第二节　实验性研究统计设计

一、实验设计的基本要素

中医药实验包括三个基本组成部分，即实验对象、处理因素和实验效应，称为实验研究的“三要素”。例如观察某降压药的效果，高血压患者为实验对象，某降压药是处理因素，其变化的血压值为实验效应，三部分内容构成了实验基本要素，缺一不可。因此，任何一项实验研究在进行设计时，首先应明确这三个要素，再根据它来制订详细的研究计划。

1.实验对象　实验对象是处理因素作用的客体，是接受处理因素的基本单位，亦称受试对象（subject）。根据研究目的不同，实验对象可以是人、动物或植物，也可以是某个器官、组织、细胞、亚细胞或血清等生物材料。

根据实验对象的不同，实验常分为以下三类：①动物实验（animal experiment），其实验对象为动物；②临床试验（clinical trial），其受试对象通常为患者；③现场试验（field trial），其受试对象通常为自然人。医学科研一般不允许在人体上直接进行试验，需要先进行动物实验，在确定无害的条件下再应用于人体。

在中医药科研中，受试对象必须满足三个基本条件：①敏感性，对被试因素敏感，容易显示效应。②特异性，不易受非处理因素干扰。③稳定性，反应稳定。例如，临床上研究某药物对高血压病的疗效试验，宜选用Ⅱ期高血压病患者作为研究对象。因Ⅰ期高血压病患者血压波动范围较大，而Ⅲ期高血压病患者对药物不够敏感。

动物实验中动物的选择应注意种类、品系、年龄、性别、体重、窝别和营养状况等。临床试验大多数受试对象是患者，选择患者应诊断明确、依从性好，还应注意性别、年龄、病情和病程等因素基本一致。预防医学的人群试验大多受试对象是正常人，应注意其性别、年龄、民族、职业、文化程度和经济状况等。临床试验病例的症状、体征、客观检查要具有典型性与代表性。如研究某药对某病的疗效，选择受试对象除了诊断应采用客观、定量、统一的标准外，还应注意患者的代表性问题，证型、病情、年龄、经济等方面与发病人群要一致。

2.处理因素　处理因素（study factor）又称被试因素（treatment factor）、实验因素。处理因素必须是实验中的主因素，必须能表明进行研究的目的与意义，是研究者根据研究目的所决定欲施加或欲观察的，能作用于受试对象并引起直接或间接效应的因素；可以是从外部施加的干预因素，如诊断方法、治疗的药物、手术、检查、咨询、健康教育、心理危机干预等；也可以是客观存在的或固有的因素，如与受试对象本身相关的特征如性别、年龄、职业、遗传、心理等内因，以及季节等外因。如研究某种疫苗对某病的预防保健作用，用胃炎冲剂治疗慢性胃炎等，这里的疫苗、胃炎冲剂均为处理因素，如研究吸烟与肺癌是否有联系，作为危险因素的烟草与吸烟的历史、数量都是处理因素。调查性研究，虽然未加处理因素，实际上仍有处理因素存在，这种处理因素称固有因素。固有因素构成调查性研究的重要内容。例如冠心病的流行病学调查，饮食习惯就是一个固有因素。处理因素在整个实验中应保持一致和稳定。处理因素一经确立，其性质、剂量批号、剂型与用药途径，都应标准化和明确规定，手术者操作熟练程度等也应一致。否则将影响实验结果的准确性。

实验研究中，对实验指标产生影响的各种原因，都称为因素（factor），因素变化的各种状态称为水平（level）。处理因素的数目与水平组合的基本类型：①单因素单水平，如夏枯草提取物对原发性高血压患者降压作用的观察。②单因素多水平，如比较不同强度针刺某穴位对痹证治疗效果；比较不同剂量的某药对某病的疗效。③多因素单水平，如同一复方中不同单味中药，或同一单味中药中不同有效成分的疗效观察。④多因素多水平，如研究六味地黄丸诸成分和不同剂量对降低胰腺切除狗血糖的影响。被试因素的数目与水平须科学选定。

与“处理因素”同时出现，也能使受试对象产生效应的因素属于“非处理因素”或称“区组因素”。非处理因素虽然不是研究因素，但由于其中某些因素会影响实验结果，产生混杂效应，所以非处理因素又称混杂因素（confounding factor）；由于它会干扰实验结果，又称干扰因素。例如，分析不同疗法对治愈某病所需时间，非处理因素有年龄、病程等，不同的年龄、病程治愈所需时间不一样，当两组患者的年龄构成或病程不同时，则影响不同疗法对治愈某病所需时间比较的可比性。因此，在确定被试因素的同时，还要根据专业知识和实验条件，找出重要的非处理因素，有意识地控制或消除其干扰作用。

3.实验效应　实验效应（experimental effect）是指处理因素作用于受试对象后所表现出来的效果。这种结果常以观察指标为载体客观地表现出来，有定量指标和定性指标。

选择效应指标要考虑以下要求：①关联性，指标必须与实验所要回答的问题密切相关。②客观性，选用客观性较强的指标。③敏感度与特异度，兼顾指标的敏感度和特异度。④准确度与精密度，准确度（accuracy）又称效度（validity），指测定值与真值接近的程度，主要受系统误差影响。精密度（precision）又称信度（reliability），指各次测定值集中的程度，主要受随机因素的影响。准确度是最根本的。理想的指标是既准确又精密。⑤标准统一，严格掌握指标测试条件，避免干扰因素的影响。实验设计具体实施中，从标本采集取样方法、部位、时间到实验方法均应统一，如统一方法，统一试剂，统一实验条件及设备、时间、人员等。⑥先进性，从实际出发，尽量采用先进指标。

对不便用一个指标全面评价的实验效应，可将其分解为一系列子问题，每个子问题用一个指标就实验对象的某一个方面进行评价，然后综合成一个复合指标（composite variable）。例如，量表（rating scale）评价的最终目的只有一项指标，就是一种复合指标。

中医的反应指标，如望、闻、问、切等，常来自患者的回答和医生的主观判断，如舌质、脉象等，易受感官误差的影响，指标波动比较大。中医研究选择反应指标须兼顾中医理论和现代医学研究的进展。例如，研究厚朴理中汤，其主症为脾胃虚寒所致的脘腹胀满，还应从胃肠道运动、消化液分泌、物质吸收、血液循环、胃肠道激素、肝功能及自主神经系统功能等方面选择指标，尽量使“虚”“寒”“胀”“满”的量度更加确切。

此外，对指标的观察或测量应避免偏性。指标的观察或测量中若带有偏性，则会影响结果的比较和分析。如研究者的心理常偏向于阳性结果；医生常偏于新疗法组，而患者则对新疗法持怀疑态度等，都会影响研究结论。为消除或最大限度地减少这种偏性，在设计时常采用盲法（blind method）。