【摘要】 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、 資料搜集與整理分析是科學(xué)研究的3個(gè)緊密聯(lián)系的階段， 而良好的設(shè)計(jì)是順利地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)、 分析數(shù)據(jù)的先決條件。統(tǒng)計(jì)方法的選擇與正確應(yīng)用依賴于研究方案中的統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?設(shè)計(jì)類型、 觀察指標(biāo)組成的資料性質(zhì)和樣本大小等。

【關(guān)鍵詞】 統(tǒng)計(jì)學(xué); 統(tǒng)計(jì)方法; 統(tǒng)計(jì)分析; 研究設(shè)計(jì)

正確運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法的前提是良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。如果試驗(yàn)前沒有良好的設(shè)計(jì)， 或者設(shè)計(jì)存在缺陷， 那么， 即使使用高級的計(jì)算機(jī)和復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)方法處理數(shù)據(jù)， 也只能得到錯(cuò)誤的結(jié)論。對于生物（醫(yī)學(xué)）研究者來說， 統(tǒng)計(jì)問題咨詢應(yīng)該在一個(gè)研究項(xiàng)目開始之前， 而不是在研究數(shù)據(jù)出來以后。沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過生物（醫(yī)學(xué)）統(tǒng)計(jì)學(xué)的許多實(shí)際工作者常常錯(cuò)誤地認(rèn)為統(tǒng)計(jì)分析是在試驗(yàn)完成后才考慮的問題， 而且不考慮研究目的、 資料類型以及統(tǒng)計(jì)方法的前提條件等有關(guān)統(tǒng)計(jì)方法選擇的問題。需強(qiáng)調(diào)的是，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、 資料搜集與整理分析是科學(xué)研究的三個(gè)緊密聯(lián)系的階段， 而良好的設(shè)計(jì)是順利地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和收集數(shù)據(jù)、 分析數(shù)據(jù)的先決條件， 希望通過運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法的計(jì)算來彌補(bǔ)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤是不可能的， 也是有害的[1]。

1 統(tǒng)計(jì)分析步驟

統(tǒng)計(jì)方法的選擇依賴于研究方案中的統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)。統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)是要求研究工作者， 根據(jù)研究目的規(guī)定研究因素， 選擇觀察指標(biāo)， 確定研究對象的樣本含量， 擬定研究的實(shí)施方法及數(shù)據(jù)收集、 整理和分析的模式， 以達(dá)到用最少的人力、 物力和時(shí)間， 獲得可靠的結(jié)論。在實(shí)際工作中， 必須根據(jù)醫(yī)學(xué)研究目的、 設(shè)計(jì)類型、 資料性質(zhì)、 樣本大小和分析過程中所遇到的各種實(shí)際情況等， 并結(jié)合專業(yè)方面的知識來恰當(dāng)?shù)剡x擇和運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法， 才能做出正確的、 符合實(shí)際的結(jié)論。在區(qū)分了研究資料的反應(yīng)變量和解釋變量的基礎(chǔ)上， 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析主要回答兩個(gè)問題: 一是反應(yīng)變量的差異是否可歸因于分組因素或?qū)Ρ纫蛩兀?二是多個(gè)反應(yīng)變量之間是否存在某種聯(lián)系？ 因此， 醫(yī)學(xué)科研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析大致分以下4個(gè)步驟。

1.1 數(shù)據(jù)整理 主要進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量的核查、 異常值的處理， 考察數(shù)據(jù)分布及變量轉(zhuǎn)換等， 以及看數(shù)據(jù)是否符合特定統(tǒng)計(jì)方法所要求的條件。如計(jì)算均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差要求數(shù)據(jù)基本上呈正態(tài)分布， 方差分析要求各組方差的差別不宜過大等。

1.2 統(tǒng)計(jì)描述 按分組因素或控制因素分組計(jì)算反應(yīng)變量的基本統(tǒng)計(jì)量， 如均數(shù)、 百分率、 標(biāo)準(zhǔn)差、 標(biāo)準(zhǔn)誤等， 得出資料的大致輪廓和進(jìn)一步分析方向。結(jié)果的表達(dá)方式主要是統(tǒng)計(jì)圖或統(tǒng)計(jì)表[2， 3]。

1.3 統(tǒng)計(jì)推斷 選擇和運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法（見統(tǒng)計(jì)方法選擇）作詳細(xì)分析， 如均數(shù)間的差異比較進(jìn)行t檢驗(yàn)或方差分析、 反應(yīng)變量間的相互關(guān)系進(jìn)行相關(guān)分析、 反應(yīng)變量與解釋變量的依存關(guān)系擬合各類回歸模型等等。各種假設(shè)檢驗(yàn)得到的P值是下結(jié)論的主要依據(jù)[2-4]。

1.4 結(jié)果表達(dá) 將各種分析結(jié)果簡單明了地表達(dá)出來， 為專業(yè)上的分析討論提供統(tǒng)計(jì)學(xué)背景[4]。有條件的話， 前3個(gè)步驟應(yīng)在計(jì)算機(jī)上借助統(tǒng)計(jì)軟件完成。另外， 以上4個(gè)步驟只是一種粗略地劃分， 對有些資料，統(tǒng)計(jì)描述即可得出較為明確的結(jié)論。對于隨機(jī)分組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)資料或隨機(jī)抽樣的調(diào)查資料， 一般可根據(jù)資料性質(zhì)和分析目的找到恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法。但對于對比性資料的分析， 往往需要同時(shí)用多種統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行處理或擬合復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)模型。

2 統(tǒng)計(jì)方法選擇

生物（醫(yī)學(xué)）科學(xué)研究從研究設(shè)計(jì)開始到數(shù)據(jù)的收集、 整理、 分析的全過程中， 統(tǒng)計(jì)學(xué)知識始終貫穿其中， 而統(tǒng)計(jì)分析方法的正確選擇在數(shù)據(jù)處理中至關(guān)重要。在研究方案制定時(shí)選擇何種統(tǒng)計(jì)分析方法取決于實(shí)驗(yàn)的目的、 不同的設(shè)計(jì)類型、 觀察指標(biāo)組成的資料性質(zhì)和樣本大小等。

在研究設(shè)計(jì)時(shí)， 統(tǒng)計(jì)方法的選擇需考慮以下6個(gè)方面的問題: (1)看反應(yīng)變量是單變量、 雙變量還是多變量; (2)看單變量資料屬于3種資料類型（計(jì)量、 計(jì)數(shù)及等級資料）中的哪一種; (3)看影響因素是單因素還是多因素; (4)看單樣本、 兩樣本或多樣本; (5)看是否是配對或配伍設(shè)計(jì); (6)看是否滿足檢驗(yàn)方法所需的前提條件， 必要時(shí)可進(jìn)行變量變換， 應(yīng)用參數(shù)方法進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)往往要求數(shù)據(jù)滿足某些前提條件， 如兩個(gè)獨(dú)立樣本比較t檢驗(yàn)或多個(gè)獨(dú)立樣本比較的方差分析， 均要求方差齊性， 因此需要做方差齊性檢驗(yàn)。如果要用正態(tài)分布法估計(jì)參考值范圍， 首先要檢驗(yàn)資料是否服從正態(tài)分布。在建立各種多重回歸方程時(shí)， 常需檢驗(yàn)變量間的多重共線性和殘差分布的正態(tài)性。

不同的統(tǒng)計(jì)分析方法都有其各自的應(yīng)用條件和適用范圍。實(shí)際應(yīng)用時(shí)， 必須根據(jù)研究目的、 資料的性質(zhì)以及所要分析的具體內(nèi)容等選擇適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析方法， 切忌只關(guān)心P值的大小（是否<0.05）， 而忽略統(tǒng)計(jì)分析方法的應(yīng)用條件和適用范圍。

3 統(tǒng)計(jì)方法綜合運(yùn)用實(shí)例

例 根據(jù)2001年進(jìn)行的大規(guī)模調(diào)查， 已知某地健康青年男子身高均數(shù)為168.34 cm， 體重均數(shù)為57.20 kg， 同年在該地應(yīng)征男性青年中隨機(jī)抽取120名男子， 測得其身高、 體重資料見表1， 試對該資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[1]。表1 120名應(yīng)征男性青年的身高與體重資料

3.1 資料的分布特征和數(shù)字特征的統(tǒng)計(jì)描述 本例屬于單樣本雙變量計(jì)量資料。對該資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)， 首先應(yīng)對每一個(gè)變量的分布類型及其特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述， 編制直方圖或頻數(shù)表， 計(jì)算相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)描述指標(biāo)， 然后在此基礎(chǔ)上選擇和運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷， 最后作出明確結(jié)論。

本例的身高、 體重頻數(shù)分布情況見圖1～2。由圖1可直觀看出， 身高的頻數(shù)分布特征為: 所有數(shù)據(jù)分布在155～182之間; 數(shù)據(jù)主要集中在164～173之間， 共有73人， 占總?cè)藬?shù)的60.8%; 各組段的頻數(shù)基本以168.5為中心呈對稱分布。因此， 可認(rèn)為身高近似服從正態(tài)分布。而體重的頻數(shù)最多組段58～不在所有組段的中間位置， 各組段的頻數(shù)以61為中心呈不對稱分布（圖2）， 故可認(rèn)為體重呈偏態(tài)分布。圖1 120名應(yīng)征男性青年身高的頻數(shù)分布圖表2給出了資料分布的數(shù)字特征: 均數(shù)（x）、 標(biāo)準(zhǔn)差（s）、 中位數(shù)（Md）、 四分位數(shù)間距（QR）和全距（R）。為了進(jìn)一步說明各變量是否服從正態(tài)分布， 表2也同時(shí)給出了偏度系數(shù) 由表2可見， 身高的|ug1|和|ug2|均小于1.65， 故可認(rèn)為身高服從正態(tài)分布（矩法正態(tài)性檢驗(yàn)）， 此結(jié)論與上述的直觀結(jié)果相同， 也與圖3的圖示法結(jié)論相同（散點(diǎn)幾乎都在一條直線上）。同理， 體重的|ug1|和|ug2|均大于1.65， 故可認(rèn)為體重不服從正態(tài)分布， 此結(jié)論亦與上述的直觀結(jié)果相同， 顯然與圖4的圖示法結(jié)論也相同（散點(diǎn)不在一條直線上）。

由于身高近似服從正態(tài)分布， 且是大樣本數(shù)據(jù)， 故可用樣本均數(shù)168.84 cm代表身高的平均水平， 用樣本標(biāo)準(zhǔn)差5.19 cm代表身高的個(gè)體差異， 用x±1.96 s來描述身高的95%散布范圍， 即168.84±1.96×5.19=158.67～179.01 cm。由于體重不服從正態(tài)分布， 用中位數(shù)58.00 kg代表體重的平均水平， 用四分位數(shù)間距8.75 kg代表體重的個(gè)體差異， 用百分位數(shù)P2.5～P97.5描述體質(zhì)量的95%參考值范圍， 即49.03～80.77 kg。

3.2 參數(shù)的點(diǎn)估計(jì)與區(qū)間估計(jì) 身高的均數(shù): =X=168.84 cm， SX=0.47 cm， 95% CI=167.90～169.78 cm 。體重的均數(shù): =X=57.67 kg， SX=0.63 kg， 95%CI=56.44～58.90 cm。體質(zhì)瘦弱（體重≤50 kg ）檢出率: =p=17/120=14.17%， SP=3.18%， 95%CI=7.93%～10.41% 。身高與體重的相關(guān)系數(shù): =r=0.4040， Sr=0.0842， 95%CI=0.2423～0.5435。本例n=120， 屬于大樣本數(shù)據(jù)， 由樣本均數(shù)分布規(guī)律可知， 雖然體重不是正態(tài)分布， 但在大樣本時(shí)， 其樣本均數(shù)近似服從正態(tài)分布， 故仍可用正態(tài)分布法進(jìn)行總體均數(shù)的點(diǎn)估計(jì)與區(qū)間估計(jì)。相關(guān)系數(shù)也不服從正態(tài)分布， 故在計(jì)算ρ的95%CI時(shí)要進(jìn)行反雙曲正切函數(shù)轉(zhuǎn)換。

3.3 假設(shè)檢驗(yàn) 根據(jù)歷史資料， 已知10年前該地健康青年男子身高均數(shù)為166.50 cm， 體重均數(shù)為55.20 kg， 可通過假設(shè)檢驗(yàn)回答: 本次調(diào)查結(jié)果所代表的該地健康青年男子的身高總體均數(shù)、 體重的總體均數(shù)、 是否比10年前提高了。

本例屬于大樣本資料， 可用樣本標(biāo)準(zhǔn)差作為總體標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值， 即身高標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值=S=5.19， 體重標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值=S=6.89， 分別進(jìn)行單樣本u檢驗(yàn): 身高: u=4.98， P<0.01。體重: u=3.92， P<0.01。所以， 根據(jù)本次調(diào)查結(jié)果， 該地健康青年男子的身高和體重都比10年前有所增長。

同理， 還可以對體質(zhì)瘦弱檢出率、 身高與體重的相關(guān)系數(shù)等作假設(shè)檢驗(yàn)。