醫(yī)學(xué)科研設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第一次課）

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，如何避免第1頁(yè)/共44頁(yè)第一頁(yè)，共45頁(yè)。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(duì)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(duì)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)誤舉例第2頁(yè)/共44頁(yè)第二頁(yè)，共45頁(yè)。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！第3頁(yè)/共44頁(yè)第三頁(yè)，共45頁(yè)。

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)分析方法；統(tǒng)計(jì)結(jié)果的闡述對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)：第4頁(yè)/共44頁(yè)第四頁(yè)，共45頁(yè)。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(shí)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)第5頁(yè)/共44頁(yè)第五頁(yè)，共45頁(yè)。

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)第6頁(yè)/共44頁(yè)第六頁(yè)，共45頁(yè)。2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素

受試對(duì)象實(shí)驗(yàn)因素實(shí)驗(yàn)效應(yīng)（觀測(cè)指標(biāo)）第7頁(yè)/共44頁(yè)第七頁(yè)，共45頁(yè)。受試對(duì)象或?qū)嶒?yàn)單位實(shí)驗(yàn)的承受者被稱為受試對(duì)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?duì)象身上某個(gè)局部（不是全身）做實(shí)驗(yàn)。第8頁(yè)/共44頁(yè)第八頁(yè)，共45頁(yè)。受試對(duì)象的種類活體動(dòng)物標(biāo)本或樣品病人或正常人第9頁(yè)/共44頁(yè)第九頁(yè)，共45頁(yè)。受試對(duì)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(cè)指標(biāo)的性質(zhì)、有關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和對(duì)結(jié)果可靠性的要求。第10頁(yè)/共44頁(yè)第十頁(yè)，共45頁(yè)。因素與水平因素：影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的各種原因，統(tǒng)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℃---叫水平第11頁(yè)/共44頁(yè)第十一頁(yè)，共45頁(yè)。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)因素第12頁(yè)/共44頁(yè)第十二頁(yè)，共45頁(yè)。如何理解“因素與水平”在16℃條件下考察去甲腎上腺素（濃度為1×10-9

）對(duì)兔肺動(dòng)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？第13頁(yè)/共44頁(yè)第十三頁(yè)，共45頁(yè)。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）第14頁(yè)/共44頁(yè)第十四頁(yè)，共45頁(yè)。實(shí)驗(yàn)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)效應(yīng)就是實(shí)驗(yàn)因素作用于受試對(duì)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(cè)指標(biāo)來體現(xiàn)的。應(yīng)結(jié)合專業(yè)知識(shí)，盡可能選用與實(shí)驗(yàn)因素對(duì)應(yīng)的觀測(cè)指標(biāo)，要注意觀測(cè)指標(biāo)的客觀性、特異度、靈敏度。第15頁(yè)/共44頁(yè)第十五頁(yè)，共45頁(yè)。2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的四原則隨機(jī)對(duì)照重復(fù)均衡第16頁(yè)/共44頁(yè)第十六頁(yè)，共45頁(yè)。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(huì)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(huì)被抽出，進(jìn)入任何一組。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。

第17頁(yè)/共44頁(yè)第十七頁(yè)，共45頁(yè)。對(duì)照原則的作用對(duì)照的作用：建立比較的基礎(chǔ)，即設(shè)置參照物。對(duì)照的形式：空白對(duì)照、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照、相互對(duì)照、實(shí)驗(yàn)對(duì)照、歷史或中外對(duì)照第18頁(yè)/共44頁(yè)第十八頁(yè)，共45頁(yè)。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(cè)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)地顯露出來”。第19頁(yè)/共44頁(yè)第十九頁(yè)，共45頁(yè)。樣本大小即受試對(duì)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(shí)；（3）對(duì)精確度的要求最好借助相應(yīng)公式計(jì)算。第20頁(yè)/共44頁(yè)第二十頁(yè)，共45頁(yè)。均衡原則的作用均衡的含義：各種非實(shí)驗(yàn)因素對(duì)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。第21頁(yè)/共44頁(yè)第二十一頁(yè)，共45頁(yè)。提高均衡性的對(duì)策（1）研究者自身應(yīng)有豐富的專業(yè)知識(shí)和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)（2）請(qǐng)同行專家審閱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案（3）請(qǐng)統(tǒng)計(jì)學(xué)專家提建議第22頁(yè)/共44頁(yè)第二十二頁(yè)，共45頁(yè)。隨機(jī)原則的實(shí)施（1）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)化第23頁(yè)/共44頁(yè)第二十三頁(yè)，共45頁(yè)。用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例1第24頁(yè)/共44頁(yè)第二十四頁(yè)，共45頁(yè)。用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例2第25頁(yè)/共44頁(yè)第二十五頁(yè)，共45頁(yè)。用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例2續(xù)第26頁(yè)/共44頁(yè)第二十六頁(yè)，共45頁(yè)。用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例3第27頁(yè)/共44頁(yè)第二十七頁(yè)，共45頁(yè)。用隨機(jī)排列表實(shí)現(xiàn)隨機(jī)化舉例3續(xù)第28頁(yè)/共44頁(yè)第二十八頁(yè)，共45頁(yè)。對(duì)照原則的實(shí)施（1）空白對(duì)照組（2）相互對(duì)照組（3）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照組（4）實(shí)驗(yàn)對(duì)照組（5）歷史或中外對(duì)照組（6）多種對(duì)照形式同時(shí)并存第29頁(yè)/共44頁(yè)第二十九頁(yè)，共45頁(yè)。（1）空白對(duì)照組設(shè)共有K組受試對(duì)象，它們?cè)诜翘幚硪蛩胤矫婊鞠嗤渲杏幸唤M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(duì)照組。此種對(duì)照一般用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，在臨床上，一般只適用于慢性病的對(duì)比研究中。第30頁(yè)/共44頁(yè)第三十頁(yè)，共45頁(yè)。（2）相互對(duì)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(duì)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(duì)照的作用。第31頁(yè)/共44頁(yè)第三十一頁(yè)，共45頁(yè)。（3）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照組為了比較某新藥的療效，往往以當(dāng)前社會(huì)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(duì)照，此為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照。第32頁(yè)/共44頁(yè)第三十二頁(yè)，共45頁(yè)。（4）實(shí)驗(yàn)對(duì)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(duì)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(duì)照組。第33頁(yè)/共44頁(yè)第三十三頁(yè)，共45頁(yè)。（5）歷史或中外對(duì)照組拿當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與歷史上或其他國(guó)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(duì)照，這種對(duì)照形式應(yīng)慎用。其對(duì)比的結(jié)果僅供參考，不能作為推理的依據(jù)。因?yàn)榄h(huán)境和條件相差懸殊，缺乏起碼的比較基礎(chǔ)。第34頁(yè)/共44頁(yè)第三十四頁(yè)，共45頁(yè)。（6）多種對(duì)照形式同時(shí)并存在實(shí)際應(yīng)用中，常常是多種對(duì)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。

第35頁(yè)/共44頁(yè)第三十五頁(yè)，共45頁(yè)。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(shí)，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(yáng)性)錯(cuò)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)。第36頁(yè)/共44頁(yè)第三十六頁(yè)，共45頁(yè)。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(shí)，就是根據(jù)專業(yè)知識(shí)、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。第37頁(yè)/共44頁(yè)第三十七頁(yè)，共45頁(yè)。重復(fù)原則的實(shí)施目前，僅在一些較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)類型中有估計(jì)樣本大小的計(jì)算公式，對(duì)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(jiǎn)單情形下的樣本大小第38頁(yè)/共44頁(yè)第三十八頁(yè)，共45頁(yè)。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(shí)和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，能夠制定出較為理想的設(shè)計(jì)方案；其二，應(yīng)當(dāng)請(qǐng)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(qǐng)對(duì)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(qǐng)他們幫助審閱和修改設(shè)計(jì)方案。第39頁(yè)/共44頁(yè)第三十九頁(yè)，共45頁(yè)。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(shí)時(shí)，研究者應(yīng)主動(dòng)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)到事半功倍之效果。

第40頁(yè)/共44頁(yè)第四十頁(yè)，共45頁(yè)。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(shí)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。第41頁(yè)/共44頁(yè)第四十一頁(yè)，共45頁(yè)。理解均衡原則的一個(gè)生動(dòng)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人；第二組中女性10人、男性5人。兩組人年齡、身體狀況、以前和平時(shí)干體力活的機(jī)會(huì)等情況都基本相近，兩組人都戴著相同的手套。比賽持續(xù)了半小時(shí)，每個(gè)人都竭盡全力地鏟，其結(jié)果是：第一組比第二組鏟的質(zhì)量差、數(shù)量少，問這是怎么回事？第42頁(yè)/共44頁(yè)第四十二頁(yè)，共45頁(yè)。謝謝第43頁(yè)/共44頁(yè)第四