医学期刊编辑应该重视参数检验与非参数检验的误用问题

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1 第三部分编辑学与编辑工程 093 医学期刊编辑应该重视参数检验与非参数检验的误用问题姜敏董悦颖范基农龚晓霖储怡星 ( 上海市临床检验中心检验医学编辑部上海 0016) [ 摘要 ] 举例说明医学期刊中常出现的参数检验与非参数检验误用问题分析产生误用的原因是作者和编辑缺乏对医学统计学知识的全面了解, 审稿流程中缺少必要的统计学审查提出医学期刊编辑应加强统计学专业知识的学习, 并有意识地提高作者群的统计学水平, 同时完善统计学审稿流程的建议 [ 关键词 ] 医学期刊 ; 参数检验 ; 非参数检验在医学事业迅速发展的今天, 医学研究论文已成为主要的交流方式, 而研究数据的科学性和准确性尤为重要, 这不仅要求数据计算准确, 还必须选择正确的统计学方法参数检验和非参数检验是两大类统计学方法, 他们有各自的适用条件在医学类论文中经常遇到参数检验和非参数检验误用的情况, 需要医学期刊编辑予以辨认并提请作者选择正确的统计学方法笔者对参数检验和非参数检验的概念应用条件进行归纳, 列举两者误用的实例, 分析误用的原因并提出解决办法 1 参数检验和非参数检验的介绍 1.1 参数检验统计推断的一个重要问题, 就是用观测到的样本值去估计总体分布参数 ( 或其函数 ) 例如总体均数的点估计或区间估计相关系数和回归系数的假设检验等, 常假定样本所来自的总体分布 ( 如正态分布泊松分布等 ) 具有已知的函数形式, 而其中有的参数为未知统计推断的目的就是对这些未知参数进行估计或检验估计参数或对有关参数的假设进行检验称为参数统计, 所用的检验叫做参数检验 [1] 一元分析的参数检验方法包括 U 检验 t 检验方差分析, 其总体均数与总体方差都是参数, 在进行统计学检验时需要满足以下 3 个条件 :(1) 抽样总体为正态分布或近似正态分布 ; () 各抽样总体为等方差或方差齐性 ;(3) 各变量值间相互独立 [] 1. 非参数检验在医学实践中, 有许多资料并不符合参数统计分析的要求, 也不能通过数据转换使其符

2 094 科技期刊发展与导向合参数检验条件, 如总体分布的函数形式未知, 这时参数检验方法就不适用, 需要借助于另一种不依赖总体分布的具体形式, 也不对参数进行估计或检验的统计方法, 叫做非参数统计, 其检验方法就是非参数检验 [1,3] 一元分析的非参数检验方法包括符号检验符号秩检验 Wilcoxon 秩和检验 Manny-Whitney 检验 Kruskal-Wallis H 检验 Friedman 检验等 [4] 归纳起来, 非参数检验适用于下列情况 :(1) 等级顺序资料例如 : 用某药治疗患者, 其疗效分为痊愈显效有效无效 4 个等级, 其等级是按疗效好坏的顺序划分的, 然后按各等级点计人数 () 偏态资料 (3) 未知分布型的资料 (4) 方差不齐的资料 (5) 有不确定数据的资料, 如 0.5 mg 以下 >30 等 (6) 初步分析有些医学资料由于统计工作量过大, 可采用非参数统计法进行初步分析, 挑选其中有意义者再作进一步分析, 包括参数分析 (7) 特殊情况如从几个总体所获得的数据, 往往难以对其原有总体分布做出估计, 在这种情况下, 宜采用非参数统计法 [5] 1.3 合理选用参数检验和非参数检验的策略对于同一设计类型下的计量资料, 非参数检验都有相应的分析方法与参数检验方法相对应 ( 见表 1) 需要说明的是, 对于两样本的等级资料, 所用非参数检验方法为 Wilcoxon 秩和检验 ; 对于多组等级资料, 所用非参数检验方法为 Kruskal-Wallis H 检验表 1 相同设计类型下的参数和非参数检验方法设计类型参数检验非参数检验单样本设计单样本 t 检验符号检验或符号秩检验配对设计配对 t 检验符号检验或符号秩检验单因素两水平设计两独立样本 t 检验 Wilcoxon 秩和检验单因素多水平设计完全随机设计方差分析 Kruskal-Wallis H 检验配伍组设计配伍组设计方差分析 Friedman 秩和检验参数检验和非参数检验误用问题在医学论文中经常会出现参数检验和非参数检验误用的情况, 医学期刊编辑可以运用简单的统计学知识对统计学方法的误用予以辨认.1 忽视参数检验的应用条件而误用参数检验 t 检验和方差分析等参数检验由于方法简单结果便于解释, 成为目前医学研究中使用频率最高医学论文中最常见到的处理定量资料的参数检验方法, 但不是所有的定量资料都可以用 t 检验或方差分析来进行统计的, 只有符合 t 检验和方差分析应用条件 ( 正态分布方差齐性 ) 的资料才可以用一些研究人员忽视这一点, 导致参数检验的误用这类问题在医

3 第三部分编辑学与编辑工程 095 学研究中经常遇到 ( 见例 1) 例 1 对表资料作者用了组独立样本 t 检验进行统计分析, 得出两组研究对象在血清 HE4 SCCAg 两项指标上差异有统计学意义的结论表两组研究对象血清 HE4 SCCAg 水平比较 ( x s ) 组别例数 HE4 /(ρmol L -1 ) SCCAg /(µg L -1 ) 子宫内膜癌组 ± ±1.19 对照组 ± ±0.6 t 值 P 值 <0.05 <0.05 对于此类型的资料进行分析时, 首先要考虑其是否符合 t 检验的应用条件 (1) 正态性检验一般情况下, 论文中的数据都是经过统计学处理的数据, 而非原始数据, 编辑不能进行严格的正态性检验, 但是可以依据经验, 利用均数 x 和标准差 s 来判断, 若数据服从正态分布, 则一般来说, 标准差不会大于均数, 更不会是均数的若干倍 [6] 此例中, 两组研究对象 SCCAg 的标准差明显大于均数, 可以认为该组数据不符合正态性要求 () 方差齐性 S 31. 检验本例中就指标 HE4 而言, F S 1. 33, 查方差齐性检验的 F 值表, 得 F> F 0.05 (39,9),P<0.05, 可以认为两总体方差不齐此资料不符合 t 检验的应用条件, 不能用 t 检验进行分析, 可以应用非参数检验中的 Wilcoxon 秩和检验进行统计学分析. 误用非参数检验 1) 非参数检验不对总体分布作假定, 没有严格的应用前提条件, 适用范围广, 我们是否可对任何计量资料都直接用非参数检验, 尤其是非参数检验中最常用的秩和检验, 而不考虑 t 检验或方差分析呢? 回答是否定的对于满足 t 检验或方差分析应用条件的资料, 如果用秩和检验, 将容易得出假阴性结论 ( 统计学上称犯第 Ⅱ 类错误的概率增大了 ), 即 t 检验或方差分析的检验结论为差异有统计学意义 (P<0.05), 但秩和检验却有可能认为差异无统计学意义 (P>0.05) 正因为非参数检验比参数检验的检验效能低, 对于计量资料, 在选择分析方法时, 首先应该考虑 t 检验方差分析等参数检验, 只有其前提应用条件不满足时, 才考虑用秩和检验等非参数检验 [7-8] ( 见例 ) 例某项研究为了解内毒素对肌酐的影响, 将 0 只雌性中年大鼠随机分为甲组和乙组, 甲组中每只大鼠不给予内毒素, 乙组中的每只大鼠给予 3 mg/kg 的内毒素, 分别测得组大鼠的肌酐 (mg/l) 结果如下 : 甲组 : 乙组 :

4 096 科技期刊发展与导向该文作者对此数据直接进行了 Wilcoxon 秩和检验,P=0.00, 按 α =0.05 水准, 认为内毒素对肌酐有影响然而对本资料进行正态性检验 ( 甲组 W=0.93,P=0.380; 乙组 W=0.977, P=0.948) 和方差齐性检验 (F=1.13,P>0.10) 后, 发现此资料满足正态分布和方差齐性, 所以本例应该用两独立样本 t 检验进行分析, 得 t=3.785,p=0.001 虽然用 t 检验的结论与秩和检验一样, 但 t 检验的 P 值要小于秩和检验的 P 值对于满足参数检验条件的资料, 还是建议不要用非参数检验, 尤其是当 P 值在 α 水准附近时, 有可能会得出相反的结论 ) 在用非参数检验进行分析时还有一类错误会经常遇到, 就是对等级资料进行统计时, 选错非参数检验方法 ( 见例 3) 例 3 用 A B C3 种药物治疗某病患者, 治疗效果见表 3, 试比较 3 种药物治疗效果有无差别作者经用检验, 得 =67.07,P=0.000, 可认为 3 种药物治疗效果有差异表 3 3 种药物治疗某病患者疗效的观察结果药物种类例数治愈显效好转无效合计 A B C 合计此资料是单向有序 R C 表资料, 即等级资料其中药物种类为分类变量, 疗效为等级变量原文作者用检验只能回答 3 种药物疗效分布构成是否不同, 无法回答治疗效果谁高谁低这是临床工作者最容易犯的错误将等级资料误作计数资料而用检验进行分析本例应该用多组等级资料比较的 Kruskal-Wallis H 检验, 得 : =0.09,P=0.000, A 药平均秩次为 ,B 药平均秩次为 ,C 药平均秩次为结论为 3 种药物治疗效果有差异, 由平均秩次可知,B 药治疗效果最好,C 药治疗效果最差,A 药治疗效果介于 B C 两者之间.3 参数检验和非参数检验数据表达的错误进行 t 检验和方差分析等参数检验的资料符合正态分布, 其描述数据分布集中趋势的指标是均数 x, 描述数据分布离散程度的指标是标准差 s, 在医学论文中进行 t 检验和方差分析等参数检验的数据用 x s 表达对于进行秩和检验等非参数检验的资料不符合正态分布, 其描述数据分布集中趋势的指标是中位数 M, 描述数据分布离散程度的指标是四分位数 (P 5, P 75 ), 在医学论文中秩和检验等非参数检验的数据用 M(P 5 ~P 75 ) 表达在医学论文中经常遇到作者用非参数检验进行统计学分析, 但用 x s 来表达数据的错误 ( 见例 4) 例 4 见参考文献 [9] 此文中作者采用秩和检验对肿瘤组和非肿瘤组患者的 CEA 和 FDP

5 第三部分编辑学与编辑工程 097 浓度进行对比, 数据见表 4 从表 4 中可知, 数据的标准差大于均数, 此处用应该改用 M(P 5 ~P 75 ) 来表达 x s 表达欠妥, 表 4 各组浆膜腔积液中 CEA 和 FDP 浓度比较 (Wilcoxon 秩和检验 ) 组别 n CEA x s(μ g/ml) 平均秩和 P 值 x s (mg/ml) 平均秩和 P 值 FDP 非肿瘤组 ± < ± <0.05 肿瘤组 ± ± 出现参数检验和非参数检验误用问题的原因 3.1 作者对医学统计学知识了解得不够全面医学统计学是研究数据的收集整理分析的一门科学, 它可帮助医学科研工作者对研究结果去伪存真去粗取精, 透过偶然现象真实反映事物的内在规律 [10], 是保证医学研究结果科学可靠的重要工具要掌握并正确运用统计学, 必须经过系统的学习传统的医学统计教学都把 t 检验方差分析等参数检验方法作为假设检验的入门方法进行介绍, 使参数检验成为广大医学研究人员最熟悉的方法, 而对秩和检验等非参数检验方法介绍较少, 使医学研究人员很少能对统计学知识有系统和准确的掌握加之在科学研究中要解决的问题往往又比较复杂, 仅仅用粗略的几种常用方法去解决问题, 必然要导致误用或滥用统计学现象的发生 3. 编辑人员缺乏必要的统计学知识医学期刊编辑往往都有受过医学专业教育的背景, 对本专业都很精通, 能从大量的论文中辨别其学术价值, 但存在与医学研究人员同样的问题, 就是对医学统计学知识的掌握不够深入和全面由于编辑工作要处理各种设计类型的研究论文, 所以对医学期刊编辑会有更高的统计学水平的要求但医学期刊编辑在工作中很少有统计学再培训的机会, 对统计学知识的掌握往往停留在理论水平上, 缺乏实践应用的经验, 从而缺乏对参数检验和非参数检验等统计学方法误用问题的辨别能力 3.3 审稿流程中缺少必要的统计学审查统计学在医学论文中应用十分广泛, 绝大多数医学类期刊在稿约中都有对统计学符号的使用说明, 但很少对统计学方法的正确选择做出要求很多期刊制定了严格的审稿制度, 聘请相应研究领域的专家对论文的学术价值创新性科学性等进行把关, 但这些审稿专家只能从本专业领域出发审查论文的优劣, 很少关注论文中统计学方法是否正确加之编辑部审稿流程中没有必要的统计学审稿, 尤其对实验设计复杂需用特殊统计学方法分析结果的论文没有经过统计学专家的把关, 其统计学方法应用是否正确无法确定统计学审稿成为编辑部审稿流程中的空白, 很难确保论文中统计学方法的正确应用

6 098 科技期刊发展与导向 4 如何杜绝论文中参数检验和非参数检验误用的问题 4.1 加强编辑对统计学专业知识的学习医学期刊编辑是一种特殊类型的编辑, 除了要求有较深的文字编辑能力和一定的医学研究背景外, 还必须具备良好的统计能力因此医学期刊编辑应自觉地学习有关的统计学知识鉴于统计学是一门应用科学, 应尤其加强统计学方法应用方面的学习, 熟练掌握包括参数检验和非参数检验在内的统计学方法的应用条件适用范围, 同时尽可能多参加各种形式的统计学知识培训班在实际工作中遇到问题时, 应积极请有关统计学专家进行分析讲解, 做到在用中学在学中用, 提高统计学思维能力和应用水平另外, 医学期刊编辑也应该学会利用简单的统计学软件, 如 SPSS STATA 等, 帮助辨别和改正论文中出现的统计学问题医学编辑掌握并按照统计学原理对论文进行学术质量把关, 无疑将使医学期刊的学术质量得到提高, 真正达到去粗取精去伪存真优者刊出劣者淘汰的目的 4. 完善审稿流程, 注重统计学审查医学期刊编辑部应该重视统计学审稿, 聘请统计学专家作为编委, 在审稿流程中补充统计学审稿环节, 尤其对试验设计复杂需用特殊统计学方法分析结果的论文必须经过统计学审稿有统计学专家进行质量把关, 无论是参数检验和非参数检验误用的问题, 还是其他统计学问题, 必将会得到很好的解决 4.3 有意识地提高作者群的统计学水平在期刊的稿约中, 应尽可能把常用的统计学方法的适用条件写得具体一些, 给作者以启示对参数检验和非参数检验误用问题或其他统计学问题, 编辑应不断总结, 在退修稿件时, 应单独列出统计学修改要求, 有意识地提醒作者重视论文中的统计学分析, 对于有统计学错误的论文, 如统计学方法使用不当数据表达不准确等, 应填写具体的修改意见, 指出问题所在并提出修改建议, 使作者在修改论文的过程中同时进行了统计学知识的学习提高作者群的统计学水平, 将会增加优质稿源, 提高刊物质量参考文献 1 郭祖超. 什么叫参数检验和非参数检验 [J]. 中国卫生统计,1987,4():7-8. 倪宗瓒. 卫生统计学 [M]. 第 4 版. 北京 : 人民卫生出版社,000:50. 3 Kahraman C,Bozdag CE,Ruan D,et al. Fuzzy sets approaches to statistical parametric and nonparametric tests[j].int J Intel Sys,004,19(11): 胡良平. 检验医学科研设计与统计分析 [M]. 北京 : 人民军医出版社,006:1. 5 洪立基. 非参数检验适用哪些情况 [J]. 中国卫生统计,1987,4(): 胡良平. 医学统计应用错误的诊断与释疑 [M]. 北京 : 军事医学科学出版社,1999:33. 7 安胜利. 统计学系列讲座第 8 讲基于秩次的非参数检验 [J]. 护理学报,006,13(9): 宋昕, 蔡泳, 徐刚, 等. 非参数检验方法概述 [J]. 上海口腔医学,004,13(6): 吕火华, 陈锟, 杨懿岚, 等. 纤维蛋白原降解产物在浆膜腔积液中的应用 [J]. 实验与检验医学,014,3(1): 金永勤, 王维. 医学期刊编辑应重视统计学中的几个问题 [J]. 编辑学报,009,1(1):

7. 量性资料分析

7. 量性资料分析量性资料的分析 ( 上 ) 护理本科生核心课程护理研究复旦大学护理学院邢唯杰 xingweijie@fudan.edu.cn 1 基本概念变异个体之间的差异生物医学数据最显著的特征统计的任务就是从同质性与变异性出发, 揭示事物规律 1 基本概念总体与样本总体 : 根据研究目的而确定的同质观察单位的全体样本 : 从总体中抽取的部分观察单位调查或干预的对象是样本, 而统计的目的是从样本来推测总体