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医药学实验设计软件应用

2010/01/25 阅读:

医药学中实验设计是通过自行设计实验去了解科学研究的基本过程,其主要功能是训练人们的实验研究能力。它对加深理解已知规律和应用已知规律去探讨研究未知世界有重要作用。因此完成一个好的实验设计对培养研究型、创造型人才有重要的意义。

实验设计是指实验研究计划和方案的制订。实验设计必须根据研究目的,结合专业和统计学的要求,做出周密具体的研究内容、方法和计划,它是实验过程的依据和数据处理的前提,也是提高实验研究质量的保证。

在医药学领域都要进行大量的实验设计来完成必要的医药研究课题,在这个过程当中,就需要处理大量的医药学实验数据,并以此作为得出实验结论的重要理论依据,由于医药学实验的特点一般要进行对照、随机、重复性实验,因此一般经常使用统计学软件来进行相应的数据处理,以便通过实验数据的处理得到相应的实验结论,有助于医药学的研究。

医药学实验数据处理方面可以使用很多的统计学软件,目前比较流行的有SAS统计分析软件、SPSS统计学软件包以及EXCEL中的数据分析软件包。

1几种统计学软件在医药学中的应用

1.1SAS统计分析软件SAS(StatisticsAnalysisSystem)最早由北卡罗来纳大学的两位生物统计学研究生编制,并于1976年正式推出了SAS软件。SAS是用于决策支持的大型集成信息系统,但统计分析功能也仍是它的重要组成部分和核心功能。在数据处理和统计分析领域,SAS系统被誉为国际上的标准软件系统,在以苛刻严格著称于世的美国FDA新药审批程序中,新药试验结果的统计分析规定只能用SAS进行,其他软件的计算结果一律无效!哪怕只是简单的均数和标准差也不行!由此可见SAS的权威地位。

由于SAS系统是从大型机上的系统发展而来,在设计上也是完全针对专业用户进行设计,因此其操作至今仍以编程为主,人机对话界面不太友好,并且在编程操作时需要用户最好对所使用的统计方法有较清楚的了解,非统计专业人员掌握起来较为困难。

1.2SPSS统计分析软件包SPSS(StatisticsPackageforSocialScience)是由美国SPSS公司自20世纪80年代开发的大型统计学软件包,是目前世界上最优秀的统计分析软件之一。SPSS最初版本是基于DOS环境的,20世纪9O年代以来,由于MSWindows的普及,推出SPSSforWindows版本。

SPSS软件能覆盖统计分析的各个方面:基础统计分析部分能进行描述性统计、列联表分析、各种简单的方差分析、回归分析、相关分析、t检验、非参数检验等等;专业统计分析包括因子分析、聚类分析、距离分析等等;高级分析有多变量方差分析、重复测量方差分析、多协变量方差分析、非线性回归分析、曲线估计、Logistic回归分析、概率单位回归分析、Cox模型回归分析等等。

SPSS单因素方差实例分析

下表1为某职业病防治院对31例石棉矿工中的石棉肺患者、可疑患者和非患者进行了用力肺活量(L)测定的数据,问3组石棉矿工的用力肺活量有无差别?表13组石棉矿工的用力肺活量从“Analyze”-“CompareMeans”-“One-WayANOVA”,激活One-WayANOVA对话框。将变量“肺活量(X)”移入DependentList独立列表栏,将变量“组别(G)”移入Factor栏,点击“OK”执行。(5)均值的多重比较,均值的多重比较是包括两个或更多个均值的比较。

“PostHocMultipleComparisons”是各组均数的多重比较对话框。

在主对话框中,单击“PostHoc”按钮,展开“PostHocMultipleComparisons”多重比较对话框。在该对话框中可选择进行均值多重比较的方法。

上题多重比较如采用LSD法,则结果显示:

MultipleComparisons

DependentVariable:X

LSD

(I)G(J)GMeanDifference(I-J)Std.ErrorSig.

95%ConfidenceInterval

LowerBoundUpperBound

12-.520*.105.000-.736-.305

3-1.291*9.982E-02.000-1.495-1.086

21.520*.105.000.305.736

3-.771*.105.000-.986-.555

311.291*9.982E-02.0001.0861.495

2.771*.105.000.555.986

注:*Themeandifferenceissignificantatthe.05level.

多重比较结果表明:各组之间(1与2,1与3,2与3组之间)均存在极其显著的差异(P=0.000<0.001)[1]。

1.3Excel“数据分析”的统计分析工具包Excel2002专门提供的一组称作“数据分析”的统计分析工具包,它主要用于解决一些综合性的统计课题。这些工具使用专门的工作界面,使用者可以根据需要很方便地指定各种不同的统计参数。经过Excel2002中的运算,可以同时返回一组统计结果,并且这些结果按照统计任务的不同,被组织成不同格式的、完整的统计分析报告。

1.3.1实例进行某化学合成反应时,为了解催化剂对收率是否有影响,分别用5种不同的催化剂独立地在相同条件下进行试验,每种催化剂实验4次,要求用方差分析判断催化剂对收率是否有影响[2]。这是一个典型的单因素方差分析问题,催化剂是一个因素,而不同的催化剂可以视做该因素的不同水平。数据输入界面如下图所示。

按要求填入所需数据,即可得到单因素方差分析结果。如图1,2所示。

1.3.2结果分析运算结果分成概要和方差分析两部分。

概要:返回每组数据(代表因素的一个水平)的样本数、合计、均值和方差。

方差分析:返回标准的单因素方差分析表,其中包括离差平方和、自由度、均方、F统计量、概率值、F临界值。

分析组内和组间离差平方和在总离差平方和中所占的比重,可以直观地看出各组数据对总体离差的贡献。将F统计量的值与F临界值比较,可以判定是否接受等均值的假设。其中F临界值是用FINV函数计算得出的。本例中F统计量的值是10.34346,远远大于F临界值3.055568。所以,拒绝等均值假设,即认为5种催化剂对收率影响差异有显著性。从显著性分析上也可以看出,概率为0.000317,远远小于0.05。因此也拒绝零假设。图1单因素方差分析数据输入图图2单因素方差分析结果分析图

2讨论

综上所述,三种统计分析软件在统计学方面均有很高的实用价值,同时对于医药学实验设计中,三种统计分析软件在应用上也适用范围很广,笔者认为,三种统计分析软件各有各的优势及不足,对于SAS由于它的权威性,使它具有很高的地位,但由于它以编程为主,人机对话界面不太友好,又使一般用户望而却步。SPSS是比较全面而且比较实用的医药统计学软件,它的优势不言而喻,在医药领域应用的人也比较多,要说不足的话,就是菜单不是汉化的。而Excel数据分析软件包,是Office组建的成员之一,因此在界面上以及使用的方便程度上占有一定的优势,使使用者操作起来会得心应手,所不足的可能是由于是Excel附带的数据软件包,与上两个软件包比较起来功能上没有那么强大。但对于一般的用户而言,如果不需要很复杂的统计学测试,也不失为是一个很方便实用的数据统计软件。笔者认为,对于医药工作者来说,在进行医药实验设计时,根据情况选择适合的统计学软件,会在自己的实验设计中得到事半功倍的效果。

医药学实验设计软件应用

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