會計學1實驗動物學動物實驗設計與結果分析生物醫(yī)學實驗研究可分為整體水平、器官水平、細胞水平、亞細胞水平、分子水平等層次研究，一個課題可以僅在一個水平層次進行研究，但更多的是多個水平層次的綜合研究。動物實驗研究是以整體水平層次為主的研究。正確地選題立項：目的性科學性創(chuàng)造性可行性第一節(jié)

動物實驗設計2第1頁/共39頁一、動物實驗設計的定義動物實驗設計是指研究者根據實驗目的和要求，運用有關科學知識和原理，結合統(tǒng)計分析及倫理學的要求而制定的在動物身上進行試驗的實施計劃和方案，并用文字記錄或流程圖表述的實驗方案和技術路線。動物實驗的結果能否取得預期效果、達到研究目的很大程度上取決于研究者動物實驗設計是否科學、嚴密。3第3頁/共39頁

根據研究課題和目標的不同，動物實驗設計可以很龐大、復雜，也可以很小、很簡單。

絕大部分研究課題需要研究者進行動物實驗設計。

一些測試、檢驗等的動物實驗方法已經被大家公認成為常規(guī)，不需要進行動物實驗設計。4第4頁/共39頁動物實驗設計包括三個基本要素：１．處理因素

處理因素是實驗中需進行重點考察的內容，處理因素不同，實驗結果也不同。在整個實驗中處理因素應標準化，否則會影響實驗結果的評價。在一次實驗中處理因素不宜過多，過多則增加分析的難度。２．受試對象

在動物實驗中，受試對象是實驗動物。根據研究課題不同，選擇適合本課題研究的動物的種屬、品種品系、年齡、性別（體重）等，確定分組情況、每組的樣本量和受試對象總數(shù)。在一般情況下，應優(yōu)先使用標準化實驗動物以保證動物實驗的質量。３．實驗效應

實驗效應是指處理因素作用于受試對象后所起的作用，它通過觀察指標來實現(xiàn)。觀察指標分為主觀指標和客觀指標。為保證實驗數(shù)據的可靠性和可比性，在選擇指標時應盡可能選擇客觀指標，或盡可能將主觀指標轉化成客觀指標，并要求有一定的靈敏度和精確性。5第5頁/共39頁二、動物實驗設計原則6第6頁/共39頁（一）對照性原則對照性原則是要求在實驗中設立可與實驗組比較，用以消除各種無關因素影響的對照組。對照應有可比性：同時同地同條件?—個完整實驗除了實驗組外，還應包括下列對照組，所有動物應根據隨機原則分配到各組內。①陰性對照組陰性對照組包括空白對照組、正常對照組和假手術組，需要根據實驗的具體情況設置②陽性對照組陽性對照組是用已知的能達到預期陽性試驗結果的處理因素作用于動物，其余非處理因素應與其它組一致。陽性對照組有22

個作用，一是檢驗試驗體系是否正確，如果陽性對照未出現(xiàn)陽性結果，就應該檢查試驗體系的哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題；二是以陽性對照作為參照物，比較和評價實驗組的陽性結果是高于還是低于陽性對照。③實驗對照組（模型對照組）

實驗對照組是指在研究過程中，給對照組施加部分處理因素，但不是被研究的處理因素。例如：為了研究某種藥物對某一病種或證型的治療作用，常常采用一定的動物模型。對動物模型的處理方法實驗治療組和實驗對照組完全相同，但是治療組給予藥物，而實驗對照組不給藥物。④標準對照組在以動物為實驗對照組時，常設立一個不造模處理的正常對照組，即標準對照組，在與實驗組和治療組同樣的條件和環(huán)境中完全按常規(guī)飼養(yǎng)。例如在老年病研究中，除了設立老年對照組外，還需設立一個青年對照組。青年對照組的動物種類、性別與老年對照組和治療組相同，只是月齡?。ǔ赡辏?。在這里，青年對照組相當于標準對照組，其實驗數(shù)據對于老年對照組（模型對照組）而言，相當于標準值或正常值。有的實驗還可設自身對照。同一個體身上觀察實驗處理前后某種指標的變化

同一動物在施加實驗因素的一側與不施加實驗因素的另一側作左右的對照。自體對照可有效減少個體差異對試驗處理反應的影響。凡可進行自身對照設計的實驗應盡量加以采用。在藥理學和毒理學試驗中，實驗組還進一步分成多個劑量組，以此觀察不同劑量的量效關系。不同劑量組也可互視為劑量對照組。7第7頁/共39頁(二)隨機性原則隨機性原則就是按照機遇均等的原則來進行分組。其目的是使一切干擾因素造成的實驗誤差盡量減少，而不受實驗者主觀因素或其他偏性誤差的影響。隨機化的手段可采用編號卡片抽簽法，隨機數(shù)字表或采用計算器的隨機數(shù)字鍵。（三）重復性原則重復性原則是指同一處理要設置多個樣本數(shù)。重復的主要作用是估計試驗誤差、降低試驗誤差和增強代表性，提高實驗結果的精確度，保證實驗結果能在同一個體或不同個體中穩(wěn)定地重復出來。8第8頁/共39頁（四）一致性原則一致性原則是指在實驗中實驗組與對照組除了處理因素不同外，非處理因素基本保證均衡一致。均衡一致是處理因素具有可比性的基礎。非處理因素：實驗對象：動物品系、體重、年齡、性別、實驗條件：飼料和飼養(yǎng)方式、實驗環(huán)境：實驗室溫度、濕度、氣壓、季節(jié)實驗時間：藥品：藥物廠商、批號、純度、劑型、劑量、注射容量和速度、酸堿度、溫度、給藥途徑和給藥順序儀器、設備：儀器種類、型號、靈敏度、精確度、零點漂移、電壓穩(wěn)定性操作人員：操作步驟熟練程度9第9頁/共39頁(五)客觀性原則動物實驗設計中要力戒主觀偏性干擾，選擇觀察指標時，不用或盡量少用帶主觀成分的指標。結果判斷要客觀，更不能以主觀的意愿對結果或數(shù)據作任意的改動和取舍。如中醫(yī)辨證“氣虛”癥狀為面色晃白，頭暈目眩，少氣懶言，神疲乏力，甚則暈厥。在大小鼠辯證中可用自發(fā)活動儀記錄小鼠的自發(fā)活動情況、舌苔顏色可用拍照和與標準色卡對比記錄，并與正常對照組比較。10第10頁/共39頁三、動物實驗設計的主要內容（一）動物實驗設計前應考慮的問題1．動物福利和動物實驗倫理問題在進行動物實驗設計前，實驗者必須思考：①這個實驗是否一定要用動物才能達到實驗目的？是否可用其它試驗方法來代替？②如果實驗必須要在動物身上進行，那么應該如何善待動物，在實驗中減輕動物的痛苦和不安？實驗者必須提出令人信服的理由證明這個實驗必須要用動物做，而且在實驗設計中采取了善待動物和減輕動物痛苦的具體措施，并承諾本動物實驗方法和目的符合人類的道德倫理標準和國際慣例，在動物試驗期間遵守有關的法規(guī)、實驗動物倫理福利原則和動物實驗室的11規(guī)章制度。第10頁/共39頁實驗條件問題實驗者必須了解進行本實驗的所有條件是否均已具備，如相應的動物設施、動物來源、儀器設備、試劑、人員、技術熟練程度等，這些實驗條件的描述將充分體現(xiàn)在實驗方案中。3．經費預算問題動物實驗是需要經費支持的，一般來說，同一課題經費不同，所選擇的實驗條件會不同，研究的層次也會不同。本著節(jié)約經費的原則，有多少經費做多少事情，量入為出。特別注意的是實驗過程中會發(fā)生很多不可預見的意外，增加額外的經費。充分估計到各種情況就能保證實驗方案的順利實施。12第11頁/共39頁（二）實驗方案的制定一個完整的動物實驗方案應包括以下內容：實驗動物種屬、品種品系、性別、年齡（體重）的選擇實驗組數(shù)的確定動物實驗分組設計的基本類型①單組比較設計②完全隨機化設計③隨機區(qū)組設計④配對設計13第12頁/共39頁每組樣本量的確定每組的樣本量反映了同一處理的重復個數(shù)。樣本量過小，抽樣誤差大，不易發(fā)現(xiàn)實際存在的差異，得不出統(tǒng)計學意義的結論；樣本量過大，不符合動物福利的原則，也浪費人力、物力和財力。一般情況下嚙齒類大小鼠實驗分組每組10-20只，雌雄各半即可滿足統(tǒng)計學分析的要求。大動物如兔、犬和豬的實驗一般每組6-10只。一般來說，各組樣本量相等時，統(tǒng)計效率最高。在實際工作中，因一批動物中個別不均一性而剔出、實驗人員操作技術不熟練或技術復雜、高劑量組因毒性的不確定等而在實驗中致動物死亡等的情況屢有發(fā)生，因而實際使用的動物數(shù)量應比理論計算的樣本量要適當增加。14第12頁/共39頁55

．實驗處理方法和指標的選定15第12頁/共39頁?實驗處理方法包括處理因素、處理時間、次數(shù)、強度（劑量）、途徑等，這些都要在實驗方案中確定下來。?動物實驗指標一般包括兩部分：試驗期間活體觀察指標和實驗結束處死解剖觀察取材測試指標。?試驗期間活體觀察指標包括一般觀察、無創(chuàng)傷性測定指標和創(chuàng)傷性測定指標?！阌^察包括動物的精神、行為、營養(yǎng)、被毛、攝食情況、大小便及口鼻耳陰部分泌物等,,一般無需驚動動物；無創(chuàng)傷性測定指標包括心電圖、血壓、呼吸、自主活動等測試，有的需要無線遙控設備。無線遙控無創(chuàng)傷觀察測試可避免干擾動物，減少動物應激，因而測試數(shù)據準確、可靠。創(chuàng)傷性測定指標包括手術、取血取材等，對動物長期觀察忽多忽少產生影響。實驗設計時要考慮研究團隊有無技術基礎和實驗條件，以及評估創(chuàng)傷性試驗對動物試驗的影響。實驗結束處死解剖觀察取材測試涉及到麻醉、取全血//血漿//血清、臟器稱重、病理組織取材及固定等一系列步驟，可依據實驗目的和檢測指標選擇部分或全部進行。由于動物實驗幾乎涉及到基礎和臨床各個學科，不同的研究有不同的目的和要求，所用的試驗方法、儀器設備和指標也各不相同，但無論選擇何種實驗方法，均應力求做到以下幾點：可靠性：即方法切實可行、指標穩(wěn)定可靠，是受大家公認的方法，也稱經典方法?？陀^性：盡量選用儀器設備檢測，避免主觀描述；能用定量指標的就不要選用定性指標。先進性：當今重大科研成果的出現(xiàn)幾乎都利用了先進的儀器設備、技術和檢測指標，將整體動物實驗與細胞水平、分子水平檢測指標結合起來進行綜合分析。因此充分利用本單位或其它單位的先進儀器設備為自己的課題服務對于提升課題的級別，提高試驗質量有著重要意義。16第12頁/共39頁實驗周期的確定一個動物實驗周期要持續(xù)多長時間取決于實驗目的和是否能從動物實驗中得到所需要的試驗結果。例如，用兔制作動脈粥樣硬化模型，飼喂高脂、高膽固醇飼料后一個半月，兔的主動脈上可產生肉眼可見粥樣斑塊，表明造模成功。如果此時用藥物干預治療，還需要再增加4周以上治療時間，總的實驗周期在3個月左右。在實驗設計中需參照文獻報道或根據相關實驗室的經驗，或通過預試驗摸索。17第12頁/共39頁（三）藥物劑量的設計和換算中醫(yī)藥實驗研究中很大一部分是藥效學和毒理學研究，實驗研究結果的好壞與劑量設計有很大的關系。一個療效好的藥物劑量過小可能在實驗中顯示不出藥效，劑量過大可能暴露其毒性作用。因此準確的劑量設計對試驗的成功起著重要的作用。如果研究的是一種新藥，沒有臨床資料和動物試驗資料，那么只能通過設置多個劑量進行預試驗摸索。如果有人的臨床用藥劑量或動物實驗參考劑量，那么可轉換成不同動物的等效劑量。研究證明藥物的等效劑量不是與動物的體重成正比的，而是與單位體重的體表面積成正比的，因此小動物的等效劑量往往是人的數(shù)倍。18第12頁/共39頁種屬小鼠b（0

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02

）大鼠b

(0.150)地鼠b

(0.080)豚鼠b

(0.4)兔b

(1.8)比格犬b

(10.0)獼猴b

(3.0)成人b

(60.0)小鼠a1

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00注：引自黃繼漢等,藥理試驗中動物間和動物與人間的等效劑量換算.中國臨床藥理學與治療學.2004,9(9):1069-1072。括號中數(shù)值單位為kg。19第12頁/共39頁標準體重動物由動物a到動物b的mg/kg換算系數(shù)中醫(yī)在長期的臨床實踐中，對一般常用中藥的用量積累了豐富的經驗，規(guī)定了每味中藥的臨床用量。在實驗研究中，可將人的臨床用量換算成動物的用量?！吨袊幍洹?010年版規(guī)定中藥雄黃的人臨床用量為，換算成小鼠的用量是多少？答：按人臨床最高用量、體重60kg計算，得，換算成小鼠用量時查表1人a行小鼠b列的換算系數(shù)為，故小鼠的等效劑量是。已知某藥20g小鼠用4mg/kg，換算成8kg比格犬的用藥劑量？答：查表1小鼠a行，比格犬b列的換算系數(shù)為，故比格犬的劑量=4×以上換算是在各種動物標準體重情況下進行的。如果動物a和動物b中一種或兩種都不是標準體重，就需要根據表9-2折算成與標準體重的比率（B=W/W標），再乘以校正系數(shù)。20第12頁/共39頁非標準動物的換算：①非標準動物換算成標準動物：給藥劑量×校正系數(shù)Sa×換算系數(shù)②標準動物換算成非標準動物：給藥劑量×換算系數(shù)×校正系數(shù)Sb③非標準動物換算成非標準動物:給藥劑量×校正系數(shù)Sa×換算系數(shù)×校正系數(shù)Sb例3：長期毒性試驗350g大鼠用10mg/kg，換算成8kg比格犬的用藥劑量？答：查表2，B=W/W標，校正系數(shù)。再查表1大鼠a行，比格犬b列的換算系數(shù)為，故8kg比格犬的劑量=10××21第12頁/共39頁22表.非標準體重動物的校正系數(shù)B=W/W標校正系數(shù)Sa校正系數(shù)Sb0

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.709第二節(jié)

動物實驗準備與預實驗一、知識和技術的準備掌握有關實驗動物方面的基礎知識掌握有關動物實驗方法學方面的基本技術。二、實驗條件的準備準備好實驗儀器、藥品、試劑和實驗動物等，盡可能使實驗手段和實驗方法標準化。應注意以下幾個方面問題：1）了解和熟悉進行動物實驗的各項規(guī)章制度，并嚴格遵守這些規(guī)章制度。23第22頁/共39頁進行咨詢和預約登記，如實申報動物實驗的名稱、課題來源、動物實驗的起止日期、所用動物的品種品系、等級、數(shù)量、年齡、性別等，并說明供試品是否有毒、有害、有感染性或放射性等、實驗的特殊條件和要求，以求得與實驗動物室進行溝通，落實動物到達時間，安排飼養(yǎng)和實驗場所。對于有毒、有害、有感染性或放射性的動物實驗，應在相應的動物實驗設施設備內進行，并執(zhí)行有關的規(guī)章制度。由于屏障系統(tǒng)管理嚴格，為防止病原微生物的帶入，從屏障系統(tǒng)內拿出的動物不允許再進入屏障系統(tǒng)，因此動物實驗中所需的儀器設備需在實驗動物室的指導下經消毒后方可帶入屏障系統(tǒng)。24第24頁/共39頁三、預實驗預實驗是實驗者在正式實驗前對實驗方法和條件以及實驗對象磨合為一個整體的過程，是正式實驗前的模擬或者演習，其目的在于檢查各項準備工作是否完善，人員是否配齊，實驗方法和步驟是否切實可行，技術是否熟練，儀器設備是否運行正常，測試指標是否穩(wěn)定可靠，劑量是否設計合理等，了解實驗結果與預期結果的距離，從而為正式實驗提供補充、修正的意見和經驗，是動物實驗必不可少的重要環(huán)節(jié)。預實驗可有效地避免匆忙進入正式試驗后才發(fā)現(xiàn)很多實驗細節(jié)準備不充分，以至于影響實驗進展的現(xiàn)象。因此，預實驗不僅不會浪費錢財，而且會有事半功倍的效果，增強正式實驗成功的信心。預備實驗可使用少量動物進行，實驗方法和觀測指標應和正式試驗一樣。但是，預備實驗的結果不能歸入正式試驗的最后結果中一同分析。25第25頁/共39頁第三節(jié)

動物實驗數(shù)據收集與處理動物實驗數(shù)據是指在動物實驗過程中對動物采取某種（或多種）處理的觀察記錄或用物理、化學的方法檢測而獲取的原始資料或數(shù)據。原始資料還包括照片、圖片和視頻記錄。通過對實驗數(shù)據的記錄，貯存，分類和整理，可使研究資料系統(tǒng)化，便于后期對實驗數(shù)據進行統(tǒng)計處理?？梢哉f，實驗數(shù)據的收集和整理是實驗結果分析和評判的基礎，也是動物實驗最重要的工作內容之一。26第26頁/共39頁一、實驗數(shù)據的記錄與貯存（一）實驗數(shù)據的記錄設計記錄實驗數(shù)據的表格準確記錄實驗數(shù)據保存儀器設備自動打印的原始數(shù)據（二）實驗數(shù)據的貯存一般記錄的介質有實驗專用記錄本（卡）、計算機的硬盤、光盤、U盤等。應做好必要的數(shù)據備份。27第27頁/共39頁二、實驗數(shù)據的檢查與核對三、數(shù)據缺項與差錯的處理四、實驗數(shù)據的分類與整理應先區(qū)別原始數(shù)據是數(shù)量性狀資料還是質量性狀資料。不同類型的數(shù)據采用不同的整理方法。（一）數(shù)量性狀資料計數(shù)資料：指用計數(shù)方式而獲得的資料。這類資料每個 變量或變數(shù)（variable）必須以整數(shù)表示，在兩個相鄰 的整數(shù)間不允許有帶小數(shù)的數(shù)值存在。如產仔數(shù)、成活 數(shù)、雌雄數(shù)等。計量資料：指通過直接計量而得來的以數(shù)量為特征的資 料，系用度量衡等計量工具直接測定的。如體重、血壓、肺活量、臟器重量等。28第28頁/共39頁（二）質量性狀資料指一些能觀察到而不能直接測量的性狀資料，又稱屬性性狀資料。如毛色、性別、生死等。對于質量性狀資料的分析，必須將質量性狀數(shù)量化，其方法有：統(tǒng)計次數(shù)法：根據動物的某一質量性狀的類別統(tǒng)計其次 數(shù)，以次數(shù)作為質量性狀的數(shù)據。在分組統(tǒng)計時，可 按質量性狀的類別進行分組，再統(tǒng)計各組出現(xiàn)的次數(shù)。評分法：對某一質量性狀，因類別不同，分別給予評分 或用數(shù)字劃分等級，如動物對某一病原的感染程度， 可分為0(免疫)、1(一過性感染)、2(頓挫性感染)、

3(致死性感染)；病理組織壞死情況可分為：無（-），25%以下壞死（+），25～50%壞死（++），50%～75%壞死（+++），75%以上壞死（++++）。這樣就可將質量性狀資料量化，以利進一步統(tǒng)計處理與分析。29第29頁/共39頁五、實驗數(shù)據的統(tǒng)計學處理與物理、化學試驗可精細定量分析不同，動物是一個非常復雜的生命體，生命現(xiàn)象的特點是具有變異性（個體之間存在差異）、隨機性（變異不能準確推算）和復雜性（影響因素眾多，有些是未知的），如一組動物接受同一處理后得到的反應數(shù)據是各不相同的，但大多以平均數(shù)為中心作正態(tài)分布。用常規(guī)的數(shù)學方法不能進行分析，只能依靠生物統(tǒng)計學方法用概率進行分析。生物統(tǒng)計學處理數(shù)據的方法很多，最常用的統(tǒng)計學方法有：各組間計量資料的比較用方差分析法（F檢驗），各組間計數(shù)資料的比較用卡方檢驗（X2檢驗），通過概率計算得出各組間差異是否具有顯著性意義。一般認為兩組數(shù)據之間差異概率具有顯著性意義，具有極顯著性意義，表明兩組數(shù)據之間的差異不是抽樣誤差，而是處理因素作用所致?，F(xiàn)在一般實驗數(shù)據的統(tǒng)計學處理有專用軟件，如SPSS、SAS、SYSTAT、GraphPad

Prism等。30第29頁/共39頁第四節(jié)

動物實驗結果分析及應注意的問題31第30頁/共39頁一、實驗結果的分析與解釋建立在真實可靠的事實和數(shù)據之上科學、合理的解釋不要輕易否定自己在嚴密的實驗設計和嚴謹認真的實驗操作下做出的實驗結果和結論二、動物實驗結果的評價動物實驗結果的外推動物和人之間的差異可能導致動物試驗結果并不一定在人身上可以重復出來，有的甚至是相反的。因此將動物實驗結果的數(shù)據簡單外推到其他物種(包括人類)上將可能是不可靠的。1.在肯定一個實驗結果時最好采用兩種以上動物進行比較觀察。一般所選的實驗動物中一種為嚙齒類動物，另—種應為非嚙類動物。嚙齒類動物選用小鼠或大鼠，非嚙齒類動物選用犬或猴。如一種實驗處理在多種動物身上產生共性結果，往往用在人身上也會有意義。32第30頁/共39頁2.謹慎評價近交系動物實驗結果近交系動物因其遺傳背景清楚，實驗研究結果數(shù)據整齊、重復型好，目前制作的很多突變系疾病動物模型的突變基因大多導入到近交系遺傳背景中。但不同近交品系具有各自不同的敏感特性，在近交系育成過程中所造成的近交衰退與人體的正常生理條件差異很大，因此在某些研究中很難說正確地反映了人體的條件。對近交系動物的實驗結果評價更要慎重，避免因實驗結果的誤導而造成難以想象的后果。33第30頁/共39頁第五節(jié)

動物實驗研究的局限性一、動物實驗研究僅是生物醫(yī)學研究諸多手段中的一個生物醫(yī)學研究的領域和范圍很廣，動物實驗研究僅是生物醫(yī)學研究的一部分。許多人往往認為醫(yī)學上很多研究離不開動物實驗。但是有些疾病如糖尿病、冠心病研究、先天性免疫缺陷癥的病因研究等的許多成果并不完全歸功于動物實驗，而主要是來自人群的流行病學調查的結果。癌癥研究中也顯示出動物實驗有一定的局限性。而對人群觀察卻提供了十分重要的線索。結果表明，多食用蔬菜、水果和低脂肪食物的癌癥患者存活的時間更長，而且復發(fā)的危險性較小。此外，有些研究以前用動物實驗，現(xiàn)在一般不再采用動物實驗。如病毒傳代和鑒定以前通常采用動物接種，現(xiàn)在除了個別病毒（如柯薩奇病毒、乙型腦炎病毒以及病因未明的病毒感染）外，普遍采用細胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)技術，因為細胞培養(yǎng)和組織培養(yǎng)生產疫苗的現(xiàn)代方法更安全、更有效。第34頁/