唐蓉，譚定英，張海揚，譚火媛（廣州中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，廣州　510006）

雙變量相關(guān)分析法在嵌入式醫(yī)學(xué)儀器特性的研究

唐蓉，譚定英，張海揚，譚火媛
（廣州中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，廣州510006）

0　引言

嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)療儀器上的應(yīng)用是醫(yī)療儀器發(fā)展的最新趨勢，越來越多的國家重點研究嵌入式醫(yī)療儀器設(shè)備，嵌入式醫(yī)療設(shè)備是先進的嵌入式技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)的結(jié)合，嵌入式醫(yī)療設(shè)備作為一種知識交叉產(chǎn)品，是計算機科學(xué)技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)、電子技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展的結(jié)晶，反映著當(dāng)代最新技術(shù)的先進水平［1］，更是未來醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展方向，同時人們對于醫(yī)療儀器的設(shè)計提出更高的要求，未來醫(yī)療儀器發(fā)展需要更智能化、簡單化 、更方便化、準(zhǔn)確度更高等，才能滿足當(dāng)代人民群眾的需求。因此對于醫(yī)療儀器諸如此類特點的分析是迫在眉睫的，也是有顯著意義的，可幫助開發(fā)者設(shè)計高質(zhì)量的醫(yī)療儀器，也可以幫助群眾更了解醫(yī)療儀器，更放心地使用，從而提高醫(yī)療儀器的使用率，促進人們的身體健康發(fā)展。

1　相關(guān)分析法理論

相關(guān)分析是指對兩個或多個具備相關(guān)性的變量元素進行分析，從而衡量兩個變量因素的相關(guān)密切程度，換句話說，相關(guān)分析的任務(wù)就是對相關(guān)關(guān)系給以定量的描述［2］。相關(guān)性的元素之間需要存在一定的聯(lián)系或者概率才可以進行相關(guān)性分析。相關(guān)性不等于因果性，也不是簡單的個性化，應(yīng)用非常廣泛［3］。在SPSS中提供了專門的相關(guān)分析模塊Correlate，分別是雙變量相關(guān)分析、偏相關(guān)分析、距離分析，在該實驗中我們使用雙變量相關(guān)分析法，即是分析兩個變量之間是否存在相關(guān)關(guān)系［2］。在相關(guān)分析中，通常利用相關(guān)系數(shù)進行變量間線性關(guān)系的分析，相關(guān)系數(shù)用r表示，相關(guān)系數(shù)是以數(shù)值的方式精確地反映了兩變量間線性關(guān)系的強弱程度［4］。在相關(guān)分析中，相關(guān)系數(shù)的計算方法和數(shù)據(jù)變量類型是緊密相關(guān)的，不同的變量類型，相關(guān)系數(shù)的計算方法不盡相同，但是它們的含義和取值范圍是相同的，即相關(guān)系數(shù)的取值范圍都在-1到1之間，如果相關(guān)系數(shù)r>0，則表示兩變量存在正相關(guān)；反之，則表示兩變量存在負相關(guān)。常用的相關(guān)系數(shù)有Pearson簡單相關(guān)系數(shù)、Spearman等級相關(guān)系數(shù)和Kendall相關(guān)系數(shù)［4］。在該實驗中，我們采用Pearson簡單相關(guān)系數(shù)，通常用來度量定距型變量間的線性相關(guān)關(guān)系［4］。定距型數(shù)據(jù)通常指諸如身高、體重、血壓等的連續(xù)性數(shù)據(jù)，也包括諸如人數(shù)、商品件數(shù)等離散型數(shù)據(jù)［5］。Pearson簡單相關(guān)系數(shù)的計算公式為：

其中，n為樣本容量，xi和yi為兩變量對應(yīng)的樣本值［6］。

在相關(guān)分析中，還需要對兩樣本來自的總體是否存在顯著的線性關(guān)系進行推斷，既是首先提出零假設(shè)，認為兩總體線性相關(guān)，其次，選擇檢驗統(tǒng)計量并計算檢驗統(tǒng)計量的觀測值，最后給出推斷結(jié)果［7］。選擇不同的相關(guān)系數(shù)，其檢驗統(tǒng)計量也是不一樣的，但顯著性檢驗判別標(biāo)準(zhǔn)是一樣的，其中Pearson簡單相關(guān)系數(shù)的檢驗統(tǒng)計量為t統(tǒng)計量，定義為：

其中t統(tǒng)計量服從自由度為n-2的t分布。

顯著性檢驗判定標(biāo)準(zhǔn)：t統(tǒng)計量某特定取值及更極端可能值出現(xiàn)的概率用P來表示 ，顯著性水平用α表示，常用的是α=0.05、α=0.01、α=0.1，在進行相關(guān)分析時，不能同時使用0.05、0.01、0.1這3個顯著性水平來決定兩變量是否顯著相關(guān)，只能使用其中的1個，若P<α，則表示兩變量顯著相關(guān)，否則，則兩變量不顯著性相關(guān)。

2　數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

本次實驗數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)的文獻，通過查找嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器的相關(guān)文獻，整理出48條實驗數(shù)據(jù)，查找內(nèi)容包括儀器名稱、儀器功能、儀器特點，以此建立一個嵌入式診斷醫(yī)療儀器原始數(shù)據(jù)Excel表，部分數(shù)據(jù)如表1所示：

表1　嵌入式診斷醫(yī)療儀器原始數(shù)據(jù)

3　數(shù)據(jù)預(yù)處理

實驗主要對嵌入式醫(yī)學(xué)儀器的特點進行雙變量相關(guān)分析，所以就以嵌入式診斷醫(yī)療儀器原始數(shù)據(jù)Excel表為基礎(chǔ)，對嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器的特點這一項內(nèi)容進行預(yù)處理，由于雙變量分析法只能分析數(shù)值型變量，而嵌入式診斷醫(yī)療儀器原始數(shù)據(jù)Excel表的內(nèi)容都是字符串格式，所以就需要對儀器的特點這一項內(nèi)容進行量化，在診斷醫(yī)療儀器特點中，主要分析內(nèi)容為操作簡單、使用方便、智能化、準(zhǔn)確度高、靈敏度高，數(shù)據(jù)量化規(guī)則是，若該診斷儀器特點中有以上列舉中的某些項，則對應(yīng)項編碼為1，否則編碼為0，以此建立診斷儀器特點量化Excel表，部分數(shù)據(jù)如表2所示：

表2　嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器特點量化表

使用Excel 2013的圖表功能中的柱形圖對嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器特點量化表進行直觀化的展示，可以更直觀地展示各儀器特點分布情況，圖中不同顏色代表不同的儀器特點，截圖如圖1所示。

4　數(shù)據(jù)分析步驟

實驗使用IBM SPSS Statistics 19工具進行分析，該軟件是世界上公認最優(yōu)秀的統(tǒng)計分析軟件包之一，已廣泛應(yīng)用在經(jīng)濟學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生、體育、金融等多個領(lǐng)域。實驗中使用SPSS提供的相關(guān)分析模塊中的雙變量相關(guān)分析，選擇Pearson相關(guān)系數(shù)，采用雙尾檢驗法。

圖1　嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器特點分布

首先建立數(shù)據(jù)文件。將嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器特點量化Excel表導(dǎo)入到SPSS中，建立一個新的.sav格式的SPSS數(shù)據(jù)文件，特點數(shù)據(jù)類型為數(shù)值型。

分析過程。從菜單欄選擇，Analyze→Correlate→Bivariate Correlation，在彈出的對話框中將分析變量操作簡單、使用方便、智能化3個變量送入Variables欄內(nèi)，選中Pearson相關(guān)系數(shù)選項及雙尾檢驗法，在主對話框中選中Flag significant correlations選項，表示標(biāo)出有顯著意義的相關(guān)系數(shù)，其余默認，單擊OK，執(zhí)行相關(guān)分析操作。實驗結(jié)果如表3所示。

表3　

操作步驟如上，對嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器特點的相關(guān)性變量準(zhǔn)確度高、靈敏度高進行雙變量相關(guān)分析，實驗結(jié)果如表4。

5　實驗結(jié)果及分析

實驗對嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器的主要特點進行了雙變量相關(guān)分析，選擇Pearson簡單相關(guān)系數(shù)，采用雙尾檢驗法，顯著性水平α=0.05。

如表3所示，圖表中的N值代表進行雙變量相關(guān)分析的個案數(shù)為48，操作簡單與使用方便這兩個變量的Pearson相關(guān)性系數(shù)r值是0.422，操作簡單與智能化這兩個變量的Pearson相關(guān)性系數(shù)r值是0.317，智能化與使用方便的Pearson相關(guān)性系數(shù)r值是0.356，這三個相關(guān)系數(shù)都是大于0，所以這三個變量之間互相成正相關(guān)，此外，操作簡單與使用方便這兩個變量的顯著性（雙側(cè)）P值為0.003，操作簡單與智能化這兩個變量的顯著性（雙側(cè)）P值為0.028，智能化與使用方便這兩個變量的顯著性（雙側(cè)）P值為0.013，可以看出這三個P值都是小于顯著性水平α，所以說操作簡單與使用方便、操作簡單與智能化、智能化與使用方便之間的正相關(guān)關(guān)系具有顯著意義，即是顯著正相關(guān)。

表4　

如表4所示：靈敏度高與準(zhǔn)確性高這兩個變量的Pearson相關(guān)性系數(shù)r值為0.585，顯著性（雙側(cè)）P值為0.000，由于0.585大于0，所以靈敏度高與準(zhǔn)確性高這兩個變量有正相關(guān)的關(guān)系，而P值0.000小于顯著性水平α，所以靈敏度高與準(zhǔn)確性高這兩個變量的正相關(guān)關(guān)系具有顯著性意義，即顯著正相關(guān)。

從以上的分析中來看：嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器智能化的高低對于其操作是否簡單、使用是否方便有較強的影響，適當(dāng)?shù)厥箖x器更智能化、更人性化、有利于人們更快地掌握儀器的操作方法以及使用，由于現(xiàn)在很多醫(yī)學(xué)儀器其操作復(fù)雜且不方便使用，很多設(shè)備只有醫(yī)護人員知道操作方法，使得儀器的利用率比較低，不能真正的使嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器融入到家庭當(dāng)中，融入到社會中，現(xiàn)在我們可以有一定的理論基礎(chǔ)來改善這一狀況，未來醫(yī)療儀器應(yīng)該是更智能化、更便攜化。

嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器靈敏度高，有利于提高診斷儀器的測量準(zhǔn)確性，使得診斷儀器的測量結(jié)果更具有信服力，診斷儀器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性是一個重要的指標(biāo)，人們對此要求是非常嚴格的，它關(guān)系著人們的健康狀況，因此，對于如何加強診斷儀器的靈敏度是未來儀器發(fā)展的一個方向。

6　結(jié)語

本次實驗采用SPSS中提供的雙變量相關(guān)分析法對嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器的相關(guān)特點進行分析，具有很強的科學(xué)性與嚴謹性，分別挖掘出了儀器特點中操作簡單、使用方便與智能化之間以及靈敏度高與準(zhǔn)確度高之間的正相關(guān)關(guān)系，有一定的實際意義，為儀器的發(fā)展找到了一個方向，為設(shè)計者提供了目標(biāo)，在未來，儀器將會越來越融入到我們生活中，使我們的身體健康獲得保障。

［1］陳露晨.基于嵌入式系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2005，26（09）：64-65.

［2］張?zhí)K江，陳慶波.數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件SPSS的應(yīng)用（五）——相關(guān)分析與回歸分析［J］.畜牧與獸醫(yī)，2003，35（09）：16-18.

［3］李冬陽，王楠.相關(guān)性分析理論對電子競價平臺中的訂單數(shù)量研究［J］.商場現(xiàn)代化，2013（09）：56-57.

［4］劉青萍.基于回歸分析的個性化教學(xué)研究［D］.長沙：湖南師范大學(xué)，2008.

［5］余海莉.基于人為因素的工程施工安全風(fēng)險分析與評價［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2012

［6］婁德波，鄧剛，肖克炎，孫艷，丁建華.礦床地質(zhì)經(jīng)濟模型法在東天山銅鎳礦預(yù)測中的應(yīng)用［J］.地質(zhì)通報，2010，29（10）：1467-1478.

［7］張立新.品位—噸位模型在我國密西西比河谷型鉛鋅礦資源潛力分析中的應(yīng)用［D］.貴陽：貴州大學(xué)，2008.

Bivariate Correlation Analysis；Embedded Medical Instruments；Significance Test

Research on the Bivariate Correlation Analysis in Embedded Medical Instrument Characteristics

TANG Rong，TAN Ding-ying，ZHANG Hai-yang，TAN Huo-yuan
（College of Medicine Information Engineering，Guangzhou University of Chinese Medicine，Guangzhou 510006）

1007-1423（2015）21-0003-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.21.001

唐蓉（1994-），女，湖南衡陽人，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（醫(yī)學(xué)信號與信息處理方向）

譚定英（1978-），女，廣東梅州人，副教授，碩士，研究方向為計算機應(yīng)用

張海楊（1995-），男，廣東茂名人，在讀本科，計算機科學(xué)與技術(shù)（醫(yī)學(xué)信號與信息處理方向）

2015-06-05

2015-07-14

探究嵌入式診斷醫(yī)療儀器特點之間的相關(guān)性，以便于為未來嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器的發(fā)展提供一些建議。從中國知網(wǎng)的文獻中獲取數(shù)據(jù)，采用SPSS中提供的雙變量相關(guān)分析法，分別對嵌入式診斷醫(yī)學(xué)儀器的特點中操作簡單、使用方便與智能化以及靈敏度高與準(zhǔn)確性高進行相關(guān)分析。智能化與操作簡單以及使用方便都分別具有顯著的正相關(guān)關(guān)系；儀器是準(zhǔn)確性高與靈敏度高也具有顯著的正相關(guān)關(guān)系。

雙變量相關(guān)分析法；嵌入式醫(yī)學(xué)儀器；顯著性檢驗

2013年廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（No.1057213034）、2015年廣州中醫(yī)藥大學(xué)質(zhì)量工程項目（No.24）

譚火媛（1993-），女，廣東云浮人，在讀本科，專業(yè)方向為醫(yī)學(xué)信息工程專業(yè)

Explores the correlation between characteristics of embedded diagnostic medical equipment，so that provides a number of recommendations for the future development of embedded diagnostic medical instruments.Obtains data from the literature of CNKI，uses bivariate correlation analysis which provided in SPSS，respectively in diagnosis of embedded medical instrument features simple operation，easy to use and intelligent as well as the relationship between high sensitivity and accuracy.Smart and simple operation as well as easy to use has significant positive correlation respectively，the system is significant positive correlation of high accuracy and high sensitivity.