Эксперимент в биомедицинских исследованиях

1.

Эксперимент в
биомедицинских
исследованиях

2.

Вопросы для изучения
1) Понятие эксперимента
2) Классификация экспериментальных
исследований в зависимости от вида
3) Классификация экспериментальных
исследований в зависимости от цели
проведения эксперимента
4) Классификация экспериментальных
исследований в зависимости от формы
представления результатов
5) Классификация экспериментальных
исследований в зависимости от условий его
реализации
6) Преимущества лабораторных
экспериментов
7) Недостатки лабораторных экспериментов
1) Общая последовательность проведения
эксперимента.
2) Формулирование цели эксперимента.
3) Выдвижение гипотезы об исследуемом объекте.
4) Планирование эксперимента.
5) Проведение эксперимента.
6) Обработка и анализ результатов эксперимента.
7) Проверка правильности выдвинутой гипотезы.
8) Окончание эксперимента.

3.

Понятие эксперимента
Эксперимент (experimentum, опыт) - действие,
направленное на создание условий в целях
осуществления того или иного явления и по
возможности наиболее частого, то есть не
осложняемого другими явлениями.

4.

Цель эксперимента
выявленные свойства исследуемых объектов
проверенные гипотезы
широкое и глубоко изученная тема научного
исследования.

5.

Классификация экспериментов
По способу формированию условий
•Естественные
•проведение опытов в
естественных условиях
существования объекта
исследования
Биологические, социальные,
психологические науки
Искусственные
формирование искусственных
условий
Естественные и технические науки

6.

Классификация экспериментов
По целям исследования
Преобразующие
Констатирующие
Контролирующие
Поисковые
Решающие

7.

Классификация экспериментов
По целям исследования
Преобразующий (созидательный) эксперимент
1. Активное изменение структуры и функций объекта
исследования в соответствии с выдвинутой гипотезой
2. Формирование новых связей и отношений между
компонентами объекта или между исследуемым объектом и
другими объектами
3. Исследователь в соответствии со вскрытыми тенденциями
развития объекта исследования преднамеренно создает
условия, которые должны способствовать формированию
новых свойств и качеств объекта

8.

Классификация экспериментов
По целям исследования
Констатирующий эксперимент
1. Используется для проверки определенных предположений
2. Констатируется наличие связи между воздействием на
объект исследования и результатом
3. Выявляется наличие определенных фактов

9.

Классификация экспериментов
По целям исследования
Контролирующий эксперимент
Контроль за результатами внешних воздействий на объект
исследования с учетом его состояния, характера воздействия и
ожидаемого эффекта

10.

Классификация экспериментов
По целям исследования
Поисковый эксперимент
1. Когда затруднена классификация факторов, влияющих на
изучаемое явление вследствие отсутствия достаточных
предварительных (априорных) данных
2. По результатам поискового эксперимента устанавливается
значимость факторов, осуществляется отсеивание
незначимых

11.

Классификация экспериментов
По целям исследования
Решающий эксперимент
1. Ставится для проверки справедливости основных положений
фундаментальных теорий
2. Когда две или несколько гипотез одинаково согласуются со
многими явлениями. Это согласие приводит к затруднению,
какую именно из гипотез считать правильной
3. Решающий эксперимент дает такие факты, которые
согласуются с одной из гипотез и противоречат другой

12.

Классификация экспериментов
По организации проведения
Лабораторные
Натуральные
Полевые
Полигонные
Производственные

13.

Классификация экспериментов
По условиям проведения
Лабораторный эксперимент
1. Проводится в лабораторных условиях с применением
типовых приборов, специальных моделирующих установок,
стендов, оборудования
2. Чаще изучается не сам объект, а его образец
3. Позволяет доброкачественно, с требуемой повторностью
изучить влияние одних характеристик при варьировании
других
4. Позволяет получить научную информацию с минимальными
затратами времени и ресурсов

14.

Классификация экспериментов
По условиям проведения
Натурный эксперимент
1. Проводится в естественных условиях, на реальных объектах
2. Используется
в
процессе
натурных
испытаний
изготовленных систем
3. Делится на производственные, полевые, полигонные

15.

Классификация экспериментов
По условиям проведения
Натурный эксперимент
1. Цель - достаточное соответствие условий эксперимента
реальной ситуации
2. Задачи:
1. изучение
характеристик
воздействия
среды
на
испытуемый объект
2. идентификация
статистических
и
динамических
параметров объекта
3. оценка эффективности функционирования объекта и
проверка его на соответствие заданным требованиям

16.

Классификация экспериментов
По стилю проведения
•Открытые
Закрытые
•Цели и задачи известны
испытуюемым
Для объективизации цели и задачи
скрыты от испытуемых

17.

Классификация экспериментов
По структуре изучаемых объектов
•Простые
•Изучаются объекты, не имеющие
разветвленной структуры, с
небольшим количеством
взаимосвязанных элементов
Сложные
Явления и объекты с разветвленной
структурой (есть иерархия) и большим
количеством взаимосвязей. Изменение
даже одного элемента ведет к изменению
всей системы

18.

Классификация экспериментов
По характеру внешних воздействий на объект исследования
Вещественные
Энергетические
Информационные

19.

Классификация экспериментов
По характеру внешних воздействий на объект исследования
Вещественный эксперимент
Предполагает изучение влияния различных вещественных
факторов на состояние объекта исследования (различные
добавки на качество лекарства)

20.

Классификация экспериментов
По характеру внешних воздействий на объект исследования
Вещественный эксперимент
Предполагает изучение влияния различных вещественных
факторов на состояние объекта исследования (различные
добавки на качество лекарства)

21.

Классификация экспериментов
По характеру внешних воздействий на объект исследования
Энергетический эксперимент
Используется для изучения воздействия различных видов
энергии (электромагнитной, механической, тепловой) на объект
исследования. Этот тип эксперимента широко распространен в
естественных науках.

22.

Классификация экспериментов
По характеру внешних воздействий на объект исследования
Информационный эксперимент
1. Используется для изучения воздействия определенной
информации на объект исследования
2. С помощью этого эксперимента изучается изменение
состояния объекта исследования под влиянием сообщаемой
ему информации.

23.

Классификация экспериментов
По характеру взаимодействия с объектом исследования
•Обычный (классический)
•Экспериментатор - познающий
субъект
•Экспериментальные средства
непосредственно
взаимодействуют с объектом
исследования
Модельный
Имеет дело с моделью исследуемого
объекта
Модель входит в состав
экспериментальной установки, замещая
не только объект исследования, но часто
и условия, в которых изучается объект
Экстраполяция

24.

Классификация экспериментов
По типу моделей, используемых в эксперименте
•Мысленный (умственный)
•Орудиями являются чувственные
образы, образно-знаковые модели.
Структура включает: построение
мысленной модели объекта и
воздействие на объект
сознательное и планомерное
изменение, комбинирование условий
эксперимента и воздействий на объект
Материальный эксперимент
используются материальные объекты
исследования.

25.

Классификация экспериментов
По контролируемым величинам
•Пассивный эксперимент
•Измерение только выбранных
показателей (параметров,
переменных) в результате
наблюдения за объектом без
искусственного вмешательства в
его функционирование.
•Наблюдение + измерение
Активный эксперимент
Выбор специальных входных
факторов
контролирует вход и выход
исследуемой системы

26.

Классификация экспериментов
По числу варьируемых объектов
•Однофакторный
выделение нужных факторов;
стабилизацию мешающих факторов;
Поочередное варьирование
интересующих исследователя
факторов.
Многофакторный
варьируются все переменные сразу
каждый эффект оценивается по
результатам всех опытов,
проведенных в данной серии
экспериментов

27.

Классификация экспериментов
По характеру изучаемых явлений
•Технологический
•направлен на изучение элементов
технологического процесса
(продукции, оборудования,
деятельности работников) или
процесса в целом.
Социометрический
используется для измерения
существующих межличностных,
социально-психологических
отношений в малых группах с
целью их последующего
изменения

28.

Для проведения эксперимента
необходимо
1. Разработать гипотезу
2. Создать программу экспериментальных работ
3. Определить способы и приёмы вмешательства
4. Обеспечить условия для осуществления эксперимента
5. Разработать способы фиксации результатов
эксперимента
6. Подготовить средства эксперимента
7. Обеспечить эксперимент персоналом

29.

Методика эксперимента
Методика - это совокупность мыслительных и физических
операций, размещенных в определенной
последовательности, в соответствии с которой достигается
цель исследования.

30.

Разработка методики
проведение предварительного
целенаправленного наблюдения
над изучаемым объектом или
явлением с целью определения
исходных данных (гипотез,
выбора варьирующих факторов)
создание условий, в которых
возможно
экспериментирование (подбор
объектов для
экспериментального
воздействия, устранение
влияния случайных факторов)
определение пределов
измерений; систематическое
наблюдение за ходом развития
изучаемого явления и точные
описания фактов

31.

Разработка методики
проведение
систематической
регистрации измерений и
оценок фактов
различными средствами и
способами
создание повторяющихся
ситуаций, изменение
характера условий и
перекрестные воздействия
переход от эмпирического
изучения к логическим
обобщениям, к анализу и
теоретической обработке
полученного фактического
материала

32.

План эксперимента
1. Цели и задачи
2. Выбор варьирующих факторов
3. Обоснование объема экспериментов, числа опытов
4. Порядок реализации опытов
5. Выбор шага измерения факторов
6. Обоснование средств измерений
7. Описание проведения экспериментов
8. Обоснование способов обработки и анализа результатов

33.

Требования к эксперименту
Упрощение
Наглядность
Автоматизация

34.

Статистические требования
Эффективность оценок
(минимальный разброс измерений)
Состоятельность оценок
(чем больше наблюдения, тем точнее
эксперимент)
Несмещенность оценок
(отсутствие систематических ошибок)

35.

Правила биомедицинских
экспериментов
1. Цели эксперимента одобрены обществом и этическим
комитетом, основаны на принципах гуманизма.
2. Применять эффективные обезболивающие средства
3. Необходимый уход и лечение как в ходе эксперимента, так и
после эксперимента
4. Не использовать животных в повторных экспериментах
5. Безболезненное умерщвление
6. Квалифицированный персонал, минимизирующий страдания
7. Нет альтернативных путей решения задач
8. Только для решения НОВЫХ задач

36.

Научная проблема
(проблема – отсутствие знаний или ресурсов, ведущие к
«невозможности» достижения целей)
совокупность теоретических и практических задач, решения
которых назрели в обществе.
• глобальная,
• национальная,
• региональная,
• отраслевая,
• межотраслевая
• комплексная

37.

Плюсы биомедицинских
экспериментов
• Позволяют проверить влияние любого воздействия или
вещества на любой организм
• Люди не подвергаются опасности
• Точные результаты
• Лабораторные животные, на которых проводят
эксперименты – достаточно быстро размножающиеся
существа
• Студенты медицинских ВУЗов и колледжей нуждаются
в получении знаний и практических навыков
• Безнаказанность

38.

Минусы биомедицинских
экспериментов
• Негуманное отношение к животным
• Высокие погрешности результатов эксперимента
• Практически невозможно выявить воздействие препаратов
на некоторые психические процессы
• Лабораторных животных для экспериментов обычно
требуется большое количество
• После экспериментов животных, если они не умерли в
процессе опыта, искусственно умерщвляют