王琪，胡良平，柳偉偉

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如何用SAS軟件正確分析生物醫(yī)學(xué)科研資料

王琪，胡良平，柳偉偉

XX. R × C列聯(lián)表資料的統(tǒng)計(jì)分析與SAS軟件實(shí)現(xiàn)（三）

編者按

生物統(tǒng)計(jì)學(xué)是生物學(xué)領(lǐng)域科學(xué)研究和實(shí)際工作中必不可少的工具，在分子生物學(xué)迅速發(fā)展的今天，生物統(tǒng)計(jì)學(xué)更顯示出了它的重要性。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析是現(xiàn)代生物學(xué)的基石，是生物學(xué)研究者檢驗(yàn)假說、尋找模式、建立生物學(xué)理論的有利工具，也是生物學(xué)研究者探索微觀和宏觀生物世界的必備基礎(chǔ)知識(shí)。對(duì)于每天甚至是每時(shí)每刻涌現(xiàn)的大量的、以天文數(shù)字計(jì)量的分子遺傳數(shù)據(jù)，必須借助統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)加以分析處理，才能從中獲得有意義的信息。“生物多樣性數(shù)據(jù)分析”是開展生物多樣性研究的一個(gè)重要方面，數(shù)據(jù)分析能力的高低極大地影響著我們對(duì)各種生態(tài)學(xué)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)的深度和廣度?，F(xiàn)在，電子計(jì)算機(jī)的普及使得生物統(tǒng)計(jì)分析過程大大簡(jiǎn)化，生物統(tǒng)計(jì)分析軟件包的普及將生物統(tǒng)計(jì)學(xué)從統(tǒng)計(jì)學(xué)家的書本里解放了出來，簡(jiǎn)化了生物統(tǒng)計(jì)分析過程，使之成為生物學(xué)研究者的常用工具。本刊特邀軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)咨詢中心主任胡良平教授，以“如何用 SAS 軟件正確分析生物醫(yī)學(xué)科研資料”為題，撰寫系列統(tǒng)計(jì)學(xué)講座，希望該系列講座能對(duì)生物醫(yī)學(xué)科研工作者有所幫助。

R × C 列聯(lián)表資料可以分為雙向無序的 R × C 列聯(lián)表資料、結(jié)果變量為有序變量的單向有序 R × C 列聯(lián)表資料、雙向有序且屬性不同的 R × C 列聯(lián)表資料和雙向有序且屬性相同的 R × C 列聯(lián)表資料[1]，前兩期已介紹了前三類，本文將繼續(xù)介紹第四類 R × C 表資料及其用 SAS 軟件實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析的全部?jī)?nèi)容。

1　雙向有序且屬性相同的 R × C 列聯(lián)表資料的統(tǒng)計(jì)分析與 SAS 實(shí)現(xiàn)

列聯(lián)表資料中，當(dāng)行變量與列變量的性質(zhì)相同且取值的水平數(shù)及含義也相同時(shí)，稱這樣的資料為雙向有序且屬性相同的列聯(lián)表資料。雙向有序且屬性相同的列聯(lián)表是一個(gè)“方形”列聯(lián)表，它的主要目的是希望回答行變量與列變量的檢測(cè)結(jié)果是否一致的問題。

雙向有序且屬性相同的方形列聯(lián)表實(shí)際上是配對(duì)設(shè)計(jì)2 × 2 列聯(lián)表資料的“擴(kuò)大”，在處理“方表”資料時(shí)，人們更關(guān)心的是兩種檢測(cè)方法檢測(cè)的結(jié)果之間是否具有一致性，故常用的統(tǒng)計(jì)分析方法叫做一致性檢驗(yàn)，也稱為Kappa檢驗(yàn)。

一致性檢驗(yàn)（Kappa檢驗(yàn)）的計(jì)算公式如下[2]：

上式中Ri代表第 i行的頻數(shù)合計(jì)，Cj代表第 j 列的頻數(shù)合計(jì)。

以下將通過實(shí)例向讀者介紹如何用 SAS 軟件處理雙向有序且屬性相同的 R × C 列聯(lián)表資料。

【例 1】圍產(chǎn)期缺氧可致新生兒腦損傷，為探討頭部 CT對(duì)新生兒缺氧后腦損傷程度判斷的作用，選擇 22 例缺氧缺血性腦病患兒，采用島津 TH700 螺旋 CT 對(duì)其頭部進(jìn)行檢查。臨床分度與 CT 分度的結(jié)果見表 1，試分析兩種方法有無一致性。

表1　臨床分度與 CT 分度比較

分析與解答：該資料為雙向有序?qū)傩韵嗤?R × C 表，根據(jù)研究目的，應(yīng)采用Kappa檢驗(yàn)（一致性檢驗(yàn)）對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

SAS 程序如下，設(shè)程序名為 li1.sas。

程序說明：test agree 語句可同時(shí)輸出簡(jiǎn)單和加權(quán)Kappa系數(shù)的估計(jì)值、漸近標(biāo)準(zhǔn)誤差、95％ 置信區(qū)間以及假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果。此處 test 語句中的 agree 可以用 kappa 代替，輸出結(jié)果比用 agree 時(shí)少了對(duì)加權(quán)Kappa系數(shù)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)的結(jié)果。

SAS 程序運(yùn)行結(jié)果：

統(tǒng)計(jì)和專業(yè)結(jié)論：以上結(jié)果中，最上面是對(duì)稱性檢驗(yàn)的結(jié)果：S= 1.0000，P= 0.8013 > 0.05，說明此方表的頻數(shù)滿足對(duì)稱性假設(shè)，即此表中的各頻數(shù)關(guān)于主對(duì)角線是對(duì)稱的。

關(guān)于一致性檢驗(yàn)結(jié)果，有簡(jiǎn)單Kappa檢驗(yàn)與加權(quán)Kappa檢驗(yàn)結(jié)果。如何選擇這兩種檢驗(yàn)結(jié)果，這要看結(jié)果判定時(shí)人為因素的作用大小來決定。若人為因素作用很小，選簡(jiǎn)單Kappa檢驗(yàn)；否則，應(yīng)選加權(quán)Kappa檢驗(yàn)。

本研究腦損傷程度主要由醫(yī)生進(jìn)行評(píng)判，每位醫(yī)生對(duì)同一張 CT 的判斷很可能是不同的，引入了人為因素，故此例擬參考加權(quán)Kappa檢驗(yàn)分析的結(jié)果下結(jié)論。

加權(quán)Kappa檢驗(yàn)結(jié)果給出了加權(quán)Kappa系數(shù)的值、漸近標(biāo)準(zhǔn)誤差、總體Kappa值的95％ 置信區(qū)間。最后給出了對(duì)加權(quán)Kappa系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)的結(jié)果：Z= 1.4138，P= 0.1574 > 0.05，表明Kappa值 0.2376 與 0 之間的差別沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明兩種檢測(cè)方法的檢測(cè)結(jié)果不是一致的。

專業(yè)結(jié)論：22 例患者 CT 分度與臨床分度不完全相同，在對(duì)此病進(jìn)行分度時(shí)，尚不能用 CT 分度取代臨床分度。

【例 2】對(duì)某院確診為子宮內(nèi)膜癌的 30 例患者，行超聲造影檢查。病理檢查診斷與超聲造影檢查結(jié)果見表 2。試分析超聲造影檢查與病理結(jié)果之間是否存在一致性。

表2　超聲造影檢查與病理結(jié)果比較

分析與解答：該資料行變量和列變量性質(zhì)相同且取值水平和含義也相同，因此，屬于雙向有序且屬性相同的 R × C列聯(lián)表。該例主要目的是研究?jī)煞N檢查方法結(jié)果是否一致的問題，常用的統(tǒng)計(jì)方法是一致性檢驗(yàn)，即Kappa檢驗(yàn)。

SAS 程序如下，設(shè)程序名為 li2.sas。

SAS 程序運(yùn)行結(jié)果：

統(tǒng)計(jì)和專業(yè)結(jié)論：對(duì)稱性檢驗(yàn)的結(jié)果，S = 2.6667，P = 0.4459，說明頻數(shù)表滿足對(duì)稱性假設(shè)，即此表中的各頻數(shù)關(guān)于主對(duì)角線是對(duì)稱的。經(jīng) Kappa 檢驗(yàn)，Kappa = 0.4361，95％ 置信區(qū)間為 0.1696 和 0.7026。對(duì)原假設(shè)“Kappa = 0”的假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果，Z = 3.3584，P = 0.0008，表明兩種檢查方法結(jié)果之間的一致性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。可以認(rèn)為病理檢查診斷與超聲造影檢查對(duì)子宮內(nèi)膜癌患者的分期評(píng)價(jià)結(jié)果具有一致性。但是就 Kappa 系數(shù)的取值來看，兩種檢查方法一致性的程度還不夠高。

2　需要注意的幾點(diǎn)問題

以上統(tǒng)計(jì)分析的 SAS 實(shí)現(xiàn)結(jié)果中，既進(jìn)行了簡(jiǎn)單Kappa 檢驗(yàn)，又進(jìn)行了加權(quán) Kappa 檢驗(yàn)，這兩種方法都是用來檢驗(yàn)兩種檢測(cè)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果是否具有一致性。其主要的區(qū)別是兩種方法計(jì)算的公式不一樣，更具體地說是對(duì)兩個(gè)變量的打分不一樣，簡(jiǎn)單 Kappa 檢驗(yàn)主要是利用對(duì)角線上的信息，加權(quán) Kappa 檢驗(yàn)除了利用對(duì)角線上的數(shù)據(jù)外，還將對(duì)角線外的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)打分，將對(duì)角線外的信息也充分利用。所以在選擇方法時(shí)應(yīng)根據(jù)專業(yè)知識(shí)，如果兩個(gè)變量取值的界限比較明確，如“+”“++”“+++”等，這時(shí)可以選用簡(jiǎn)單的 Kappa 檢驗(yàn)；如果兩個(gè)變量的取值界限不十分明確，人為因素較多時(shí)，更宜選用加權(quán) Kappa 檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] Hu LP. Medical statistics-analysis of quantitative and qualitative data applying the triple-type theory. Beijing: People’s Military Medical Press, 2009: 292-307. (in Chinese)胡良平. 醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)-運(yùn)用三型理論分析定量與定性資料. 北京:人民軍醫(yī)出版社, 2009:292-307.

[2] Hu LP. Scientific research design and statistical analysis of cardiovascular disease. Beijing: People’s Military Medical Press, 2010:130-133. (in Chinese)胡良平. 心血管病科研設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析. 北京: 人民軍醫(yī)出版社, 2010:130-133.

DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2012.06.015

作者單位：100850 北京，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)咨詢中心

通訊作者：胡良平，Email：lphu812@sina.com