医学科研中的统计设计

医学科研中的统计设计 2 科研设计 专业设计 统计设计 是科研工作的基石和保证 是多快好省地完成实验的基础 3 要做好实验设计 核心内容 4 实验设计三要素 5 实验设计四原则 6 随机化 核心是机会均等 使每个受试者进入各组的机会或概率相等 目的 防止选择研究对象或分组时加入人为主观因素的干扰 因此 随机不是随意 更不是随便 7 违背随机原则案例 随意选择研究对象或分组 某医院自2006年2月至2007年2月 采用射频热凝技术共治疗腰椎间盘突出症患者86例 现选择资料齐全的腰椎间盘突出症28例总结 探讨电针对骨关节炎的治疗作用 将40例膝骨关节炎患者按就诊顺序随机分为2组 每组20例 8 方法 简单随机化法 区组随机法 分层随机法 动态随机法 9 在对骨关节炎患者分两组时考虑 病情 轻 中 重 患病时间 短 长 非处理因素日常运动量 少 多 现治疗组和对照组各有了1例患者 他们的基本情况如表1所示 10 如果又来了一例新患者 其病情重 患病时间短 日常运动量多 应将此患者分入哪个组为好 试着将新患者分别分入治疗组和对照组 取 不平衡指数 较小者所对应的分配方案 11 对照 设立条件相同及诊断一致的一组对象 接受某种与实验组不一样的实验措施 目的 抵消非实验因素的干扰和影响 避免偏倚或系统误差 使结论具有可比性 更可靠和更有说服力 12 对照的形式 标准对照 互相对照 自身对照 安慰剂对照 交叉对照 对照的形式 13 对照原则的常见错误辨析1 缺乏对照 目的 观察大黄牡丹汤联合结肠透析治疗慢性肾功能衰竭 CRF 的临床疗效 方法 对98例CRF患者进行常规治疗 给予优质低蛋白低磷饮食 CRF基础治疗 如对血压 贫血及血糖等对症治疗 的同时 进行结肠透析及大黄牡丹汤水煎剂保留灌肠 观察患者治疗前后症状 体征改善情况 并用配对设计定量资料的t检验分析某些相关指标 结论 大黄牡丹汤联合结肠透析对CRF有明显的疗效 14 目的 川芎嗪对脑缺血再灌注后脑组织肿瘤坏死因子 TNF a 含量及髓过氧化物酶 MPO 活性的影响 方法 将36只雄性SD大鼠随机分为假手术组 模型组和川芎嗪组 假手术组不阻塞大脑中动脉 腹腔注射1ml生理盐水 模型组制备局灶性脑缺血再灌注模型 缺血前30min腹腔注射1ml生理盐水 川芎嗪组制备局灶性脑缺血再灌注模型 缺血前30min腹腔注射川芎嗪注射液 观察川芎嗪对脑缺血再灌注后脑组织TNF 含量及MPO活性的影响 对照原则的常见错误辨析2 对照不全 15 本资料涉及两个因素 1 是否制备局灶性脑缺血再灌注模型 2 是否注射川芎嗪注射液 这两个因素各有 是与否 两个水平 两个2水平因素全面组合应该有4组 但本文少了一组 不制备模型 腹腔注射川芎嗪注射液 组 本资料是一个两因素非平衡的组合实验的定量资料 若实验设计时增加了遗漏掉的那一组 则此实验设计就是一个2X2析因设计 16 17 表现为二个含义 1 是样本含量的大小2 是同一试验重复次数的多少 18 样本含量的估计 若观察指标是计量资料 两组均数差值的大小d 若观察指标是定性资料 它在人群中发生的频率P 第一类错误的概率 0 05把握度 1 0 80 单侧或双侧检验 19 计量资料样本量大小的计算 估计的标准差d 两样本均数之差 计数资料样本量大小的计算 N 样本含量的大小PC 对照组的发生率P1 实验组的发生率P PC P1 2 20 1 盲法 在临床疗效实验中 为了去除人 包括研究对象 观察者 资料整理者和分析者 的主观心理因素对研究结果的影响 使相应人员不知道研究中分组和研究对象接受处理情况 这种方法称为盲法 2 目的 为了有效地避免研究者或受试者的测量性偏倚和主观性偏见 21 单盲 仅有受试者不知道自己接受何种处理 双盲 受试者和研究者均不知道接受何种处理 三盲 受试者 研究者和资料统计分析者均不知道接受何种处理 开放性试验 受试者 研究者和相关人员均知道受试者接受何种处理 22 常用实验设计方法及错误辨析 单因素多水平设计 成组设计 随机区组设计 实验设计方法 拉丁方设计 析因设计 重复测量设计 单组设计 配对设计 正交设计 23 一 配对设计 配对设计 成对地选择研究对象 分别给予每对中的两个受试对象以不同的处理 配对的条件 影响实验效应的主要非处理因素 目的是消除两个比较组非处理因素的作用 24 方法 先将受试者编号 如第一对第1受试者编为1 1 第2受试者编为1 2 余类推 随机指定随机排列表第2行 取随机数字 舍去10 19之间的数字 并规定单数取甲乙顺序 双数取乙甲顺序 配对设计案例 试将10对受试者随机分入甲 乙两处理组 25 二 交叉设计 是一种特殊的自身对照设计 在配伍用药时 可以均衡因用药时间顺序不同对结果造成的影响 研究对象的分组方法同配对设计 分组后的研究分两个阶段 按以下流程安排实验 26 也称为配伍组设计或双因素设计 可同时分析两个因素的作用 增强试验效率 要求两因素应相互独立 无交互作用 三 随机区组设计 27 随机区组设计案例 要观察2个因素的作用 将20只动物分到五个区组 窝别 和四个处理组 药物 1 取同一品系的动物20只 其中每一区组取同一窝出生的动物4只 五个区组即为五个不同窝别的动物 2 将每一区组的4只动物分别顺序编号为1 4号 5 8号 9 12号 13 16号 17 20号 接受A B C D四种处理方式 3 借助随机排列表 任意指定5行 每行只随机取数1 4 其余数舍去 依次将随机数字记录于各配伍组的编号下 其随机数字即为该动物应分入的处理组 见表10 7 28 表10 820只动物的分组结果 表10 7按随机区组设计要求对20只动物进行分组 29 拉丁方 用r个拉丁字母排成r行r列的方阵 每行每列中的每个字母都只出现一次 此方阵叫r r拉丁方 拉丁方设计分别用行间 列间和字母间表示三个因素及其不同水平 拉丁方设计的基本要求是 必须是三个因素的试验 而且三个因素的水平数相等 三个因素相互独立 无交互作用 三个因素试验效应的测量指标服从正态分布且方差齐性 四 拉丁方设计 30 析因设计 是一种多因素的交叉分组设计 它不仅可检验每个因素各水平间的差异 而且可检验各因素间的交互作用 最简单的析因设计为2 2 或22 析因设计 其意义为 试验中共有2个因素 每个因素各有两个水平 再如 2 2 2 或23 析因设计 表示试验中有三个因素 每个因素各有两个水平 五 析因设计 31 2 2析因实验作用模式 六 重复测量设计 前述的设计方法中若其中的某个因素为前后重复测量 则为重复测量设计 其特点是前后测量的数据不能随机安排 数据之间不独立 有一定相关性 32 正交试验设计 可分析三个及三个以上因素的作用及其交互作用 以一套规格化的正交表 用最少的试验次数获得更多的信息 七 正交试验设计 33 某研究要安排3个试验因素 每因素有2个水平 因素之间有交互作用 请选择合适的正交实验设计方案 正交表应用案例 L4 23 正交表 34 设计类型辨析 1 不同色谱峰进样方式测定峰面积和PFIB染毒浓度 自身配对设计 成组设计 35 设计类型辨析 2 研究五种消毒液对四种细菌的抑制效果 随机区组设计 36 设计类型辨析 3 BMS与对照组的年龄 性别构成比较 两因素析因设计 37 设计类型辨析 4 甲乙两种方法处理的样品在不同稀释度条件下测得结果 两因素析因设计 38 设计类型辨析 5 肝纤维化SSS计分值治疗前后的情况比较 具有重复测量的两因素设计 39 错误辨析 型糖尿病总组及亚组体脂参数变化 多因素非平衡实验 需重新组合分辨设计类型 40 统计分析方法的选择 实验设计类型 结果变量的性质 前提条件判断 41 定量资料 成组设计 单因素多水平设计 多因素设计 单组设计 配对设计 独立性 正态性 方差齐性 独立性 正态性 NO非参数检验 YES参数检验 t检验 u检验 方差分析 秩和检验或其它 YES参数检验 NO非参数检验 配对t检验 t检验 42 定性资料 四格表某病患者接受手术时间与伤口感染情况观察 成组设计 2检验或Fisher精确检验 43 四格表两种培养基对同一批痰液标本同时培养的结果 配对设计 配对设计 2检验 Kappa检验 44 双向无序R C表某医院3年间4种甲状腺疾病在四季中的发病人数分布 现况调查 2检验或Fisher精确检验 45 等级资料 单向有序 结果变量为等级资料 R C表3种药物治疗某病患者疗效的观察结果 单因素多水平设计 秩和检验 Ridit分析 有序变量的logistic回归 46 双向有序 原因和结果变量均为等级资料 且属性不同R C表地方性甲状腺肿患者各年龄组疗效的观察结果 47 一般来说 有以下4个可能的分析目的 只关心各年龄组患者治疗结果之间的差异是否具有统计学意义 可将此时的 双向有序R C列联表资料 视为 结果变量为有序变量的单向有序R C列联表资料 选用 秩和检验 Ridit分析和有序变量的logistic回归分析 若希望考察年龄与疗效之间是否存在线性相关关系 通常采用Spearman秩相关分析方法 若2个有序变量之间的相关关系具有统计学意义 要进一步了解这2个有序变量之间的变化关系是呈直线关系还是呈某种曲线关系 此时宜选用线性趋势检验 若希望考察列联表中各行上的频数分布是否相同 宜选用一般 2检验或Fisher精确检验 48 双向有序且属性相同的R C表100例脑肿瘤患者临床诊断与CT诊断的结果 目的是 2种检测方法检测的结果之间是否具有一致性 故选用Kappa检验 49 高维列联表 列联表中包含的定性变量的格子数大于等于3 孕妇在2个诊所接受产前护理量与婴儿存活情况的观察结果 多重logistic回归分析方法 50 甲 乙医院用A B C3种药医治某病的疗效观察 有序变量的多重logistic回归分析方法 51 错误辨析 多重回归分析时常犯的错误 原文题目 妇科恶性肿瘤患者的生存期预测 作者先用单因素分析方法筛选自变量 即采用单因素方差分析 从初步调查的19项临床生化指标中筛选出9项对生存时间有显著影响的指标 再对这9项指标进行多重logistic回归分析 拟合回归方程的过程中采用了 后退法 筛选 变量 最后得到包含 呼吸困难 发热 年龄 KPS和血尿素氮 5个自变量的5重logistic回归方程 其主要结果列在下面的表中 请问 原作者筛选变量的策略正确吗 基于此5重logistic回归方程得到的结论可信吗 为什么 正确的做法是什么 52 肿瘤患者多因素分析及回归模型 53 辨析 在分析过程中 原文作者犯了3个错误 筛选变量的策略错误 仅根据单因素分析中有统计学意义 即P 0 05 的因素建立多重logistic回归方程 仅采取 后退法 这一种方法筛选自变量建立多重回归方程 很难保证结果就是非常理想的 表中给出的结果存在过失错误或有造假嫌疑 呼吸困难这个自变量之下的 重度 所在行中3个 处应该有数据 而原表中空缺 这很可能是过失误差所致 发热这个自变量的后两档分别相对于第一档 无 对应的P值都大于0 05 说明 发热 对 是否患肿瘤 这个结果变量的影响无统计学意义 不应该