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医学研究中使用动物的伦理原则：总的原则是“尊重生命，科学、合理、仁道地使用动物”。在具体工作中，则应遵循“3R”原则。
实验动物和人类一样是有血有肉的生命体，一样有感知、感情和喜怒哀乐。为了人类的健康和幸福，无数实验动物贡献了它们的生命。今天，为了人类和动物的长远利益，人类在找到有效的替代方法之前，不得不继续进行动物实验，但人类必须尊重生命，尊重动物，以神圣的责任感和同情心善待实验动物，这是每一个实验动物工作者必须具备的伦理道德。
动物实验自始至终贯穿着科学精神。科学地使用动物表现在实验目的必须要有科学价值；进行实验之前，必须科学地选择动物的品种品系和动物模型，制定好科学的实验方案和实施计划；在实验过程中，要采用科学的实验方法；实验结束后，要采用科学的手段进行数据处理。
合理即合乎情理、讲究伦理，体现在实验方案和实施计划中。如果有可靠的替代方法，就绝不选择动物实验的方法；能少用动物就绝不多用；能用低等级动物绝不用高等级动物；没有实际意义的实验和不必要的重复实验既不合情理，也有悖于伦理。
仁者，仁慈、仁爱、仁义也，从事动物实验的工作者，虐待动物之心不可有，善待动物之心不可无。使用动物时，要尽一切努力避免或减轻动物的疼痛和痛苦。在动物出现极度痛苦而无法缓解时，应选择仁慈终点；处死动物时应采取无任何痛苦的方式结束其生命。
尊重生命，科学、合理、仁道地使用动物是医学研究中使用动物总的原则，具体到实际工作中，还要贯彻“3R”原则。“3R”原则是“尊重生命，科学、合理、仁道地使用动物”的具体体现。
动物实验替代方法的研究是在科学研究领域采用科学的方法研究动物福利，在符合科学目的的前提下通过采用更为合理的手段，充分体现动物福利的科学实践活动。而“3R”研究的最终目的则是为生命科学及相关领域的研究提供有效的研究手段，使科学研究方法更加科学化，实验结果更加准确、可靠。
以动物作为替身接受各种实验，使人们避免因受实验而可能导致的危害是科技发展史上的一大进步。随着科学技术的发展，特别是生物科学研究领域中实验动物的使用量猛增，从而引起了社会公众的极大关注。1954年，动物福利大学联合会Charles Hume教授制定了一项有关动物实验人道主义技术的科学研究计划。这项计划由诺贝尔奖奖金获得者免疫学家Sir Peter Medawar和英国研究保护协会秘书长Lane-Petter领导，美国动物福利委员会奠基人Christine Stevens提供研究经费，指定英国的动物学家、心理学家W.M.S.Russell和微生物学家R.L.Burch承担这项工作。1959年，他们在研究工作的基础上发表了《人道主义实验技术原理》（ The Principles of Humane Experimental Technique ）一书。在这本书中，他们提供了大量的资料、许多卓越的思路和见解。第一次全面系统地提出了包括动物实验和实验动物的减少（reduction）、替代（replacement）与优化（refinement）的动物实验替代方法（简称“3R”）理论。可以说，他们的研究工作和《人道主义实验技术原理》这本书的出版，对启动“3R”研究在世界范围内的广泛开展起到了非常重要的作用。
尽管《人道主义实验技术原理》中提出的理论具有独创性和学术性，但在发表后的一段时期内并没有对人们的思想和行为产生太大的影响。一直到了1969年，Dorothy Hegarty教授创建了医学实验中动物替代方法基金会（FRAME），再一次提出了Russell和Burch的观点，认为“3R”的系统性研究及合理的应用将极大地丰富研究手段，对科学的发展起到不可估量的作用，并在他们的工作中鼓励和支持在生物医学研究中实施“3R”原则。1978年，David Smyth教授出版了 Alternatives to Animal Experiments 一书，用Alternatives给“3R”下了定义。从此，“3R”内容受到各国政府和科学界的高度重视，“3R”研究工作及研究成果得到广泛开展和应用。
“3R”是reduction、replacement和refinement的简称。
1.reduction（减少） 是指在科学研究中，使用较少量的动物获取同样多的实验数据或使用一定数量的动物能获得更多实验数据的科学方法。
在减少动物使用量的问题上，对不同的实验应采用不同的处理方式。如在药品、食品等产品的法定检验中，要减少某一实验中使用动物的数量，应采取非常慎重的态度和科学的程序。只有经过反复的验证并写入有关规程之后，才可在实际检测工作中应用。相反，在科研工作中，减少动物使用量是比较容易做到的。科研与法定检验的不同点就在于研究方案的“多样性”和“可调整性”。不同课题研究的最终目的千差万别，为达到其研究特有的目的，研究手段（或研究方案）各不相同。即使要求达到同一目标，也可以采取不同的研究路线。因此，使研究又具有复杂性。如何在研究工作开始之前，选择最佳的实验方案，以达到减少实验中动物使用量的目的，是每一位科研人员应该认真考虑的问题。
2.replacement（替代） 是指使用其他方法而不用动物所进行的实验或其他研究课题，以达到某一实验目的。或者是使用没有知觉的实验材料代替以往使用神志清醒的活的脊椎动物进行实验的一种科学方法。
替代有不同的分类方法。
（1）根据是否使用动物或动物组织，其替代方法可分为相对性替代和绝对性替代，前者是指采用人道的方法处死动物或使用细胞、组织及器官进行体外实验研究，或利用低等动物替代高等动物的实验方法；后者则是在实验中完全不用动物。
（2）按照替代物的不同，可分为直接替代（如志愿者或人类的组织等）和间接替代（如鲎试剂替代家兔热原试验）。
（3）根据替代的程度，又可分为部分替代（利用其他替代实验手段来代替动物实验中的一部分或某一步骤）和全部替代（用新的替代方法取代原有的动物实验方法）。
在替代方法使用方面，需要注意的是，在基础研究、医药、化学试剂和化妆品的安全检测、危险环境的检测、危险物品的检测等领域之间，毕竟存在着差距，在应用替代方法时应具体考虑。特别是在法定的检验工作中，如果非动物实验要作为动物实验的替代方法被采纳，则需经过严格的验证后被法规所认可，方可在法定检验中使用。
3.refinement（优化） 是指在符合科学原则的基础上，通过改进条件，善待动物，提高动物福利；或完善实验程序和改进实验技术，避免或减轻给动物造成与实验目的无关的疼痛和紧张不安的科学方法。
优化包括诸多内容，总体讲是一个科学化、规范化、标准化的过程，包括实验动物和动物实验两个方面。研究内容涉及实验设计、实验技术、仁慈终点、人员的培训、饲养环境及设施、动物运输、动物自然习性等方面，其中动物实验程序的优化是一项主要内容。
由于条件所限，特别是观念上的差别，动物实验的优化过程在不同国家、不同地区表现出较大的差别，发达国家和相对发展中国家做得好些，发展的进程也较快。在欧、美等地的一些发达国家，一个动物实验设计方案要经过实验动物管理委员会或伦理审查委员会的审批才能得以实施，主要内容必须包括以下方面。
（1）充分阐明实验的必要性，并证明没有任何其他方法可以取代该动物实验。
（2）充分阐明实验的合理性，即所用的实验动物种类、品系、数量、性别、日龄等都是科学合理的。能用小动物进行实验就不用非人灵长类及犬、猫等动物，用10只动物能完成实验就不用11只动物。
（3）明确实验过程可能给动物造成的疼痛、痛苦有多大，有些国家制定了疼痛等级评分表。
（4）如果是用非人灵长类动物做实验，对实验完成后退役的动物必须有妥善安置措施。如1999年美国在佛罗里达州的沙漠上建造了一所具有相当舒适度的设施，将十几年来研究用过的上百只大猩猩放在这里“颐养天年”。