醫(yī)學(xué)科研設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一次課

1、醫(yī)用統(tǒng)計(jì)學(xué),馬傳香,資源藥物與中藥資源研究所2002碩,醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)擬講內(nèi)容 一引言 統(tǒng)計(jì)學(xué) 統(tǒng)計(jì)在整個(gè)科研中的位置、重要性二 統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì) 研究設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容； 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三要素； 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的四原則； 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的常用類型； 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型應(yīng)用和判斷中的錯(cuò)誤舉例，如何避免,三 統(tǒng)計(jì)資料的收集、整理、描述與表達(dá) 講述統(tǒng)計(jì)的幾個(gè)基本概念：總體與樣本、抽樣誤差、隨機(jī)化、概率、統(tǒng)計(jì)量等

2、等； 講述統(tǒng)計(jì)資料在收集整理過程中應(yīng)注意的問題：如何針對自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)表和統(tǒng)計(jì)圖？報(bào)表資料的設(shè)計(jì)與填寫、資料的記錄與貯存、資料的檢查整理應(yīng)注意的問題； 講述統(tǒng)計(jì)資料拿到后，如何進(jìn)行描述：資料類型、平均指標(biāo)、相對數(shù)、分位數(shù)、變異指標(biāo)等；什么樣的資料該用哪幾個(gè)統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行描述，表達(dá)什么意義 資料表達(dá)與描述中存在的統(tǒng)計(jì)學(xué)錯(cuò)誤舉例,四 統(tǒng)計(jì)分析方法定量資料的統(tǒng)計(jì)分析：常用參數(shù)檢驗(yàn)（T檢驗(yàn)，方

3、 差分析等）和非參數(shù)檢驗(yàn)的原理、 應(yīng)用條件等前提；定量資料中存在 的統(tǒng)計(jì)學(xué)錯(cuò)誤舉例； 定性資料的統(tǒng)計(jì)分析：定性資料常用的統(tǒng)計(jì)分析方法， 處理定性資料時(shí)存在的統(tǒng)計(jì)學(xué)錯(cuò) 誤舉例！,,一 引 言,統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要內(nèi)容：,統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì)； 統(tǒng)計(jì)資料 的收集、整理、描述與表達(dá)； 統(tǒng)計(jì)

4、分析方法； 統(tǒng)計(jì)結(jié)果的闡述,對統(tǒng)計(jì)學(xué)的錯(cuò)誤認(rèn)識：,二 統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì),所謂醫(yī)學(xué)科研設(shè)計(jì)，就是根據(jù)專業(yè)和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識制定的一個(gè)完善的醫(yī)學(xué)研究計(jì)劃或方案。專業(yè)設(shè)計(jì) 科研設(shè)計(jì) = 統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì),2.1 醫(yī)學(xué)科研設(shè)計(jì),,調(diào)查設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì)= 臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),,2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素,受試對象? 實(shí)驗(yàn)因素?

5、 實(shí)驗(yàn)效應(yīng)（觀測指標(biāo)） ?,受試對象或?qū)嶒?yàn)單位,實(shí)驗(yàn)的承受者被稱為受試對象，有時(shí)稱其為“實(shí)驗(yàn)單位”更貼切一些，因?yàn)橥窃谑茉噷ο笊砩夏硞€(gè)局部（不是全身）做實(shí)驗(yàn)。,受試對象的種類,活體動物標(biāo)本或樣品病人或正常人,受試對象的數(shù)量,即是實(shí)驗(yàn)研究中總共需要多少樣本含量，也稱樣本大小，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上稱“樣本大小的估計(jì)問題”。它涉及到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的類型、觀測指標(biāo)的性質(zhì)、有關(guān)實(shí)驗(yàn)知識和對結(jié)果可靠性的要求。,,因素與水平,因素：影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各種原因，統(tǒng)

6、 稱為因素。分為：實(shí)驗(yàn)因素與非實(shí)驗(yàn)因素水平: 因素的具體表現(xiàn),稱為水平。如：溫度---------------叫因素 30℃、60℃、90℃---叫水平,實(shí)驗(yàn)因素與非實(shí)驗(yàn)因素,實(shí)驗(yàn)因素： 研究者希望著重考察的實(shí)驗(yàn)條件，并且，性質(zhì)相同的實(shí)驗(yàn)條件必須具備兩種或兩種以上狀態(tài)時(shí)，這種實(shí)驗(yàn)條件被稱為實(shí)驗(yàn)因素。非實(shí)驗(yàn)因素： 除實(shí)驗(yàn)因素之外的其他所有因素都屬于非實(shí)驗(yàn)因素,如何理解“因素與水平”,在16℃條件下考察去

7、甲腎上腺素（濃度為1×10-9 ）對兔肺動脈收縮壓的影響。問：在上面的表述中共涉及到幾個(gè) 實(shí)驗(yàn)因素？每個(gè)因素有幾個(gè)水 平？,統(tǒng)計(jì)學(xué)上所講的因素與水平,因素是特定實(shí)驗(yàn)條件的總稱，水平是其具體的表現(xiàn)。僅當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件有兩種或兩種以上的具體表現(xiàn)時(shí)，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上才稱其為“因素”，而具體表現(xiàn)稱為“水平”。如：溫度：30、60、90（ ℃ ） 劑量：2、4、6、8（mmol/L）,,實(shí)驗(yàn)效應(yīng),實(shí)驗(yàn)效應(yīng)就是實(shí)驗(yàn)因

8、素作用于受試對象后所產(chǎn)生的效果。實(shí)驗(yàn)效應(yīng)通常是通過一系列特定的觀測指標(biāo)來體現(xiàn)的。應(yīng)結(jié)合專業(yè)知識，盡可能選用與實(shí)驗(yàn)因素對應(yīng)的觀測指標(biāo)，要注意觀測指標(biāo)的客觀性、特異度、靈敏度。,2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的四原則,隨 機(jī)對 照重 復(fù)均 衡,隨機(jī)原則的作用,隨機(jī)≠ 隨便隨機(jī) 總體中任何一個(gè)個(gè)體都有同等含義：的機(jī)會被抽出，進(jìn)入樣本； 樣本中任何一個(gè)個(gè)體都有同等的 機(jī)會被抽出，進(jìn)入任何

9、一組。隨機(jī) 盡可能消除人為因素的干擾作用：和影響，提高樣本的代表性。,對照原則的作用,對照的作用： 建立比較的基礎(chǔ)，即設(shè)置參照物。對照的形式： 空白對照、標(biāo)準(zhǔn)對照、 相互對照、實(shí)驗(yàn)對照、 歷史或中外對照,重復(fù)原則的作用,重復(fù)的三層含義： 重復(fù)實(shí)驗(yàn)、重復(fù)測量、重復(fù)取樣重復(fù)的作用： 由擲硬幣實(shí)驗(yàn)10次與10000次的結(jié)果可知： 其作用就是“讓隨機(jī)變量的變化規(guī)律性更真實(shí)地顯露出

10、來”。,樣本大小,即受試對象的數(shù)目，取決于： （1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型； （2）先驗(yàn)知識； （3）對精確度的要求最好借助相應(yīng)公式計(jì)算。,均衡原則的作用,均衡的含義： 各種非實(shí)驗(yàn)因素對各組的影響是均等的。均衡的作用： 提高組間可比性，增大結(jié)論可信度。,提高均衡性的對策,（1）研究者自身應(yīng)有豐富的 專業(yè)知識和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識（2）請同行專家審閱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 方案（3）請統(tǒng)計(jì)學(xué)專家提建議,隨機(jī)原則的實(shí)施,（1

11、）運(yùn)用“隨機(jī)數(shù)字表”實(shí)現(xiàn)隨 機(jī)化（2）運(yùn)用”隨機(jī)排列表”實(shí)現(xiàn)隨 機(jī)化（3）運(yùn)用”計(jì)算機(jī)產(chǎn)生偽隨機(jī) 數(shù)”實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化,用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例1,用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例2,用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例2續(xù),用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例3,用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例3續(xù),對照原則的實(shí)施,（1）空白對照組 （2）相互對照組 （3）標(biāo)準(zhǔn)對照組 （4）實(shí)驗(yàn)對照組（5）歷史或中外對照組（6）多種對照形式同

12、時(shí)并存,（1）空白對照組,設(shè)共有K組受試對象，它們在非處理因素方面基本相同，其中有一組不給予任何處理，其他組分別給予不同的處理，沒給任何處理的那一組就是其他K-1個(gè)組的空白對照組。此種對照一般用于動物實(shí)驗(yàn)中，在臨床上，一般只適用于慢性病的對比研究中。,（2）相互對照組,有時(shí)要考察的某因素不能取零水平，如考察某化學(xué)實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)溫度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，此時(shí)，各實(shí)驗(yàn)組分別在不同的溫度條件下做實(shí)驗(yàn)，各組在實(shí)驗(yàn)中起到了相互對照的作用。,（3）標(biāo)準(zhǔn)對照

13、組,為了比較某新藥的療效，往往以當(dāng)前社會上被公認(rèn)的、療效比較好且比較穩(wěn)定的同類藥物作為對照，此為標(biāo)準(zhǔn)對照。,（4）實(shí)驗(yàn)對照組,當(dāng)某些處理本身夾雜著重要的非處理因素的作用時(shí)，僅有空白對照是不能說明問題的，還需設(shè)立僅含該非處理因素的實(shí)驗(yàn)組，此為實(shí)驗(yàn)對照組。,（5）歷史或中外對照組,拿當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與歷史上或其他國家或其他地區(qū)的同類實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，此為歷史或中外對照，這種對照形式應(yīng)慎用。其對比的結(jié)果僅供參考，不能作為推理的依據(jù)。因?yàn)榄h(huán)境和條件

14、相差懸殊，缺乏起碼的比較基礎(chǔ)。,（6）多種對照形式同時(shí)并存,在實(shí)際應(yīng)用中，常常是多種對照形式同時(shí)并存。例如：某研究者為考察某藥物（設(shè)為甲藥）的療效，同時(shí)，還希望了解該藥與另一種藥（設(shè)為乙藥）同時(shí)使用的效果是否比單用其中一種藥效果好。,重復(fù)原則的實(shí)施,所謂重復(fù)原則，就是在相同實(shí)驗(yàn)條件下必須做多次獨(dú)立重復(fù)實(shí)驗(yàn)。在估計(jì)樣本含量時(shí)，研究者需提出某些精度要求，并提供某些先驗(yàn)知識，方可進(jìn)行估計(jì)。所謂精度要求，通常指事先規(guī)定允許犯Ⅰ型(或假陽性)錯(cuò)

15、誤的概率α、檢驗(yàn)功效或稱把握度1-β(這里β為允許犯Ⅱ型(或假陰性)錯(cuò)誤的概率)。,重復(fù)原則的實(shí)施,α定得越小，1-β定得越大，所需樣本含量就越大。所謂先驗(yàn)知識，就是根據(jù)專業(yè)知識、文獻(xiàn)資料或預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲得的由樣本推斷總體的一些信息，如：已知δ(最大容許誤差或差值)、σ(標(biāo)準(zhǔn)差)等。,重復(fù)原則的實(shí)施,目前，僅在一些較簡單的設(shè)計(jì)類型中有估計(jì)樣本大小的計(jì)算公式，對一些復(fù)雜的多因素設(shè)計(jì)類型，尚無現(xiàn)成的方法。SAS軟件中能估計(jì)十幾種簡單情形下的

16、樣本大小,均衡原則的實(shí)施,提高統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì)方案均衡性的措施有：其一，研究者應(yīng)具有較好的專業(yè)知識和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識，能夠制定出較為理想的設(shè)計(jì)方案；其二，應(yīng)當(dāng)請從事本專業(yè)研究的有經(jīng)驗(yàn)的專家?guī)椭鷮忛喓托薷脑O(shè)計(jì)方案；其三，應(yīng)當(dāng)請對統(tǒng)計(jì)學(xué)有較深入研究的統(tǒng)計(jì)學(xué)工作者參與設(shè)計(jì)方案的制定，至少要請他們幫助審閱和修改設(shè)計(jì)方案。,均衡原則的實(shí)施,若科研課題將涉及大量、復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析方面知識時(shí)，研究者應(yīng)主動與統(tǒng)計(jì)學(xué)工作者開展積極的科研協(xié)作，這樣可達(dá)到事半

17、功倍之效果。,均衡原則的實(shí)施,一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的均衡性好壞，關(guān)系到實(shí)驗(yàn)研究的成敗。均衡性問題很重要，但又極易被研究者所忽視。因?yàn)楹芏鄦栴}是少數(shù)人竭盡全力想考慮，但又很難考慮周全的，此時(shí)，充分發(fā)揮具有各種知識結(jié)構(gòu)和背景的人的作用，群策群力，方可有效地提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的均衡性。,理解均衡原則的一個(gè)生動實(shí)例,鏟雪比賽 在一段路面質(zhì)量相同的大道上，兩組人進(jìn)行鏟雪比賽。一切自然條件都完全相同，兩組人數(shù)一樣多。第一組中男性10人、女性5