統(tǒng)計(jì)學(xué)的三型理論及其在生物醫(yī)學(xué)科研中的應(yīng)用

1、統(tǒng)計(jì)學(xué)的三型理論及其在生物醫(yī)學(xué)科研中的應(yīng)用很多從事生物醫(yī)學(xué)科研的工作者學(xué)了多遍統(tǒng)計(jì)學(xué) 仍不得要領(lǐng)，幾乎是一用就出錯(cuò)，這是什么原因呢？原因很多，但最 根本的原因可能是統(tǒng)計(jì)學(xué)的教材和教學(xué)方法聯(lián)系實(shí)際不夠。雖然統(tǒng)計(jì)學(xué)教材上舉些例子都已經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)工作者的精心加工，成了統(tǒng)計(jì)學(xué)教 科書中與問題對(duì)應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)型”，而這些 標(biāo)準(zhǔn)型”對(duì)于實(shí)際科研工作者 來說，已經(jīng)是 脫胎換骨”后的裝飾品”。至于統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)方法方面的 缺陷，也是顯而易見的。很多人習(xí)慣將統(tǒng)計(jì)學(xué)深?yuàn)W的理論、繁瑣的計(jì) 算公式和令人眼花繚亂的由統(tǒng)計(jì)軟件輸出的計(jì)算結(jié)果，采取填鴨式教學(xué)法”一股腦地全部灌輸給學(xué)習(xí)者。等實(shí)際工作者學(xué)完統(tǒng)計(jì)學(xué)后， 他們面對(duì)科研工作中

2、出現(xiàn)的一個(gè)個(gè)實(shí)際問題，就像見到 外星人”一樣,不知如何與他們進(jìn)行交流和溝通工更不能隨心所欲地去控制和指揮 他們。事實(shí)上，實(shí)際工作者在科研中所遇到的與統(tǒng)計(jì)學(xué)有關(guān)的問題正 是問題的 原型”，由于他們無力識(shí)別 原型”，無可奈何之下就按自己 所能理解的程度和習(xí)慣的做法將問題表達(dá)出來，這就是問題的裝現(xiàn)型”。當(dāng)實(shí)際工作者準(zhǔn)備選擇統(tǒng)計(jì)分析方法處理自己所收集的實(shí)驗(yàn)資 料時(shí)，常被依附在 蓑現(xiàn)型”上的偽裝所誤導(dǎo)，例如， 組別”一詞常被 實(shí)際工作者誤認(rèn)為是 個(gè)實(shí)驗(yàn)因素因此，他們十有*會(huì)誤用或 濫用統(tǒng)計(jì)學(xué)。一、統(tǒng)計(jì)學(xué)的三型理論（一）何為統(tǒng)計(jì)學(xué)的三型理論統(tǒng)計(jì)學(xué)的三型理論（簡稱為 三型理論”）就是把科研工作中與統(tǒng) 計(jì)學(xué)有

3、關(guān)的問題歸結(jié)為 蓑現(xiàn)型“、原型”和 標(biāo)準(zhǔn)型”，筆者通過闡述 這三型的客觀存在性和他們之間的相互關(guān)系， 提出破解三型之迷的技 巧與策略，為人們編寫高質(zhì)量的統(tǒng)計(jì)學(xué)教材、巧妙地講授統(tǒng)計(jì)學(xué)、輕 松地學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)學(xué)和正確地應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)提供一種嶄新的理念、理論和方 法。三型理論”在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型的識(shí)別和統(tǒng)計(jì)分析方法的合理選用上 可以起到舉足輕重的作用。1.裳現(xiàn)型就是實(shí)際工作者將一個(gè)與統(tǒng)計(jì)學(xué)有關(guān)的專業(yè)問題以自 己最習(xí)慣的形式呈現(xiàn)出來的一種模式或結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)常以一種假象 出現(xiàn)，對(duì)合理選用統(tǒng)計(jì)分析方法處理資料常起誤導(dǎo)作用。比如說，某 研究者同時(shí)用AB兩種藥做某實(shí)驗(yàn)，每種藥又考慮小與大兩種劑量， 一共可以形成4個(gè)實(shí)驗(yàn)組

4、，研究者習(xí)慣上就用組別”來代表此實(shí)驗(yàn)中 的實(shí)驗(yàn)因素工在其下標(biāo)出第1組、第2組、第3組、第4組”，給 出各組某些定量觀測(cè)指標(biāo)測(cè)定值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并誤認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是單因素4水平設(shè)計(jì)，接著進(jìn)行6次臉驗(yàn)或做一次單因素4水平 設(shè)計(jì)定量資料的方差分析和"檢驗(yàn)。這都是錯(cuò)誤的，2原型就是能全面正確反映實(shí)際工作者研究目的的一種模式或結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)常把問題的本質(zhì)呈現(xiàn)出來了例如，在前例中，在藥物分組”之下表示出“麻口 B藥均用小劑量、八藥小劑量 B藥大劑量、A藥大劑量B藥小劑量、A和B藥均用大劑量 屋這樣把各藥物組的含 義明確表達(dá)出來，做統(tǒng)計(jì)分析時(shí)就會(huì)很慎重，一般不會(huì)盲目去進(jìn)行兩 兩比較。3

5、標(biāo)準(zhǔn)型就是統(tǒng)計(jì)學(xué)教科書上對(duì)各類問題習(xí)慣采用的一種表達(dá) 模式或結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)常以 不言自明”的方式把問題的本質(zhì)呈現(xiàn)出來。 例如，在前例中，不用 組別”或 藥物分組”等字樣，而用 八藥劑量” 與“B藥劑量”這樣兩個(gè)詞，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上稱它們?yōu)閮蓚€(gè)實(shí)驗(yàn)因素，每個(gè) 實(shí)驗(yàn)因素都有 小與大”兩個(gè)水平，與此實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)名稱自然 就是 兩因素設(shè)計(jì)”了，更確切地說，應(yīng)叫做兩因素析因設(shè)計(jì)或 2X2析 因設(shè)計(jì)（注意：在兩因素實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)某些假設(shè)，還有其他的實(shí)驗(yàn)設(shè) 計(jì)名稱，如兩因素系統(tǒng)分組設(shè)計(jì)、兩因素分割設(shè)計(jì)等 ）（二）三型”之間的關(guān)系通過分析和總結(jié)醫(yī)學(xué)科研工作中出現(xiàn)的大量實(shí)際問題， 不難發(fā)現(xiàn): 有些問題的 裳現(xiàn)型”

6、就是問題的 原型”有些問題的 裳現(xiàn)型”需要通 過結(jié)構(gòu)變形使其轉(zhuǎn)變成 原型”，而還有些問題的 裳現(xiàn)型”需要通過拆 分使其轉(zhuǎn)變成 原型”。原型”與 標(biāo)準(zhǔn)型”之間存在什么樣的關(guān)系呢？有些問題的 原型”就是問題的 標(biāo)準(zhǔn)型”有些問題的 原型”需要分解成多個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)型”而 還有些問題的 原型”根本不存在與之對(duì)應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)型（三）不易出錯(cuò)的 三型”和極易出錯(cuò)的 三型”若與一個(gè)實(shí)際問題對(duì)應(yīng)的 三型”完全相同，只要這個(gè)問題本身不 很復(fù)雜，而且實(shí)際應(yīng)用工作者已具備處理此類問題所需要的知識(shí)， 通 常，人們處理這樣的問題是不易出錯(cuò)的。若與一個(gè)實(shí)際問題對(duì)應(yīng)的 三型”屬于上述最復(fù)雜的情形，即 裳 現(xiàn)型”需要經(jīng)過變形或拆分才能

7、轉(zhuǎn)變成 原型“，若 原型”又根本不存在 與之對(duì)應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)型”，此時(shí)人們處理這樣的問題是極易出錯(cuò)的。（四）皮解三型”的技巧與策略全面學(xué)習(xí)和掌握各類問題的 標(biāo)準(zhǔn)型”，學(xué)會(huì)透過 裳現(xiàn)型”的現(xiàn)象 看清其 原型”的本質(zhì)，借助專業(yè)和統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)將 原型”所對(duì)應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn) 型”如果存應(yīng)的 標(biāo)準(zhǔn)型，根本不存在，則對(duì)擬解決的問題作出應(yīng)有的 裁決（很可能實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有嚴(yán)重錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)無法得到正確的處理），有時(shí)可以通過 拆分組別”的方法，使問題得到適當(dāng)解決。二、三型理論”在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是 三要素”、四原則”和 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型， 1341,人們?cè)谠O(shè)計(jì)生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，常表現(xiàn)在設(shè)計(jì)類型”方面出錯(cuò)，但其本質(zhì)可能是

8、在 對(duì)照原則”與均衡原則方面出了問題?？捎萌?理論”來指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，也可用于辨析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)的錯(cuò)誤?！纠?1為了探討在體外具有強(qiáng)大細(xì)胞毒活性的口腔癌浸潤淋巴 細(xì)胞（TIL在體內(nèi)的抑瘤效果以及化療藥物環(huán)磷酰胺（CYkTL聯(lián)合 應(yīng)用治療口腔癌的可能性。原作者取裸小鼠 BAB/Gnu/nu15只，鼠齡 68周，體重1824g隨機(jī)分為3組，即對(duì)照組、T1L+1L2a和T1L+L+CY 組，每組5只裸鼠。從第1周開始觀測(cè)腫瘤生長情況，設(shè)計(jì)與資料見 表1對(duì)差錯(cuò)的辨析與釋疑：表1給出了本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的 裳現(xiàn)型”，看上去 本實(shí)驗(yàn)似乎涉及到兩個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，一個(gè)叫組別”，另一個(gè)叫 時(shí)間”。然而，此處的 組別”卻不

9、是一個(gè)普通的實(shí)驗(yàn)因素，它是由多個(gè)因素分 別取不同水平的組合結(jié)果中的一部分。若將“T1L+1L觀為一個(gè)不可分割的整體則 組別”本質(zhì)上由“（TL+1L2用否”與“CY否”的。4種水平組合中的3種組成，顯然，在表1的設(shè)計(jì)中缺少了單用 “C&g®"的那一組，這種錯(cuò)誤叫 對(duì)照不全”。若在表1中，加上一行Cy?此時(shí)所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)就是問題的 原型”（表2）在表2中，假定“Cy數(shù)一行上也有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，面對(duì)表 2所表達(dá) 的資料，很多人在判定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型時(shí)，仍認(rèn)為此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中僅涉及兩 個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，將計(jì)事實(shí)上，應(yīng)將 組別”拆分成兩列，用兩個(gè)實(shí)驗(yàn) 因素明確地表示出來康3）由表3可知:它就是與此實(shí)

10、驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的 標(biāo) 準(zhǔn)型”。值得注意的是：表3中第二行必須補(bǔ)齊實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此時(shí)，表 3所 呈現(xiàn)的 標(biāo)準(zhǔn)型”，其設(shè)計(jì)名稱為：具有一個(gè)重復(fù)測(cè)量的三因素設(shè)計(jì) 工 當(dāng)資料滿足參數(shù)檢驗(yàn)的前提條件時(shí)，應(yīng)選用具有一個(gè)重復(fù)測(cè)量的三因素設(shè)計(jì)定量資料的方差分析”處理資料為宜。如果T1L與1L-2是兩種可以合用也可以分別使用的 物質(zhì)或藥物， 特別當(dāng)他們分別處在 使用與否”的狀態(tài)下，若存在不可忽視的 交互 作用”時(shí)，則表1中的組別”在本質(zhì)上是由“T1i否”、“1L物否”與“C 擁否”的8種水平組合中的3種組成，僅從實(shí)驗(yàn)分組的角度看，表 1 的設(shè)計(jì)就缺少了 5組，這種 對(duì)照不全”錯(cuò)誤所導(dǎo)致的后果是割裂了整 體設(shè)計(jì)，組間缺乏

11、可比性，結(jié)論缺乏說服力。有興趣的讀者可試著列 出此時(shí)的表格，即在表3的基礎(chǔ)上，將左側(cè)的兩列改成3列，其實(shí)驗(yàn) 因素的名稱分別為：“Tllffl否"、“1班否”與“魏蜀用否，他們都有 不用“與用”兩個(gè) 水平，由這3個(gè)實(shí)驗(yàn)因素的水平全面組合可以形成 8個(gè)組，表頭上仍 是5個(gè)時(shí)間點(diǎn)，此時(shí)的設(shè)計(jì)應(yīng)叫做 具有一個(gè)重復(fù)測(cè)量的四因素設(shè)上 數(shù)據(jù)之間不獨(dú)立”當(dāng)資料滿足參數(shù)檢驗(yàn)的前提條件時(shí)， 應(yīng)選用 具有一 個(gè)重復(fù)測(cè)量的四因素設(shè)計(jì)定量資料的方差分析，處理資料為宜。三、三型理論，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型辨析上的應(yīng)用（一）如何才能做到合理選用統(tǒng)計(jì)分析方法處理定量資料呢？合理選用統(tǒng)計(jì)分析方法處理定量資料的關(guān)鍵在于兩點(diǎn)：其

12、一，檢 查定量資料所具備的前提條件；其二，準(zhǔn)確判定定量資料所對(duì)應(yīng)的實(shí) 驗(yàn)設(shè)計(jì)類型。第一個(gè)問題可以通過使用統(tǒng)計(jì)軟件來輕松地解決，而第二個(gè)問題完全取決于使用者對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型知識(shí)掌握的熟練程度。筆者提出的 三型理論，可在辨析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型上發(fā)揮很大作用。（二）借助 三型理論，辨析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型的實(shí)例【例2】原文題目：咬合干擾對(duì)身體重心移動(dòng)的影響。目的：了 解咬合干擾是否會(huì)對(duì)身體重心產(chǎn)生影響。方法：對(duì)14名健康受試者實(shí) 施人為的咬合干擾，測(cè)定其在干擾前、干擾后 30min和干擾后24h身體重心的變化。結(jié)果見表 4統(tǒng)計(jì)方法：應(yīng)用配對(duì)驗(yàn)驗(yàn)。結(jié)論：咬合干 擾對(duì)人體重心移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì)差錯(cuò)的辨析與釋疑：表4是實(shí)

13、際工作者呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資料習(xí)慣采用 的一種形式，它是一個(gè) 裝現(xiàn)型”根據(jù)這個(gè) 蓑現(xiàn)型”人們很容易誤用統(tǒng) 計(jì)分析方法，因?yàn)樗o人的印象是表中有兩批實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其一是 睜 眼檢測(cè)，的結(jié)果，其二是 閉眼檢測(cè)，的結(jié)果。每批實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中又分 為3個(gè)時(shí)間點(diǎn)上觀測(cè)的結(jié)果，每位受試者均在這3個(gè)時(shí)間點(diǎn)上被重復(fù) 觀測(cè)，相當(dāng)于進(jìn)行了兩次自身配對(duì)，故原作者采用配對(duì)檢驗(yàn)對(duì)此定量 資料進(jìn)行了處理，這是不正確的。因?yàn)榕鋵?duì)設(shè)計(jì)定量資料的檢驗(yàn)僅適用于分析差量服從正態(tài)分布 的配對(duì)設(shè)計(jì)的定量資料，在配對(duì)設(shè)計(jì)中，只涉及一個(gè)具有2水平的因 素;而本實(shí)驗(yàn)包含兩個(gè)實(shí)驗(yàn)因素，一個(gè)是 檢測(cè)時(shí)眼的狀態(tài)”，它有睜 眼、閉眼”冷水平。另一個(gè)是 觀測(cè)時(shí)間”它有

14、干擾前、干擾后30min 干擾后24h” 3個(gè)水平。對(duì)于每一名受試者來說，在這2個(gè)因素的不同 水平組合條件下都被觀測(cè)了定量指標(biāo)的數(shù)值，故本資料應(yīng)為具有兩個(gè)重復(fù)測(cè)量的兩因素設(shè)計(jì)的定量資料”從表4是很難看出其真正的實(shí) 驗(yàn)設(shè)計(jì)類型的，按照此實(shí)驗(yàn)具體的實(shí)施步驟去呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得知，與表4對(duì)應(yīng)的問題的 原型，如表5所示。標(biāo)準(zhǔn)型”只要列出了 表5的式樣，接觸過這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型的人就知道，它就是 具有兩 個(gè)重復(fù)測(cè)量的兩因素設(shè)計(jì)，的標(biāo)準(zhǔn)型。發(fā)表論文時(shí)，若希望以簡練的形式呈現(xiàn)資料的精華可用表6的形式來表達(dá)。對(duì)于表5或表6中的定量資料，應(yīng)選用什么統(tǒng)計(jì)分析方法處理為 宜呢？當(dāng)定量資料滿足參數(shù)檢驗(yàn)的前提條件時(shí)，

15、若要求不高，可選用 具有兩個(gè)重復(fù)測(cè)量的兩因素設(shè)計(jì)定量資料的方差分析對(duì)資料進(jìn)行處 理，此時(shí)，將每個(gè)檢測(cè)狀態(tài)下的3個(gè)時(shí)間點(diǎn)視為 地位平等”的;但仔細(xì) 追究起來，感到并非很合理，因?yàn)樵?干擾前”這個(gè)時(shí)間點(diǎn)上觀測(cè)的結(jié) 果僅與 測(cè)定狀態(tài)”本身有關(guān)，而與 干擾的作用”無關(guān)，將此時(shí)的測(cè)定 結(jié)果視為基線值”或本底”，若能設(shè)法將每個(gè)受試者的 基線值”化成 相等的條件下，推測(cè)出 干擾的作用”大小，則更有可比性。統(tǒng)計(jì)學(xué)上 與 基線值”對(duì)應(yīng)的專有名詞叫 協(xié)變量"實(shí)現(xiàn)前述思想的合適的統(tǒng)計(jì) 分析方法的全稱叫做 具有兩個(gè)重復(fù)測(cè)量的兩因素設(shè)計(jì)定量資料的一 元協(xié)方差分析用此方法處理此定量資料，不但可以消除數(shù)據(jù)之間 相

16、關(guān)性對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響，還可消除 基線值”不等對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響, 在此基礎(chǔ)上，分析出各個(gè)因素及因素之間可能存在的交互作用的實(shí)驗(yàn) 效應(yīng)來。四、三型理論”在表達(dá)和分析列聯(lián)表資料上的應(yīng)用如何才能合理地選用統(tǒng)計(jì)分析方法處理定性資料呢？其關(guān)鍵在于以下3點(diǎn)：（1）正確地繪制表達(dá)定性資料的列聯(lián)表；（2）準(zhǔn)確地給列聯(lián)表命名；（3）根據(jù)結(jié)果變量的性質(zhì)、資料所具備的前提條件和分析三型理論”在表目的，選用相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法處理資料 16"達(dá)和分析列聯(lián)表資料上也大有用武之地。五，討論實(shí)際工作者如何才能從問題的 裝現(xiàn)型”正確地揭示其 原型”，進(jìn) 而能順利地演變出具 標(biāo)準(zhǔn)型”呢？首先，需要對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)上各類問題