科研设计及统计分析中存在的问题

1、1科研设计及统计分析中存在的问题科研设计及统计分析中存在的问题 一一 、科研三要素与论文题科研三要素与论文题 二二 、科研设计中专业设计与统计学设计科研设计中专业设计与统计学设计 三三 、统计方法选择及流程图、统计方法选择及流程图 四四 、统计图表中的问题统计图表中的问题2一一 、科研三要素与论文题、科研三要素与论文题处理因素处理因素 受试对象受试对象 实验效应实验效应1、不同剂量喷他佐辛对老年患者脊麻效果的临床、不同剂量喷他佐辛对老年患者脊麻效果的临床观观 察察2、Lak细胞治疗慢性活动性乙肝病人的疗效观察细胞治疗慢性活动性乙肝病人的疗效观察3、65例小儿急性偏瘫临床与例小儿急性偏瘫临床与C

2、T分析分析4、吸入、吸入C02对心脏活动的影响对心脏活动的影响5、吸入、吸入3% C02过程中人体过程中人体ECG的变化的变化6、腹腔镜治疗新生儿腹股沟斜疝可行性研究、腹腔镜治疗新生儿腹股沟斜疝可行性研究3二、科研设计的基本内容二、科研设计的基本内容 科研设计应包括两类设计：一为专业设计、科研设计应包括两类设计：一为专业设计、一为统计设计。其统计设计的基本内容是：一为统计设计。其统计设计的基本内容是： 1, 围绕研究目的，确定统计设计方案。围绕研究目的，确定统计设计方案。 2,合理安排处理因素，及水平。合理安排处理因素，及水平。 3, 确定受试对象的取舍、如何分组及样本例数的确定受试对象的取舍

3、、如何分组及样本例数的确定。（重复原则）确定。（重复原则） 4, 确定实验方法及观察指标。（主、客观指标）确定实验方法及观察指标。（主、客观指标） 5, 如何控制误差；（系统误差、抽样误差）如何控制误差；（系统误差、抽样误差） 6, 如何实施实验；如何收集实验数据；如何实施实验；如何收集实验数据； 7, 确定统计分析方法。（见统计方法流程图）确定统计分析方法。（见统计方法流程图）4 专业设计 统计设计要求：运用专业理论、技术设计 运用统计学知识和方法设计内容：确定实验对象、观察指标、 确定设计方案，资料的收集， 材料、方法等。 分析指标及分析方法。 目的：完成科研课题，验证假设， 减小误差，提

4、高效率，保证样 保证课题的先进性 本的代表性、可靠性、可重复性 科科 研设计内容研设计内容Goto 15 实验研究设计的几种型式实验研究设计的几种型式(一)，完全随机设计完全随机设计 （Completely random design ) 又称作单因素设计，用于两个均数或多个又称作单因素设计，用于两个均数或多个 均数的比较。均数的比较。该设计有两种分组方式：该设计有两种分组方式： 1, 采用随机方法分别从不同总体中抽样，获得代表不同总体采用随机方法分别从不同总体中抽样，获得代表不同总体的样本。的样本。 2, 采用随机的采用随机的 方法将每个对象分配到各处理组中。方法将每个对象分配到各处理组中。

5、 完全随机设计优点完全随机设计优点 ：简单易行：简单易行 缺点缺点 ：实验效率低，只能分析一个因素。：实验效率低，只能分析一个因素。 完全随机设计的实验结果其统计方法完全随机设计的实验结果其统计方法 ： 1, 两处理组的均数比较常用两处理组的均数比较常用 t 检验或秩和检验。检验或秩和检验。 2, 多个处理组的均数比较常用方差分析或秩和检验。两两多个处理组的均数比较常用方差分析或秩和检验。两两比较采用比较采用 q 检验。检验。6例例 ：将：将16只小鼠分为只小鼠分为 甲、乙、丙、丁甲、乙、丙、丁 四组四组 用随机排列表用随机排列表 ，选用第，选用第 5 行行 116排列。排列。 编号编号 1

6、2 3 4 5 6 7 8随机号随机号 16 01 14 07 10 03 02 11 编号编号 9 10 11 12 13 14 15 16随机号随机号 06 09 12 05 13 08 15 04 随机号随机号 随机区组设计随机区组设计 1 4 分在分在 甲组甲组 ：2、7、6、16. 5 8 乙组乙组 ：12、9、4、14. 9 12 丙组丙组 ：10、5、8、11.13 16 丁组丁组 ：13、3、15、1. 7(二二)，配对设计，配对设计 （paired design ) 是将受试对象按一定条件或某些特征配成对子，然后把是将受试对象按一定条件或某些特征配成对子，然后把每对中的两个受

7、试者随机分配到每对中的两个受试者随机分配到 实验组和对照组。实验组和对照组。 配对设计的形式有：配对设计的形式有： 1, 自身配对设计：自身配对设计： 是对同一受试对象给予两种处理或同一是对同一受试对象给予两种处理或同一对象处理前后的比较对象处理前后的比较 2, 同源配对设计：同源配对设计： 选择同一窝的两只动物配成一对，用随选择同一窝的两只动物配成一对，用随机的方法确定每一对中的一只动物接受机的方法确定每一对中的一只动物接受 A 处理，另一只接受处理，另一只接受 B处理。处理。 3, 异体配对设计：异体配对设计： 将两个条件相似的受试对象配成一对，将两个条件相似的受试对象配成一对，然后用随机

8、的方法确定每一对中的一个受试对象接受然后用随机的方法确定每一对中的一个受试对象接受 A 处理，处理，另一个接受另一个接受 B 处理。处理。 配对设计的优点：是受试对象间的个体差异小，处理组间配对设计的优点：是受试对象间的个体差异小，处理组间均衡性好。均衡性好。 缺点：要求条件比较严格，实践中不易达到。缺点：要求条件比较严格，实践中不易达到。 配对设计资料的统计处理常用配对设计资料的统计处理常用 ：配对：配对 t 检验或秩和检验。检验或秩和检验。 8 异异 体体 配配 对对 资资 料料对子号对子号 新新 药药 组组 安安 慰慰 剂剂 组组 差差 值值 d 1 36 45 9 2 45 65 20

9、 3 65 70 5 4 55 65 10 5 65 63 -2 6 60 60 0 7 42 51 9按配对处理按配对处理 按组间处理按组间处理 = 7.29 s = 7.3 = 52.57 = 59.86Sx = 2.76 Sc =10.32 t = 2.64 P 0.05d1x2x9 （三）、析因设计（三）、析因设计 （Factorial design ) 是将两个或多个因素的各个水平进行排列组合，交差分组进是将两个或多个因素的各个水平进行排列组合，交差分组进行实验，用于分析各因素、各水平的交互作用，寻求最佳组合。行实验，用于分析各因素、各水平的交互作用，寻求最佳组合。 析因设计的优点析

10、因设计的优点 ： 1, 可用于多因素、多水平实验研究，并能分析它之间有无交可用于多因素、多水平实验研究，并能分析它之间有无交互作用。互作用。 2, 析因分析能充分地利用原始数据。析因分析能充分地利用原始数据。 3, 析因分析估计出的效应及交互作用独立于其它效应。析因分析估计出的效应及交互作用独立于其它效应。 效因分效的缺点效因分效的缺点 ：当实验因数多时，所需实验排列组合巨增，：当实验因数多时，所需实验排列组合巨增， 实践起来较麻烦。常用实践起来较麻烦。常用 2 X 2 析因分析。析因分析。举例举例 ：四种治疗缺铁性贫血方法的疗效比较：四种治疗缺铁性贫血方法的疗效比较 10 四种治疗缺铁性贫血

11、方法的比较四种治疗缺铁性贫血方法的比较 (RBC 增加量）增加量） 食食 疗疗 食疗食疗A 药药 食疗食疗B 药药 食疗食疗A+B 0.8 1.3 0.8 2.1 0.9 1.2 1.1 2.2 0.7 1.1 1.0 2.0X 2.4 3.6 3.0 6.3 0.8 1.2 1.0 2.1 方差分析结果：方差分析结果： A药药 F= 169 P 0.0 B药药 F= 91 P0.0 药药 F= 36 . x11A ,B 药交互作用表药交互作用表 B 药药 合合 计计 不不 用用 用用 A 不不 用用 0.8 1.0 1.8 药药 用用 1.2 2.1 3.3 合合 计计 2.0 3.1 5.

12、1 分分 析：析： A + B 疗疗 效效 = 2.1 0.8 = 1.3 A 药药 疗疗 效效 = 1.2 0.8 = 0.4 B 药药 疗疗 效效 = 1.0 0.8 = 0.2 A + B 协协 同同 疗疗 效效 = 1.3 0.4 0.2 = 0.7 12（四），（四）， 拉丁方设计拉丁方设计 （Latin square design ) 拉丁方是由拉丁字母组成的方阵。拉丁方是由拉丁字母组成的方阵。 例：例：33的拉丁方的拉丁方 A B C B C A C B A B C A A B C B A C C A B C A B A C B 若实验过程涉及到三个因素，各个因素间无交互作用且水

13、平若实验过程涉及到三个因素，各个因素间无交互作用且水平数数 相同，可用拉丁方设计。相同，可用拉丁方设计。 拉丁方设计的优点拉丁方设计的优点 ： 1, 安排三个因素，实际进行二个因数实验，另一个因数安排三个因素，实际进行二个因数实验，另一个因数 化整为零，检验效率高。化整为零，检验效率高。 2, 本设计可看成是纵横为配伍设计，因而均衡性好。本设计可看成是纵横为配伍设计，因而均衡性好。 3, 节省大量实验对象节省大量实验对象 。 拉丁方设计的缺点拉丁方设计的缺点 ： 1, 每个实验条件下（即每个格子）只做一次实验，因而重复每个实验条件下（即每个格子）只做一次实验，因而重复 性差，可用增加拉丁方的个

14、数耒弥补。性差，可用增加拉丁方的个数耒弥补。 2, 要求三个因素相互独立，无交互作用，并且各因数的水平要求三个因素相互独立，无交互作用，并且各因数的水平 数相同。数相同。 13 拉丁方设计举例拉丁方设计举例 ： 大鼠不同时辰针刺强度差别与下丘脑交叉上核功能活动之间大鼠不同时辰针刺强度差别与下丘脑交叉上核功能活动之间 关系的研究。关系的研究。 系三个因系三个因 素，三个水平的设计。素，三个水平的设计。 一，动物处理时间一，动物处理时间 二，体重（克）二，体重（克） 三，针刺强度三，针刺强度 甲甲, 子时（子时（1 点）点） 1, 80 A ，不刺，不刺 乙乙, 卯时卯时 （7点）点） 2, 16

15、0 B，针刺，针刺10分分 丙丙, 午时午时 （13点）点） 3, 240 C，电，电 针针10分分 若用完全随机设计若用完全随机设计 ： 33 = 27 组次组次 若每组次用若每组次用 5 只动物则只动物则 27 5 = 135 只只 若用拉丁方设计只需若用拉丁方设计只需 9 18 只只 其设计方案是其设计方案是 14 拉拉 丁丁 方方 设设 计计 方方 案案（ 的拉丁方）的拉丁方） 体体 重重 1 2 3 时时 甲甲 A B C 乙乙 B C A 辰辰 丙丙 C A B 资料结果用资料结果用“三因素方差分析方法三因素方差分析方法”处理处理 15 科研设计的基本内容科研设计的基本内容 2 、

16、3 科研设计应包括两类设计：一为专业设计、科研设计应包括两类设计：一为专业设计、一为统计设计。其统计设计的基本内容是：一为统计设计。其统计设计的基本内容是： 1, 围绕研究目的，确定统计设计方案。围绕研究目的，确定统计设计方案。 2,合理安排处理因素，及水平。合理安排处理因素，及水平。 3, 确定受试对象的取舍、如何分组及样本例确定受试对象的取舍、如何分组及样本例数的确定。（重复原则）数的确定。（重复原则） 4, 确定实验方法及观察指标。确定实验方法及观察指标。 5, 如何控制误差；如何控制误差； 6, 如何实施实验；如何收集实验数据；如何实施实验；如何收集实验数据； 7, 确定统计分析方法。

17、确定统计分析方法。16观察针刺麻醉效果设计观察针刺麻醉效果设计针的粗细：粗针的粗细：粗 、中、中、 细细针刺强度：强针刺强度：强 、中、中、 弱弱留针时间：留针时间：15 、10 、 5 分分 三因素三水平三因素三水平 3 3 = 27组组 x 10只只 = 270只只 二因素三水平二因素三水平 3 2 = 9 x 10 = 90 只只 三因素二水平三因素二水平 2 3 = 8 x 10 = 80 只只 二因素二水平二因素二水平 2 2 = 4 x 10 = 40 只只17 重复的原则重复的原则( principle of replication) 重复是指实验次数或例数的问题。即例数问题。重

18、复是指实验次数或例数的问题。即例数问题。 重复的目的是：重复的目的是： 1, 消除非处理因素的影响。消除非处理因素的影响。 2, 使实验效应更具代表性，反应其真正的客观规律。使实验效应更具代表性，反应其真正的客观规律。 例数多少的确定：例数多少的确定： 1, 一般估计法一般估计法 （1）临床试验：每组病例）临床试验：每组病例 30 例例 （2）动物实验：大动物至少）动物实验：大动物至少35 只只 小动物小动物 每组每组 1020 只只18 （3）根据实验中影响因素，确定例数重复的原则是控制误差的一个重要手段。重复的程度表现为实验例数的多少，即样本含量。例数太少，不能反映事物的内部规律，会把偶然

19、现象当成规律，得出错误结论。影响因素 例数可少 例数可多资料类型 数值变量 分类变量变异程度 S 小 S 大指标差异 大 小相关程度 密切 不密切非实验因素 控制严 控制不严各组例数 相等 不相等设计方案 合理 不合理19各组例数相等，检验效率高各组例数相等，检验效率高 ，例：，例： 一，一， 对照组对照组 ：N = 40 治愈率治愈率 5 % （ 2 / 40 ) 实验组实验组 ： N = 40 治愈率治愈率 25% ( 10 / 40) X2 = 6.27 P 0.0520 科研设计的基本内容科研设计的基本内容 4 、5 科研设计应包括两类设计：一为专业设计、科研设计应包括两类设计：一为专

20、业设计、一为统计设计。其统计设计的基本内容是：一为统计设计。其统计设计的基本内容是： 1, 围绕研究目的，确定统计设计方案。围绕研究目的，确定统计设计方案。 2,合理安排处理因素，及水平。合理安排处理因素，及水平。 3, 确定受试对象的取舍、如何分组及样本例确定受试对象的取舍、如何分组及样本例数的确定。数的确定。 4, 确定实验方法及观察指标。确定实验方法及观察指标。(主、客观）主、客观） 5, 如何控制误差；系统误差、抽样误差如何控制误差；系统误差、抽样误差 6, 如何实施实验；如何收集实验数据；如何实施实验；如何收集实验数据； 7, 确定统计分析方法。确定统计分析方法。21 Richard

21、 Doll 病人随机分配表病人随机分配表十位数十位数 个个 位位 数数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 T C C C T C T T C T 1 C C T T C T T C T C 2 T C T C C T C T T C 3 C T T T T C C C C T 4 T T T C T C T C C C 5 T C C T T C T T C C 6 T T C T C T C C T C 7 C T T C T C T C C T 8 C T C C C T C T T T 9 C C C T C T C T T T22可疑数字的取舍可疑数字的取舍Grubbs法法

22、例例0.16、0.17、0.17、0.16、0.18、 0.30 X = 0.19 0 S =0.054 T = 2.00 ( 0.168 , 0.008 )STXTiGrubbs法法 T n 界值表（界值表（=0.05）n0.05n0.0561.82102.1871.94112.2382.03122.2992.11132.33Tan T判断：方差齐性和偏态的简单判断方差齐性和偏态的简单判断 1、变异系数变异系数 cv % = s / x 30% 变量较为分散，波动大，资料呈偏态资料。较为分散，波动大，资料呈偏态资料。 2、 S1 / S 2 1 以上以上 为方差不齐为方差不齐 S 2 / S

23、2 3 为方差不齐。为方差不齐。 说明说明 ：S 大者为大者为 分子，小者为分母。分子，小者为分母。3、 数据中有不确定数字数据中有不确定数字 如如 20 等，为偏态资料等，为偏态资料。4、 当样本例数在当样本例数在 100及以上及以上 可不进行齐性检验。可不进行齐性检验。 24SDSD的意义与区别与_SExSDxOPa215n5 .770 .880 .200 .880.20155.77nsSE:SE:SD)5 .1655 .10()0 .1080 .68(25统计学结论要规范统计学结论要规范 testtxx810_2_105. 0210H差异有统计学意义拒绝05.00,05.0HtPt差异无

24、统计学意义接受05.00,05.0HtPt不规范表述：不规范表述：1、P0.05 差异有显著性，差异有显著性，P0.05或或P0.05，不写明是，不写明是 t、F、x2、r 等。等。2620. 210t分析。，差异无统计学意义的当05. 0P20. 210t262. 210,05. 0t双812. 11005. 0t，单05. 0P05. 0P20. 212t179. 212,05. 0t双05. 0P1、2、增n27多个均数比较不宜用多个均数比较不宜用 t ,而要用而要用 F例：A、B、C、D，四组均数（n=10） 用t检验时问题在于： 1、重复次数多 , 6次 2、扩大第一类错误 1-(1

25、-0.05)6 =0.265 3、n减少，t检验时n为20，资料利用率低。F检验时n为40，结论的可靠性高。 t624次C28相关系数（相关系数（r) 密切程度判断密切程度判断1、r 不仅凭数字大小下结论，还必须经过假设不仅凭数字大小下结论，还必须经过假设 检验检验 P 0.05。2、r 的密切程度的密切程度. 不是依据不是依据 P 0.05 或或 P 0.01。3、 r 的密切程度应借助的密切程度应借助 r 2 (决定系数）判断。决定系数）判断。 例：例： r = 0.3 P 0.7 高度相关高度相关 | r | 0.4 0.7 中度相关中度相关 | r | 0.4 低度相关低度相关2930统统计计资资料料 直