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科研設(shè)計(jì)的基本原則
與
統(tǒng)計(jì)分析的思維方法
暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一頁(yè),共七十六頁(yè)。為什么要進(jìn)行可科研設(shè)計(jì)?醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是醫(yī)學(xué)科研中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。一項(xiàng)好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——可以節(jié)約大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間,保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、可靠性和誠(chéng)信度。第二頁(yè),共七十六頁(yè)??蒲性O(shè)計(jì)的一般要求1.科學(xué)性能回答科研提出的問(wèn)題。2.嚴(yán)密性通過(guò)大量查閱文獻(xiàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,搜集科學(xué)資料,或在進(jìn)一步進(jìn)行預(yù)備實(shí)驗(yàn)或可行性調(diào)查實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行嚴(yán)密的設(shè)計(jì)。第三頁(yè),共七十六頁(yè)。3.合理性能保證通過(guò)設(shè)計(jì)方案的實(shí)施,取得可靠的研究成果,具有普遍意義,經(jīng)得住實(shí)踐的考驗(yàn)。4.高效性以最少的人力、財(cái)力、物力,得出有意義的結(jié)果。5.道德性符合社會(huì)道德規(guī)范,決不損害人的身心健康。第四頁(yè),共七十六頁(yè)??蒲性O(shè)計(jì)的基本原則隨機(jī)原則對(duì)照原則均衡原則重復(fù)原則盲法原則(臨床試驗(yàn)時(shí),可屬均衡之列)這些原則的作用是減少誤差,提高實(shí)驗(yàn)效率。第五頁(yè),共七十六頁(yè)。對(duì)照原則對(duì)照就是對(duì)受試對(duì)象不施加處理因素或施加處理因素前的一種處理狀態(tài)用于與施加處理因素或處理后狀態(tài)進(jìn)行比較,充分暴露處理因素的效應(yīng)。第六頁(yè),共七十六頁(yè)。1.對(duì)照的意義:沒(méi)有比較就沒(méi)有鑒別,任何事物間的差異都是通過(guò)比較而顯示出來(lái)的,比較的基準(zhǔn)就是對(duì)照。設(shè)置對(duì)照是為了更好的評(píng)價(jià)和鑒別實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性、真實(shí)性,避免偏倚而產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)論。第七頁(yè),共七十六頁(yè)。甄別處理因素與非處理因素效應(yīng),排除非處理因素干擾,減少實(shí)驗(yàn)誤差公式表達(dá)如下:T+SE+e式中:T為處理因素,E為處理因素效應(yīng),S為非處理因素,e為非處理因素效應(yīng)。第八頁(yè),共七十六頁(yè)。對(duì)照的原理T+S1E
+e1‖‖0+S20’+e2TE第九頁(yè),共七十六頁(yè)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互比較的原理
T1+S1
E1+e1T2+S2
E2+e2如果S1=
S2,
e1=
e2那么——T1-T2
E1-E2Td
Ed
第十頁(yè),共七十六頁(yè)。2.對(duì)照的要求:①對(duì)等:除處理因素外,對(duì)照組要具備與實(shí)驗(yàn)組對(duì)等的非處理因素。②同步:對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組設(shè)立之后,在整個(gè)研究進(jìn)程中始終處于同一空間和同一時(shí)間。③專設(shè):任何一個(gè)對(duì)照組都是為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組專門設(shè)立的。不得借用文獻(xiàn)上記載或以往的結(jié)果或其他研究資料作為本研究對(duì)照。
第十一頁(yè),共七十六頁(yè)。3.對(duì)照的形式①同期隨機(jī)對(duì)照:相同時(shí)間、地點(diǎn)選擇研究對(duì)象,以隨機(jī)分配方式分組;其可比性強(qiáng),避免了選擇性偏倚,結(jié)果更具說(shuō)服力。②自身對(duì)照:對(duì)照與實(shí)驗(yàn)在同一受試對(duì)象進(jìn)行。③歷史性對(duì)照:將新的干預(yù)性措施的結(jié)果與過(guò)去的研究比較,即將研究者以往的研究結(jié)果或他人的研究結(jié)果與本次研究結(jié)果作對(duì)照。第十二頁(yè),共七十六頁(yè)。④非隨機(jī)同期對(duì)照:研究對(duì)象是同時(shí)間、同地點(diǎn),用非隨機(jī)分配的方法分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,分組的方法不是隨機(jī)的。⑤配對(duì)對(duì)照:將實(shí)驗(yàn)組的觀察對(duì)象按照配對(duì)因素與對(duì)照組相配對(duì)。⑥陽(yáng)性對(duì)照:與已知療效的典型藥進(jìn)行比較。⑦空白對(duì)照:對(duì)照組不施加任何處理因素。⑧實(shí)驗(yàn)對(duì)照(效應(yīng)特異性對(duì)照):采用與實(shí)驗(yàn)組條件一致的對(duì)照措施。第十三頁(yè),共七十六頁(yè)。隨機(jī)化原則隨機(jī)化(randomization)指從總體中抽取個(gè)體或樣本時(shí),每個(gè)個(gè)體或樣本都有同等被抽取的機(jī)會(huì)。隨機(jī)抽樣指各個(gè)個(gè)體或樣本都有同等機(jī)會(huì)被抽取的抽樣。第十四頁(yè),共七十六頁(yè)。隨機(jī)不同于通常意義的“隨意”、“隨便”兩詞例如一個(gè)籠子里有10只小老鼠,要求均分到對(duì)照和試驗(yàn)組中去,如果研究者規(guī)定“短尾巴老鼠分到對(duì)照組、長(zhǎng)尾巴老鼠分到實(shí)驗(yàn)組”就屬于“隨意”分組,包含有主觀選擇;如果研究者規(guī)定“閉上眼睛捉老鼠,先捉住的作為對(duì)照組,后捉住的作為實(shí)驗(yàn)組”則屬于“隨便”分組,包含有客觀選擇。因此隨機(jī)抽樣,可以理解為既沒(méi)有主觀選擇、也沒(méi)有客觀選擇的一種抽樣方法。第十五頁(yè),共七十六頁(yè)。隨機(jī)化具體體現(xiàn)在如下幾方面:①抽樣隨機(jī):每一個(gè)符合條件的實(shí)驗(yàn)對(duì)象參加實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)相同。②分組隨機(jī):每個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象分到處理組和對(duì)照組的機(jī)會(huì)相同,以保證各處理組間實(shí)驗(yàn)對(duì)象盡可能均衡一致,以提高各組間的可比性。③實(shí)驗(yàn)順序隨機(jī):每個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象接收處理先后的機(jī)會(huì)相同,以消除不平衡的實(shí)驗(yàn)順序所產(chǎn)生的偏差。第十六頁(yè),共七十六頁(yè)。隨機(jī)化方法
1.抽簽法例如要把12只動(dòng)物分為兩組,先將動(dòng)物編號(hào)1、2、3…12,同時(shí)制作數(shù)字為1~12的標(biāo)簽,標(biāo)簽充分混勻后,按預(yù)先規(guī)定抽取6個(gè)簽號(hào),將動(dòng)物對(duì)號(hào)入座分到第1組,余下的6個(gè)標(biāo)簽號(hào)的動(dòng)物分第2組。2.隨機(jī)數(shù)字表法根據(jù)隨機(jī)抽樣的原理編制而成的,用于隨機(jī)分配和隨機(jī)抽樣。
3.Excel編程第十七頁(yè),共七十六頁(yè)。重復(fù)原則重復(fù)(replication)有兩層含意:一是指實(shí)驗(yàn)的樣本量必須足夠大,在相同實(shí)驗(yàn)條件下充分的重復(fù),以避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性,突出表現(xiàn)其必然規(guī)律;二是指任何實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠世經(jīng)得起重復(fù)實(shí)驗(yàn)的考驗(yàn),重復(fù)實(shí)驗(yàn)是檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠性的惟一方法。一個(gè)不可重復(fù)的研究是沒(méi)有科學(xué)性的。第十八頁(yè),共七十六頁(yè)。重復(fù)的目的有兩個(gè):一是穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)差,獲得實(shí)驗(yàn)誤差估計(jì)值;二可使均值接近真實(shí)值,實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組差異能夠準(zhǔn)確地顯露出來(lái)。第十九頁(yè),共七十六頁(yè)。樣本大小的影響因素1.總體參數(shù)()指兩個(gè)樣本均數(shù)或兩個(gè)率比較時(shí),其總體均數(shù)或率的差值。越大,說(shuō)明差異越明顯,需要的樣本量越小。2.實(shí)驗(yàn)誤差實(shí)驗(yàn)方法越準(zhǔn)確,個(gè)體間差異越小,實(shí)驗(yàn)誤差必然較小,越易達(dá)到統(tǒng)計(jì)等顯著性,所需樣本越?。环駝t,樣本要大。第二十頁(yè),共七十六頁(yè)。3.檢驗(yàn)水準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)所需樣本數(shù)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)規(guī)定的檢驗(yàn)水準(zhǔn)成反比,檢驗(yàn)水準(zhǔn)定得愈低,所需樣本含量愈大,=0.01所需樣本數(shù)大于=0.05所需樣本數(shù)。4.檢驗(yàn)效能(1一)檢驗(yàn)效能指當(dāng)兩總體確有差別時(shí),按檢驗(yàn)水準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)它們有顯著差別的能力。檢驗(yàn)效能由(第二類錯(cuò)誤的概率)大小所決定,當(dāng)=0.1,=0.2時(shí),相應(yīng)的檢驗(yàn)效能為0.8和0.9。檢驗(yàn)效能越大,所需要的時(shí)間樣本量也越大。第二十一頁(yè),共七十六頁(yè)。5.資料性質(zhì)同等情況下,數(shù)值變量資料所需樣本量少于分類變量。如果分類變量結(jié)果上相差懸殊,對(duì)照組全為陰性,實(shí)驗(yàn)組全為陽(yáng)性,則少數(shù)樣本也達(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)的顯著性。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可能性雙向結(jié)果(存在A≥B或A≤B兩種可能性)所需樣本數(shù)多單向結(jié)果(只存在A≥B或A≤B一種可能性)所需樣本數(shù)少。7.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的類型完全隨機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所需樣本多配對(duì)設(shè)計(jì)隨機(jī)區(qū)組實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所需樣本較少拉丁方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所需樣本更少序貫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所需樣本數(shù)又可少30%~50%第二十二頁(yè),共七十六頁(yè)。樣本大小的估計(jì)方法樣本含量越大或重復(fù)次數(shù)越多,越能反應(yīng)變異的客觀真實(shí)情況。若樣本含量過(guò)大,浪費(fèi)人力物力。若樣本含量過(guò)小,有專業(yè)意義的差異,也可能沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,造成假陰性錯(cuò)誤。
第二十三頁(yè),共七十六頁(yè)。粗估法動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)——大動(dòng)物(犬、貓)5~15只/組;中等動(dòng)物(兔、豚鼠10~20只/組;小動(dòng)物(大鼠、小鼠)15~30只/組。臨床研究一般難治愈的疾病——療效顯著時(shí)(如癌癥)5~10例即可;急重病死亡率高的(如休克、心衰、腎衰、呼吸衰竭)需30~50例;一般病和慢性病300~500例;按WHO規(guī)定——血清流行病學(xué)調(diào)查需300~600例,一般流行病學(xué)調(diào)查和正常值調(diào)查則常需千例以上。惡性腫瘤的流行病學(xué)調(diào)查至少10萬(wàn)人口以上;多因素分析時(shí),樣本含量數(shù)是研究因素?cái)?shù)的5~10倍以上。第二十四頁(yè),共七十六頁(yè)。計(jì)算法
見(jiàn)樣本含量的計(jì)算(Excel程序)第二十五頁(yè),共七十六頁(yè)。均衡性原則均衡(balance)即實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組或各實(shí)驗(yàn)組之間,除了觀察的受試因素外,其他一切條件應(yīng)盡可能相同或一致如動(dòng)物的種屬、品系、窩別、年齡、性別、體重、健康狀況、生理?xiàng)l件、飼養(yǎng)環(huán)境等要保持一致。如果受試對(duì)象是病人,則要求病人的病種、病期、病型、病程、年齡、性別、生活、社會(huì)、心理等因素保持均衡一致。均衡的意義在于更好地避免偏性,減少誤差,提高實(shí)驗(yàn)的精確性。第二十六頁(yè),共七十六頁(yè)。均衡的方法1.交叉均衡法2.分層均衡法第二十七頁(yè),共七十六頁(yè)。均衡性檢查先按主要影響因素分層,然后在層內(nèi)隨機(jī)抽樣,這樣組間均衡性較好。但若樣本分配并不是采用分層隨機(jī),而是使用完全隨機(jī)的方法,在小樣本實(shí)驗(yàn)中則可能出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡狀態(tài)。為彌補(bǔ)這一缺陷,應(yīng)在實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)達(dá)到預(yù)定數(shù)80%~90%時(shí)進(jìn)行均衡性檢查。若發(fā)現(xiàn)不平衡指數(shù)(影響因素差數(shù)絕對(duì)值之和,∑di)較大時(shí),隨后的樣本分配應(yīng)以如何使不平衡指數(shù)減小為原則。第二十八頁(yè),共七十六頁(yè)。例如,比較復(fù)方青黛與馬利蘭對(duì)慢性粒細(xì)胞白血病的療效,預(yù)定觀察20例,每組10例,按完全隨機(jī)已收治17例。若性別、年齡、病情與病程是其主要影響因素,則按此進(jìn)行均衡性檢查。第二十九頁(yè),共七十六頁(yè)。∑di=12檢查結(jié)果不平衡指數(shù)∑di)較大,故隨后繼續(xù)進(jìn)來(lái)的病例應(yīng)當(dāng)以使∑di減少為原則。如新來(lái)一位符合受試條件的本病患者系男性青年,病情較重,確診已達(dá)1年半。若將此患者分至馬利蘭組,則∑di增至16,若將其分至復(fù)方青黛組,則∑di減至8,故應(yīng)將此患者分至復(fù)方青黛組。第三十頁(yè),共七十六頁(yè)。盲法原則盲法(blindness)是指按試驗(yàn)方案的規(guī)定,不讓參與研究的受試者和(或)觀察者、其他有關(guān)工作人員(部分設(shè)計(jì)者)知道病人所接受的是何種處理(試驗(yàn)藥或?qū)φ账?,從而避免他們對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的人為干擾和心理因素的影響。
第三十一頁(yè),共七十六頁(yè)。單盲法(singleblindness)單盲法:在研究中,受試對(duì)象不知道接受什么處理。單盲法的優(yōu)點(diǎn):避免研究對(duì)象的主觀因素所致的偏差。單盲還保留非盲法的優(yōu)點(diǎn),即實(shí)施起來(lái)容易,在研究對(duì)象出現(xiàn)任何變化時(shí),擔(dān)任觀察任務(wù)的研究人員容易判斷其原因,并決定是否終止試驗(yàn)或改變方案,以保證處理因素使用的安全性。單盲法的缺點(diǎn):不能避免研究人員主觀因素所產(chǎn)生的偏倚,單盲獲得結(jié)論的客觀性和可信度低于雙盲法。用于單盲的對(duì)照藥物既可是安慰劑,也可以是有效藥物或標(biāo)準(zhǔn)治療。第三十二頁(yè),共七十六頁(yè)。雙盲法(doubleblindness):研究中,受試者和承擔(dān)觀察任務(wù)的研究人員均不知道每個(gè)受試對(duì)象的分組和接受處理的情況可避免受試對(duì)象的主觀偏差和研究者的人為偏差。第三十三頁(yè),共七十六頁(yè)。需要用雙盲臨床試驗(yàn)在臨床研究中——反映療效和安全性的主要指標(biāo)如果是主觀、定性的,或者雖是定量指標(biāo),但容易受心理、精神因素影響的。新的新藥評(píng)審辦法——化學(xué)藥品第一、二、三類藥物;五類藥物中需延長(zhǎng)用藥周期和(或)降低劑量的藥物要進(jìn)行Ⅱ期臨床實(shí)驗(yàn)的。第三十四頁(yè),共七十六頁(yè)。雙盲法較為復(fù)雜,實(shí)際執(zhí)行起來(lái)困難較大。在研究過(guò)程中,由于種種原因容易造成盲底泄露,稱為破盲。在執(zhí)行雙盲法時(shí),如果病情發(fā)生變化,不能準(zhǔn)確判斷并及時(shí)處理。第三十五頁(yè),共七十六頁(yè)。雙盲法臨床試驗(yàn)注意的問(wèn)題:(1)嚴(yán)格隨機(jī)分組,認(rèn)真、客觀填寫病例報(bào)告表。(2)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組所用的藥物外觀、形狀、劑型等必須高度一致。(3)要有一套完善的執(zhí)行盲法編碼制度,受試對(duì)象的所有記錄、請(qǐng)求單、回報(bào)單等全采用代號(hào)制。第三十六頁(yè),共七十六頁(yè)。(4)每個(gè)盲法試驗(yàn)應(yīng)指定一位第三者作為統(tǒng)籌負(fù)責(zé)和監(jiān)督整個(gè)研究工作的監(jiān)視員。其職責(zé)是監(jiān)督盲法執(zhí)行,保證結(jié)果的可靠性,保證受試對(duì)象的安全,分發(fā)應(yīng)急信件,保管盲底,試驗(yàn)終末揭盲等。第三十七頁(yè),共七十六頁(yè)。(5)設(shè)有應(yīng)急信件和緊急情況個(gè)別病例揭盲規(guī)定。臨床試驗(yàn)必須符合科學(xué)和道德倫理原則:為防止試驗(yàn)中出現(xiàn)緊急情況貽誤病人治療,應(yīng)為每一個(gè)編盲號(hào)設(shè)置一個(gè)應(yīng)急信件(內(nèi)容為病例用藥編號(hào)、藥名),以便在緊急情況對(duì)個(gè)別病例揭盲搶救治療。第三十八頁(yè),共七十六頁(yè)。(6)盲態(tài)核查指最后一例受試者的最后一次觀察完成后,數(shù)據(jù)管理員將病歷報(bào)告表輸入數(shù)據(jù)庫(kù),并經(jīng)過(guò)復(fù)核、直到數(shù)據(jù)鎖定,以及第一次揭盲間對(duì)數(shù)據(jù)的核查和評(píng)價(jià)等所做的工作。是雙盲臨床實(shí)驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范中的一個(gè)必要環(huán)節(jié),必須嚴(yán)格實(shí)施。第三十九頁(yè),共七十六頁(yè)。三盲法(tripleblindness)三盲法是雙盲法的擴(kuò)展,即受試對(duì)象、研究人員和資料分析人員均不知道受試對(duì)象的分組和管理情況。理論上可以減少資料分析上的偏差分析時(shí)減弱了對(duì)整個(gè)研究工作的全局了解,對(duì)研究的安全性要求較高,在執(zhí)行時(shí)也較嚴(yán)密,難度較大。第四十頁(yè),共七十六頁(yè)。統(tǒng)計(jì)分析的思維方法第四十一頁(yè),共七十六頁(yè)。統(tǒng)計(jì)學(xué)中的幾個(gè)基本概念1、總體與樣本總體(population)是根據(jù)研究目的確定的同質(zhì)觀察單位的全體,更確切地說(shuō),是同質(zhì)的所有觀察單位某種變量值的集合。根據(jù)總體所含有觀察單位的個(gè)數(shù)是否可以清點(diǎn)數(shù)目,分為有限總體(finitepopulation)和無(wú)限總體(infinitepopulation)。在實(shí)際工作中,對(duì)于無(wú)限總體或有限總體多采用隨機(jī)化抽樣進(jìn)行研究,目的是通過(guò)樣本信息推斷總體特征。按照隨機(jī)化抽樣原則,從總體中抽取的部分觀察單位的某變量值的集合稱為樣本(sample),這時(shí)的樣本對(duì)總體具有較好的代表性。第四十二頁(yè),共七十六頁(yè)。樣本(sample)是按照隨機(jī)化抽樣原則,從總體中抽取的部分觀察單位的某變量值的集合這時(shí)的樣本對(duì)總體具有較好的代表性。樣本所包含的個(gè)體數(shù)量,稱為樣本含量(samplesize),用符號(hào)n表示。如上例,在2006年某地正常成年男子中隨機(jī)抽取120人,這120人的身高值即為樣本。120為樣本例數(shù)(即n=120)。
第四十三頁(yè),共七十六頁(yè)。2、變量觀察單位的某項(xiàng)特征指標(biāo)稱為變量(variable),對(duì)變量的測(cè)量值稱為變量值(valueofvariable)或觀察值(observedvalue),用符號(hào)x表示,一群變量值構(gòu)成一組資料(data)。例如,以人為觀察單位,調(diào)查某地某年1歲男童的身體發(fā)育狀況,身高、體重等都屬于變量。第四十四頁(yè),共七十六頁(yè)。按變量值是定量的還是定性的,可將變量分為以下類型。(1)數(shù)值變量數(shù)值變量(numericalvariable)或稱定量變量,是通過(guò)儀器設(shè)備測(cè)量出來(lái)的,其變量值是定量的,表現(xiàn)有量的大小、值的高低,通常具有度量衡單位。如人的體溫(℃)、呼吸(次/min)、體重(kg)、血壓(kPa)等。第四十五頁(yè),共七十六頁(yè)。(2)分類變量分類變量(categoricalvariable)或稱定性變量,是通過(guò)清點(diǎn)數(shù)目得到的,其變量值是定性的,表現(xiàn)為互不相容的類別或?qū)傩缘膫€(gè)數(shù)多少。第四十六頁(yè),共七十六頁(yè)。根據(jù)類別之間是否有程度上的差別又分為:a、無(wú)序分類變量各類別之間有性質(zhì)上的不同,而無(wú)程度上的差別。b、有序分類變量相對(duì)獨(dú)立、自成一組,但組間排列有序、存在程度上的差別比如觀察某人群成年男子的血紅蛋白含量,按血紅蛋白含量的多少可分為五個(gè)等級(jí):重度貧血、中度貧血、輕度貧血、正常、血紅蛋白增高;又如觀察用某藥治療某病患者的療效,以每名患者為觀察單位,臨床療效分為治愈、顯效、好轉(zhuǎn)、無(wú)效四級(jí)。第四十七頁(yè),共七十六頁(yè)。(3)變量間的轉(zhuǎn)化根據(jù)研究分析的需要,在一定條件下各類變量之間可以相互轉(zhuǎn)化。如人的血壓屬數(shù)值變量,當(dāng)分析需要時(shí)可轉(zhuǎn)化成無(wú)序分類變量(血壓正常與異常)和有序分類變量(低血壓、正常血壓、高血壓)。有時(shí)還可以將分類變量數(shù)量化,如無(wú)序分類的性別(女、男)可轉(zhuǎn)為0、1;有序分類的血壓等級(jí)(低血壓、正常血壓、高血壓)分別轉(zhuǎn)成1、2、3。第四十八頁(yè),共七十六頁(yè)。3、同質(zhì)與變異同質(zhì)(homogeneity)是指研究事物具有相同或相近的性質(zhì)、條件或影響因素。客觀上,完全同質(zhì)是做不到或難以做到的,所以統(tǒng)計(jì)學(xué)中的同質(zhì)是指對(duì)觀察指標(biāo)影響較大的、且可以控制的主要因素的相同,如研究某藥物對(duì)肺結(jié)核病的治療效果,要求結(jié)核病人被確診,其病情、病程、年齡、性別相同或相似,等等;第四十九頁(yè),共七十六頁(yè)。變異(variation)是指同質(zhì)基礎(chǔ)上的個(gè)體間的差異。個(gè)體差異主要來(lái)源于一些已知的或未知的,甚至是某些不可控制的因素所導(dǎo)致的隨機(jī)誤差。如將對(duì)身高影響較大的因素控制在相同條件下,測(cè)試一批大學(xué)生身高,每個(gè)人的測(cè)得值并不完全相同,這種差異稱為身高的變異。統(tǒng)計(jì)研究的任務(wù)就是在同質(zhì)分組的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)個(gè)體變異的研究,透過(guò)偶然現(xiàn)象,反映同質(zhì)事物的本質(zhì)特征與規(guī)律。第五十頁(yè),共七十六頁(yè)。4、參數(shù)與統(tǒng)計(jì)量參數(shù)(parameter)是通過(guò)總體的所有變量值計(jì)算的描述總體特征的指標(biāo)用希臘字母代表,如:總體均數(shù)μ、總體率π、總體標(biāo)準(zhǔn)差σ等。統(tǒng)計(jì)量(statistic)是根據(jù)樣本的變量值計(jì)算的描述樣本特征的指標(biāo),用拉丁字母代表,如:樣本均數(shù)、樣本率p、樣本標(biāo)準(zhǔn)差S等。第五十一頁(yè),共七十六頁(yè)。前述某地2006年所有正常成年男子身高值的均數(shù)為參數(shù),120人的樣本均數(shù)為統(tǒng)計(jì)量。對(duì)于一個(gè)總體來(lái)說(shuō),總體的參數(shù)是固定、唯一的,而來(lái)自同一總體的不同樣本的統(tǒng)計(jì)量是有差別的。第五十二頁(yè),共七十六頁(yè)。5、隨機(jī)化第五十三頁(yè),共七十六頁(yè)。6、誤差誤差(error)泛指測(cè)量值與真實(shí)值之差根據(jù)其產(chǎn)生的原因和性質(zhì)——隨機(jī)誤差(randomerror)非隨機(jī)誤差(nonrandomerror)第五十四頁(yè),共七十六頁(yè)。隨機(jī)誤差是由許多無(wú)法控制的因素引起的一類不恒定的誤差。包括隨機(jī)測(cè)量誤差、抽樣誤差。隨機(jī)測(cè)量誤差指在同一條件下對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行測(cè)量,雖極力控制或消除系統(tǒng)誤差,測(cè)量結(jié)果之間仍然存在差別,呈隨機(jī)的變化;抽樣誤差是由于抽樣而使獲得的樣本統(tǒng)計(jì)量與總體參數(shù)之間存在差別。隨機(jī)誤差的特點(diǎn):隨機(jī)誤差是不可避免的,因?yàn)闊o(wú)法控制引起隨機(jī)誤差的因素。隨機(jī)誤差呈正態(tài)分布,可以用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法加以分析。第五十五頁(yè),共七十六頁(yè)。非隨機(jī)誤差分為——系統(tǒng)誤差是一類恒定,由可知或可控制的因素引起的誤差。如測(cè)量?jī)x器未經(jīng)校準(zhǔn)就進(jìn)行測(cè)量,使測(cè)量結(jié)果一致的偏大或偏小。系統(tǒng)誤差可以通過(guò)周密的設(shè)計(jì)和要嚴(yán)格的技術(shù)措施加以消除或控制。非系統(tǒng)誤差又稱過(guò)失誤差,是由于研究者的偶然過(guò)失而造成的誤差。如差錯(cuò)數(shù)字,點(diǎn)錯(cuò)小數(shù)點(diǎn)等。這類誤差應(yīng)通過(guò)認(rèn)真核查加以消除。第五十六頁(yè),共七十六頁(yè)。7、抽樣誤差抽樣誤差(samplingerror)是指由于隨機(jī)抽樣的原因引起的樣本指標(biāo)(統(tǒng)計(jì)量)與總體指標(biāo)(參數(shù))之間差別,或從同一總體抽取的不同樣本指標(biāo)之間的差別。根本原因是由于總體中的個(gè)體間存在變異因?yàn)樯飩€(gè)體之間的差異總是客觀存在,所以抽樣誤差不可避免,但大小有規(guī)律可循。第五十七頁(yè),共七十六頁(yè)。8、概率概率(probability)又稱為幾率或或然率,以符號(hào)P表示,是反映某一事件發(fā)生的可能性大小的量,P越接近1表示該事件發(fā)生的可能性越大,P越接近0表示該事件發(fā)生的可能性越小。其取值范圍在0到1之間,可以用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示。第五十八頁(yè),共七十六頁(yè)。9、隨機(jī)事件、必然事件、不可能事件隨機(jī)事件有廣義隨機(jī)事件和狹義隨機(jī)事件之分。廣義隨機(jī)事件是指概率值在0和1之間,包括0和1的事件。其中P=1的事件稱為必然事件;P=0事件稱為不可能事件。所以,P=1和P=0可看成是廣義隨機(jī)事件的特例。狹義隨機(jī)事件指概率值在0和1之間,不包括0和1的事件,即不包括必然事件和不可能事件。第五十九頁(yè),共七十六頁(yè)。10、小概率事件習(xí)慣上,把P≤0.05或P≤0.01的事件稱為小概率事件。這就是為什么通常把P=0.05或P=0.01作為劃分事物差異是否具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義界限的理論依據(jù)。第六十頁(yè),共七十六頁(yè)。4、假設(shè)檢驗(yàn)的基本思想(思維方法)
——小概率事件的反證法小概率事件實(shí)際不可能發(fā)生原理:小概率事件(P<0.01或P<0.05)在一次試驗(yàn)中實(shí)際上是不可能發(fā)生的。反證法思想:先提出無(wú)效假設(shè)H0(備擇假設(shè)H1),再用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法確定H0成立的概率P。如果P小,則拒絕H0成立,承認(rèn)H1成立;若P不小,則沒(méi)有理由拒絕H0成立,即接受H0,拒絕H1。
第六十一頁(yè),共七十六頁(yè)。比喻:公安局辦理一起“盜竊案”一起高層居民樓發(fā)生盜竊案最后懷疑張三、李四兩人由于張三是慣偷,先假定是張三所為調(diào)查證據(jù)和分析:盜竊案發(fā)生在10樓攀墻、越窗進(jìn)入張三是瘸子所以,張三盜竊的可能性很小(P<0.01或P<0.05)結(jié)論:不是張三干的,是李四所為!第六十二頁(yè),共七十六頁(yè)。假設(shè)檢驗(yàn)是如此“辦案”的一起樣本均數(shù)與總體均數(shù)比較的假設(shè)檢驗(yàn)已經(jīng)確定差別由抽樣誤差或本質(zhì)差異引起抽樣誤差經(jīng)常存在,先假定是抽樣誤差H0所致計(jì)算由抽樣誤差所致的統(tǒng)計(jì)量(如t-值、F-值、χ2-值……)和概率結(jié)論:拒絕H0,接受H1,認(rèn)為存在本質(zhì)差異!第六十三頁(yè),共七十六頁(yè)。
根據(jù)研究目的,提出假設(shè)無(wú)效假設(shè)H0:抽樣誤差所致備擇假設(shè)H1:本質(zhì)差異造成確定顯著性水準(zhǔn)α(α=0.05or0.01)計(jì)算統(tǒng)計(jì)量(如t-值、F-值、χ2-值……),確定P值作出結(jié)論P(yáng)<α,拒絕H0、接受H1;否則,接受H0、拒絕H1假設(shè)檢驗(yàn)的基本步驟第六十四頁(yè),共七十六頁(yè)。統(tǒng)計(jì)資料的類型統(tǒng)計(jì)資料按其性質(zhì)一般分為——計(jì)數(shù)資料計(jì)量資料等級(jí)資料不同類型的統(tǒng)計(jì)資料應(yīng)采用不同的統(tǒng)計(jì)分析方法。第六十五頁(yè),共七十六頁(yè)。1、計(jì)數(shù)資料(measurementdata)是先將觀察單位按某種屬性或類別分成相互獨(dú)立的若干組,再清點(diǎn)各組觀察單位個(gè)數(shù)所得到的資料。如對(duì)一批某病患者檢驗(yàn)完畢后,清點(diǎn)呈陽(yáng)性或陰性反應(yīng)的人數(shù)。又如調(diào)查某人群的血型分布,先按A、B、AB、O四型分組,再清點(diǎn)各血型組的例數(shù)。計(jì)數(shù)資料所對(duì)應(yīng)的測(cè)量指標(biāo)稱為分類變量,所以計(jì)數(shù)資料也稱為分類變量資料,相對(duì)于后述的有序分類變量資料而言,此類資料一般指的是無(wú)序分類變量資料,可計(jì)算百分比或率等相對(duì)數(shù),需要時(shí)做百分比或率之間的比較,也可做兩事物之間相關(guān)的相關(guān)分析。第六十六頁(yè),共七十六頁(yè)。2、計(jì)量資料(enumerationdata)是用測(cè)量?jī)x器或其它定量方法對(duì)每個(gè)觀察單位的某項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定所得到的一組數(shù)值,一般帶有度量衡單位。如檢查某地青少年的體重,需要體重計(jì)稱量,以公斤等為單位,測(cè)得大小不一的體重值。其它如身長(zhǎng)(cm)、血壓(mmHg)、脈搏(次/分)、紅細(xì)胞(萬(wàn)/mm3)、轉(zhuǎn)氨酶(單位)等,都屬于計(jì)量資料。計(jì)量資料所對(duì)應(yīng)的測(cè)量指標(biāo)稱為數(shù)值變量,所以計(jì)量資料也稱為數(shù)值變量資料,可計(jì)算平均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差等指標(biāo),需要時(shí)做各均數(shù)之間的比較或各變量之間的分析。
第六十七頁(yè),共七十六頁(yè)。3、等級(jí)資料(rankeddata)又稱半定量資料,是將觀察單位按某種屬性或某個(gè)特征的等級(jí)順序分組,然后清點(diǎn)各組觀察單位的個(gè)數(shù)得來(lái)的資料。
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