2025年大學《生物統(tǒng)計學》專業(yè)題庫——探究生物統(tǒng)計學如何改善化學物質風險評估考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______考試時間：180分鐘一、選擇題（每小題3分，共30分。請將答案寫在答題紙上對應位置。）1.在化學物質長期低劑量暴露風險評估中，常需要估計無觀察到有害作用的劑量（NOAEL）。當實驗數(shù)據(jù)呈非線性劑量-反應關系時，使用線性外推法（LOAEL）進行風險評估可能會高估風險，生物統(tǒng)計學中改善此問題的常用方法是？A.增加實驗樣本量B.使用更復雜的非線性回歸模型來更精確地描述低劑量區(qū)域C.直接忽略低劑量實驗數(shù)據(jù)D.將NOAEL設定為LOAEL2.某研究旨在評估不同濃度的某化學物質對生物標記物的影響。研究人員收集了多組實驗數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)包含多個重復樣本的生物標記物濃度。在分析這些數(shù)據(jù)時，為了比較不同化學濃度組間的生物標記物均值差異，并考慮組內個體差異，最適宜的統(tǒng)計方法之一是？A.單因素方差分析（One-wayANOVA）B.配對樣本t檢驗C.獨立樣本t檢驗D.相關性分析3.在毒理學實驗中，有時需要設定“有效劑量”（ED）或“無效應劑量”（ED?）。這些參數(shù)的估計常涉及統(tǒng)計推斷，特別是當效應呈現(xiàn)閾值效應或劑量-反應曲線在低劑量區(qū)域不明確時，以下哪種統(tǒng)計方法或概念有助于處理這種不確定性？A.點估計B.區(qū)間估計C.假設檢驗D.以上都是，但區(qū)間估計尤為關鍵4.生物統(tǒng)計學在化學物質暴露評估中的作用之一是處理個體間暴露水平的差異。例如，評估職業(yè)人群的日平均暴露量時，不同工種的接觸時間、接觸濃度可能不同。在這種情況下，計算簡單的算術平均值可能無法反映真實的群體暴露特征。生物統(tǒng)計學中，可以考慮使用哪種方法來獲得更能代表群體平均暴露水平或典型暴露水平的指標？A.只計算所有樣本的算術平均值B.計算幾何平均值或中位數(shù)C.對不同工種的暴露數(shù)據(jù)進行加權平均D.以上方法均可，具體選擇取決于數(shù)據(jù)分布和評估目的5.建立化學物質劑量-反應關系模型時，模型選擇至關重要。如果研究者假設效應的發(fā)生概率與暴露劑量呈正相關，但不一定成線性關系，且希望模型能預測低劑量下的效應概率，邏輯回歸模型相比線性回歸模型的主要優(yōu)勢在于？A.適用于因變量是連續(xù)型數(shù)據(jù)的場合B.能處理因變量為二值（如發(fā)生/未發(fā)生）的情況，并能解釋效應概率與對數(shù)劑量之間的關聯(lián)C.必須滿足正態(tài)性假設D.計算效率更高6.在化學風險評估的決策過程中，統(tǒng)計結果的不確定性是必須考慮的因素。生物統(tǒng)計學為量化和管理這種不確定性提供了工具。以下哪項是量化統(tǒng)計不確定性的常用方法？A.增加統(tǒng)計分析的次數(shù)B.報告P值C.進行敏感性分析或使用蒙特卡洛模擬D.忽略標準誤7.對一組來自正態(tài)分布的化學物質濃度數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計描述時，除了均值和標準差外，以下哪個統(tǒng)計量對于評估數(shù)據(jù)中的異常值（離群值）特別有用？A.相關系數(shù)B.變異系數(shù)C.標準化分數(shù)（Z分數(shù)）D.偏度系數(shù)8.比較兩種不同化學處理方案對生物體某項指標的影響效果時，研究者設計了一個隨機對照試驗。在收集到數(shù)據(jù)后，如果兩組數(shù)據(jù)的方差存在顯著差異，且數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)分布，那么選擇哪種非參數(shù)檢驗方法來比較兩組中位數(shù)的差異是合適的？A.獨立樣本t檢驗B.配對樣本t檢驗C.Mann-WhitneyU檢驗D.Kruskal-WallisH檢驗9.評價一個用于預測化學物質長期致癌風險的統(tǒng)計模型時，除了看模型的擬合優(yōu)度（如R2），還需要關注哪些方面來評估其預測能力和穩(wěn)健性？A.模型參數(shù)的顯著性（P值）B.模型的泛化能力，即對未參與建模的新數(shù)據(jù)的預測效果C.模型的邏輯合理性D.以上都是10.生物統(tǒng)計學在化學物質風險評估中的“改善”作用體現(xiàn)在多個方面。以下哪項不是其主要貢獻？A.提供量化風險評估中不確定性的方法B.使得風險評估結果更加客觀和透明C.能夠完全消除所有科學和實驗上的不確定性D.改善了不同研究機構間風險評估結果的可比性二、填空題（每空3分，共30分。請將答案寫在答題紙上對應位置。）1.在進行化學物質劑量-反應關系研究時，選擇合適的________是確保統(tǒng)計分析有效性的前提。2.對于來自不同總體的化學物質濃度數(shù)據(jù)，在進行比較前，常需要檢驗兩組數(shù)據(jù)是否具有________的同質性，例如方差齊性。3.在生物統(tǒng)計學中，置信區(qū)間被用來估計參數(shù)的________，它提供了參數(shù)估計的范圍和精確度信息。4.某項研究表明，某種化學物質的暴露水平與某生物標志物呈線性關系。若要預測當暴露水平增加一個單位時，該生物標志物平均變化多少個單位，應使用________模型。5.當需要評估多種因素（如不同化學物質、不同暴露途徑）對一個生物效應的綜合影響時，可以考慮使用________分析。6.在毒理學實驗數(shù)據(jù)分析中，如果實驗結果受到多種隨機因素干擾，導致數(shù)據(jù)呈現(xiàn)________特性，則使用適當?shù)慕y(tǒng)計方法來分析這些數(shù)據(jù)尤為重要。7.生物統(tǒng)計學通過提供________的分析框架，幫助評估者在面對證據(jù)不足時做出更合理的判斷和決策，從而改善風險評估的嚴謹性。8.評估化學物質風險評估模型的有效性時，常用的內部驗證方法包括________和Bootstrap方法。9.在分析涉及時間序列數(shù)據(jù)（如隨時間變化的生物標志物水平）的化學暴露效應時，可能需要使用________分析方法。10.對于難以通過實驗獲得的數(shù)據(jù)，生物統(tǒng)計學中的________技術可以在現(xiàn)有數(shù)據(jù)基礎上，通過模擬抽樣過程來估計參數(shù)分布和模型性能。三、計算與分析題（共40分）1.（15分）某研究比較了兩種不同處理（A處理和B處理）對某生物組織中的某污染物濃度的影響。隨機選取10個樣本進行A處理，得到污染物濃度（單位：ng/g）數(shù)據(jù)如下：12.5,10.8,9.6,11.2,13.0,10.1,8.9,11.5,9.8,10.7。隨機選取12個樣本進行B處理，得到污染物濃度數(shù)據(jù)如下：15.2,14.8,13.5,16.0,14.1,15.5,13.8,14.3,15.0,12.9,14.6,13.2。假設兩組數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布，且方差相等。請計算：(1)A、B兩組處理下污染物濃度的均值和標準差。(2)檢驗兩組處理下污染物濃度是否存在顯著差異（請寫出假設檢驗的步驟，包括零假設和備擇假設、計算檢驗統(tǒng)計量及其P值、給出結論）。(3)結合你的分析結果，討論生物統(tǒng)計學方法在這項比較研究中的作用。2.（25分）研究人員想探究某化學物質濃度（X，單位：ppm）與生物體某基因表達量（Y，單位：相對表達單位，已對數(shù)轉換）之間的關系。他們收集了15對觀測數(shù)據(jù)，并初步繪制了散點圖，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)點大致呈線性趨勢，但存在一些散布。相關系數(shù)r≈0.65。請回答：(1)如果要建立一個線性回歸模型來描述這種關系，請寫出模型的基本形式。(2)解釋回歸系數(shù)（斜率b?和截距b?）在生物學風險評估中的具體含義。(3)如果研究者使用該線性回歸模型預測當化學物質濃度為0.5ppm時，基因表達量的期望值，你會給出怎樣的預測？并解釋為什么你的回答可能需要謹慎，需要考慮哪些生物統(tǒng)計學概念？(4)簡述如果研究者懷疑該化學物質濃度與基因表達量之間可能存在非線性關系時，除了線性回歸，還可以考慮哪些生物統(tǒng)計學方法？并說明選擇這些方法的基本思路。四、論述題（共20分）試結合生物統(tǒng)計學的具體方法或概念，論述其在改善化學物質長期低劑量暴露風險評估方面的作用。請從至少三個方面進行闡述，例如可以涉及如何更精確地估計風險、如何量化和管理不確定性、如何處理個體差異等。試卷答案一、選擇題1.B2.A3.B4.D5.B6.C7.C8.C9.B10.C二、填空題1.模型2.方差3.置信區(qū)間4.線性回歸5.多因素方差分析(或ANOVA)6.隨機波動7.不確定性量化8.交叉驗證9.時間序列10.蒙特卡洛模擬三、計算與分析題1.(1)A組均值=10.58,標準差=1.415;B組均值=14.07,標準差=1.344(計算過程略)。(2)H?:μA=μB;H?:μA≠μB。計算F檢驗統(tǒng)計量或t檢驗統(tǒng)計量(t≈-5.038)。P值<0.001。拒絕H?。結論：有高度統(tǒng)計證據(jù)表明兩組處理下污染物濃度存在顯著差異。(3)生物統(tǒng)計學方法通過提供假設檢驗來量化比較兩組數(shù)據(jù)的差異是否由隨機因素引起，幫助研究者判斷A、B處理對污染物濃度是否存在真實效應，從而為風險評估提供依據(jù)。同時，計算出的均值和標準差提供了數(shù)據(jù)的集中趨勢和離散程度信息。2.(1)Y=b?+b?X(2)b?是當X=0時Y的期望值（理論上可能無意義，用于模型擬合）。b?是X每增加一個單位，Y期望變化的單位數(shù)。在風險評估中，b?的符號和大小反映了化學物質濃度與生物效應之間的關聯(lián)強度和方向。(3)期望值預測≈b?+b?(0.5)。需要謹慎是因為：①線性回歸假設存在線性關系，實際關系可能非線性；②線性回歸假設殘差（誤差）呈正態(tài)分布、方差齊性且獨立，可能不滿足；③需要考慮模型的擬合優(yōu)度（R2）和殘差分析；④外推到模型未涉及的濃度范圍（如0.5ppm）預測效果可能很差，需要更謹慎的統(tǒng)計推斷或模型。(4)方法：多項式回歸、冪函數(shù)回歸、對數(shù)回歸等非線性回歸模型。思路：根據(jù)散點圖的趨勢或領域知識選擇合適的非線性函數(shù)形式，通過擬合尋找最優(yōu)參數(shù)，使模型能更好地捕捉數(shù)據(jù)中的非線性關系。四、論述題生物統(tǒng)計學在改善化學物質長期低劑量暴露風險評估方面發(fā)揮著關鍵作用。首先，它提供了建立和分析劑量-反應關系的統(tǒng)計模型，如線性回歸、邏輯回歸等。這些模型能夠更精確地量化化學物質濃度與生物效應（如腫瘤發(fā)生率、特定生物標志物變化）之間的關聯(lián)強度和趨勢，尤其是在低劑量區(qū)域，有助于更準確地估計效應閾值或風險斜率，從而改善風險評估的精確性。其次，生物統(tǒng)計學提供了量化和管理風險評估中不確定性的工具。例如，使用置信區(qū)間估計參數(shù)（如風險斜率）的不確定性范圍，通過蒙特卡洛模擬或交叉驗證評估模型預測的不確定性，以及處理數(shù)據(jù)中的隨機