而研究目的是对假说的具体化，回答本次研究中如何证实研究假设的问题。一项研究的目的不宜太多，一般为1~2个，为研究的主要目的。在回答主要问题的同时，回答几个与研究假说有关的其他问题，为次要目的。因此本研究中：
主要目的：明确圣地红景天对自发性高血压大鼠(SHR)的血压控制作用，① 实验结束时的控压效果；② 整个实验过程中的动态干预效果。
次要目的：明确圣地红景对大鼠RAS系统的影响。 二、明确处理因素及其水平
处理因素是研究者根据研究目的施加给受试对象的特定干预措施或实验条件，一次实验中处理因素可以为一个或多个。本例只有一个研究因素，即圣地红景天。根据实验研究中对照的原则，由于灌胃作为有刺激或损伤的施加干预措施方式，选择实验对照形式，对照组灌注蒸馏水，此种设计是单因素两水平设计。
在明确了处理因素及每个因素的水平后，还需明确具体的处理组，即研究对象的实际实验条件或实际接受的干预措施。若研究中只涉及一个处理因素，其不同水平即为不同的处理组。本例中，研究对象被分到两个不同处理组：治疗组予以圣地红景天500mg/(kg?d)，溶于蒸馏水2mL中灌胃，每日一次；对照组则予以等量蒸馏水灌胃，共8周。
当一个实验中涉及多个处理因素时，处理组为多个处理因素不同水平的交叉组合，形成实验对象具体的实验条件。如本例中，在考察圣地红景天对大鼠RAS系统影响的同时，探索不同疗程(4周、8周、12周)的影响，效应指标为实验对象处死后测定心肌中血管紧张素II(Ang II) 和醛固酮(ALD)含量。则研究对象实际接受的干预措施有6种组合，如表1所示。
表1 红景天与疗程影响RAS研究的设计模式
圣地红景天
疗程
4周 红景天4周 蒸馏水4周
8周 红景天8周 蒸馏水8周
12周 红景天12周 蒸馏水12周
500mg/(kg?d)灌胃
蒸馏水灌胃
不难发现，一次实验中处理因素及其水平数不宜过多，除非选择专门针对多因素多水平设计的实验设计方案，否则会使分组以及所需受试对象的数量增多，不仅使实验的可行性降低，而且统计分析复杂，增加结果解释的难度。一般来讲，每个因素设置2~6个水平即可；但在探讨处理因素与效应的剂量反应关系时，剂
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量范围应较大，以较好地估计实验效应。
同时需要注意的是，在实验过程中同一组的处理因素应始终保持不变，包括处理因素的施加方式、强度、频率和持续时间等。以避免处理因素的变化造成的结果不能评价。如本例，每周称体质量一次，根据体质量调整药物剂量。
此外，在确定处理因素的同时，还需根据专业知识和实验条件，找出重要的非处理因素，如本研究中的性别、体质量、鼠龄等以便进行控制。
三、明确受试对象
受试对象是处理因素作用的客体，医学研究的受试对象不外乎人、动物或生物学材料等。医学研究一般需要先进行动物实验，在确定获益、无害的条件下再进行人群试验。本研究中，在探讨圣地红景天控压作用的同时，还要初步探讨控压的机制，圣地红景天对心肌RAS系统的影响，需处死然后测量相应指标，因此考虑以实验动物为受试对象。
实验动物是指以实验研究为目的，在一定的环境条件下，经过培养驯化，具有明确的生物学特性和清楚的遗传及微生物背景的动物。实验动物种类繁多，在进行实验时，应首先根据研究的需要和动物的特性加以选择，使研究目的与动物的种属、特性和个体差异相吻合，其次要考虑是否容易获得、是否经济及是否容易饲养等因素，才能保证研究工作的顺利进行。因此，确定实验动物是动物实验的重要环节，在选择时应注意以下几个方面，并制定研究对象的入选标准：
1. 由于实验动物通常是人类的模型或替代者，应尽量选用解剖结构、生理机能、新陈代谢及其它方面机能与人有一定相似性的实验动物。比如心血管病相关研究，可选猪(辛克莱小型猪/广西巴马小型猪/欧米尼猪)作为实验动物，因为猪冠状动脉在解剖学、血液动力学上与人类相似，且对高胆固醇食物的反应与人一样，很容易出现动脉粥样硬化的典型病灶。而催吐实验宜选用猴、猫作为实验动物，不选用大、小鼠，因为大、小鼠无呕吐反应。
2. 利用实验动物某些特殊反应或特征，使适合于不同研究目的的需要，以敏感、稳定地反映处理因素的效应。比如本例研究红景天对高血压的治疗作用，可选用SHR大鼠，因其自发性高血压、心血管疾病发病率高，且对降压药物有反应。
3. 选用标准化的实验动物，实验过程中也在标准环境中饲养。标准化实验动物指遗传背景明确、饲养环境与动物体内的微生物得到控制、符合一定标准的
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实验动物。以排除因动物杂交、遗传上的不同质及环境条件的变化所引起的个体反应不一致；排除因动物携带细菌、病毒、寄生虫和潜在疾病的影响，并便于研究结果与同类研究进行比较、交流，并得到承认。
4. 进一步限制受试对象的其它特征，如性别、月龄、体质量、生理状态与健康情况等，尽量保证受试对象间的变异程度最小，以提高比较的均衡性和实验效率。
本例选用发性高血压SHR大鼠为实验动物，其纳入标准为：①性别为雄性；②鼠龄11周±4天；③体质量220~270g。实验过程中5只/笼，室温17~21℃，相对湿度40%~50%，减少噪声干扰，予以通用鼠粮喂养。
四、明确效应指标及其测量工具 (一) 效应指标
效应指标是反映实验效果的指标。可根据主要目的和次要目的分为主要指标(primary outcome)和次要指标(secondary outcome)。本研究中主要指标：尾动脉收缩压(SBP)，以说明圣地红景天对自发性高血压大鼠(SHR)的血压控制作用；次要指标：心肌中血管紧张素II(Ang II) 和醛固酮(ALD)含量，以探讨圣地红景天对大鼠RAS系统的影响。
实验研究所选择的指标应该是准确体现处理因素与实验效应之间真实联系的指标，因此选择恰当的观察指标是关系研究成败的重要环节。选择指标时注意以下几个特性：
1. 客观性：尽量选择借助仪器设备测量获得结果的客观指标，避免使用通过观察者主观判断获得结果的主观指标，以保证数据的真实性和可靠性，并减少研究者在结果测量中的主观倾向性等心理因素的影响。
2. 精确性：所选的指标的测量工具测量误差较小，使得测量值能最大限度的接近真值，又能使在相同条件下重复测量时波动性较小，使测定值有良好的重复性和再现性。
3. 敏感性：如果干预措施有效，所选的指标能真实地反映不同干预措施的效果。这就要求该指标在接受干预措施的实验对象中与没有接受干预措施对象中(或同一对象没有接受干预措施时)的分布应存在差异。
(二) 测量工具
明确了观察指标后，应明确指标的测量工具，即在研究中如何针对研究对象
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测量该指标具体结果。本例，用BP-6动物无创血压测量系统测量已在35℃测试箱中预热15分钟大鼠的尾动脉收缩压3次，取平均值。心肌匀浆上清液Ang II与ALD含量在实验结束处死大鼠后，制作心肌匀浆上清液，用放免试剂盒测定其浓度。
五、确定实验方案
在明确了研究目的和三大要素之后，具体如何组织实验才能体现实验设计的基本原则，合理安排处理因素、研究对象和实验效应指标三大要素，并控制非处理因素的干扰和影响，这就是确定实验方案要考虑的问题。在长期的实验研究实践中，人们已经总结、开发出了多种较为成熟的实验方案模式，作为普通研究者，只需根据研究目的、研究因素及其水平的数量、是否在设计中进一步控制关键的非处理因素、物质支持等实际情况从中选择即可。单因素设计时，可选用的方案包括完全随机设计、配对设计或随机区组设计、交叉设计等。若考察多个处理因素的效应，可选用析因设计、正交设计、均匀设计等方案。
本研究为单因素两水平设计，由于已经限定了SHR大鼠性别为雄性、鼠龄11周±4天、体质量220~270g等认为影响实验效应观察的重要非处理因素，保证了其在治疗组和对照组的均衡性，此时只需要根据随机化的原理将所有实验对象直接随机分配到治疗组和对照组，以保证其它非处理因素的均衡性即可。因此选择最为常见，也最简单的完全随机设计(completely randomized design)，又称简单随机设计(simple randomized design)，其设计模式如图1所示。
治疗组 目标总体 入选标准 样本量 研究对象 随机化 对照组 图1 完全随机设计方案示意图
在各组例数的设置上，若各组实验对象数相等，称为平衡设计(balanced design)；每组例数不等时，称非平衡设计(unbalanced design)。由于平衡设计效率较高，故本研究选择平衡设计
此外，在明确圣地红景天疗程结束时效果的同时，为进一步说明在整个实验期间圣地红景天的动态干预效果，考察实验对象在实验过程中不同时点血压的变化趋势，分别在实验前、2周末、4周末、6周末、实验结束时对每只大鼠测量
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尾动脉收缩压，称此种设计为重复测量设计(repeated measure design)。 重复测量设计是指同一研究对象在不同条件或场合(occasion)下对同一观察指标进行多次观察或测量的设计方法。这里的不同条件或场合，通常是指不同时点。重复测量设计由于符合许多医学或生物学现象本身的特点，能收集更多的信息，在医学和生物学研究中十分常见。
六、明确受试对象数量及分组 (一) 明确受试对象数量
确定受试对象之后，需进一步明确受试对象的数量，以体现设计原则中重复的原则，即样本含量的估计。样本含量的估计方法常用公式法，应根据研究目的、研究方案、统计分析方法及效应指标的本身变异性等选择合适的公式进行估计。
本例中，通过比较治疗组与对照组实验开始时与8周结束时血压的差值的差异来说明圣地红景天的控压作用，研究方案为完全随机设计，两组例数相等，每组例数的估计可选择两独立样本设计均数比较的样本含量估计公式：
?(Z?Z?)??n1?n2?2???/2 ????2式中，Z?/2为指定检验水准?下的双侧正态离差值。?常取0.05，则Z?/2?1.96；
Z?为假设检验犯II型错误概率?下的单侧Z值，通常要求其不高于0.20，本例取??0.1，Z??1.28。?为效应指标的总体标准差，?为两组效应指标间的差异。根据文献，取??9mmHg，??13mmHg，带入公式得：
?(1.96?1.28)?9?n1?n2?2???11.8?12 ?12??即每组至少需要12例SHR大鼠，考虑到实验过程中可能出现的死亡，增加20%，故实际每组实验例数为n1?n2?12?1.2?15只，共30只。
(二) 受试对象分组
完全随机设计中使用的随机分配方法称为完全随机化 (complete randomization)，直接将所有受试对象进行随机化分组。本研究SHR大鼠的分组步骤如下：
1. 编号：将30个受试对象按一定顺序编号，本例按动物体质量从小到大排序。
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