中医药统计学ppt课件

中医药统计学 第一章 绪论 1 引子： 概率应用示例 n 随机 50个人聚在一起，其中有两个人 生日是同一天的概率在 97%以上，几乎可 以说 50个人中一定有两个人是同一天的生 日。神奇吧！计算如下： 2 统计应用示例 n 李颖同学的 中医基础理论 与 伤寒 论 成绩分别为 87分与 80分，李颖同学所 在班的这两门课程的平均成绩分别为 80分 和 65分，标准差分别为 7分和 10分。那么， 在班里，李颖同学擅长 中医基础理论 还是 伤寒论 的学习？ n 标准正态分布下： 3 n n 李颖同学在班里 中医基础理论 成绩排 在前 16%， 伤寒论 成绩排在前 7%，可 见李颖同学比较擅长 伤寒论 的学习。 耐人寻味吧！ 4 医药统计应用示例 n 小儿麻痹症在没有研制出疫苗之前是一种瘫痪或死亡 率很高的疾病。在疫苗人体试验的过程中，科学家随机抽 取了 400000名儿童并随机分成两组，试验组注射疫苗， 对照组注射安慰剂。结果发现试验组和对照组分别有 56、 138名儿童患上该病。 56与 138的差别是由随机抽样造成 的，还是由疫苗的免疫作用所致的？统计推断分析结论是 二者的差别超出了随机性本身所能解释的范围，疫苗有效 。从此以后，这种疫苗普遍接种，在许多国家根除了小儿 麻痹症。这是统计学为医学研究提供有力支持的代表实例 之一。 5 n 脊髓灰质炎 病毒是引起脊髓灰质炎的病毒 。该疾病传播广泛，是一种急性传染病。 病毒常侵犯中枢神经系统，损害脊髓前角 运动神经细胞，导致肢体松弛性麻痹，多 见于儿童，故又名 小儿麻痹症。 6 n 统计思维总有一天会像读与写一样成为一个有效率公 民的必备能力。 (至理名言 ) n H.G.Wells n n 赫伯特 乔治 威尔斯 (Herbert George Wells 1866 -1946)，英国著名小说家，尤以科幻小说创作闻名于世 。 1895年出版 时间机器 一举成名，随后又发表了 莫洛博士岛 、 隐身人 、 星际战争 等多部科幻小 说。 n 谨与同学们共享共勉！ 7 第一节 概述 n 中医药统计学的概念 n 统计学的发展简史 n 统计学的研究对象 n 中医药统计学的主要内容 n 统计学的特点和基本思想 8 三类现象 9 数学研究方法 10 11 统计学 (statistics) n 是研究随机现象数量规律性的应用数学， 是从随机现象数据中提取信息、知识的一 门科学与艺术，是一门方法性学科。它分 为理论统计学和应用统计学两大类。 12 理论统计学 (theoretical statistics) n 即数理统计学 (mathematical statistics)，是 以概率论为基础，从纯理论的角度，对统 计方法加以推导论证，中心的内容是统计 推断问题，实质是以归纳方法研究随机现 象的一般规律。 13 应用统计学 (applied statistics) n 是数理统计学的原理方法在不同学科领域的具体 应用。 n 数理统计学在生物学中的应用形成了生物统计学 (biostatistics)； n 在医学中的应用形成医学统计学（ medical statistics)、卫生统计学 (health statistics)和中医 药统计学 (statistics for traditional chinese medicine)等。 14 中医药统计学 （ statistics for traditional chinese medicine) n 是研究中医药领域中随机现象客观规律的 一门方法性学科，它运用数理统计学的基 本原理与方法，结合医药实际，阐述中医 药领域研究设计、收集资料、整理资料、 分析资料、结果报告与结论表达。它属于 应用统计学，是医药科学研究的重要工具 与手段。 15 16 统计学的发展简史 n 人类实践是统计学产生的源泉，人类认识 是统计学发展的动力。远古时代，人类利 用手指、石子、贝壳、小木棍以及绳索等 工具进行的计数活动就蕴藏着统计萌芽， 但是，人类由统计实践上升到统计学，却 只有 300多年的历史。 17 n 17世纪中叶至 18世纪初期为古典统计学的 发展时期。统计学一词源于 state，统计学 意指国家国情的叙述，其研究方法主要采 用文字记述和形式逻辑比较法，用于人口 、国力等情况的统计和分析。 18 n 18世纪后叶至 20世纪初期为近代统计学的 发展时期。误差理论和大数法则得到了应 用和发展，其研究方法主要是建立在大样 本上的大量观察法，重视运用统计指标和 统计图表对数字资料进行统计描述。 19 n 20世纪初期至今为现代统计学的发展时期 。 1908年，英国统计学家戈赛特（ W.S.Gosset， 1876-1937）在生物统计杂志 “Biometrika”上以笔名 student发表了 t分布 ，开创了小样本的研究，从而使统计学由 “ 描述统计 ”向 “推断统计 ”发展，开创了现代 统计学的新纪元。 20世纪 50年代，电子计 算机技术的发展和应用，促进了统计方法 的应用与发展。 20 n 当今，现代统计学的发展有如下几个明显趋势： 随着数学的发展，统计学依赖和吸收的数学方法 越来越多；统计方法与计算机技术相结合，已渗 透到了所有学科部门，以统计学为基础的边缘学 科不断形成；统计与实质性学科（如社会、经济 、生物、医学等）、统计软件、现代信息相结合 ，所发挥的功效日益增强；统计学的作用与功能 已从描述事物现状、反映事物规律，向抽样推断 、预测未来变化方向发展，已成为具有方法论性 质的综合性学科。 21 统计学的研究对象 n 统计学所研究的对象是具有变异的事物 ，其变异为同质基础上的变异。 n 同质（ homogeneity） 指观察单位间被研 究指标的影响因素相同。（可控因素） n 变异（ variation） 指在同质基础上各观察 单位间某观察指标的差异。 n 统计学是处理变异数据的科学，没有变异 就无需统计学。 22 n 医药事物（现象）大多数都是具有变异的 事物（现象），概率论称具有变异的事物 （现象）为随机事件。 n 中医药统计学可将医药随机事件通过一定 数量的观察、对比、分析与推断，由偶然 性（不确定性）现象的剖析，发现事物内 在的必然性（确定性）规律。 23 中医药统计学的主要内容 n 中医药统计学以研究统计设计和统计方法 为主要内容。 n 研究统计设计：实验设计、临床试验设计 以及调查设计等 n 统计方法包括：统计描述、统计推断和关 系分析等。 24 统计学的特点和基本思想 n 统计学认识事物现象有如下特点： 数量性、群体性、具体性和概率性等。 n 统计学的基本思想可归纳为： 变异、随机抽样研究和概率的思想。 统计结论中没有 “证明 ”， 只有在一定概率水平上的推论。 25 第二节 统计学几个基本概念 n 总体与样本 n 参数与统计量 n 误差 n 概率 26 总体与样本 n 总体（ population） 是根据研究目的所确 定的同质观察单位的全体。 n 有限总体 与无限总体 n 样本（ sample） 是从总体中随机抽取的具 有代表性的个体的集合。 n 抽样研究 （ sampling study）是从总体中抽 取样本，通过对样本的定量或定性测量结 果来推断总体。 27 n 抽样研究的目的是用样本的特征正确可靠 地推断总体的特征，所以样本必须对总体 具有良好的代表性，抽样研究应注意如下 几点： n 样本含量足够大 n 遵循 随机抽样 原则 n 样本的构成分布应基本上与总体构成分布 保持一致 28 参数与统计量 n 反映总体的统计指标称为参数（ parameter ），用希腊字母表示，如： n 反映样本的统计指标称为统计量 (statistics) ，用拉丁字母或英文字母表示，如： 29 n 对某一事物而言，总体参数是该事物本身 固有的、不变的，而统计量则随着实验不 同而不同，但统计量的分布是有规律的， 如小样本均数服从 t分布，大样本均数服从 正态分布等，这些规律是统计推断的理论 基础。 30 误差 n 误差（ error） 泛指观测值与真实值之差以 及样本统计量与总体参数之差。主要分为 非随机误差与随机误差，非随机误差包括 系统误差和过失误差，随机误差包括随机 测量误差和随机抽样误差。 31 n 系统误差（ systematic error） 是指在实 际观测过程中，由受试对象、研究者、仪 器设备、研究方法、非实验因素影响等原 因造成的有一定倾向性或规律性的误差。 如仪器初始状态未调整到零、标准试剂未 经校正所致误差。其特点为：观察值有系 统性、方向性、周期性的偏离真值。这类 错误可以通过严格的实验设计和技术措施 消除。 32 n 过失误差（ gross error） 由于观察过程中 不仔细造成的错误判断或记录。应认真检 查核对，否则将会影响研究结果的准确性 。 33 n 随机测量误差（ random measurement error） 是指各种偶然因素（如电压、环境 温度等）的影响造成对同一对象多次测定 的结果不完全一样，或同一样品不同观察 者之间的差异。该误差不可避免，但要控 制在容许范围内。提高操作者熟练程度可 以减少这种误差。 34 n 随机抽样误差（ random sampling error） 简 称抽样误差（ sampling error），是由于随机抽样 所引起的样本统计量与总体参数间的差异以及各 样本统计量之间的差异。医学现象的变异总是客 观存在的，因而在抽样研究中，抽样误差总是不 可避免的，它虽无方向性，但有一定的分布规律 ，是可估计、可控制的，其大小可通过计算标准 误间接地反映出来。样本对总体的代表性越好， 抽样误差越小，反之，抽样误差越大。抽样误差 揭示样本距总体的实际值可能有多远。 35 准确度、精确度、效度、信度 36 37 概率 n 频率（ frequency） 概率（ probability） n 在 概率论 上称频率收敛于概率。 n 概率 是反映随机事件发生的可能性大小的 度量，用 P表示，取值范围为 0， 1。 n 随机事件的概率为 0-1；必然事件的概率等 于 1；不可能事件的概率等于 0。 38 n 统计学通常把等于小于 0.05或 0.01的随机事 件称为 小概率事件 。（人为规定） n 一般认为小概率事件在一次试验中是不大 可能发生的，这就是 小概率原理 ，它是统 计推断的重要原理。 39 第三节 资料类型 n 数值资料 n 分类资料 n 相互转换 40 n 资料（ data） 又称数据，由变量及其变量 值组成。资料类型与变量类型相对应。 n 变量（ variable） 是指观察单位的某种特 征或属性，即研究的项目或指标。变量的 测定结果称为变量值（ value of variable） 或观察值（ observed value）。 41 n 数值资料（ numerical data） 又称定量资 料（ quantitative data）或计量资料（ measurement data），是由仪器、工具或 其它定量方法测定的某项指标量的大小所 得到的资料。例如：测量 100名男大学生的 身高所获得的资料就是数值资料。 42 n 分类资料（ categorical data） 又称定性资料 (qualitative data)或计数资料（ count data），是将事物按 不同的属性归类，清点每一类的数量多少所得到的资料。 根据类别数的不同，计数资料分为二分类资料（ binary data）、无序多分类资料（ unordered categorical data） 和有序多分类资料（ ordered categorical data），后者也 称等级资料。 n 例如将 100名大学生按性别分组：男 53例，女 47例，此资 料就是二分类资料；按 ABO血型分组： A型 39例、 B型 20例 、 O型 17例、 AB型 24例，此资料就是无序多分类资料。 43 n 等级资料 (ordinal data)又称半定量资料 （ semi-quantitative data）或有序多分类资 料（ ordered categorical data），是将事物 属性按组别之间有程度或等级差别进行归 类所得到的资料。例如用某中药治疗某种 疾病患者 50名，按临床疗效等级分为痊愈 26例、显效 12例、好转 7例、无效 5例，此 资料就为等级资料或有序多分类资料。 44 n 根据分析的需要，各种资料可进行相互转化。可 将数值资料转化为分类资料或等级资料，反过来 ，分类资料和等级资料可通过数字编码或赋值， 即数值化方式，转化为数值资料。 n 需要注意的是：数值资料变为分类资料或等级资 料时信息量将减少，因此在收集数据阶段应尽量 收集数值数据，并用原始数值资料建立数据集 。 45 n 连续型随机变量是指在某一区间可取任何值的变 量，如身高（ cm）、体重（ kg）、血压（ KPa） 等； n 离散型随机变量是指在某一区间只可取有限的几 个值的变量：如家庭人口数、脉搏（次 /分）等。 n 数值资料对应的数值变量可以是连续型随机变量 ，也可以是离散型随机变量；分类资料和等级资 料对应的分类变量和等级变量只能是离散型随机 变量。 46 n 无序多分类变量又称名义变量（ nominal variable），意指各种被命好的分类，在各 种分类中没有隐含的顺序，这与等级变量 不同。 n 但是，等级变量中各分类之间的差异不能 被认为是相等的。 47 第四节 基本步骤 n 研究设计 n 收集资料 n 整理资料 n 分析资料 n 结果报告与结论表达 48 第四节 基本步骤 n 医药研究中的统计工作步骤包括： n 研究设计、收集资料、整理资料、分析资 料、结果报告与结论表达等。 n 这几个步骤是密切联系不可分割的，任何 一个环节发生缺陷都会影响研究结果的质 量和认证。 49 研究设计 n 研究设计（ research design） 就是拟订一 份合理的实验计划，将有关的研究方法与 步骤的纲目拟订出来，用以保证取得一个 较为客观的研究结果。根据对研究对象是 否施加干预措施，可将研究分为观察研究 和实验研究两大类。 50 n 专业设计 (specialized design)是指用什 么方式、方法验证假说或回答有关专业问 题。目的在于保证成果的实用性、可行性 和创新性。做好专业设计一般需要具有过 硬的专业知识、较强的查阅文献能力和善 于多学科交流与合作的能力。 51 n 统计设计 (statistical design)是指如何合 理地安排实验内容，选择实验对象，计算 样本含量，对实验结果进行有效的分析。 目的在于保证结果的经济性、重复性、可 靠性和科学性。实验统计设计，应遵循随 机、对照、重复和均衡四个基本原则。临 床试验研究还要遵从盲法的原则。 52 n 研究者一定要树立 “设计优先 ”的思想，只有 缜密完善的研究设计，才能获得真实可靠 的研究结果。中医药统计学用于医药科学 研究，应从研究设计阶段开始，而不是在 需要数据处理时。实验完成后再找统计学 家无异于请统计学家为实验进行 “尸体解剖 ” ，统计学家或许只能告诉你失败的原因。 53 收集资料 n 收集资料 (data collection)是指根据研究 目的，按照设计要求去准确、及时和完整 地收集原始资料。医药研究资料来源大致 有：日常医疗工作记录和报告卡，统计报 表，专题调查与实验或试验研究资料，公 共或共享的其它资料。 54 n 收集资料的过程实际上是具体调查或实验 实施的过程，要有科学的态度，实事求是 的精神，如实收集资料，并应用通用或共 享的数据库软件（如 Excel,Access,SQL,Epidata等）将收集到的 资料及时建立电子数据库。 55 整理资料 n 整理资料 (sorting data)是把收集到的原始资料 ，有目的、有计划地进行科学的加工（如分组或 汇总），使其系统化、条理化，以便更好地揭示 所研究事物的规律性，有利于统计分析。整理资 料包括资料核查和设计分组与汇总等。首先检查 原始记录，及时纠错补漏；其次是标记可疑值， 必要时对可疑值重新观测。根据资料的性质或数 量特征，对资料进行分组，需要时按不同组段对 原始资料进行归纳计数。 56 分析资料 n 分析资料（ analysis data） 就是对资料进行统计 分析。主要包括统计描述 (statistical description) 与统计推断 (statistical inference)。 n 统计描述是指用适合资料性质的统计指标、统计 图表等，对资料的数量特征及其分布规律进行表 达，以反映变量值的水平、频率、联系强度。 n 统计推断是通过抽样研究，根据样本资料所提供 的信息，对未知总体做出具有一定概率性的估计 和推断，它包括参数估计和假设检验两方面。 57 结果报告与结论表达 n 信息时代，医药科研设计、资料数据库的 建立与管理、统计分析的大多数任务可以 交给计算机完成，正确领悟统计思想以及 统计软件所输出的结果，并在研究报告和 论文中作出适当的解释与表达显得越来越 重要。 58 n 统计学既是一门科学又是一门艺术，其艺术性是通过表达 来体现的。医学研究性论文主要由摘要、引言、材料与方 法、结果和讨论 5个部分组成，而每一部分或多或少都涉 及统计表达，需要明确指出所使用的统计设计与分析方法 ，观察对象的纳入与剔除标准，是否随机抽样与随机分组 ，使用的何种统计软件及其版本，样本统计量、总体参数 可信区间，检验统计量、值，并结合各学科专业知识对统 计分析结果作出合理的解释，进而得出可信赖的专业结论 。另外，可借助统计图表直观、形象表达统计结果。统计 结果的规范化报告和结论的正确表达，能提高研究的认证 度，也便于各层次的学术交流与研究。 59 第五节 作用与学习方法 n 中医药统计学的作用 n 学习方法 60 中医药统计学的作用 n 医学统计学是医学科学研究的重要工具与 手段，为医学科学研究提供统计思维、统 计设计和统计分析方法。其思维和方法已 渗透到医药研究和管理决策的方方面面。 61 n 中医学基础研究：气、血、营、卫的研究，经络的研究 指标的选择与比较，证指标