生物醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

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1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在開(kāi)展生物醫(yī)學(xué)研究時(shí)，研究者通過(guò)正確地運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，可直接影響研究的質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)的任務(wù)在于對(duì)研究的部署、實(shí)施，直到研究結(jié)果的解釋進(jìn)行系統(tǒng)的安排，力爭(zhēng)做到以最少的人力、物力獲得可靠的結(jié)論和信息。其目的在于確定某種處理是否會(huì)表現(xiàn)出某種特定的效應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循惟一差異原則，即在進(jìn)行兩組比較時(shí)，兩者之間僅有因處理因素不同而引起的差異，而其他實(shí)驗(yàn)條件相關(guān)的非處理因素都應(yīng)保持等同。然而，處理組與對(duì)照組在反應(yīng)上表現(xiàn)出的差別并不一定意味著是處理的結(jié)果。另有兩種引起差別的可能性，即偏倚和偶然性。偏倚是指系統(tǒng)性差別，它不是因組間在處理上的不同所引起。生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)和分析的目標(biāo)就是消除潛在的偏倚，減少偶然性[2]。

1.1實(shí)驗(yàn)的偏倚和控制

偏倚是在研究中從設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)實(shí)施和結(jié)果分析的各環(huán)節(jié)存在一些人為的、有系統(tǒng)傾向的非隨機(jī)誤差，它不是由于抽樣造成的，而是某種偏性使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏離它的真值。從所選擇的生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題到研究方案的制訂與實(shí)施、實(shí)驗(yàn)的完成過(guò)程、實(shí)驗(yàn)的分析與解釋?zhuān)酥翆?shí)驗(yàn)結(jié)果的發(fā)表，均可能存在各式各樣的偏倚[2]。這種偏倚常常表現(xiàn)為系統(tǒng)誤差。偏倚的大小取決于研究的方法和具體的實(shí)驗(yàn)條件。常見(jiàn)的偏倚主要有選擇性偏倚、觀察性偏倚和混雜性偏倚。必須認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的偏倚，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)起直到整個(gè)研究過(guò)程結(jié)束均要加以控制。正確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可控制選擇性的偏倚，事前人為控制和采取相應(yīng)的措施可避免和減少觀察性的偏倚。對(duì)于混雜性偏倚，可將重要的混雜因素在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行分層隨機(jī)設(shè)計(jì)，使混雜因素在組間分布均衡；在統(tǒng)計(jì)分析階段將混雜因素作為分層因素或采用有協(xié)變量分析方法，以消除混雜因素的影響。只有有效地控制或消除偏倚，方可減少結(jié)果的假陽(yáng)性或假陰性。

1.2減少偶然性的潛在影響

偶然性因素的作用可以減少，但不能完全排除。因?yàn)榧词故窃诰膶?shí)施的研究中，接受同樣處理的動(dòng)物，其反應(yīng)也不可能完全一樣。適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析可使實(shí)驗(yàn)人員評(píng)估出現(xiàn)假陽(yáng)性的概率，即根本不存在處理效應(yīng)的情況下觀察到差異的概率。這種概率越小，實(shí)驗(yàn)者發(fā)現(xiàn)真實(shí)效應(yīng)的可能性就越大。為了更有把握地檢測(cè)出真實(shí)效應(yīng)，有必要減少偶然性的作用，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確保能在“噪聲”之上識(shí)別真正的“信號(hào)”。

1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要素

要消除生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中潛在的偏倚，減少偶然性，就應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象、處理因素和實(shí)驗(yàn)效應(yīng)這三個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要素，按照對(duì)照、重復(fù)、隨機(jī)化和均衡四項(xiàng)原則進(jìn)行周到的設(shè)計(jì)與控制[3]。1.3.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象實(shí)驗(yàn)中處理因素所作用的對(duì)象稱(chēng)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究需要選取不同種類(lèi)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中所需實(shí)驗(yàn)對(duì)象的總數(shù)稱(chēng)為樣本含量。生物醫(yī)學(xué)試驗(yàn)中考慮動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)象時(shí)應(yīng)關(guān)注以下幾個(gè)方面：①動(dòng)物種屬的選擇：選擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種屬與品系時(shí)，尤其需要注意其背景反應(yīng)的水平。為了將反應(yīng)“信號(hào)”水平最大化，常常意味著應(yīng)避免選擇那些背景反應(yīng)水平極低的動(dòng)物種屬或品系，但如果采用過(guò)度反應(yīng)的動(dòng)物種屬或品系也同樣會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。動(dòng)物物種選擇中的其他問(wèn)題，無(wú)論是實(shí)際問(wèn)題（壽命、體型、易得性、對(duì)動(dòng)物學(xué)特征的了解情況）或是理論問(wèn)題（生化、生理或解剖結(jié)構(gòu)與人的相似性），都需要從專(zhuān)業(yè)的角度認(rèn)真加以考慮和權(quán)衡。②動(dòng)物的數(shù)量：雖然從統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)角度考慮可得出某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所需的動(dòng)物數(shù)（樣本含量），但所得出的數(shù)值往往很大。因此，雖然樣本含量估計(jì)是保證結(jié)論可靠性（精度和檢驗(yàn)效能）的前提，但基于實(shí)驗(yàn)的可操作性及經(jīng)濟(jì)原則方面的考慮，應(yīng)結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)的計(jì)算結(jié)果與以往的生物醫(yī)學(xué)研究經(jīng)驗(yàn)予以確定。③動(dòng)物的體重與年齡：為確保實(shí)驗(yàn)對(duì)象的同質(zhì)性，實(shí)驗(yàn)中所使用的動(dòng)物體重與年齡應(yīng)盡可能相近；動(dòng)物體重的標(biāo)準(zhǔn)差不應(yīng)超出平均值的10%；嚙齒類(lèi)等小動(dòng)物年齡相差不應(yīng)超出1周，大動(dòng)物年齡相差不應(yīng)超出1個(gè)月。④動(dòng)物的分層：為了準(zhǔn)確檢測(cè)一種處理因素引起的差別，各處理組在可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的其他非處理因素方面應(yīng)盡可能具有同質(zhì)性。當(dāng)存在動(dòng)物亞系間的差別時(shí)，有兩種方法可得到更為準(zhǔn)確的結(jié)論。一是在結(jié)果分析階段將亞系作為一個(gè)“分層變量”處理，包括對(duì)兩個(gè)亞系的結(jié)果進(jìn)行單獨(dú)分析，然后將結(jié)果綜合，得出處理效應(yīng)的總結(jié)論；二是將亞系作為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的“區(qū)組因素”，這種情況下可使對(duì)照組與處理組中每個(gè)亞系動(dòng)物數(shù)量相等。除以上所討論的“亞系”之外，其他的非處理因素，如性別、窩別、體重段等也可作為分層變量進(jìn)行局部控制，并據(jù)此進(jìn)行分層隨機(jī)化分組。1.3.2處理因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，要明確研究中的處理因素和影響實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的非處理因素。研究者希望通過(guò)對(duì)研究設(shè)計(jì)進(jìn)行有計(jì)劃的安排，從而能科學(xué)地考察其效應(yīng)大小的因素稱(chēng)為處理因素或?qū)嶒?yàn)因素；研究者往往忽略對(duì)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)因素作用大小有一定干擾的重要的非處理因素或非實(shí)驗(yàn)因素（如動(dòng)物的窩別、體重等）；其他未加控制的許多因素的綜合作用統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)驗(yàn)誤差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是處理因素和非處理因素共同作用而產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)，因此如何控制和排除非處理因素的干擾，正確顯示處理的效應(yīng)，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)。1.3.3實(shí)驗(yàn)效應(yīng)實(shí)驗(yàn)效應(yīng)是處理因素作用于受試對(duì)象的反應(yīng)和結(jié)果，是反映實(shí)驗(yàn)因素作用強(qiáng)弱的標(biāo)志，它通過(guò)觀察指標(biāo)（統(tǒng)計(jì)學(xué)常將指標(biāo)稱(chēng)為變量）來(lái)體現(xiàn)。如果指標(biāo)選擇不當(dāng)，未能準(zhǔn)確反映處理因素的作用，獲得的研究結(jié)果就缺乏科學(xué)性，因此選擇好觀察指標(biāo)是關(guān)系整個(gè)研究成敗的重要環(huán)節(jié)。指標(biāo)的觀察應(yīng)避免帶有偏性或偏倚，要結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)，盡可能多地選用客觀性強(qiáng)的指標(biāo)，在儀器和試劑允許的條件下，應(yīng)盡可能多選用特異性強(qiáng)、靈敏度高、準(zhǔn)確可靠的客觀指標(biāo)。對(duì)一些半客觀（如尿液pH試紙讀數(shù)值）或主觀指標(biāo)（行為測(cè)量、病理觀察），一定要事先規(guī)定讀取數(shù)值的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能準(zhǔn)確地分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。

1.4實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則

為了防止結(jié)果的偏倚，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和最大化的表達(dá)，在進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)的對(duì)照、重復(fù)、隨機(jī)化和均衡四個(gè)基本原則。生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組的設(shè)置必須具備三個(gè)條件：①對(duì)等原則，即惟一差別原則，除處理因素外，對(duì)照組具備與實(shí)驗(yàn)組對(duì)等的非處理因素。在相互比較的各組間，除了給予的處理因素不同外，其他方面應(yīng)與實(shí)驗(yàn)組具有一致性，如相同的實(shí)驗(yàn)單位來(lái)源（動(dòng)物種屬、體重等）和相同的實(shí)驗(yàn)條件、操作方式和喂養(yǎng)環(huán)境等。②同步原則，對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組設(shè)立之后，在整個(gè)研究進(jìn)程中始終處于同一空間和同一時(shí)間。③專(zhuān)設(shè)原則，任何一個(gè)對(duì)照組都是為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)組專(zhuān)門(mén)設(shè)立的。不得借用文獻(xiàn)上的記載或以往結(jié)果或其他研究資料作為本研究之對(duì)照。

1.5生物醫(yī)學(xué)中常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類(lèi)型

如果需要在同一實(shí)驗(yàn)中同時(shí)評(píng)價(jià)幾種不同的效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)者應(yīng)該安排能區(qū)別各自效應(yīng)差別的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。生物醫(yī)學(xué)中常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有以下幾項(xiàng)。1.5.1完全隨機(jī)設(shè)計(jì)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)是生物醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中最為常用的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，它是一種單因素有k個(gè)水平（k≥2）組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。即實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可設(shè)置一個(gè)對(duì)照或多個(gè)劑量組的實(shí)驗(yàn)方案。本設(shè)計(jì)保證每個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物都有相同機(jī)會(huì)接受任何一種處理，而不受實(shí)驗(yàn)人員主觀傾向的影響。本設(shè)計(jì)應(yīng)用了重復(fù)和隨機(jī)化兩個(gè)原則，因此能使實(shí)驗(yàn)結(jié)果受非處理因素的影響基本一致，真實(shí)反映出實(shí)驗(yàn)的處理效應(yīng)。1.5.2隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)隨機(jī)化完全區(qū)組設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)稱(chēng)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，又稱(chēng)配伍組設(shè)計(jì)，是配對(duì)設(shè)計(jì)的擴(kuò)展，它將幾個(gè)條件相同的受試者劃分在同一個(gè)區(qū)組或配伍組，然后再按隨機(jī)的原則，將同一配伍組的受試者隨機(jī)分配到各實(shí)驗(yàn)組。該設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)區(qū)組內(nèi)的k個(gè)實(shí)驗(yàn)單位有較好的同質(zhì)性，比完全隨機(jī)設(shè)計(jì)更容易察覺(jué)處理間的差別。這種方法須特別注意的是要求區(qū)組內(nèi)實(shí)驗(yàn)單位數(shù)與處理數(shù)相同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中若有缺失值，統(tǒng)計(jì)分析將損失部分信息。1.5.3拉丁方設(shè)計(jì)拉丁方設(shè)計(jì)從橫行和直列兩個(gè)方向進(jìn)行雙重局部控制，使得橫行和直列兩向皆成區(qū)組，是比隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)多一個(gè)區(qū)組因素的設(shè)計(jì)。在拉丁方設(shè)計(jì)中，每一行或每一列都成為一個(gè)完全區(qū)組，而每一處理在每一行或每一列都只出現(xiàn)一次，也就是說(shuō)，在拉丁方設(shè)計(jì)中，實(shí)驗(yàn)處理數(shù)=橫行區(qū)組數(shù)=直列區(qū)組數(shù)=實(shí)驗(yàn)處理的重復(fù)數(shù)。1.5.4析因設(shè)計(jì)析因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)又稱(chēng)全因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，屬于多因素、多水平單效應(yīng)的設(shè)計(jì)。它不僅可以檢驗(yàn)每一因素各水平之間的效應(yīng)差異，而且可以檢驗(yàn)各因素之間的交互作用。交互作用是指一個(gè)因素不同水平間的效應(yīng)差受另一因素的影響，包括協(xié)同交互作用和拮抗交互作用。析因?qū)嶒?yàn)主要用于分析交互作用，當(dāng)因素及水平數(shù)過(guò)多時(shí)，所需的實(shí)驗(yàn)對(duì)象數(shù)、處理組數(shù)和實(shí)驗(yàn)次數(shù)大幅度增加，故一般采用較簡(jiǎn)單的析因?qū)嶒?yàn)。含有較多因素和水平的實(shí)驗(yàn)一般采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[5]。

2生物醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的描述統(tǒng)計(jì)學(xué)

2.1生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)資料的類(lèi)型

生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象（動(dòng)物）進(jìn)行干預(yù)后測(cè)定的觀測(cè)指標(biāo)通常有以下類(lèi)型：①連續(xù)性數(shù)據(jù)：測(cè)定結(jié)果表現(xiàn)為有數(shù)字大小和單位的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)上稱(chēng)定量資料，如生理、生化指標(biāo)，體重值，器官重量等。②分類(lèi)數(shù)據(jù)：測(cè)定結(jié)果表現(xiàn)為按某屬性劃分的定性類(lèi)別，統(tǒng)計(jì)上稱(chēng)為定性資料，具體又可以分為二值資料、多值名義資料和多值有序資料。如某反應(yīng)為出現(xiàn)或不出現(xiàn)，死亡或未死亡，有畸形或無(wú)畸形；病理?yè)p害的嚴(yán)重程度（無(wú)、輕度、中度、重度）等。

2.2統(tǒng)計(jì)描述指標(biāo)

描述性統(tǒng)計(jì)學(xué)（或歸納統(tǒng)計(jì)學(xué)）是對(duì)樣本觀察/測(cè)量數(shù)據(jù)頻率分布的定量研究，描述性統(tǒng)計(jì)的目的在于：①對(duì)測(cè)量值或觀察值進(jìn)行歸納濃縮，用統(tǒng)計(jì)量、統(tǒng)計(jì)圖或統(tǒng)計(jì)表的形式表現(xiàn)；②估計(jì)總體分布的參數(shù)。2.2.1資料的整理與探索對(duì)于某一測(cè)量指標(biāo)，一般應(yīng)從文獻(xiàn)資料中了解其分布類(lèi)型。如果沒(méi)有判斷概率分布的理論基礎(chǔ)，應(yīng)重復(fù)以大樣本測(cè)定，繪制樣本的頻數(shù)分布圖（理論上樣本量要大于100），并經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)擬合其分布。2.2.2數(shù)據(jù)的描述統(tǒng)計(jì)量①連續(xù)性數(shù)據(jù)的頻數(shù)分布：通過(guò)對(duì)樣本資料編制頻數(shù)分布表或做莖葉圖，以確定資料分布的類(lèi)型、頻數(shù)分布的集中趨勢(shì)和離散趨勢(shì)、估計(jì)總體參數(shù)，也便于發(fā)現(xiàn)離群值。②中心位置的描述統(tǒng)計(jì)量：描述數(shù)據(jù)分布的集中趨勢(shì)，常用指標(biāo)為算術(shù)均數(shù)、中位數(shù)、眾數(shù)、幾何均數(shù)等。③離散程度的描述統(tǒng)計(jì)量：描述數(shù)據(jù)分布的離散趨勢(shì)，常用指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)差和方差、極差和四分位數(shù)間距、變異系數(shù)和離散系數(shù)等。④統(tǒng)計(jì)學(xué)圖表：統(tǒng)計(jì)圖包括連續(xù)性數(shù)據(jù)分布的直方圖、莖葉圖，表示數(shù)據(jù)中心位置和離散程度的點(diǎn)桿圖（做圖時(shí)表示均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差）和盒須圖（做圖時(shí)表示中位數(shù)、極差、四分位數(shù)間距），描述構(gòu)成比數(shù)據(jù)資料的百分條圖、餅圖，描述經(jīng)時(shí)變化趨勢(shì)的線圖，以及預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)分布類(lèi)型的概率-概率圖（P-P圖）等[6]。統(tǒng)計(jì)表具有簡(jiǎn)單、明了、易于理解、便于比較的優(yōu)點(diǎn)。編制統(tǒng)計(jì)表時(shí)原則上應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)突出、層次分明、避免層次過(guò)多或結(jié)構(gòu)混亂。一般的統(tǒng)計(jì)表應(yīng)為三線表，表中只有橫線，無(wú)豎線和斜線。統(tǒng)計(jì)表的標(biāo)目應(yīng)層次清楚，不宜過(guò)于復(fù)雜。

3生物醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的假設(shè)檢驗(yàn)

生物醫(yī)學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中最常見(jiàn)的情況是給予不同受試物后進(jìn)行組間比較，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的假設(shè)檢驗(yàn)，說(shuō)明受試物的作用。假設(shè)檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題。

3.1檢驗(yàn)方法的選用依據(jù)

3.1.1資料的類(lèi)型和變量的數(shù)目不同類(lèi)型的資料（定量、定性）的組間比較應(yīng)采用不同的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法。單變量、多變量的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法也各不相同。3.1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類(lèi)型應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的具體類(lèi)型選擇對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，以便得到處理組效應(yīng)的真實(shí)結(jié)論。3.1.3檢驗(yàn)方法的前提條件選用假設(shè)檢驗(yàn)方法前，應(yīng)了解所分析的數(shù)據(jù)資料是否滿足相應(yīng)檢驗(yàn)方法的前提條件，如t檢驗(yàn)和方差分析等參數(shù)檢驗(yàn)方法要求數(shù)據(jù)滿足正態(tài)性和方差齊性，χ2檢驗(yàn)要求樣本含量大于40且理論頻數(shù)大于5。

3.2正態(tài)性檢驗(yàn)及擬合優(yōu)度檢驗(yàn)

統(tǒng)計(jì)學(xué)假設(shè)檢驗(yàn)須判定樣本的頻數(shù)分布是否符合某一理論分布，如符合要求就可按此理論分布來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。對(duì)正態(tài)分布可采用正態(tài)性檢驗(yàn)，其他分布可用擬合優(yōu)度檢驗(yàn)。通?？赏ㄟ^(guò)查閱文獻(xiàn)，了解實(shí)驗(yàn)參數(shù)符合何種理論分布。

3.3方差齊性檢驗(yàn)

連續(xù)性數(shù)據(jù)未達(dá)到參數(shù)法統(tǒng)計(jì)分析前提的第二種原因即為方差不齊。一般而言，數(shù)值愈大，其固有的變異性也愈大。例如，若某組動(dòng)物的平均反應(yīng)值為100，其數(shù)值范圍可能為80~120；而另一組動(dòng)物的平均反應(yīng)值為300，其數(shù)值范圍可能會(huì)擴(kuò)大至240~360。解決方差不齊的措施是進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。若數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差與平均值成正比，在統(tǒng)計(jì)分析前宜將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對(duì)數(shù)值之后再進(jìn)行分析，據(jù)此，不僅數(shù)據(jù)的變異度與平均值大小無(wú)關(guān)，同時(shí)還可確保其更符合正態(tài)分布。若數(shù)據(jù)變異度增加幅度與平均值的關(guān)系不太明顯，采用平方根轉(zhuǎn)換則更易使數(shù)據(jù)的變異度與平均值大小無(wú)關(guān)。某些數(shù)據(jù)經(jīng)對(duì)數(shù)或平方根轉(zhuǎn)換后可能仍存在方差不齊，此時(shí)宜采用非參數(shù)檢驗(yàn)。

3.4單側(cè)檢驗(yàn)與雙側(cè)檢驗(yàn)

檢驗(yàn)假設(shè)選擇單側(cè)檢驗(yàn)或雙側(cè)檢驗(yàn)，應(yīng)事先根據(jù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)做出選擇。一般而言，若研究目的僅須了解是否存在組間差異、實(shí)驗(yàn)者無(wú)法預(yù)測(cè)組間變化的方向以及實(shí)驗(yàn)者希望獲得正負(fù)兩方面的結(jié)果時(shí)，應(yīng)采用雙側(cè)檢驗(yàn)。若事先可預(yù)測(cè)組間差異的變化方向，實(shí)驗(yàn)者僅對(duì)某一方面的重要性感興趣，實(shí)驗(yàn)者僅希望了解與對(duì)照組差異或正或負(fù)一個(gè)方向，則應(yīng)采用單側(cè)檢驗(yàn)。此外，劑量設(shè)計(jì)預(yù)試驗(yàn)中應(yīng)采用雙側(cè)檢驗(yàn)，正式試驗(yàn)在了解相關(guān)信息后可采用單側(cè)檢驗(yàn)。

3.5多重比較及多重性問(wèn)題

生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)常在處理組和對(duì)照組之間做多個(gè)變量的比較。即使不存在真正的實(shí)驗(yàn)效應(yīng)，也有可能純粹由于偶然性而有一個(gè)或多個(gè)變量在5%檢驗(yàn)水平出現(xiàn)顯著性差別。除了上述均數(shù)多重比較導(dǎo)致Ⅰ類(lèi)錯(cuò)誤概率增加的多重性問(wèn)題之外，其他的多重性問(wèn)題還包括多次的中期分析、關(guān)注多個(gè)結(jié)局、亞組間的多重比較。處理多重性問(wèn)題的原則包括：①預(yù)先計(jì)劃進(jìn)行多重比較；②限制比較的次數(shù)；③多重比較時(shí)采用更嚴(yán)格的界值標(biāo)準(zhǔn)；④多重比較具有生物學(xué)方面的依據(jù)。

3.6觀察值或?qū)嶒?yàn)對(duì)象的獨(dú)立性

許多統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法要求比較的觀察值或?qū)嶒?yàn)對(duì)象相互獨(dú)立，如二項(xiàng)分布的率檢驗(yàn)、t檢驗(yàn)和方差分析等。但是，有的生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中觀察單位并不獨(dú)立。例如，生殖和發(fā)育研究中就存在窩效應(yīng)：由于遺傳因素、宮內(nèi)的發(fā)育環(huán)境和藥物的代謝環(huán)境相似，與異窩胎仔相比，同窩胎仔之間對(duì)毒性效應(yīng)的反應(yīng)概率趨于系統(tǒng)，即同窩內(nèi)數(shù)據(jù)為聚集性數(shù)據(jù)，這就是一種常見(jiàn)的非獨(dú)立數(shù)據(jù)。在統(tǒng)計(jì)學(xué)分析時(shí)，忽略數(shù)據(jù)的窩內(nèi)相關(guān)性具有潛在的風(fēng)險(xiǎn)；因同窩母鼠所產(chǎn)k個(gè)胎仔的觀察值存在共性，其所提供的信息不及k個(gè)獨(dú)立的來(lái)自不同母鼠所產(chǎn)胎仔所提供的信息；窩內(nèi)相關(guān)性愈大，其信息量愈少。聚集性數(shù)據(jù)的均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)誤小于獨(dú)立的數(shù)據(jù)，因此，若基于觀察值獨(dú)立的統(tǒng)計(jì)分析方法，就會(huì)增加犯Ⅰ類(lèi)錯(cuò)誤的概率，即假陽(yáng)性的風(fēng)險(xiǎn)增加，降低實(shí)驗(yàn)的有效性。

3.7歷史對(duì)照數(shù)據(jù)的應(yīng)用

某些情況下，尤其是在發(fā)生率較低的情況下，單項(xiàng)研究可能提示處理可影響腫瘤發(fā)生率，但無(wú)法得出明確的結(jié)論?？赡芟氲降姆治鲛k法之一是將處理組的數(shù)據(jù)與來(lái)自其他研究的對(duì)照組動(dòng)物相比較。雖然歷史對(duì)照數(shù)據(jù)具有重要意義，但值得強(qiáng)調(diào)的是，眾多原因可導(dǎo)致不同研究之間的變異度大于研究之內(nèi)的變異度。動(dòng)物來(lái)源、飼料及飼養(yǎng)條件，研究期限，研究中的動(dòng)物死亡率、讀片的病理學(xué)家等均可能影響最終的腫瘤發(fā)生率。故此，忽視這些差異，將處理組的腫瘤發(fā)生率與合并的對(duì)照組發(fā)生率相比較，可能得出嚴(yán)重錯(cuò)誤的結(jié)果，并進(jìn)而明顯夸大統(tǒng)計(jì)顯著性水平。Tarone[4]曾對(duì)歷史對(duì)照組的比率數(shù)據(jù)分析進(jìn)行過(guò)綜述。

3.8假設(shè)檢驗(yàn)的局限性

首先，假設(shè)檢驗(yàn)中的P值并未提供有關(guān)處理誘發(fā)效應(yīng)大小的直接信息。某一受試物可誘發(fā)一定量的、反應(yīng)的增加，但增加的幅度是否具有統(tǒng)計(jì)顯著性則取決于研究的規(guī)模和數(shù)據(jù)的變異性。在規(guī)模較小的研究中，有可能錯(cuò)失較大、重要的效應(yīng)，尤其是在檢測(cè)終點(diǎn)測(cè)量精度不高的情況下。相反，在規(guī)模較大的研究中，較小、非重要的效應(yīng)則具有統(tǒng)計(jì)顯著性。例如，D藥與C藥相比，降血壓效應(yīng)相差近30mmHg，但因?yàn)槔龜?shù)僅10例，假設(shè)檢驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)顯著性差異（P=0.31）；相反，B藥與A藥相比，降血壓效應(yīng)僅相差0.2mmHg，但因?yàn)槔龜?shù)達(dá)500例，假設(shè)檢驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)存在顯著性差異（P<0.001）。由此可見(jiàn)，統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性與效應(yīng)大小無(wú)直接相關(guān)性。因此，愈來(lái)愈多的統(tǒng)計(jì)學(xué)家主張以處理組與對(duì)照組差異值的95%置信區(qū)間表述處理的效應(yīng)。據(jù)此，若處理反應(yīng)的增加值為10個(gè)單位（95%置信區(qū)間3~17單位），則該區(qū)間包含真實(shí)差異的幾率為95%。若置信區(qū)間的下限大于零，則雙側(cè)檢驗(yàn)的P值小于0.05。其次，假設(shè)檢驗(yàn)無(wú)法消除實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或?qū)嵤┎划?dāng)所帶來(lái)的影響。雖然前述的分層分析等有助于發(fā)現(xiàn)真實(shí)的差異，但若實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在偏倚，或?qū)嶒?yàn)實(shí)施過(guò)程中存在偏差或失誤，假設(shè)檢驗(yàn)方法一般也于事無(wú)補(bǔ)。因此，在生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注重對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或?qū)嵤┻^(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證措施，強(qiáng)化GLP規(guī)范意識(shí)。其三，對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析本身的質(zhì)量控制和質(zhì)量保證也是確保研究質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。所用統(tǒng)計(jì)分析軟件包應(yīng)經(jīng)過(guò)充分的認(rèn)證，以確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠性。數(shù)據(jù)的錄入、核對(duì)和分析結(jié)果的報(bào)告與歸檔，均應(yīng)制訂并嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程。綜上所述，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究的多個(gè)環(huán)節(jié)，統(tǒng)計(jì)學(xué)中的相關(guān)理論和方法都能夠發(fā)揮重要作用。統(tǒng)計(jì)學(xué)不僅可以保證結(jié)果的科學(xué)性和可靠性，在很多情況下也可以極大地提高研究效率，節(jié)約研究成本。在這里還必須強(qiáng)調(diào)，除了實(shí)驗(yàn)后期的數(shù)據(jù)分析以外，在實(shí)驗(yàn)方案的制定階段也需要統(tǒng)計(jì)學(xué)人員的早期介入，這樣有助于避免實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)出現(xiàn)大的偏差和漏洞，有利于研究目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。

作者：吳立利a 謝英華b 柳偉偉c 工作單位：軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院a.科技部 b.生物工程研究所 c.研究生部