临床体现凶险，病死率高，但随后逐渐温和，当前几乎没有特性性临床体现，也未见病死者。

摸索病因线索：

在现况研究中，可以通过比较某些因素存在与否或存在剂量，疾病或健康问题发生频率，来反映这些因素与疾病之间关系。

普通状况下，如果疾病或健康问题发生频率，随某个因素存在状态变化而变化，可以以为该因素与疾病或健康问题关于，否则就以为无关。

但这种关系是在一种特定短时间内发现，“因”与“果”同步观测到，不能证明先因后果关系，因而只能作为形成病因假设线索。

拟定高危人群：

高危人群是指特别容易受到某种疾病威胁人群，普通是具备发生某种疾病危险因素人群。

拟定高危人群有助于疾病防止控制，是早发现、早诊断、早治疗核心环节。

例如高血压是脑卒中危险因素，现况研究可以发现人群中高血压患者，从而拟定为高危人群。

提供决策根据：

现况研究成果直接来自现场人群观测

2.生态学研究生态学研究（ecologicalstudy）是以群体为观测和分析单位进行描述性研究，群体可以是国家、都市、学校等，也可以是具备某种特性人群，例如观测都市空气污染限度对居民健康影响，观测不同烟草消耗量人群之间肺癌死亡率差别等。

研究目：

提供病因线索：

生态学研究通过对比不同人群健康水平和疾病频率，可以获得与健康和疾病发生关于线索，这些线索可为产生病因假设提供根据。

例如两位英国内科医生在20世纪40年代，观测到伦敦历年烟草消耗量与人群肺癌死亡率之间存在线性关系，从而提出了吸烟与肺癌关于假设，并在全世界引起了广泛和进一步研究，最后阐明吸烟是导致肺癌一种重要因素。

评价防治办法效果：

生态学研究通过观测采用不同防治办法人群健康状况或疾病频率变化及差别，可以对防治办法效果进行考核与评价。

例如在大骨节病地区，采用补充元素硒后，人群患病状况有所改进，阐明补充硒干预办法有一定效果，但还不能完全控制大大骨节病，需要进一步研究更为有效干预办法。

（二）分析性研究

分析性研究（analyticalstudy），是运用观测办法，在人群中收集关于研究事件（例如吸烟与肺癌）之间存在关联证据，通过对这些证据分析，来拟定事件之间关系。

分析性研究是对描述性研究中形成假设进行检查，是描述性研究进一步和发展。

分析性研究涉及两种详细研究办法，即病例对照研究和队列研究。

1.队列研究队列研究（cohortstudy）是依照观测人群中某因素暴露限度进行分组，然后追踪观测各组结局（疾病或其她健康问题），通过比较各组结局频率差别，判断研究因素与结局之间关系。

队列研究是从因素开始，追踪结局，需要通过一种随访期，因而是一种前瞻性研究，故也称为前瞻性研究（prospectivestudy），或随访研究（follow-upstudy），或纵向研究（longitudinalstudy）。

队列（cohort）是指同步期出生或具备共同经历一种特定人群，前者称其为出生队列，后者称为暴露队列。

暴露（exposure）是指研究对象具备某种特性（年龄、性别等），或处在某种状态（吸烟、接触有害环境、患病等），暴露对健康可以是有害，也可以是有益。

研究目：

检查因果关系假设：

队列研究重要用途和目是检查事物之间因果关系假设与否成立。

由于队列研究设计及实行具备一定难度，因而，普通是先进行描述性研究，发现线索，形成假设后，再进行队列研究加以检查。

队列研究提供事物之间存在因果关系证据力度较强。

研究疾病自然史：

由于队列研究是从人群角度观测疾病发生、发展全过程，涉及人群开始暴露危险因素直至浮现结局，从而可以是咱们比较全面地结识疾病自然史，为疾病防治方略与办法制定奠定了科学基本。

新药监测：

许多药物不良反映需要通过较长时间观测方能体现出来，队列研究可以弥补新药研发过程中时间短，样本小缺陷。

2.例对照研究病例对照研究（casecontrolstudy）是在目的人群中选取已经发生所研究事件（疾病等）个体作为病例，选取没有发生该事件（患该病）个体作为对照，通过收集和比较她们过去各种也许危险因素暴露史，判断研究因素与研究事件间与否存在记录学联系及联系限度。

病例对照研究是从疾病开始，追溯因素，是一种回顾性研究办法，故也称为回顾性研究（retrospactivestudy）。

病例对照研究办法由于具备可行性好、成本低、出成果快、特别合用于罕见疾病研究等长处，而被广泛采用，是当前病因学研究及因果关系推论中使用最多一种办法，重要用于检查病因假设。

同步由于在一次病例对照研究中，可以对各种因素进行研究，因而也惯用于摸索假设、筛选危险因素、拟定高危人群。

病例对照研究是由“果”至因，暴露资料是通过回顾过去获得。

因此，资料精确性以及研究因素与疾病之间时序性均存在问题，使得病例对照研究所提供假设成立证据力度较弱。

因而，在普通状况下，病例对照研究成果如果否定假设成立，基本可以排除暴露与疾病之间存在因果关系也许。

但病例对照研究成果证明假设成立，不能作出必定结论，只是表白有也许是因果关系，需要进一步研究证明。

第二节实验法

实验（experiment）法也是科学结识过程中经验层次一种结识活动，是研究者依照研究目对研究对象采用人为干预和控制办法，并通过观测研究对象在在这种特定实验条件下发生各种现象，获取科学资料一种重要手段和办法。

实验法是医学研究中十分重要一种办法，与观测法比较，它具备办法积极、资料精准、意义深刻、效率更高等长处，可以更进一步揭示隐蔽在事物内部现象和现象间互相联系。

科学研究由观测法发展到实验法，是科学结识过程中感性结识一种发展，是科学实践活动与创造性思维有机结合。

恩格斯曾指出“单凭观测所得经验是决不能充分证明必然性”，必然性证明需要通过科学实验。

一、实验特点及构成

1.特点针对观测法而言，实验法两个基本特点是研究过程主观能动性和对事物自然进程干涉性。

在医学研究中，实验法是依照预先设计，人为地变化实验对象机体某些条件，施加特定干预因素，控制某些条件，积极引起、复制或变化受试对象生理现象或疾病状态自然过程，记录在这种特定条件下浮现事实，索取信息资料。

显然，这个实践程序表白，研究者通过对研究过程积极把握和全面控制，可以把复杂生理和病理过程简朴化地进行研究；可以把研究因素作用与外界因素影响分开，使研究在“纯粹形态下”进行；可以按照相似条件重复实验，使研究过程再现；可以有筹划变化和组合实验条件，获得更多信息，从多角度验证假说。

2.构成实验研究有如下三个构成某些。

实验主体：

实验研究是实验者应用实验手段开展科学活动，因而实验研究主体是实验者，她水平和能力是决定实验效果重要因素，其中重要是理论水平和逻辑思维能力。

此外，实验者综合知识水平、文化修养、组织能力、实验信息扑捉和接受能力以及对实验技术掌握和纯熟限度，均可影响实验效果。

实验手段：

是实验过程中采用品体操作办法及仪器设备、工具、试剂、药物等。

实验手段先进性是影响实验效果核心因素，因而在实验设计时应当做好充分准备，选取可以代体当代水平实验手段开展研究，以提高实验研究效果。

实验客体：

医学研究普通是以病人和实验动物为实验研究客体，在选取实验客体时，要考虑与否适合该实验研究，否则将会影响实验效果。

二、实验类型

实验分类办法较多，因而实验类型也各种各样，各种类型有不同特点和目。

本文仅简介根据实验目和环节分类。

1.按实验目分类：

依照实验目，实验研究可分为绝对实验和相对实验。

绝对性实验：

是用实验技术测量研究对象在实验条件下某个或某些特性（或指标）绝对值变化。

例如，测量不同运动量下，受试对象心功能、血氧分压等指标变化。

相对性实验：

是对两个或两个以上实验组予以不同解决，观测比较不同解决实验效应。

相对性实验目是通过各组测得绝对值互相比较，对解决因素作用进行评价，在医学研究中绝大多数实验属于相对性实验。

相对性实验突出比较和对照，因而相对性实验也称为比较实验，或对照实验，是医学实验中最重要概念。

比较实验核心任务是比较，即接受解决因素实验组与未接受解决因素对照组之间比较，依照比较成果拟定解决因素效应。

因而，比较就必要有可以作为参比原则对照组，设立对照组是比较实验一项重要原则，也是实验研究一种基本办法。

对照组设立与否合理，即能否作为参比原则，将直接影响实验效果。

抱负对照组是除了所要探讨因素（解决因素）外，其她一切条件对照组与实验组保持一致，即对照组与实验组一致性原则，或齐同原则，这也是比较实验第二条重要原则。

只有坚持了一致性原则，比较实验成果才干将解决因素效应突出表达出来，才可以对解决因素效应作出合理解释，否则将不能达到比较和鉴别目。

在实际研究中，经常会浮现这样某些问题，如实验者只关注实验组，忽视对照组；或实验组与对照组不在同一时间、同一地区进行实验；或研究对象数，特别是对照组人数有限，这些做法均违背了齐同原则，因而这样研究只能作为初步摸索，从中获得某些启示，决不能以此产生结论。

2.按实验环节分类依照实验环节，实验研究可分为预实验、断绝实验和正式实验。

预实验：

是正式实验前预备性实验，简称预实，可分为如下几种。

1）导向性实验：

实验研究拟定后，先对少数研究对象进行小规模预试，以评价正式实验意义及价值。

导向性实验是正式实验前必要要通过一种环节。

2）观测性实验：

在少数实验单位中获取某些数据，作为正式实验设计参照，例如实验组与对照组差别是预计样本量根据等。

3）筛选实验：

用简朴实验办法从众多研究对象中选出具备进一步研究价值实验对象，例如中药研究中药材筛选。

断绝实验：

是从总体上先判断研究因素作用一种实验，依照总体判断成果决定与否进行正式实验。

例如对某复方药物单体评价实验前，需要先对整体实验，如果整体实验有效，才有必要对单体进行实验。

实验研究多数是为了验证一种假说，在开始正式实验前，实验者必要对所要验证假说能否成立做到心中有数，这就需要先进行某些简朴实验进行断绝，如果可以证明假说科学性，才有必要做全面实验。

正式实验：

在预实验或断绝实验基本上，通过周密设计而进行实验。

三、实验成功基本条件

1.实验设计科学性实验设计对于实验成动具备决定性作用，必要予以高度注重。

草率从事筹划不周实验，不但研究质量低劣，导致大量资源挥霍，并且会产生错误结论。

例如在20世纪60年代末期开始盛行针刺治疗聋哑，事实上这个实验包括两个解决因素，即针刺和语言训练，但在设计上没有设立单纯语训对照组和单纯针刺实验组，而是把两个因素效果完全归功于针刺，导致对针刺疗效错误判断，使研究失去科学性。

2.实验成果可重复性在已知实验条件相似状况下，实验成果可以重复再现，是实验成功最基本条件和最重要标志。

如果实验条件没有变化，那么影响实验成果稳定性和可靠性最常用因素是实验技术，例如实验技术纯熟限度和实验仪器性能掌握限度等。

为了保证明验成功，实验人员需要在预实验中解决技术上问题，并在实验中经常进行核对，及时发现问题。

3.实验指标选取和拟定

观测干预办法效果。

与观测法相比，实验法研究因素是人为强加，并且可以人为控制某些实验条件，避免许多因素干扰作用，使研究因素作用更加突出体现出来。

因而，实验法研究成果比观测法研究更有说服力，可强有利地验证和证明各种假设。

但是，实验法研究，特别是以人为对象研究，经常要涉及到医学伦理问题，限制了该办法应用。

在医学研究中，实验法研究重要涉及临床实验、现场实验、动物实验和类实验。

因临床实验和动物实验本书有专门章节阐述，本章只简介现场实验和类实验。

二、现场实验

现场实验（fieldtrial）是在现场环境下，以自然人群中未患病健康人群或高危人群为研究对象开展实验研究。

现场普通是指有人群生活、生产场合和区域，例如社区、工作场合、学校、家庭等。

临床实验与现场实验差别在于，前者研究现场是医院，对象为疾病患者。

（一）现场实验目

1.验证和证明病因假设实验研究是证明和验证各种因果关系假设最有力办法。

但在病因和危险因素研究中，直接进行实验是不也许，此时可以通过因素干预实验进行研究，即人为地消除或减少有害因素暴露。

例如，为了证明吸烟危害，可以动员一某些人群戒烟，比较若干年后戒烟与未戒烟人群健康状况达到验证目。

2.评价和考核疾病防制办法效果疾病诊断和治疗技术考核与评价是临床实验任务，疾病防止及控制办法评价与考核是现场实验任务。

3.评价健康增进和公共卫生方略

（二）现场实验分类

1.个体现场实验个体现场实验（individualfieldtrial）是在人群中采用随机分组办法将每个个体分派到各干预组现场实验，也称为现场随机对照实验，设计原则与临床随机对照实验基本相似。

2.群组现场实验群组现场实验（groupfieldtrial）是以群组为单位进行现场随机对照实验，群组是由若干具备某些特性人构成群体，如学校里各个班级，或某些社区等，因而经常又被称为社区实验（communitytrial）。

（三）现场实验设计与实行环节

1.拟定研究类型研究类型由研究目和现场实际状况决定。

如果干预办法是针对个体，应当选取个体现场实验，例如疫苗接种防止某种疾病；如果干预办法是针对群体，应当选取群组现场实验，例如推广碘盐防止地甲病。

2.选取实验现场选取现场应考虑如下几种因素：

现场人口稳定，且数量足够；

实验人群可以产生足够进行记录分析结局事件；

现场政府配合、领导注重、群众接受，具备开展实验条件。

3.选取研究对象为了避免干预因素对受试者潜在危害和混杂因素对实验成果影响，在设计时必要制定出严格研究对象入选或排除原则。

例如为了避免干预因素对胎儿影响，就要排除怀孕和实验期内筹划怀孕妇女。

选取研究对象要做到知情后批准，即要告知研究对象研究目、办法、过程，实验对她们也许存在利弊，以及研究者从她们身上需要得到东西；要告知她们实验分组状况，但她们自己不会懂得被分到哪个组；同步声明她们隐私及个人信息将保证得到尊重，容许她们随时退出研究。

4.计算样本量

结局事件发生率比较：

在实验法研究中，以个体为研究单位时，研究对象失访和退出是难以避免。

因而，普通计算人年结局事件发生率，以所需要观测人年数为样本量预计值，计算公式如下：

式（4-11）

式中y是每组需要观测人年数；P1、P2是实验组与对照组预期结局事件发生率；

是明显性水平为

，把握度为

时相应值，普通取

，

，则

，因而式（4-11）可以直接写为：

式（4-12）

结局事件平均水平比较：

如果结局是测量每个观测对象某些变量数量变化，如血压、体重等，则需要进行样本均数比较，此时样本量计算公式为：

式（4-13）

式中n是样本量，s是预计原则差，d是两组均数预测差值。

如果取

，

，则：

式（4-14）

5.随机分组随机分组是实验性研究一项重要原则和技术，目是避免人主观因素及某些潜在混杂因素对研究成果干扰，使研究结论更加可靠。

随机分组办法与随机抽样办法基本类似，涉及简朴随机分组、分层随机分组和整群随机分组，详细做法可参照上节随机抽样。

6.实行干预在研究设计中需要拟定干预办法及办法，涉及办法名称、来源、剂量、剂型、用量、用法等。

对照组与否采用办法，采用何种办法，依照研究目拟定。

如果对照需要采用办法，例如以原则或常规办法为对照，或以安慰剂为对照，也需要明确操作办法与规程。

当随机分组完毕，就可以严格按照设计方案组织实行。

7.结局测量对干预因素影响成果测量为结局测量。

在设计时应当明确结局变量及变量测量办法，并依照因素也许产生效应时间拟定随访观测时间，如传染病防止办法评价，至少需要观测该疾病一种最长潜伏期。

8.资料整顿与分析

评价指标

1）直接评价指标：

如果结局为持续变量，则采用均数作为评价指标，涉及算术均数、几何均数、中位数等。

如果结局为非持续变量，则采用率作为评价指标，涉及发病率、死亡率、有效率、治愈率、不良事件发生率、观测指标阳性率、生存率等。

2）相对评价指标：

是由直接评价指标衍生指标，涉及效果指数、保护率。

效果指数（indexofeffectiveness,IE）：

式（4-15）

保护率（protectiverate,PR）

式（4-16）

记录分析办法：

依照分析指标特性选取分析办法，例如均数间比较可以采用t检查或方差分析，率间比较可采用卡方检查，参数比较采用秩和检查等，详细办法参见关于记录办法章节。

三、类实验

类实验（quasi-experiment）研究是指研究者在实验中不能完全控制研究对象分组一类研究，也称为半实验研究。

实验与类实验研究相似点是有“干预”，并且是前瞻性，重要不同点是实验是随机分组，即研究对象是被随机分派到各个实验组，而类实验分组是非随机，甚至是没有对照组。

例如为验证戒烟对疾病防止作用，研究者选取一种依从性较好群体进行干预，将任意一种未进行干预群体作为对照。

显然，在这个研究中，研究对象与否接受干预办法并不是随机决定，而是研究者主观选定。

类实验依照选取对照办法可分为如下几类。

1.自身对照是将研究对象干预前作为对照进行实验性研究，例如高血压患者服用降压药物先后血压比较，或人群中接种疫苗防止某