【關(guān)鍵詞】  統(tǒng)計學(xué)； 生物醫(yī)學(xué)； 實驗設(shè)計； 統(tǒng)計分析

　　在生物醫(yī)學(xué)科研工作中，人們面對的是具有極大變異性的生物體，而研究具有變異性事物或現(xiàn)象的變化規(guī)律，離不開統(tǒng)計學(xué)的思維方法和技術(shù)手段，因此，統(tǒng)計學(xué)起著不可替代的作用。遺憾的是統(tǒng)計學(xué)的理論比較深奧，要考慮的問題非常多，應(yīng)用時靈活性又非常大，每當(dāng)實際工作者（包括科研工作者、臨床醫(yī)生、雜志編輯等）要運用較復(fù)雜的實驗設(shè)計知識和統(tǒng)計分析知識時，常感到心中無底，有時甚至望而生畏。問題的癥結(jié)并非出自于實際工作者本身，主要原因應(yīng)該歸結(jié)于現(xiàn)行的醫(yī)學(xué)（或衛(wèi)生）統(tǒng)計學(xué)教科書。因為傳統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)教科書中所寫的內(nèi)容幾乎都是經(jīng)過統(tǒng)計學(xué)工作者加工后的半成品，它們是一代又一代統(tǒng)計學(xué)工作者經(jīng)過多年“修剪”出來的“標(biāo)準(zhǔn)型”。實際工作者拿著自己的問題（通常是披著假象的“表現(xiàn)型”），試圖通過比照這些“標(biāo)準(zhǔn)型”找到解決問題的辦法，但“表現(xiàn)型”與“標(biāo)準(zhǔn)型”之間常常并非完全一致，因此，盲目套用十有八九會出錯。要想不出錯，必須弄清每個“表現(xiàn)型”的本質(zhì)（即問題的“原型”），倘若能將“原型”正確地轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的“標(biāo)準(zhǔn)型”，問題也就迎刃而解了。也就是說，一本好的統(tǒng)計學(xué)教科書應(yīng)該明確講述與每個實際問題對應(yīng)的前述“三型”（絕對不能只講述“標(biāo)準(zhǔn)型”），實際工作者才可以少花時間和精力，學(xué)到統(tǒng)計學(xué)的精髓，才能 在生物醫(yī)學(xué)科研工作中發(fā)揮統(tǒng)計學(xué)的作用，真正達(dá)到提高統(tǒng)計學(xué)的應(yīng)用水平和提高科研質(zhì)量的目的。

　　1 時代呼喚正確的統(tǒng)計學(xué)思想

　　生物醫(yī)學(xué)技術(shù)日新月異，對統(tǒng)計學(xué)提出了越來越高的要求。時代呼喚正確的統(tǒng)計學(xué)思想，而不是照抄和盲目套用那些繁瑣的統(tǒng)計學(xué)公式。正確的統(tǒng)計學(xué)思想是什么？是用辯證的思維去觀察事物，是用透視的眼光去洞察事物，即能夠透過現(xiàn)象看本質(zhì)的統(tǒng)計思維模式，概括起來為“八性”和“八思維”。 統(tǒng)計學(xué)在看待事物和處理問題時，離不開下列“八性”，即“延展性與概括性”、“隨機性與均衡性”、“系統(tǒng)性與代表性”和“自悖性與相合性”。同時，還離不開下列“八思維”，即“從靜態(tài)思維到動態(tài)思維”、“從正向思維到逆向思維”、“從簡單思維到復(fù)雜思維”和“從橫向思維到縱向思維”。

　　2 統(tǒng)計思維模式的“八性”和“八思維”

　　2.1 “八性”

　　2.1.1 延展性 人們所面對的研究對象的數(shù)目往往是無限大的，逐個加以研究幾乎不可能，有時具有很大的破壞性（如貴重的精密儀器設(shè)計質(zhì)量的實驗研究），統(tǒng)計學(xué)告訴人們可以只研究其中很小一部分，由此去推論總體的規(guī)律性。例如，根據(jù)幾十人，最多幾百人的臨床試驗研究，就能決定一種新藥是否可以用于臨床診治某些疾病，這就是說統(tǒng)計學(xué)具有延展性。

　　2.1.2 概括性 統(tǒng)計學(xué)不是堆放全部數(shù)據(jù)的倉庫，而是抽象出數(shù)字特征，用以概括表達(dá)數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律性，不僅形象生動，而且言簡意賅。例如：測出一萬個正常成年人的血壓值，計算出平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和95%正常值范圍和總體均值的95%置信區(qū)間，就等于掌握了這一萬個血壓數(shù)值的變化規(guī)律，這就是說統(tǒng)計學(xué)具有概括性。

　　2.1.3 隨機性 在自然界（特別是生物醫(yī)學(xué)研究）中，由于變異性的普遍存在，又由于通常無法研究總體中的全部個體，隨機抽樣研究是確保樣本具有代表性的重要措施。例如：每個正常成年人的血小板數(shù)值并非一樣，若將全國正常成年人的血小板數(shù)值都測量出來，自然就知道了全國正常成年人的平均血小板水平了，但測定的數(shù)量太大，費用、時間和人力都承受不起；若從全國各地隨機抽?。ú皇侨藶檫x取）最有代表性的一部分正常成年人，由他們的測定值也能較好地估計全國正常成年人血小板的平均水平，估計的結(jié)果是否足夠準(zhǔn)確，主要取決于隨機化的效果（它體現(xiàn)了代表性的好壞）和樣本含量的大小，這就是統(tǒng)計學(xué)上十分強調(diào)的隨機性。

　　2.1.4 均衡性 與研究問題有關(guān)的因素往往很多，作為試驗分組的因素通常是反復(fù)挑選出來的為數(shù)較少的幾個，由它們決定的各小組之間在其他因素方面是否均衡一致，將直接關(guān)系到結(jié)論的正確性！例如，要考察一種新藥的療效如何，若試驗組患者使用新藥，對照組患者使用目前市面上治療該病最好的藥，但由于患者入組時未進(jìn)行嚴(yán)格的隨機化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，年齡大的患者比較保守，絕大多數(shù)都進(jìn)入了對照組，試驗結(jié)果顯示，新藥療效優(yōu)于對照藥療效，但這個結(jié)論卻令人懷疑，因為兩組患者在年齡上相差懸殊，況且，往往年齡大的患者病情較重、患病時間較長，難以治愈。所以，要使實驗研究的結(jié)果具有較高的可信度，組間的均衡性是不可忽視的，這就是統(tǒng)計學(xué)上特別強調(diào)的均衡性。

　　2.1.5 系統(tǒng)性 實際工作者在科研中經(jīng)?！邦櫞耸П耍瑏G三落四”，應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)地全面地考慮問題，以免所做的研究工作前功盡棄。任何一項科研工作，從開始構(gòu)思到得出結(jié)論，需要經(jīng)歷很多步驟，其中任何一步考慮不周，都可能會使整個研究失敗。比如，實驗設(shè)計錯了或數(shù)據(jù)整理的格式錯了或統(tǒng)計分析方法選擇錯了或結(jié)果解釋錯了，都可能導(dǎo)致結(jié)論的錯誤，這就是說在統(tǒng)計學(xué)上考慮問題要全面、系統(tǒng)，方可得出正確結(jié)論。

　　2.1.6 代表性 統(tǒng)計學(xué)不單純是處理實驗數(shù)據(jù)的 學(xué)問，它更關(guān)注實驗數(shù)據(jù)的來源和專業(yè)含義。這意味著強調(diào)實驗數(shù)據(jù)的代表性如何，它肩負(fù)著誰的使命，它將為誰說話。更明確地說，實驗數(shù)據(jù)反映的信息是否全面、準(zhǔn)確，將直接影響結(jié)果和結(jié)論的正確性。例如，若想通過抽樣調(diào)查了解全國正常成年人的身高的平均水平，若在北方地區(qū)與南方地區(qū)抽樣的人數(shù)與當(dāng)?shù)卣３赡耆说娜丝跀?shù)不呈正比例，當(dāng)北方地區(qū)抽取的人數(shù)占的比重大了，其身高數(shù)據(jù)的樣本平均值會明顯高于全國相應(yīng)指標(biāo)的平均水平，反之亦然。這就是說，樣本必須具有很好的代表性，在此基礎(chǔ)上，由足夠大的樣本去推論總體的規(guī)律性才不會出錯。

　　2.1.7 自悖性 統(tǒng)計學(xué)中的方法并非總是萬能的，有時不同方法處理同一個實際問題其結(jié)果是自相矛盾的；有時統(tǒng)計學(xué)結(jié)論與專業(yè)結(jié)論是不相容的。例如，Simpson（1951）提出的關(guān)于吸煙與否是否會導(dǎo)致肺癌發(fā)生的調(diào)查資料，不同的分析策略，將得到自相矛盾的結(jié)論［1～2］。

　　2.1.8 相合性 統(tǒng)計學(xué)不能脫離專業(yè)知識，應(yīng)根據(jù)研究目的、設(shè)計類型、資料特點，選擇合適的方法描述和分析資料，整個過程應(yīng)具有相合性。例如，有人為研究兩種檢測方法檢測同一批患者的血樣，看結(jié)果是否具有一致性，每次檢測都有4種可能的診斷結(jié)果，即正常、輕度病態(tài)、中度病態(tài)、重度病態(tài)，研究者將檢測結(jié)果寫成兩行，第一行是甲法檢測全部患者所得到的結(jié)果，第二行是乙法檢測全部患者所得到的結(jié)果，這樣記錄和整理資料，其統(tǒng)計分析方法也就跟著發(fā)生了改變，就不可能達(dá)到原先想達(dá)到的研究目的了。這就是說在統(tǒng)計學(xué)上應(yīng)注意相合性。

　　2.2“八思維”

　　2.2.1 從靜態(tài)思維到動態(tài)思維 很多人習(xí)慣用靜態(tài)思維模式取代動態(tài)思維模式，因為靜態(tài)條件下，可使復(fù)雜問題變得非常簡單。事實上，這樣做在很多場合下得出的結(jié)論是經(jīng)不起推敲的或經(jīng)不起時間考驗的，更確切地說，其結(jié)果不具有“重現(xiàn)性”。例如：有人用某藥治療某病患者6人，治愈3人，便得結(jié)論：該藥對該病的治愈率為50%.請問錯在哪？很顯然，在如此小的樣本上，顯示出的藥物療效具有一定的偶然性，誰也沒有把握斷言，再用該藥治療該病患者100人，會有多少患者能夠被治愈。應(yīng)當(dāng)在較大范圍內(nèi)選取較多的該病患者用此藥進(jìn)行治療，并對所獲得的實驗結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)推斷，以95%以上的置信度推斷此藥對該病的治療效果如何，其結(jié)論才能令人信服。

　　2.2.2 從正向思維到逆向思維 統(tǒng)計學(xué)的教與學(xué)，一般都是從正面入手，學(xué)習(xí)者只知道一些常規(guī)的做法，但一碰到實際問題與所學(xué)的內(nèi)容不完全一樣時就不知道該怎么辦，常常是生搬硬套。然而，當(dāng)教學(xué)過程中，不僅從正面講授，還注意從反面揭示誤用統(tǒng)計學(xué)的案例，可使學(xué)習(xí)者“吃一塹長一智”，痛定思痛，立志認(rèn)真學(xué)好統(tǒng)計學(xué)，轉(zhuǎn)被動學(xué)習(xí)為主動鉆研，勤于動腦，勇于實踐，效果必然明顯。這就是“逆向統(tǒng)計教學(xué)法”成功之奧秘。

　　2.2.3 從簡單思維到復(fù)雜思維 美國于1958年開始在外科手術(shù)中采用麻醉劑氟烷，到1962年突然掀起一場風(fēng)波—— —麻醉劑氟烷有嚴(yán)重的副作用，導(dǎo)致部分患者病情惡化、發(fā)熱、肝臟大片壞死而死亡。這關(guān)系到麻醉劑氟烷能否繼續(xù)使用！這場風(fēng)波產(chǎn)生于簡單思維，因為某些人僅根據(jù)部分病例的表現(xiàn)得出了虛假結(jié)論。后來進(jìn)行大量調(diào)查研究，將各種混雜因素對結(jié)果的影響盡可能降到最低限度，借助統(tǒng)計學(xué)考慮問題的均衡性和系統(tǒng)性，從而平息了風(fēng)波，體現(xiàn)了復(fù)雜思維的價值。

　　2.2.4 從橫向思維到縱向思維 當(dāng)人們希望了解事物的內(nèi)在聯(lián)系時，不僅要進(jìn)行橫斷面研究，還需要進(jìn)行縱向追蹤研究。因為橫斷面研究只能揭示事物之間的靜態(tài)聯(lián)系，而且，有些觀察到的聯(lián)系可能帶有一定的假象，甚至說不清楚誰是原因，誰是結(jié)果?？v向追蹤觀察，則可以比較真實地展現(xiàn)事物內(nèi)在的聯(lián)系和發(fā)展變化規(guī)律。例如，同時調(diào)查15～25歲的一群人的身體發(fā)育情況與對一群15歲的人連續(xù)觀察身體發(fā)育情況10年所得的兩批調(diào)查數(shù)據(jù)，其結(jié)果和結(jié)論可能相差很多，前者的結(jié)論僅供參考，若質(zhì)量控制做得好，樣本足夠大，則后者的結(jié)論具有很高的可信度，對未來的研究和政策制定具有更大的指導(dǎo)意義。

　　3 統(tǒng)計學(xué)三型理論［3，4］

　　3.1統(tǒng)計學(xué)三型理論概述 進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)科研工作離不開統(tǒng)計學(xué)，而要想把統(tǒng)計學(xué)應(yīng)用正確，又離不開正確的統(tǒng)計思想。正確的統(tǒng)計思想由前述的“八性和八思維”組成，其精髓是“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”。事實上，很多與統(tǒng)計學(xué)有關(guān)的實際問題，均以“表現(xiàn)型”的面貌呈現(xiàn)在人們的面前，表現(xiàn)型常常帶有假象，直接依據(jù)“表現(xiàn)型”去盲目套用傳統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)教科書上的“標(biāo)準(zhǔn)型”，十有八九會出錯，因此，要想正確運用統(tǒng)計學(xué)，必須弄清反映“表現(xiàn)型”本質(zhì)的“原型”，將“原型”正確轉(zhuǎn)變成“標(biāo)準(zhǔn)型”后，就很少會出錯。這樣一種由筆者創(chuàng)立的可有效解決問題的新理論，被稱為“統(tǒng)計學(xué)三型理論”［3，4］。

　　3.2 統(tǒng)計學(xué)三型理論應(yīng)用舉例 統(tǒng)計學(xué)三型理論聽起來好象很抽象，其實，它卻非常具體、實在。請看來自生物醫(yī)學(xué)科研的兩個簡單實例，不僅很容易理解這個理論，而且會發(fā)現(xiàn)此理論大有用武之地。

　　例1 某研究者希望考察A、B兩藥物升高白細(xì)胞的療效，以用藥前后白細(xì)胞的改變值作為評價 療效的指標(biāo)，設(shè)計了如下的4個組，每組用20只小鼠，觀察白細(xì)胞的數(shù)值。第1組：空白對照組第2組：單用A藥組第3組：A、B藥聯(lián)合使用組第4組：第3組的空白對照組請問：這樣設(shè)計實驗錯在哪里？對差錯的辨析與釋疑 這位研究者給出了該實驗設(shè)計的“表現(xiàn)型”，它不能很好地實現(xiàn)原先的研究目的。事實上，完全沒有必要設(shè)置兩個空白對照組，白白地浪費了20只小鼠。事實上，要想揭示A與B藥聯(lián)合使用后是協(xié)同作用還是拮抗作用，不僅需要A、B藥聯(lián)合使用組和單用A藥組，還需要單用B藥組，故與本實驗研究對應(yīng)的實驗設(shè)計的“原型”為下面的結(jié)構(gòu)： 第1組：空白對照組 第2組：單用A藥組第3組：單用B藥組第4組：A、B藥聯(lián)合使用組若確實按此“原型”所決定的結(jié)構(gòu)去做實驗，各組均有20個白細(xì)胞的改變值，如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析呢？很多人又盲目地去套用傳統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)教科書，認(rèn)為這是一個“單因素4水平設(shè)計定量資料”，便不假思索地選用“單因素4水平設(shè)計定量資料的方差分析”處理此資料。這樣做仍是被表面現(xiàn)象迷惑住了，因為4個組可能會有三種情況，第一種是真正的單因素4水平設(shè)計；第二種是兩個或多個因素水平不完全組合而成的四個組；第三種是兩個各有 2水 平的因素的水平全面組合而形成的四個組。只有弄清究竟屬于這三種情況中的哪一種，才能選用合適的統(tǒng)計分析方法予以處理。本例屬于第三種情況，將這個“原型”正確地轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的“標(biāo)準(zhǔn)型”后，其結(jié)構(gòu)見表1.

　　表1 A與B藥單用及聯(lián)合使用的實驗設(shè)計模式（略）

　　表1的結(jié)構(gòu)在統(tǒng)計學(xué)上被稱為兩因素析因設(shè)計或2×2析因設(shè)計，若其定量資料滿足參數(shù)檢驗的前提條件（通常為獨立性、正態(tài)性和方差齊性），應(yīng)選用兩因素析因設(shè)計定量資料的方差分析處理資料為宜，否則，需要尋找合適的變量變換方法，若變換后的數(shù)據(jù)滿足參數(shù)檢驗的前提條件，再對其使用前述方法處理。例2 某臨床醫(yī)生收集到一組臨床資料，見表2.該醫(yī)生用成組設(shè)計定量資料的 t 檢驗對表中的8組數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩兩比較，試問這樣做其錯誤的實質(zhì)是什么？對差錯的辨析與釋疑 顯然，表中的定量測定結(jié)果受到兩個實驗因素（組別與時間）的影響，而成組設(shè)計定量資料的 t 檢驗通常只適合處理單因素兩水平設(shè)計（或叫成組設(shè)計）定量資料。換句話說，原作者將該資料人為地拆分成多個單因素兩水平設(shè)計定量資料，割裂了整體設(shè)計，每次分析資料的利用率很低，又無法考察因素之間的交互作用對測定結(jié)果的影響，故結(jié)論的可信度降低。其錯誤的實質(zhì)是不認(rèn)識該定量資料所對應(yīng)的真正的實驗設(shè)計類型是什么，僅根據(jù)“表現(xiàn)型”去盲目套用統(tǒng)計學(xué)教科書上的“標(biāo)準(zhǔn)型”，從而犯了嚴(yán)重的錯誤。那么，該定量資料所對應(yīng)的“原型”究竟是什么？ 改變一下列表的格式，就很容易辨別出其“原型”，見表3.

　　表2 兩組患者手術(shù)前后胃電圖平均波幅比較（略）

　　表3 兩組患者手術(shù)前后胃電圖平均波幅比較（略）

　　“組別”是實驗分組因素，即全部患者被分成互相獨立的兩組，而每組中的每位患者都要在4個不同時間點上被重復(fù)觀測“胃電圖平均波幅”的數(shù)值，各組患者在“測定時間”這個因素上被重復(fù)觀測，而且，整個實驗涉及兩個實驗因素，故此表格所對應(yīng)的實驗設(shè)計叫做“具有一個重復(fù)測量的兩因素設(shè)計”。表3的結(jié)構(gòu)既是該實驗所對應(yīng)的“原型”，也是其“標(biāo)準(zhǔn)型”。若其定量資料滿足參數(shù)檢驗的前提條件（通常為獨立性、正態(tài)性和方差齊性，但重復(fù)測量資料不滿足獨立性，需要用高級統(tǒng)計技術(shù)予以處理），應(yīng)選用具有一個重復(fù)測量的兩因素設(shè)計定量資料的方差分析處理資料為宜，否則，需要尋找合適的變量變換方法，若變換后的數(shù)據(jù)滿足參數(shù)檢驗的前提條件，再對其使用前述方法處理。 值得一提的是，術(shù)前的測定結(jié)果在兩組中應(yīng)相等，否則，沒有可比性。若確有差別，可將其視為“協(xié)變量”，采用具有一個重復(fù)測量的兩因素設(shè)計定量資料的一元協(xié)方差分析方法處理此資料更為妥當(dāng)。 以上通過分析兩個簡單的實例可知，統(tǒng)計學(xué)三型理論與我們的日常生活和科研工作都密切相關(guān)，無論是簡單的還是復(fù)雜的與統(tǒng)計學(xué)有關(guān)的實際問題，幾乎都可運用此理論作出合理的解釋或找到正確的處理方法，有利于提高統(tǒng)計學(xué)的正確運用水平和科研工作的質(zhì)量。

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