2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在醫(yī)療科研和臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.率2.隨機(jī)化3.盲法4.生存分析5.混雜偏倚二、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述臨床試驗(yàn)中設(shè)置對(duì)照組的必要性和作用。2.簡(jiǎn)述Kaplan-Meier生存曲線的基本思想和用途。3.在一項(xiàng)比較兩種藥物治療高血壓效果的試驗(yàn)中，解釋“統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著”和“臨床顯著”可能存在的差異。4.簡(jiǎn)述選擇病例對(duì)照研究還是隊(duì)列研究進(jìn)行疾病風(fēng)險(xiǎn)因素探索時(shí)需要考慮的因素。5.解釋什么是統(tǒng)計(jì)效能，并說(shuō)明影響統(tǒng)計(jì)效能的主要因素。三、計(jì)算與分析題（每題10分，共30分）1.某醫(yī)生想比較一種新藥A和安慰劑對(duì)緩解慢性疼痛的效果。他招募了60名患者，隨機(jī)分為兩組，每組30人。一個(gè)月后，新藥組平均疼痛評(píng)分為3.5（標(biāo)準(zhǔn)差1.2），安慰劑組平均疼痛評(píng)分為5.2（標(biāo)準(zhǔn)差1.5）。假設(shè)兩組疼痛評(píng)分服從正態(tài)分布且方差相等，請(qǐng)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)以判斷新藥是否比安慰劑更有效（α=0.05）。請(qǐng)寫出檢驗(yàn)的主要步驟（包括提出假設(shè)、計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量、確定P值、做出統(tǒng)計(jì)結(jié)論）。2.在一項(xiàng)研究吸煙與肺癌關(guān)系的隊(duì)列研究中，隨訪了10年，結(jié)果如下：吸煙且患肺癌者100人，吸煙未患肺癌者400人；不吸煙且患肺癌者50人，不吸煙未患肺癌者1500人。請(qǐng)計(jì)算吸煙組和不吸煙組的肺癌患病率，并比較兩組的肺癌患病率是否有顯著差異（α=0.05）。假設(shè)數(shù)據(jù)滿足卡方檢驗(yàn)條件。3.某研究欲比較手術(shù)組和藥物治療組治療某疾病的生存時(shí)間，收集了兩組患者的生存數(shù)據(jù)。手術(shù)組n1=20，中位生存時(shí)間6個(gè)月；藥物治療組n2=25，中位生存時(shí)間4個(gè)月。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明如何使用Log-rank檢驗(yàn)比較兩組的生存分布，并解釋其基本原理。四、論述題（10分）結(jié)合你所了解的醫(yī)學(xué)研究，論述選擇合適的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)于得出可靠結(jié)論的重要性，并舉例說(shuō)明不當(dāng)選擇統(tǒng)計(jì)方法可能導(dǎo)致的后果。試卷答案一、名詞解釋1.率：指在特定時(shí)間周期內(nèi)，某人群中發(fā)生某事件的數(shù)量與同期該人群總?cè)藬?shù)之比，用以描述事件發(fā)生的頻率或強(qiáng)度。例如，發(fā)病率、患病率、死亡率等都是率。**解析思路：*定義率的基本概念，即事件數(shù)/總?cè)藬?shù)，并舉例說(shuō)明常見的率指標(biāo)。2.隨機(jī)化：是指在臨床試驗(yàn)中將研究對(duì)象按照預(yù)先設(shè)定的概率分配到不同的處理組（如治療組和對(duì)照組），目的是消除處理因素與研究對(duì)象其他特征之間可能存在的潛在偏倚，確保組間基線特征可比。**解析思路：*強(qiáng)調(diào)隨機(jī)化的目的（消除偏倚、確?？杀龋┖突静僮鳎ò锤怕史峙涞讲煌M）。3.盲法：指在臨床試驗(yàn)中，有意讓研究參與者、數(shù)據(jù)收集者、數(shù)據(jù)分析者中的一部分或全部不知道研究對(duì)象的處理分配情況（是接受何種治療或?qū)儆诤畏N組別）。單盲、雙盲、開放標(biāo)簽是常見的盲法形式，其目的是防止主觀偏倚影響結(jié)果判斷。**解析思路：*解釋盲法的定義，并說(shuō)明其目的（防止主觀偏倚），提及常見類型。4.生存分析：是一類統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的總稱，用于分析涉及時(shí)間至事件發(fā)生（如死亡、疾病復(fù)發(fā)、生存時(shí)間結(jié)束等）的數(shù)據(jù)，特別適用于處理存在刪失數(shù)據(jù)（CensoredData）的研究，常用于臨床試驗(yàn)和流行病學(xué)研究中的生存時(shí)間數(shù)據(jù)。**解析思路：*定義生存分析，強(qiáng)調(diào)其處理的數(shù)據(jù)類型（時(shí)間至事件）和特點(diǎn)（刪失數(shù)據(jù)），并點(diǎn)明其主要應(yīng)用領(lǐng)域。5.混雜偏倚：指在研究因素與結(jié)果之間，存在一個(gè)與兩者都相關(guān)、且獨(dú)立于研究因素的外部因素，這個(gè)外部因素同時(shí)影響了研究因素和結(jié)果，導(dǎo)致觀察到的研究因素與結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)受到虛假夸大或縮小，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論。**解析思路：*解釋混雜偏倚的定義，關(guān)鍵點(diǎn)在于“第三個(gè)因素”、“同時(shí)相關(guān)”、“獨(dú)立于研究因素”、“影響兩者”、“導(dǎo)致關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤”。二、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述臨床試驗(yàn)中設(shè)置對(duì)照組的必要性和作用。比較是科學(xué)研究的核心。設(shè)置對(duì)照組提供了一個(gè)基準(zhǔn)，可以將處理組的效果與這個(gè)基準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而判斷處理措施本身的真實(shí)效果，而不是由其他因素（如時(shí)間、自然病程、安慰劑效應(yīng)等）引起的變化。對(duì)照組有助于消除混雜因素的影響，提高研究結(jié)果的內(nèi)部有效性和可信度。**解析思路：*首答“比較是核心”，然后說(shuō)明對(duì)照組是“基準(zhǔn)”，作用在于“判斷真實(shí)效果”，并解釋其具體機(jī)制（排除其他因素干擾、消除混雜）和最終目的（提高內(nèi)部有效性和可信度）。2.簡(jiǎn)述Kaplan-Meier生存曲線的基本思想和用途。Kaplan-Meier生存曲線是一種非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法，通過(guò)逐步累加生存概率來(lái)估計(jì)不同時(shí)間點(diǎn)的生存率。其基本思想是：根據(jù)隨訪數(shù)據(jù)，在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)t發(fā)生事件（如死亡）的個(gè)體，其生存率等于之前所有時(shí)間點(diǎn)未發(fā)生事件的概率乘以當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之后仍存活的概率。該曲線直觀地展示了生存率隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，可用于比較不同處理組或不同風(fēng)險(xiǎn)組人群的生存分布差異。**解析思路：*解釋其基本思想（逐步累加生存概率），簡(jiǎn)述計(jì)算原理（發(fā)生事件后，生存率是之前未發(fā)生概率乘以之后存活概率），說(shuō)明其用途（展示生存趨勢(shì)、比較不同組生存分布）。3.在一項(xiàng)比較兩種藥物治療高血壓效果的試驗(yàn)中，解釋“統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著”和“臨床顯著”可能存在的差異。統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著（通常指P值小于預(yù)設(shè)閾值，如0.05）表明觀察到的差異不太可能是由隨機(jī)誤差造成的，即認(rèn)為兩種藥物的效果存在真實(shí)差異。但統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著的差異大小可能非常微小，這種微小的差異在實(shí)際臨床應(yīng)用中可能并不重要或沒有臨床意義，即臨床不顯著。反之，一個(gè)具有臨床意義的顯著差異也可能因?yàn)闃颖玖孔銐虼蠖_(dá)到統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著。因此，評(píng)估治療效果時(shí)需結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)和臨床判斷。**解析思路：*定義統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著（小概率事件），定義臨床顯著（實(shí)際意義），解釋兩者可能存在的差異（顯著但微不足道vs微不足道但非顯著），強(qiáng)調(diào)結(jié)合兩者判斷的重要性。4.簡(jiǎn)述選擇病例對(duì)照研究還是隊(duì)列研究進(jìn)行疾病風(fēng)險(xiǎn)因素探索時(shí)需要考慮的因素。選擇研究設(shè)計(jì)需考慮：①疾病的發(fā)生率：對(duì)于罕見病，選擇病例對(duì)照研究更經(jīng)濟(jì)高效；對(duì)于常見病，選擇隊(duì)列研究更合適。②研究因素的性質(zhì)：若要研究的新因素暴露是現(xiàn)存的且容易測(cè)量，隊(duì)列研究較優(yōu)；若要研究的是已發(fā)生的疾病且不易回顧遠(yuǎn)期暴露，病例對(duì)照研究更適用。③研究的時(shí)效性：隊(duì)列研究可以觀察從暴露到結(jié)局的全過(guò)程；病例對(duì)照研究是回顧性的。④研究成本和可行性：病例對(duì)照研究通常成本較低、耗時(shí)較短。⑤潛在的偏倚控制：隊(duì)列研究偏倚較少，但可能存在失訪偏倚；病例對(duì)照研究易受回憶偏倚影響。**解析思路：*從疾病率、研究因素、時(shí)效性、成本可行性、偏倚控制等多個(gè)維度分析選擇兩種研究設(shè)計(jì)的考慮因素。5.解釋什么是統(tǒng)計(jì)效能，并說(shuō)明影響統(tǒng)計(jì)效能的主要因素。統(tǒng)計(jì)效能（Power）是指一個(gè)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)正確拒絕原假設(shè)（即發(fā)現(xiàn)真實(shí)存在差異或關(guān)聯(lián)）的能力，也等于1減去第一類錯(cuò)誤（α）的概率（β）。通俗地說(shuō)，就是研究能夠檢測(cè)出差異或關(guān)聯(lián)的能力。影響統(tǒng)計(jì)效能的主要因素包括：①真實(shí)效應(yīng)的大小：效應(yīng)越大，檢測(cè)到的可能性越高，效能越高。②樣本量：樣本量越大，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)越精確，效能越高。③顯著性水平（α）：α設(shè)定得越高（檢驗(yàn)越寬松），效能越高，但犯第一類錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)也越大。④檢驗(yàn)類型和方法：不同的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法其效能不同。**解析思路：*先定義統(tǒng)計(jì)效能（正確拒絕H0的能力，即1-β），再用通俗語(yǔ)言解釋。然后列出主要影響因素（真實(shí)效應(yīng)、樣本量、α水平、檢驗(yàn)方法），并稍作說(shuō)明。三、計(jì)算與分析題1.某醫(yī)生想比較一種新藥A和安慰劑對(duì)緩解慢性疼痛的效果。他招募了60名患者，隨機(jī)分為兩組，每組30人。一個(gè)月后，新藥組平均疼痛評(píng)分為3.5（標(biāo)準(zhǔn)差1.2），安慰劑組平均疼痛評(píng)分為5.2（標(biāo)準(zhǔn)差1.5）。假設(shè)兩組疼痛評(píng)分服從正態(tài)分布且方差相等，請(qǐng)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)以判斷新藥是否比安慰劑更有效（α=0.05）。請(qǐng)寫出檢驗(yàn)的主要步驟（包括提出假設(shè)、計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量、確定P值、做出統(tǒng)計(jì)結(jié)論）。*提出假設(shè)：*H0：μ1=μ2（新藥組與安慰劑組平均疼痛評(píng)分無(wú)差異）*H1：μ1<μ2（新藥組平均疼痛評(píng)分低于安慰劑組）*（雙側(cè)檢驗(yàn)則為H0：μ1=μ2vsH1：μ1≠μ2）*計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量：*計(jì)算合并標(biāo)準(zhǔn)差Sp：Sp=sqrt(((n1-1)s1^2+(n2-1)s2^2)/(n1+n2-2))=sqrt(((30-1)*1.2^2+(30-1)*1.5^2)/(30+30-2))=sqrt((29*1.44+29*2.25)/58)=sqrt((41.76+65.25)/58)=sqrt(107.01/58)=sqrt(1.847)=1.364*計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤SE：SE=Sp*sqrt(1/n1+1/n2)=1.364*sqrt(1/30+1/30)=1.364*sqrt(2/30)=1.364*sqrt(0.0667)=1.364*0.2582=0.353*計(jì)算t統(tǒng)計(jì)量：t=(x?1-x?2)/SE=(3.5-5.2)/0.353=-1.7/0.353=-4.825*確定P值：*自由度df=n1+n2-2=30+30-2=58*查t分布表或使用軟件，單尾檢驗(yàn)（H1:μ1<μ2），df=58，t=-4.825時(shí)的P值遠(yuǎn)小于0.05（通常小于0.001）。*做出統(tǒng)計(jì)結(jié)論：*由于P值遠(yuǎn)小于α=0.05，拒絕原假設(shè)H0。在α=0.05水平上，有足夠的證據(jù)認(rèn)為新藥A組的平均疼痛評(píng)分顯著低于安慰劑組，即新藥A在緩解慢性疼痛方面比安慰劑更有效。**解析思路：*按照假設(shè)檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)步驟進(jìn)行：①明確H0和H1；②計(jì)算合并標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤和t統(tǒng)計(jì)量；③確定自由度和P值（可通過(guò)查表或軟件）；④根據(jù)P值與α的比較做出統(tǒng)計(jì)推斷。2.在一項(xiàng)研究吸煙與肺癌關(guān)系的隊(duì)列研究中，隨訪了10年，結(jié)果如下：吸煙且患肺癌者100人，吸煙未患肺癌者400人；不吸煙且患肺癌者50人，不吸煙未患肺癌者1500人。請(qǐng)計(jì)算吸煙組和不吸煙組的肺癌患病率，并比較兩組的肺癌患病率是否有顯著差異（α=0.05）。假設(shè)數(shù)據(jù)滿足卡方檢驗(yàn)條件。*計(jì)算患病率：*吸煙組肺癌患病率=(吸煙且患肺癌者數(shù))/(吸煙總?cè)藬?shù))=100/(100+400)=100/500=0.20或20%*不吸煙組肺癌患病率=(不吸煙且患肺癌者數(shù))/(不吸煙總?cè)藬?shù))=50/(50+1500)=50/1550≈0.0323或3.23%*比較差異（卡方檢驗(yàn)）：*構(gòu)建列聯(lián)表：```患肺癌未患肺癌合計(jì)吸煙100400500不吸煙5015001550合``*計(jì)算期望頻數(shù)（Ei,j）：*E11=(行合計(jì)*列合計(jì))/總合計(jì)=(500*150)/2050=75000/2050≈36.59*E12=(行合計(jì)*列合計(jì))/總合計(jì)=(500*1900)/2050=950000/2050≈463.41*E21=(行合計(jì)*列合計(jì))/總合計(jì)=(1550*150)/2050=232500/2050≈113.41*E22=(行合計(jì)*列合計(jì))/總合計(jì)=(1550*1900)/2050=2945000/2050≈1436.59*計(jì)算卡方統(tǒng)計(jì)量χ2：χ2=Σ((Oi,j-Ei,j)2/Ei,j)*χ2=((100-36.59)2/36.59)+((400-463.41)2/463.41)+((50-113.41)2/113.41)+((1500-1436.59)2/1436.59)*χ2≈(63.412/36.59)+(-63.412/463.41)+(-63.412/113.41)+(63.412/1436.59)*χ2≈109.98+8.66+35.60+2.81≈157.05*確定P值：*自由度df=(行數(shù)-1)*(列數(shù)-1)=(2-1)*(2-1)=1*查χ2分布表或使用軟件，df=1，χ2=157.05時(shí)的P值遠(yuǎn)小于0.05（通常小于0.001）。*結(jié)論：*吸煙組肺癌患病率（20%）顯著高于不吸煙組（3.23%）。*由于P值遠(yuǎn)小于α=0.05，拒絕H0（兩組患病率無(wú)差異）。在α=0.05水平上，有足夠的證據(jù)認(rèn)為吸煙與肺癌的發(fā)生存在顯著關(guān)聯(lián)。**解析思路：*①計(jì)算兩組的患病率（率=事件數(shù)/總暴露數(shù)）；②構(gòu)建列聯(lián)表；③計(jì)算期望頻數(shù)；④應(yīng)用卡方檢驗(yàn)公式計(jì)算χ2統(tǒng)計(jì)量；⑤根據(jù)自由度和計(jì)算出的χ2值查找P值；⑥根據(jù)P值與α的比較，判斷兩組患病率是否存在顯著差異，并解釋結(jié)果。3.某研究欲比較手術(shù)組和藥物治療組治療某疾病的生存時(shí)間，收集了兩組患者的生存數(shù)據(jù)。手術(shù)組n1=20，中位生存時(shí)間6個(gè)月；藥物治療組n2=25，中位生存時(shí)間4個(gè)月。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明如何使用Log-rank檢驗(yàn)比較兩組的生存分布，并解釋其基本原理。*如何使用：1.將兩組所有患者的生存時(shí)間數(shù)據(jù)按從小到大的順序排列。2.從最短生存時(shí)間開始，依次考慮每個(gè)時(shí)間點(diǎn)：*如果在該時(shí)間點(diǎn)，某個(gè)組的患者死亡而另一組沒有，則該組的死亡人數(shù)計(jì)數(shù)加1，并給該組在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)賦予權(quán)重1。*如果在某時(shí)間點(diǎn)，兩組都有患者死亡，則兩組的死亡人數(shù)計(jì)數(shù)都加1，并給每組在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)賦予權(quán)重0.5。3.計(jì)算統(tǒng)計(jì)量Z：Z=(Σ[w_i*(di-mi)])/sqrt(Σ[w_i^2*(di-mi)^2])其中，w_i是第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)的權(quán)重，di是第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)手術(shù)組的死亡人數(shù)，mi是第i個(gè)時(shí)間點(diǎn)藥物治療組的死亡人數(shù)。4.查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表，根據(jù)Z值獲得P值。*基本原理：*Log-rank檢驗(yàn)是一種非參數(shù)檢驗(yàn)方法，它基于生存曲線下面積的比較。它不是直接比較兩組生存率在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的差異，而是對(duì)兩組在整個(gè)生存時(shí)間范圍內(nèi)的生存經(jīng)驗(yàn)分布進(jìn)行整體比較。*其基本原理是：在每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，Log-rank檢驗(yàn)賦予那些在