研究生緒論 醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)課件

多元統(tǒng)計(jì)與軟件應(yīng)用研究生教學(xué)用書/教育部學(xué)位管理與研究生教育司推薦

醫(yī)

學(xué)

統(tǒng)

計(jì)

學(xué)(第三版)

出版日：2010-08-01

孫振球主編徐勇勇副主編課程安排

72學(xué)時(shí)

4～17周，每周6學(xué)時(shí)（星期一、日）考試時(shí)間另行通知由衛(wèi)生部教材辦和全國(guó)高等醫(yī)藥教材建設(shè)研究會(huì)規(guī)劃的研究生教材《醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)》于2010年8月（第三版）出版以來，為全國(guó)大多數(shù)高等醫(yī)藥院校選用，反映良好。2002年8月（第一版）2005年8月（第二版）2010年8月（第三版）2014年（第四版）講授內(nèi)容內(nèi)容提要第一節(jié)概述第二節(jié)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)資料的來源與分類第三節(jié)統(tǒng)計(jì)學(xué)常用的基本概念第四節(jié)統(tǒng)計(jì)工作的基本步驟第五節(jié)統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史統(tǒng)計(jì)學(xué)(statistics)統(tǒng)計(jì)學(xué)是關(guān)于數(shù)據(jù)（data）的科學(xué)，是從數(shù)據(jù)中提取信息的一門學(xué)科，包括設(shè)計(jì)、搜集、整理、分析和表達(dá)等步驟。第一節(jié)概述1.采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)不確定現(xiàn)象背后隱藏的規(guī)律。變異（variation）是社會(huì)和生物醫(yī)學(xué)中的普遍現(xiàn)象。變異使得實(shí)驗(yàn)或觀察的結(jié)果具有不確定性，如每個(gè)人的身高、體重、血壓等各有不同。

為什么要學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)？

最大值=6.18,最小值=3.29,極差=2.89。算術(shù)均數(shù)=4.72，標(biāo)準(zhǔn)差=0.57。2.用統(tǒng)計(jì)學(xué)思維方式考慮有關(guān)醫(yī)學(xué)研究中的問題

“陽(yáng)性”結(jié)果是否是虛假聯(lián)系？某感冒藥治療1周后，治愈率為90%，能否說該感冒藥十分有效？

“陰性”結(jié)果是否是樣本含量不足？

有人曾對(duì)發(fā)表在Lancet,NEnglJMed，JAMA等著名醫(yī)學(xué)雜志上的71篇陰性結(jié)果的論文作過分析，發(fā)現(xiàn)其中有62篇（93%）可能是由于樣本含量不足造成的假陰性。

JAMA，新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志（NEJM）、英國(guó)醫(yī)學(xué)雜志、中華醫(yī)學(xué)會(huì)雜志對(duì)來稿都有統(tǒng)計(jì)學(xué)要求或統(tǒng)計(jì)學(xué)指導(dǎo)。國(guó)際生物醫(yī)學(xué)雜志編輯協(xié)會(huì)在其《生物醫(yī)學(xué)期刊投稿的統(tǒng)一要求》中也包含了統(tǒng)計(jì)學(xué)要求。UniformRequirementsforManuscripts

SubmittedtoBiomedicalJournals

http://4.獲得循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的主要手段“良好愿望的醫(yī)學(xué)”（well-meaningmedicine）轉(zhuǎn)入“以證據(jù)為基礎(chǔ)的醫(yī)學(xué)”（evidence-basedmedicine，EBM）需要有統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的支持。

全世界的醫(yī)學(xué)期刊每年大約刊登600萬(wàn)學(xué)術(shù)論文，但能作為可靠“證據(jù)”的論文并不多。

二、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分類只有認(rèn)識(shí)了數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，才能正確地選用統(tǒng)計(jì)分析方法

按變量測(cè)量的精確程度由低到高，將數(shù)據(jù)分類為：名義數(shù)據(jù)（如性別、婚姻狀況）、有序變量（如療效，類別間差別大小難以度量）、區(qū)間變量（如攝氏體溫，類別間差別有實(shí)際意義）、比變量（如身高，除具有區(qū)間變量的特征外，還具有真實(shí)意義的零點(diǎn)。攝氏溫度的零點(diǎn)為水結(jié)冰時(shí)溫度，并非絕對(duì)意義的零點(diǎn)，所以它不屬于比變量）定量數(shù)據(jù)定性數(shù)據(jù)1、定性數(shù)據(jù)（qualitativedata）

（二項(xiàng)與多項(xiàng)）分類數(shù)據(jù)(categoricaldata)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)（enumeration(counting)data）

2、定量數(shù)據(jù)（quantitativedata）

計(jì)量數(shù)據(jù)（measurementdata）區(qū)間數(shù)據(jù)（intervaldata）數(shù)值數(shù)據(jù)（numericaldata）3、等級(jí)資料（rankeddata）

有序資料（ordinaldata）

（一）定性與定量數(shù)據(jù)的別名（二）三類數(shù)據(jù)間的關(guān)系

例：一組2040歲成年人的血壓以12kPa為界分為正常與異常兩組，統(tǒng)計(jì)每組例數(shù)

<8低血壓8正常血壓12輕度高血壓15中度高血壓17重度高血壓定量數(shù)據(jù)等級(jí)數(shù)據(jù)定性數(shù)據(jù)觀察單位observations個(gè)體individuals變量variablesQuantitativedata定量資料Qualitativedata定性數(shù)據(jù)Units；elements（三）三類數(shù)據(jù)的編碼與計(jì)算(1)

例：一組2040歲成年人的血壓以12kPa為界分為正常（＝0）與異常（＝1）兩組，統(tǒng)計(jì)每組例數(shù)

<8低血壓418正常血壓102

12輕度高血壓13315中度高血壓164

17重度高血壓185定量數(shù)據(jù)等級(jí)數(shù)據(jù)定性數(shù)據(jù)（三）三類數(shù)據(jù)的編碼與計(jì)算(2)1.定量數(shù)據(jù):允許計(jì)算均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等（可采用t、F檢驗(yàn)等，可當(dāng)做有序或定性數(shù)據(jù)處理）2.定性數(shù)據(jù):編碼是任意的，不能對(duì)編碼執(zhí)行均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差等計(jì)算，但可計(jì)算率或比（可采用卡方檢驗(yàn)等）

調(diào)查14名男子的婚姻狀況3.有序數(shù)據(jù)：允許基于順序的計(jì)算，如計(jì)算中位數(shù)、百分位數(shù)（可當(dāng)做定性數(shù)據(jù)處理）1、變量——可以測(cè)量的任何特征或?qū)傩訟nycharacteristicorattributethatcanbemeasured。（不同個(gè)體結(jié)果可能不同）隨機(jī)變量——在概率論中稱變量為隨機(jī)變量

一、變量與隨機(jī)變量Variableandrandomvariable根據(jù)觀察數(shù)據(jù)之間有無縫隙（gap），常將數(shù)據(jù)分類為離散型（discrete）變量（有縫隙）與連續(xù)型（continuous）變量（無縫隙）兩大類。三、總體與樣本populationandsample總體：根據(jù)研究目的確定的同質(zhì)研究對(duì)象的全體（集合）。分有限總體與無限總體樣本：從總體中隨機(jī)抽取的部分研究對(duì)象

隨機(jī)抽樣randomsampling為了保證樣本的可靠性和代表性，需要采用隨機(jī)的方法抽取樣本（在總體中每個(gè)個(gè)體具有相同的機(jī)會(huì)被抽到）。四、參數(shù)與統(tǒng)計(jì)量

parameterandstatistic參數(shù)：總體的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，如總體均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差，采用希臘字母分別記為μ、σ。固定的常數(shù)

總體樣本抽取部分觀察單位

統(tǒng)計(jì)量

參數(shù)

推斷inference統(tǒng)計(jì)量：樣本的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，如樣本均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差，采用拉丁字母分別記為。參數(shù)附近波動(dòng)的隨機(jī)變量。

樣本的實(shí)際發(fā)生率稱為頻率。設(shè)在相同條件下，獨(dú)立重復(fù)進(jìn)行n次試驗(yàn)，事件A出現(xiàn)f次，則事件A出現(xiàn)的頻率為f/n。

概率：隨機(jī)事件發(fā)生的可能性大小，用大寫的P表示；取值[0，1]。五、頻率與概率

frequencyandprobability必然事件P=1隨機(jī)事件0<P<1不可能事件P=0

P≤0.05（5％）或P≤0.01（1％）稱為小概率事件(習(xí)慣)，統(tǒng)計(jì)學(xué)上認(rèn)為不大可能發(fā)生。小概率事件CertainImpossible0.501頻率與概率間的關(guān)系：1.樣本頻率總是圍繞概率上下波動(dòng)2.樣本含量n越大，波動(dòng)幅度越小，頻率越接近概率。六、誤差（Error）測(cè)量值=真值+隨機(jī)誤差+非隨機(jī)誤差

Xi=i+i

1．隨機(jī)誤差（隨機(jī)抽樣誤差）：影響因素眾多，變化無方向性，不可避免，但可用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析。2．系統(tǒng)誤差受確定因素影響，大小變化有方向性。3．非系統(tǒng)誤差（過失誤差）研究者偶然失誤而造成的誤差。偏差(bias)七、準(zhǔn)確度與可靠度準(zhǔn)確度(accuracy)或真實(shí)性（validity）：觀察值與真值的接近程度，受系統(tǒng)誤差的影響(常用指標(biāo)：如靈敏度、特異度)。可靠度（reliabiliy）——也稱精密度(precision)或重復(fù)性（repeatability）：重復(fù)觀察時(shí)觀察值與其均值的接近程度，受隨機(jī)誤差的影響（常用指標(biāo)：一致百分率、Kappa值）。八、因果關(guān)系與統(tǒng)計(jì)學(xué)聯(lián)系因果關(guān)系(causality)統(tǒng)計(jì)學(xué)聯(lián)系（association）由于混雜因素，標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法一般只能獲得是否存在統(tǒng)計(jì)學(xué)聯(lián)系的結(jié)論。一、研究設(shè)計(jì)二、搜集資料三、整理資料四、分析資料五、結(jié)果表達(dá)第四節(jié)統(tǒng)計(jì)工作的基本步驟1.調(diào)查設(shè)計(jì)（surveydesign）對(duì)研究對(duì)象不施加任何干預(yù)，通常建立隨機(jī)抽樣（randomsampling）方案。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（experimentdesign）對(duì)研究對(duì)象施加干預(yù)，如動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究、臨床試驗(yàn)，通常建立隨機(jī)分組（randomallocation）方案。一、研究設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三個(gè)基本原則1．隨機(jī)化（randomization）2.對(duì)照（control）3．重復(fù)（replication）Fisher在他的著作中多次強(qiáng)調(diào)，統(tǒng)計(jì)學(xué)家與科學(xué)研究者的合作應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，而不是在需要數(shù)據(jù)處理的時(shí)候?！霸囼?yàn)完成后再找統(tǒng)計(jì)學(xué)家，無異于請(qǐng)統(tǒng)計(jì)學(xué)家為試驗(yàn)進(jìn)行“尸體解剖”。統(tǒng)計(jì)學(xué)家或許只能告訴你試驗(yàn)失敗的原因?！?/p>

二、搜集資料（datacollection）搜集資料要遵循準(zhǔn)確、完整、及時(shí)三個(gè)原則。資料搜集計(jì)劃包括：①選擇搜集資料的地點(diǎn)、人員和時(shí)間；②搜集資料人員的培訓(xùn)方案；③預(yù)調(diào)查或預(yù)實(shí)驗(yàn)方案擬定；④資料的記錄方式；⑤調(diào)查表的擬訂和印刷；⑥調(diào)查或?qū)嶒?yàn)儀器、試劑的準(zhǔn)備；⑦調(diào)查資料的抽樣復(fù)核比例和方法；⑧搜集資料所需經(jīng)費(fèi)的準(zhǔn)備等。人員選擇：高素質(zhì)、有相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)、以往曾有類似研究經(jīng)歷的人員加以嚴(yán)格培訓(xùn)和管理是能夠遵循三原則的保證。搜集資料的方式：直接觀察、采訪、填表和通信。直接觀察、采訪：調(diào)查人員親自參與和記錄，若調(diào)查人員素質(zhì)高，工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，并接受過統(tǒng)一的培訓(xùn)，調(diào)查結(jié)果可靠。填表和通信由被調(diào)查者自己填寫，若被調(diào)查者文化水平高，素質(zhì)高，樂意配合調(diào)查，也可以得到可靠的資料，否則資料的誤差較大。三、整理資料（datasorting）

目的是將搜集到的原始資料系統(tǒng)化、條理化，便于進(jìn)一步計(jì)算與分析。編碼，將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)糾錯(cuò)改錯(cuò)、補(bǔ)漏等四、分析資料（dataanalysis）根據(jù)研究設(shè)計(jì)的目的、要求，資料的類型和分布的特征等選擇統(tǒng)計(jì)分析方法。1.統(tǒng)計(jì)描述：即計(jì)算統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，如平均值、發(fā)病率等，繪制統(tǒng)計(jì)圖。2.統(tǒng)計(jì)推斷：即可信區(qū)間估計(jì)與統(tǒng)計(jì)學(xué)假設(shè)檢驗(yàn)總體均數(shù)、總體率的可信區(qū)間及其假設(shè)檢驗(yàn)兩個(gè)總體均數(shù)、總體率差值的可信區(qū)間及其假設(shè)檢驗(yàn)多個(gè)總體指標(biāo)之間的假設(shè)檢驗(yàn)。3.多因素回歸模型分析等。統(tǒng)計(jì)描述統(tǒng)計(jì)推斷指標(biāo)描述圖表描述參數(shù)估計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析五、結(jié)果表達(dá)使用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法使用的統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件假設(shè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量、P值等結(jié)論第五節(jié)統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

1.早期公元前3050年古埃及人為修建金字塔籌集建筑費(fèi)，對(duì)全國(guó)的人口和財(cái)產(chǎn)進(jìn)行了普查。19世紀(jì)，應(yīng)用數(shù)學(xué)家為解決賭徒們?cè)诓┎手谐霈F(xiàn)的輸贏概率問題逐漸形成和發(fā)展了概率論，從而為統(tǒng)計(jì)學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.近代

計(jì)算機(jī)和統(tǒng)計(jì)軟件如SAS、SPSS的出現(xiàn)使統(tǒng)計(jì)學(xué)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

3.現(xiàn)代

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)著名歷史人物其人其事

1.數(shù)學(xué)神童Gauss

(1777－1855)德國(guó)數(shù)學(xué)神童高斯

在孩童時(shí)就能夠快速計(jì)算出“1+2+3+…+100=5050”的答案。他對(duì)統(tǒng)計(jì)的主要貢獻(xiàn)除了正態(tài)分布（

normaldistribution）外，還有算術(shù)均數(shù)、幾何均數(shù)、二項(xiàng)分布理論和最小二乘法等。其實(shí)，在Gauss之前就有人發(fā)現(xiàn)了正態(tài)分布，但只有他很快將之應(yīng)用于天文學(xué)研究，并使其應(yīng)用價(jià)值廣為人知，故正態(tài)分布又稱高斯分布(Gaussiandistribution)。2.從釀酒師到統(tǒng)計(jì)主管的Gosset（1876-1937）

1899年Gosset在英國(guó)都柏林一釀酒公司做釀酒師，在對(duì)小樣本進(jìn)行質(zhì)量控制的研究中發(fā)現(xiàn)了t分布，其論文1908年以Student為筆名發(fā)表。自此開創(chuàng)了小樣本統(tǒng)計(jì)的新紀(jì)元。

非常有趣的現(xiàn)象是，Gosset的數(shù)學(xué)欠佳，因而不能自己解決t檢驗(yàn)的理論和應(yīng)用問題，其最后的完善，是由Fisher,Neyman和EPearson先后完成的。正如后人評(píng)價(jià)的那樣：“Gosset提出實(shí)際問題，F(xiàn)isher和EPearson將其轉(zhuǎn)成統(tǒng)計(jì)問題，Neyman用數(shù)學(xué)解決問題”。

實(shí)際上是1925年Fisher在《t分布的應(yīng)用》一文中定義的。

大家熟知的公式：3.醫(yī)院統(tǒng)計(jì)與衛(wèi)