医学科研设计与统计分析错误辨析与释疑

统计学学术讲座题目：医学科研设计与统计分析错误辨析与释疑作者：胡良平单位：军事医学科学院生物医学统计咨询中心问候向您们重视科研工作科学性与严谨性的人们表示衷心地感谢！希望我的讲课能给您们带来一些欢乐和帮助！开场白别人喜欢以美酒会友本人习惯以问题酬宾首先请大家思考并回答下面的问题:问题1：错在哪？为了将某种治疗失眠的药物与安慰剂的疗效进行比较，根据失眠程度打分，1=轻度、2=中度、3=重度、4=极重度，很多人用t检验比较试验组与对照组失眠的平均值；若有5个访视点，仍对每个时间点进行t检验，对吗？问题2：错在哪？某单位试图比较6种降压药（含安慰剂）对飞行员的降压效果，在一段时间内让他们每人随机地依次服6种药，每服一种药要重复观测7个数据，即从每位飞行员身上要观测42个数据，然后分析各药物的疗效。问题3：用t检验处理下面的资料错在哪？表5各组对小鼠小肠运动的影响组别剂量(g/kg)推进率（％）空白组086.18±5.81模型组075.83±5.56**口服液低剂量组2.3491.22±5.32＃＃口服液中剂量组7.0294.20±6.39＃＃△口服液高剂量组21.0695.00±3.87＃＃△丸剂组2.3480.20±12.22儿康宁组2.3492.20±9.03＃心功能不全*与溶栓的关系组别有*例数无*例数溶栓(n=216)75141未溶栓(n=356)162194计算结果：χ2=6.422，P0.01。原作者的结论：溶栓与心功能不全的相关分析，发现两者的联系有统计学差异。问题4：这样下结论错在哪？问题的总结在实际工作者运用统计学的过程中，从基本概念、科研设计、统计分析，到结论的陈述，错误无处不在，80%的误用率是十分保守的估计，我们生物医学统计咨询中心试图通过我们的努力，使80%10%。介绍军事医学科学院生物医学统计咨询中心成果3项、著作7部、论文百篇举办全国培训班数十期、…（业务范围详见下页）服务范围1、大、中型科研课题协作；2、新药临床试验数据分析；3、生物医学科研人员和临床大夫科研素质的提高、科研设计与统计分析能力的培养。敬告科研要创新，创新不容易；理念很重要，设计定乾坤；资料要准确，分析应合理；推理有依据，结论方可信；劝君别着急，我能帮助您！培训班消息科研设计和统计分析及统计软件（SAS、SPSS）应用培训班时间：2004年08月12-17日地点：北京市太平路27号主讲：胡良平与胡良平联系方式电话及传真：[phone]E-mail:[e-mail][e-mail]网站：号军事医学科学院生物医学统计咨询中心讲授计划一、统计分析方法合理选用的预备知识与要领二、统计分析常见错误辨析与释疑专题一统计分析方法合理选用的预备知识与要领一、预备知识（1）统计学包括哪些内容？（2）什么叫因素和水平？（3）资料类型如何划分？（4）什么叫交互作用？一、预备知识（5）什么叫多因素统计分析？（6）什么叫多元统计分析？（7）什么叫实验设计类型？（1）统计学包括哪些内容？统计研究设计；统计资料的表达与描述；定量与定性资料统计分析；相关与回归分析；多元统计分析；生存资料统计分析；时间序列分析；（2.1）什么叫因素和水平？因素：研究者关心的实验条件；水平：因素的具体表现形式。例：温度（30、60、90）℃；药物种类（A、B、C）药；药物剂量（1、5、10）mg。（2.1）实验因素与区组因素？实验因素：研究者特别关心的实验条件，如：温度、药物种类、药物剂量，等；区组因素：即重要的非实验因素，如：性别、年龄、体重。（3）资料类型如何划分？定量（计量、计数）；定性（名义、有序）。计量资料（如成人血液中钾含量：4.6mmol/L）；计数资料（如脉搏：72次/min）;名义资料（如血型：A、B、O、AB）；有序资料（如疗效：痊愈、好转、无效、死亡）。（4）什么叫交互作用？假定某药对某病患者的疗效如下:药物剂量：小中大A优中差B中优差C差中优三种药对某病的疗效将随着剂量的改变而改变。（5）什么叫多因素统计分析？一般指：同时考察影响结果的原因变量有多个，而结果变量只有一个，如：多因素设计资料的方差分析；多元线性回归分析；多元Logistic回归分析，等。（6）什么叫多元统计分析？一般指：同时考察影响结果的原因变量有一个或多个，而结果变量也有多个，如：多因素设计资料的多元方差分析；多重线性回归分析；主成分分析、聚类分析，等。（7）什么叫实验设计类型？在设计实验和分析定量资料时，都不可避免地要涉及到“实验设计类型”的概念。简单地说：实验设计类型就是合理安排实验因素和区组因素的具体方法，例如：（7）什么叫实验设计类型？例1：成组设计：分别测量学术厅内男性与女性的身高所得的实验资料，就叫来自“成组设计的定量资料”；例2：配对设计：将在场的所有人按性别、年龄、身高配对，然后用两台血压计分别测各对人的血压所得的资料叫来自“条件相近者配对设计资料”。最常见的设计类型单因素设计（包括：单组设计、配对设计、成组设计、单因素多水平设计）；析因设计；具有重复测量设计。最常见的设计类型三类常见实验设计类型举例【例1】已知正常人乙酰胆碱脂酶的平均值为1.44单位，现测得13例慢性气管炎患者的乙酰胆碱脂酶分别为：1.50，2.19，2.32，2.41，2.11，2.54，2.20，2.36，1.42，2.17，1.84，1.96，2.39问：慢性气管炎患者与正常人的平均乙酰胆碱脂酶之间的差别有无显著性意义?单组设计举例【例2】从八窝大白鼠中分别选出同性别、体重相近的两只，喂以水解蛋白和酪蛋白的饲料，四周后测定其体重增加情况，结果如下：窝编号12345678含酪蛋白组8266747882767390含水解蛋白组1528292824382137问：两种饲料对大白鼠体重增加量之间的差别的影响有无显著性意义?配对设计举例【例3】有两组小儿肝炎患者，其一为甲、乙肝炎病毒混合感染，其二为重叠感染，治愈者的治愈天数如下：混合感染(n1=9)：552514264223402756重叠感染(n2=9)：2034173278816577725试比较两组疗效之间的差别有无显著性意义?成组设计举例【例4】研究单味中药对小白鼠细胞免疫机能的影响，把40只小白鼠随机分为四组，每组10只，雌雄各半，用药15d后，进行E-玫瑰结形成率测定，结果如下：对照组1410121613141210139党参组21241817221918232018黄芪组24202218172118221923淫羊藿组35273329314035302836单因素四水平设计举例【例5】某医科大学病理生理学教研室研究三种因素“小鼠种别A、体重B和性别C”对皮下移植SRS瘤细胞生长特性影响的结果，A、B、C三因素各有两个水平。A分为A1：昆明种、A2：沪白1号；B分为B1：24~25克，B2：13~15克；C分为C1：雄性、C2：雌性。共选了24只小鼠，在接种后第8天测得肿瘤体积见表1，请问：这是一种什么设计类型?应当对此资料作怎样的分析?表1三因素影响下小鼠第8天肿瘤体积━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━因素肿瘤体积(cm3)|C因素A与B：A1(B1B2)A2(B1B2)─────────────────────────C10.70691.08380.06280.47120.78540.94250.09420.08800.35810.33350.04710.1759C20.07850.50270.01260.22460.18850.95500.01260.25130.34030.92150.00940.36760.25030.85140.01250.1327━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━三因素析因设计举例表2接受不同处理的家兔血浆中K+含量的测定结果━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━处理组家兔血浆中K+含量（ppm）|(因素A)编号缺氧时间T(h）：T1（0）T2（0.5）T3（1）T4（2）──────────────────────────────────A1（适应组）1154.5129.8122.7171.72173.0124.0170.4168.63186.0131.0137.0138.04161.0154.0178.0128.05187.0158.0162.0152.0A2（平原组）6144.4135.5149.9129.17147.1134.2138.3146.18183.6189.3190.5227.39181.7160.3163.3163.310166.7136.8134.6142.5A3（急性缺11173.3231.4293.7401.4氧组）12155.1199.6191.8203.413177.9153.6158.7240.314158.2146.7135.2228.715180.4170.8226.2267.7━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━具有一个重复测量的两因素设计【例6】某研究者为了探讨两种不同处理（因素A）和不同剂量（因素B）作用下不同时间点（因素T）上NFS-60细胞凋亡情况，将全部样品随机地均分为6个组，每组含3个样品。对各组中的每个样品在处理后5个不同时间点上观测200个细胞，数出凋亡细胞个数。因素A分为：即A1（单纯照射）、A2（照射+过钒酸钠(Perv)），各处理组的照射剂量(因素B，Gy)又分为0、3、10。设计格式和资料见表3，试判断此资料所取自的实验设计类型，并对资料作相应的统计分析。表3不同处理和不同剂量作用下不同时间点上NFS-60细胞凋亡情况━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━处理组照射剂量样品200个细胞中凋亡细胞数|(因素A)(Gy)编号时间T(h）：T1(12)T2(24)T3(36)T4(48)T5(60)────────────────────────────────A1（照射）01377101725357183568141431471020332341422373359193110161838831012416429112035184592117A2（加Perv）014641214224614173373111931577141723591219376615161015101633492412123744339143652━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━具有一个重复测量的三因素设计【例7】用贲门癌患者的标本制成液体，在三种不同处理条件下观测鸡胚背根神经节与鸡胚交感神经节中长出突起的神经节的比例。现有贲门癌患者10例，将每人的标本均分成三份，分别给予三种不同的处理（因素A），即A1（加入100ng/ml神经生长因子）、A2（加入200ng/ml神经生长因子）和A3（单用贲门癌培养液）；并对每种处理后的标本中的两种类型的神经节（因素B），即B1（背根神经节）与B2（交感神经节），观测长出突起的神经节的比例（Y）。设计格式和资料见表4，试判断此资料所取自的实验设计类型，并对资料作相应的统计分析。表4贲门癌患者的标本经三种处理后两种神经节中长出突起的神经节的比例━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━病例号Y（长出突起的神经节的比例）|A1（B1B2）A2（B1B2）A3（B1B2）───────────────────────────10.500.430.500.430.800.5020.630.380.550.500.710.6330.500.500.540.500.830.6740.430.430.500.380.700.5750.500.400.500.570.700.7160.440.380.630.500.770.63