保宏翔,王煜輝,孫 娜
(西安陸軍學(xué)院邊防軍醫(yī)訓(xùn)練大隊,新疆 呼圖壁 831200)
研讀醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)課程之新視角
保宏翔,王煜輝,孫 娜
(西安陸軍學(xué)院邊防軍醫(yī)訓(xùn)練大隊,新疆 呼圖壁 831200)
就醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)課程中的六大基本概念[1],即隨機(jī)變量、同質(zhì)與變異、總體與樣本、參數(shù)與統(tǒng)計量、系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差、頻率與概率切入,從另一個視角,即研究對象、研究內(nèi)容、研究方法、具體抓手、基本步驟和注意事項6個方面進(jìn)行對應(yīng)性解讀。
醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué);方法論;統(tǒng)計分析
醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)屬自然科學(xué),它把統(tǒng)計學(xué)的原理和方法應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,具有自然科學(xué)的特點(diǎn),即較強(qiáng)的數(shù)理邏輯推斷特性。支撐這門學(xué)科的理論基礎(chǔ)是概率論與數(shù)理統(tǒng)計原理[2]。醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)又是一門方法論,其突出的應(yīng)用功能之一便是幫助我們由事物的數(shù)量特征去認(rèn)識質(zhì)量特性,即“質(zhì)量數(shù)量化”。歸納起來,統(tǒng)計學(xué)主要功能有三:(1)它是認(rèn)識自然的有力武器,特別是在幫助我們認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)事物數(shù)量特征和規(guī)律的方面具有不可替代的作用,如天氣預(yù)報就是利用了歷史數(shù)據(jù)來推斷未來幾天的天氣情況。David Freedman曾指出,統(tǒng)計學(xué)是對令人困惑費(fèi)解的問題做出數(shù)學(xué)設(shè)想的藝術(shù)[3],它是科學(xué)與藝術(shù)的完美結(jié)合。(2)統(tǒng)計學(xué)也是治國和管理的重要手段,這一點(diǎn)在社會科學(xué)領(lǐng)域體現(xiàn)得尤為突出,如政府領(lǐng)導(dǎo)通過調(diào)查研究可以獲得最真實(shí)、最可靠、最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料,以此了解社情民意,從而解決問題;商業(yè)、企業(yè)部門利用統(tǒng)計學(xué)分析投入效益比;銀行等金融機(jī)構(gòu)用統(tǒng)計學(xué)管理、規(guī)避風(fēng)險;股票分析師用統(tǒng)計學(xué)預(yù)測潛力股,預(yù)判績優(yōu)股;另外,國民生產(chǎn)總值的計算、家電質(zhì)保期的設(shè)定等無不滲透著統(tǒng)計學(xué)的思想。(3)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)是進(jìn)行醫(yī)學(xué)科研的有效工具,這點(diǎn)已是不爭的事實(shí)。
統(tǒng)計學(xué)的研究對象是觀察對象的某些特征或指標(biāo),即變量。
統(tǒng)計分析最基本的是隨機(jī)變量,簡稱變量[4],即觀察對象的特征或測量計數(shù)的結(jié)果[5]。在純數(shù)學(xué)領(lǐng)域,變量即指變化的量,且在具體研究變量間關(guān)系時,可用函數(shù)關(guān)系式描述。醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)中的變量,除具有一般變量的特點(diǎn),即觀察結(jié)果事先不確定(隨個體而不同)外,主要指實(shí)驗(yàn)/觀察對象的某些特征或指標(biāo),如年齡、性別、體重、身高、血壓、心率、肺活量等,此處列舉變量均為數(shù)值(型)變量。另外,還有一類變量,其特點(diǎn)為計數(shù)結(jié)果,如分男女性別計算的觀察單位數(shù),不同血型的人數(shù)等。如果再細(xì)分,數(shù)值型變量又可再分為連續(xù)型和離散型兩種。統(tǒng)計學(xué)正是通過對觀察對象(包括人、動物、材料等)的某些特征,即對變量的研究來認(rèn)識、了解事物,進(jìn)一步掌握其規(guī)律的。案例1:為了解某文科類大學(xué)2007年在校男生體質(zhì),從該校2007年在校大學(xué)生中隨機(jī)抽取了1 000名男生,分別測量了他們的身高、體重、肺活量、視力等。此例中,身高、體重等即為變量,而我們正是通過對這些變量的研究來了解2007年在校男生的體質(zhì)情況。
統(tǒng)計學(xué)研究內(nèi)容為同質(zhì)事物/生物體的變異性規(guī)律。
統(tǒng)計學(xué)的研究內(nèi)容為變量的數(shù)量特征和規(guī)律,對單個變量,這些數(shù)量特征包括集中趨勢、離散趨勢及頻數(shù)分布等,對多個變量而言,除研究上述特征外,還包括考察它們之間的關(guān)系等。離散趨勢,即變異性,在具體研究這種變異性時,要求觀察對象具有相同的自然屬性/基線條件,即要求同質(zhì)性。這種變異是同質(zhì)基礎(chǔ)上表現(xiàn)出來的差異性,有了同質(zhì),比較才有基礎(chǔ);有了同質(zhì),才能形成有若干觀察對象的一個群,即總體。所以生物個體如果不同質(zhì),便不能形成總體,而生物個體的特征若沒有了變異,統(tǒng)計學(xué)便沒有用武之地。在案例1中,同質(zhì)即均為2007年在校生且是男生,變異即他們的身高、體重等變量值各不相同。
統(tǒng)計學(xué)的研究方法簡述為:立足樣本,面向總體。
統(tǒng)計學(xué)研究方法的精髓是通過樣本來了解、推斷總體的特征。在實(shí)際生活中這樣的例子很多,如一位正在煮餃子的母親嘗過其中一個,便知道鍋里餃子的生熟程度;在納糧入庫時,檢驗(yàn)員通過隨機(jī)挖取一勺糧食,就可以了解一袋糧食的情況等。在有些具有破壞性、損毀性的研究中,如汽車輪胎的耐磨系數(shù),燈泡的使用壽命,炮彈的質(zhì)量等,通過抽樣去檢驗(yàn)推斷總體更是不可或缺的手段。
在抽樣和分組時,我們需把握隨機(jī)化的原則,即使各觀察對象有同等被抽取的機(jī)會,也有同等機(jī)會被分配到實(shí)驗(yàn)組和對照組。在案例1中,總體即為該大學(xué)2007年在校男生身高、體重、肺活量、視力4個變量值(集合),而樣本便是從中抽取的1 000名男生的4個指標(biāo)的測量結(jié)果,隨機(jī)化過程可結(jié)合分層(如按系別先分層)實(shí)施,這種隨機(jī)不一定保證等概率(因?yàn)楦飨等藬?shù)多少不等),但可以減少實(shí)施難度。
為了實(shí)現(xiàn)通過樣本推斷總體的目標(biāo),我們選用“統(tǒng)計量”作為抓手。
統(tǒng)計學(xué)中把描述樣本的指標(biāo)稱為統(tǒng)計量,而把描述總體信息的指標(biāo)稱為參數(shù),故常有樣本統(tǒng)計量和總體參數(shù)之說。如總體均數(shù)、總體標(biāo)準(zhǔn)差、總體率等。在案例1中,根據(jù)這1 000名男生所得的身高均數(shù)、身高標(biāo)準(zhǔn)差等便是統(tǒng)計量,如果有條件能得到2007年所有男生的上述4個變量值,那么所得的這4個相應(yīng)于總體的值就是參數(shù)。當(dāng)然,我們不會也根本不必要做全部的測量,只需通過統(tǒng)計量,借助合理推斷,求得總體參數(shù)的一個值(點(diǎn)估計)或一個范圍(區(qū)間估計)即可。
統(tǒng)計的基本步驟為統(tǒng)計設(shè)計、搜集資料、整理資料、統(tǒng)計分析4步。
一個完整的統(tǒng)計步驟,除上述4步外,還包含對統(tǒng)計結(jié)果的表達(dá)、解釋和呈現(xiàn)。其中,統(tǒng)計設(shè)計必須先于資料收集、搜集及統(tǒng)計分析之前,且統(tǒng)計設(shè)計的優(yōu)劣直接決定著研究質(zhì)量和成敗。統(tǒng)計設(shè)計時,既要考慮對照、隨機(jī)化如何實(shí)施,又要考慮樣本量大小,此即實(shí)驗(yàn)設(shè)計三要素。最后對統(tǒng)計結(jié)果的表達(dá)、呈現(xiàn)和解釋,可以用文字?jǐn)⑹?,用統(tǒng)計表進(jìn)行簡單明了的展現(xiàn),也可以選擇統(tǒng)計圖形象直觀地呈現(xiàn)。大多數(shù)情況下,我們采用統(tǒng)計表結(jié)合統(tǒng)計圖的形式,這樣二者相輔相成,相得益彰。
但凡涉及統(tǒng)計學(xué)處理,切記抽樣誤差不可避免,統(tǒng)計結(jié)論不能絕對。
從一開始的統(tǒng)計設(shè)計到之后的實(shí)驗(yàn)或觀察,直至最后的統(tǒng)計分析,都要注意盡可能地消除系統(tǒng)誤差和偏倚,盡量減小隨機(jī)誤差的發(fā)生;在最后做統(tǒng)計結(jié)論時,千萬不要太絕對,同時應(yīng)給出可能犯錯的概率保證。
[1]羅家洪,徐天和.醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)(案例版)[M].北京:科學(xué)出版社,2006.
[2]羅家洪,薛茜.醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)(案例版)[M].北京:科學(xué)出版社,2008.
[3]孫振球,徐勇勇.醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)(供研究生用)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2002.
[4]徐勇勇.醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2001.
[5]蔣慶瑯.實(shí)用統(tǒng)計分析方法[M].方積乾,譯.北京:北京醫(yī)科大學(xué)、中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社,1998.
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