醫(yī)學(xué)研究的數(shù)值統(tǒng)計(jì)學(xué)

醫(yī)學(xué)研究的數(shù)值統(tǒng)計(jì)學(xué)1.掌握醫(yī)學(xué)研究設(shè)計(jì)的原則、要素2.掌握常用的隨機(jī)概率抽樣方法及其應(yīng)用3.掌握調(diào)查表的制定與評價(jià)4.掌握樣本含量的估計(jì)及其影響因素5.熟悉調(diào)查設(shè)計(jì)的基本步驟、常用的調(diào)查方法6.了解調(diào)查研究的分類目的和要求統(tǒng)計(jì)工作有四個(gè)基本步驟:

統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)、收集資料、整理和分析資料。

統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)：包括對資料收集、整理和分析全過程總的統(tǒng)計(jì)設(shè)想和科學(xué)安排。可節(jié)省人力、物力和時(shí)間；可控制實(shí)驗(yàn)誤差；可提高實(shí)驗(yàn)效率?？蒲性O(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)觀察過程的依據(jù)，是對數(shù)據(jù)處理的前提，也是提高科研成果質(zhì)量的一個(gè)重要保證。醫(yī)學(xué)科研調(diào)查研究(survey，observationalstudy)實(shí)驗(yàn)研究(experimentalstudy)根據(jù)觀察者是否主動(dòng)施加干預(yù)而分為實(shí)驗(yàn)與調(diào)查兩類：實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)（Experiment，trial）：指由研究者主動(dòng)地決定給予部分實(shí)驗(yàn)對象某種處理，給予另部分對象某種對照處理的研究設(shè)計(jì)形式，這種處理的分配常常是隨機(jī)的。調(diào)查(Survey)：指對特定對象群體進(jìn)行調(diào)查，影響被調(diào)查者的因素是客觀存在的，研究者只能被動(dòng)地觀察和如實(shí)記錄。研究假說（Hypothesis)對研究的現(xiàn)象或規(guī)律做出假定性的說明或推斷。形成假說的方法：求同法差異法共變法類推法剩余法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素

研究對象（實(shí)驗(yàn)單位）

處理因素

實(shí)驗(yàn)效應(yīng)研究對象

人（試驗(yàn)，trial）

動(dòng)物(實(shí)驗(yàn)，experiment),

器官，組織

有明確的納入標(biāo)準(zhǔn)和排除標(biāo)準(zhǔn)處理因素處理效應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素處理因素（treatment)

人為控制的，根據(jù)研究目的施加于研究對象的外界干預(yù)，是主要的研究因素。

多水平

標(biāo)準(zhǔn)化（藥物的性質(zhì)、成分、批號、劑型、劑量、用法）非研究因素（用對照、隨機(jī)等方法加以控制）

協(xié)變量

混雜變量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素實(shí)驗(yàn)效應(yīng)（outcome)

結(jié)局指標(biāo)（measurement)

主觀

客觀

精確（準(zhǔn)確度，精確度）

靈敏（sensitive)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三要素

調(diào)查設(shè)計(jì)是統(tǒng)計(jì)研究設(shè)計(jì)的很重要組成部分,是醫(yī)學(xué)科學(xué)研究重要手段,它的主要特點(diǎn)：1)

研究過程中沒有人為施加干預(yù)措施,而是客觀地觀察記錄的某些現(xiàn)象的現(xiàn)狀的相關(guān)特征.這里的研究因素是客觀存在的;2)

有些混雜因素不能通過隨機(jī)分組的方法來平衡,如擬了解和比較甲、乙兩地環(huán)境條件對食管癌死亡率水平的影響。將具有這些特點(diǎn)的研究統(tǒng)稱為調(diào)查研究。

調(diào)查問卷的評價(jià)效度（validity)：是指問卷所能反映調(diào)查對象真實(shí)情況的程度，又稱為準(zhǔn)確度或真實(shí)性。信度(reliability)：是指在相同條件下對同一調(diào)查對象重復(fù)測量結(jié)果的一致程度，又稱為精密度或可靠性。可接受性(acceptability)：被訪者對調(diào)查表的接受程度(內(nèi)容、時(shí)間）。調(diào)查問卷的評價(jià)2023/6/29公共衛(wèi)生學(xué)院醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)與流行病學(xué)系12問卷評價(jià)信度效度重測信度測評者間一致性內(nèi)部信度表面效度內(nèi)容效度結(jié)構(gòu)效度*標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)效度*區(qū)分效度調(diào)查問卷的評價(jià)對照的形式

(一)空白對照

(二)實(shí)驗(yàn)對照

(三)標(biāo)準(zhǔn)對照(四)自身對照

(五)相互對照(一)對照

(二)均衡

(三)隨機(jī)(四)重復(fù)

醫(yī)學(xué)研究設(shè)計(jì)的四原則一、對照的原則有比較才有鑒別。

對照的意義：①指設(shè)立對照組以排除非處理因素而顯示出處理的效應(yīng)。藥物治療例:老年性慢性支氣管炎氣候轉(zhuǎn)暖,自然緩解②消除和減少實(shí)驗(yàn)誤差。處理組：對照組：比較結(jié)果：處理因素非處理因素+處理效應(yīng)+非處理效應(yīng)非處理因素非處理效應(yīng)處理因素處理效應(yīng)

(一)空白對照

(二)實(shí)驗(yàn)對照

(三)標(biāo)準(zhǔn)對照(四)自身對照

(五)相互對照對照的形式對照的形式(一)空白對照（略）：對照組不加任何處理因素。例：實(shí)驗(yàn)組兒童接種疫苗，對照組兒童不接種疫苗。特點(diǎn)：簡單易行，但容易引起心理差異，從而影響實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的測定。對照的形式(二)實(shí)驗(yàn)對照（略）：施加基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)條件（非處理因素）。

例：賴氨酸面包+非處理因素→賴氨酸效應(yīng)+面包效應(yīng)+非處理因素效應(yīng)

面包+非處理因素→面包效應(yīng)+非處理因素效應(yīng)賴氨酸賴氨酸效應(yīng)對照的形式

(三)標(biāo)準(zhǔn)對照：以現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)或正常值作對照。

例①某種新的方法能否代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法的研究；②某病患者與正常人同一項(xiàng)生理、生化指標(biāo)對照等。

注意：實(shí)驗(yàn)條件應(yīng)一致。標(biāo)準(zhǔn)組應(yīng)能代表當(dāng)時(shí)療法的水平。對照的形式

(四)自身對照：在同一受試對象上進(jìn)行。

特點(diǎn)：簡單易行，使用廣泛。但若試驗(yàn)前后某些環(huán)境或自身因素發(fā)生改變，并且會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果，就難以說明問題。

(五)相互對照：幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組互相對照。例：比較幾種藥物治療同一疾病的療效。二、均衡的原則

指實(shí)驗(yàn)組與對照組的非處理因素均衡一致。即對照組除了處理因素外，其它條件應(yīng)與實(shí)驗(yàn)組完全一致和基本一致，即所謂保持實(shí)驗(yàn)條件的均衡或齊同原則(balance)。均衡性越好越能顯示出處理因素的作用，消除非處理因素對結(jié)果的影響。均衡的原則

例：試用ADI藥物預(yù)防腸道傳染病的效果觀察設(shè)計(jì)。

方案一：甲幼兒園(100人)服ADI，腸道傳染病↓ 乙幼兒園(100人)不服ADI，腸道傳染病↑

分析：甲乙幼兒園的非處理因素（食堂衛(wèi)生條件、兒童衛(wèi)生習(xí)慣）如不相同，則不均衡。均衡的原則

甲幼兒園（100人）服ADI（50人） 不服ADI（50人）乙幼兒園（100人）服ADI（50人） 不服ADI（50人）方案二：

三、隨機(jī)的原則

在實(shí)驗(yàn)中，許多混雜因素是沒辦法完全達(dá)到均衡的，而且許多因素事先無法預(yù)知會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也就未能在設(shè)計(jì)時(shí)加以控制。這些因素在組間的均衡就依賴于隨機(jī)化來保障。

隨機(jī)化原則(randomization)：隨機(jī)≠“隨便”,指每個(gè)受試對象以機(jī)會(huì)均等的原則隨機(jī)地分配到試驗(yàn)組和對照組。目的：使各組非實(shí)驗(yàn)因素的條件均衡一致，以消除對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。四、重復(fù)的原則

重復(fù)(replication)：指各處理組與對照組的例數(shù)要有一定數(shù)量，表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)例數(shù)（樣本含量）的大小和重復(fù)次數(shù)的多少?？煞乐古既恍曰蚯珊系默F(xiàn)象。要求：必須在保證實(shí)驗(yàn)具有一定的可靠性條件下，確定最少的試驗(yàn)例數(shù)。常用隨機(jī)抽樣方法（概率抽樣）概率抽樣方法主要包括：單純隨機(jī)抽樣系統(tǒng)抽樣整群抽樣分層抽樣1.單純隨機(jī)抽樣（simplerandomsampling)

優(yōu)點(diǎn)：均數(shù)、率及其標(biāo)準(zhǔn)誤計(jì)算簡便。簡便易行，適用小樣本。缺點(diǎn)：當(dāng)總體中例數(shù)多時(shí)，對觀察單位進(jìn)行編號不易操作，在實(shí)際工作中有時(shí)難以實(shí)現(xiàn)。方法：抽簽，用隨機(jī)數(shù)字表和隨機(jī)排列表，用計(jì)算機(jī)。例14-5抽樣參加夏令營活動(dòng)，某班有學(xué)生100人，若抽取為10人參加夏令營，試作單純隨機(jī)抽樣設(shè)計(jì)。2.系統(tǒng)抽樣（systematicsampling)

例14.6欲調(diào)查某社區(qū)貧血患病情況,該社區(qū)有居民1000人,試按系統(tǒng)抽樣方法,抽取例數(shù)為100的樣本.

先將1000名居民按某一特征的順序編號,N為1000,n=100,抽樣間隔1000/100=10,在1~10之間隨機(jī)確定一個(gè)數(shù)字,譬如7,每間隔10個(gè)觀察單位抽取一個(gè),即7、17、27、…

、997組成樣本。系統(tǒng)抽樣的優(yōu)點(diǎn)：

1）易于理解，簡便易行；2）容易得到一個(gè)按比例分配的樣本；3）樣本觀察單位在總體中分布均勻，其抽樣誤差一般小于單純隨機(jī)抽機(jī)抽樣。

缺點(diǎn)：

1）當(dāng)總體的觀察單位按順序有周期趨勢或單調(diào)增（減）趨勢時(shí)，容易產(chǎn)生明顯的系統(tǒng)誤差（偏倚）；

2）在實(shí)際工作中，一般按單純隨機(jī)抽樣方法估計(jì)其抽樣誤差，但系統(tǒng)抽樣抽取各個(gè)觀察單位并不是彼此獨(dú)立的，因此抽樣誤差的估計(jì)只是近似的。3.整群抽樣（clustersampling)

先將總體按照某種與研究無關(guān)的特征劃分為K個(gè)“群”組，每個(gè)群組包括若干觀察單位，然后抽取k個(gè)“群”，抽取的各個(gè)群的全部觀察單位組成樣本。優(yōu)點(diǎn)：便于組織、節(jié)省經(jīng)費(fèi)，容易控制調(diào)查質(zhì)量。

缺點(diǎn)：當(dāng)樣本含量一定時(shí)，其抽樣誤差一般大于單純隨機(jī)抽樣，這是因?yàn)闃颖居^察單位不是均勻散布在總體中。為降低抽樣誤差，可采用增加抽取的“群”數(shù)，減少“群”內(nèi)觀察單位數(shù)的方法進(jìn)行抽樣，即重新劃分“群”，使每個(gè)“群”更小。4.分層抽樣（stratifiedsampling)

先按對觀察指標(biāo)影響較大的某種特征，將總體分為若干類別，再從每一層內(nèi)隨機(jī)抽取一定數(shù)量的觀察單位，合起來組成樣本。

分層抽樣的優(yōu)點(diǎn)：

A：抽樣誤差小于前三種，樣本的代表性好

B：便于對不同層采用不同的抽樣方法

C：便于對各層獨(dú)立進(jìn)行分析

在實(shí)際調(diào)查研究中常常將兩種或幾種抽樣方法結(jié)合起來使用。

各抽樣方法的抽樣誤差一般是：整群抽樣單純隨機(jī)抽樣系統(tǒng)抽樣分層抽樣

樣本含量的估計(jì)的目的是在保證一定精度和檢驗(yàn)效能的前提下，確定最少的觀察單位數(shù)（下章具體討論）。

在實(shí)際調(diào)查研究中常常將兩種或幾種抽樣方法結(jié)合起來使用。

各抽樣方法的抽樣誤差一般是：整群抽樣單純隨機(jī)抽樣系統(tǒng)抽樣分層抽樣

樣本含量的估計(jì)的目的是在保證一定精度和檢驗(yàn)效能的前提下，確定最少的觀察單位數(shù)（下章具體討論）。

從抽取樣本的方式分概率抽樣(單純隨機(jī)抽樣、系統(tǒng)抽樣、分層抽樣、整群抽樣)非概率抽樣(偶遇抽樣、判斷抽樣、定額抽樣、雪球抽樣)決定樣本含量的四要素：第一類錯(cuò)誤的概率，即檢驗(yàn)水準(zhǔn)。檢驗(yàn)效能1-。容許誤差。總體變異度。樣本含量估計(jì)的要素⑴第一類錯(cuò)誤的概率，即檢驗(yàn)水準(zhǔn)。越小，所需樣本含量越多。一般取，還應(yīng)明確單雙側(cè)。⑵檢驗(yàn)效能1-。為第二類錯(cuò)誤的概率，即H0為假，但錯(cuò)誤接受它的概率（假陰性）。1-表示在特定的水準(zhǔn)下，H1為真時(shí)檢驗(yàn)?zāi)苷_發(fā)現(xiàn)的能力。

1-越大，所需樣本含量越多。通常取或，即1-或，一般1-不能低于。⑶容許誤差：相比較的兩個(gè)總體間某參數(shù)的差別所允許的限度，如=μ1-μ2，或=π1-π2。越小，所需樣本含量越多。一般用希望發(fā)現(xiàn)或需控制的樣本和總體間或兩個(gè)樣本間某統(tǒng)計(jì)量的差別所代替。

的確定：可作預(yù)實(shí)驗(yàn)或用專業(yè)上有意義的差值代替。⑷總體變異度。

越大，所需樣本含量越多。通常根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)和專業(yè)知識判斷。誤差來源及其控制方法誤差來源（1）非抽樣誤差（人為因素）過失誤差（記錄，計(jì)算，理解，隱瞞誤差或錯(cuò)誤）系統(tǒng)誤差（選擇偏倚，測量偏倚，混雜偏倚）（2）抽樣誤差抽樣誤差不可避免，但可控制。誤差來源及其控制方法控制誤差的方法（1）設(shè)計(jì)階段質(zhì)量控制利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則：均衡、隨機(jī)，比如采取配對或隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)減少混雜偏倚。（2）資料收集階段質(zhì)量控制研究人員的選擇和培訓(xùn)，盲法觀察，定期檢查研究記錄，檢查研究對象的依從性（3）資料整理與分析階段質(zhì)量控制

在臨床試驗(yàn)中，研究者或受試者均可給實(shí)驗(yàn)效應(yīng)帶來影響，造成偏倚（bias）。盲法設(shè)計(jì)分單盲和雙盲法。單盲法是讓受試者不知道自已接受何種處理；雙盲法是受試者和實(shí)驗(yàn)者都不知受試者接受何種處理。

盲法設(shè)計(jì)（blindnessdesign）

安慰劑常與雙盲法配合使用，它是清除安慰作用的一種有效方法。保密是盲法的關(guān)鍵。資料的統(tǒng)計(jì)分析資料整理與分析階段質(zhì)量控制