醫(yī)學(xué)研究中的統(tǒng)計(jì)技術(shù)

　　人與人之間普遍存在著個(gè)體差異，所以醫(yī)學(xué)研究中的變異無處不在，再加上外在因素的影響，醫(yī)學(xué)現(xiàn)象更顯得變化無常。

　　例如，某種疾病的發(fā)生或流行是什么因素所致？可能涉及的多種因素中哪些是無關(guān)緊要的？哪些才是真正相關(guān)的？其中又具體地以哪一個(gè)為主？哪一個(gè)為次？又比如，用某種新藥品或新療法治療某種疾病，為什么有的患者感覺“妙手回春”，而有的患者卻依然久病不起？如何客觀地評判該藥品或該療法是否真的有效？或者說它與以前的藥品或療法相比具有明顯的優(yōu)勢？為了獲取正確的結(jié)果，需要做多少次臨床試驗(yàn)才夠呢？……諸如此類，舉不勝舉。

　　針對上述醫(yī)學(xué)問題，我們應(yīng)該如何進(jìn)行客觀科學(xué)的分析，從而得出可靠的判斷和結(jié)論呢？將醫(yī)學(xué)研究與統(tǒng)計(jì)技術(shù)相結(jié)合所產(chǎn)生的醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)就是幫助我們解決這類問題的一個(gè)強(qiáng)有力的工具。醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)絕不是干巴巴的學(xué)術(shù)理論，也不是冷冰冰的數(shù)學(xué)公式，更不是硬生生的計(jì)算推導(dǎo)，而是將統(tǒng)計(jì)學(xué)滲透到醫(yī)學(xué)研究等各領(lǐng)域的一種思維方式。我們并不奢望每個(gè)醫(yī)學(xué)工作者都能成為專業(yè)統(tǒng)計(jì)學(xué)工作者，而是希望賦予醫(yī)學(xué)工作者更多的一種方法，建立以科學(xué)方法開展試驗(yàn)與分析的邏輯觀念，從不確定性或概率的角度去思考問題，在開展醫(yī)學(xué)相關(guān)研究設(shè)計(jì)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的搜集、整理、分析時(shí)具備清晰的思路。

　　為了排除形成新思路時(shí)的障礙，減少學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)學(xué)時(shí)的困難，下面將闡述說明一個(gè)在醫(yī)學(xué)科研界常用的方法——“配對設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)”，以此為例幫助大家理解如何應(yīng)用醫(yī)學(xué)研究中的統(tǒng)計(jì)技術(shù)。

　　“配對設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)”是指研究者為了控制可能存在的主要非處理因素，將條件相同或相近的受試對象配成對子，然后每對中的兩個(gè)個(gè)體隨機(jī)地被分配到實(shí)驗(yàn)組和對照組進(jìn)行試驗(yàn)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以在同一對的試驗(yàn)對象間取得均衡，以提高試驗(yàn)的效率。具體形式可能有：配對的兩個(gè)受試對象分別接受兩種不同的處理；同一受試對象的兩個(gè)部分分別接受兩種不同的處理；同一受試對象接受某種處理前后結(jié)果的比較，即自身前后對比；等等。

　　解決這類問題，首先是求出各對結(jié)果差值的均值。理論上講，兩種處理的效果無差別或某種處理無效時(shí)，差值的總體均值應(yīng)該為0。因此，對于配對設(shè)計(jì)的均值比較，可以看成是樣本均值與總體均數(shù)的比較，也就是建立配對檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷。在此，筆者不想贅述教科書上的統(tǒng)計(jì)學(xué)基本概念及其思想原理，而是想借用一個(gè)實(shí)際案例來強(qiáng)調(diào)如何使統(tǒng)計(jì)分析切合醫(yī)學(xué)問題的中心。

　　背景介紹：某生物醫(yī)藥單位研究飲食中缺乏維生素E與肝中維生素A含量的關(guān)系，將同種屬的小白鼠按性別相同，年齡、體重相近者配成10對后，將每對中的兩只小白鼠隨機(jī)分到正常飼料組和維生素E缺乏組，經(jīng)過一段時(shí)間后將小白鼠殺死，測量其肝中維生素A的含量，結(jié)果見表一。試問兩組小白鼠肝中維生素A的含量有無明顯區(qū)別？

        表一  不同飼料組小白鼠肝中維生素A的含量（U/g）

　　顯然，該案例非常適合用“配對設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)”的方法來分析。獲得10對試驗(yàn)對象的數(shù)據(jù)后，很容易求得對應(yīng)的差值。在此基礎(chǔ)上，我們可以一步步地用配對t檢驗(yàn)做統(tǒng)計(jì)推斷。

　　首先，確定原假設(shè)和備擇假設(shè)和檢驗(yàn)顯著性水平如下。

　　H0:u等于0，即兩組小白鼠肝中維生素的含量相同；

　　H1:u不等于0，即兩組小白鼠肝中維生素的含量不同；

　　a=0.05。

　　其次，計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t值。借助權(quán)威的統(tǒng)計(jì)分析軟件JMP可以快速地得到如表二所示的計(jì)算結(jié)果。由該表可知，樣本均值等于942，樣本均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差為156.559，自由度DF = 9,因此其對應(yīng)的95%置信區(qū)間為[587.839，1296.16]，檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量t = 6.016908。

        表二  配對t檢驗(yàn)的分析報(bào)告

　　最后，將t值轉(zhuǎn)化為P值，得出統(tǒng)計(jì)推斷結(jié)論。由于本案例采用的是雙側(cè)檢驗(yàn)，故只需參考表二中的“P值 > |t| 0.0002*”。因?yàn)镻 = 0.0002，即P < ? = 0.05,所以我們有較大的把握拒絕原假設(shè)H0,接受備擇假設(shè)H1。用醫(yī)學(xué)的語言來翻譯這個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)論就是：兩組小白鼠肝中維生素A的含量不同，即維生素E缺乏對小白鼠肝中維生素A的含量有影響。

　　有的醫(yī)學(xué)工作者感覺上述分析過程比較抽象，難于理解。高級統(tǒng)計(jì)分析軟件JMP考慮到了這一點(diǎn)，別具特色地用圖形化的方式詮釋了這個(gè)結(jié)果。為了能夠清晰地讀懂圖形表達(dá)的含義，簡要地做一些必要的理論鋪墊。在如圖一所示的圖形中，原先的二維坐標(biāo)軸分別代表兩個(gè)響應(yīng)y1和y2。將其旋轉(zhuǎn)45度后，得到一個(gè)新的二維坐標(biāo)軸，此時(shí)y軸代表的是兩個(gè)原始響應(yīng)的差值，x軸代表的是兩個(gè)原始響應(yīng)的總和。此圖形與原先構(gòu)造的二元散點(diǎn)圖相同，只是視覺角度被旋轉(zhuǎn)了45度而已。

         圖一  旋轉(zhuǎn)前后的二元散點(diǎn)圖