2025年大學(xué)《應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——因果關(guān)系分析在醫(yī)學(xué)研究中的作用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪項(xiàng)是隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)（RCT）在因果推斷中具有核心優(yōu)勢(shì)的主要原因？A.可以完全消除所有混雜因素的影響B(tài).研究對(duì)象樣本量通常最大C.通過(guò)隨機(jī)分配，使得處理組和對(duì)照組在基線特征上具有可比性D.實(shí)施成本通常低于觀察性研究2.在一項(xiàng)比較藥物A與安慰劑對(duì)高血壓患者血壓影響的觀察性研究中，患者因自身意愿選擇服用藥物A。如果患者選擇服用藥物A的傾向（傾向性）與其自身未被觀察到的混雜因素（如遺傳易感性、依從性）相關(guān)，則該研究最可能面臨哪種偏倚？A.選擇偏倚B.信息偏倚C.混雜偏倚D.測(cè)量誤差偏倚3.傾向性評(píng)分（PropensityScore）主要用來(lái)解決觀察性研究中哪種類(lèi)型偏倚的問(wèn)題？A.信息偏倚B.混雜偏倚C.選擇偏倚D.測(cè)量誤差偏倚4.在傾向性評(píng)分匹配（PSM）中，通常采用何種統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)來(lái)評(píng)估匹配后的兩組在協(xié)變量分布上是否具有可比性？A.t檢驗(yàn)或F檢驗(yàn)B.卡方檢驗(yàn)或Wilcoxon秩和檢驗(yàn)C.線性回歸分析D.邏輯回歸分析5.工具變量法（InstrumentalVariables,IV）能夠有效估計(jì)處理效應(yīng)的關(guān)鍵前提條件是工具變量必須滿(mǎn)足：A.相關(guān)性（Relevance）和排他性（ExclusionRestriction）B.正態(tài)性（Normality）和獨(dú)立性（Independence）C.同方差性（Homoscedasticity）和無(wú)偏性（Unbiasedness）D.線性（Linearity）和一致性（Consistency）6.與簡(jiǎn)單回歸調(diào)整相比，傾向性評(píng)分加權(quán)（PSW）的主要優(yōu)點(diǎn)在于：A.可以處理更多類(lèi)型的混雜因素B.能保證匹配后兩組樣本量完全相等C.可以減少樣本量需求，提高統(tǒng)計(jì)效能D.不需要知道處理分配的邏輯7.在因果推斷中，"潛在結(jié)果框架"（PotentialOutcomesFramework）的核心思想是：A.建立包含所有可能結(jié)果的大型數(shù)據(jù)庫(kù)B.認(rèn)為每個(gè)個(gè)體都同時(shí)存在接受處理和未接受處理的兩種潛在結(jié)果C.通過(guò)統(tǒng)計(jì)模型直接估計(jì)反事實(shí)結(jié)果D.只關(guān)注研究中實(shí)際觀察到的結(jié)果8.敏感性分析（SensitivityAnalysis）的主要目的是：A.提高研究的統(tǒng)計(jì)功效B.評(píng)估研究結(jié)論在不同假設(shè)或條件下的穩(wěn)健性C.確定最佳的處理效應(yīng)估計(jì)方法D.排除所有可能的偏倚來(lái)源9.一項(xiàng)研究旨在評(píng)估吸煙是否導(dǎo)致肺癌。研究者收集了吸煙者和非吸煙者的肺癌發(fā)病率數(shù)據(jù)。如果研究者直接比較兩組的肺癌發(fā)病率來(lái)推斷吸煙與肺癌的因果關(guān)系，這種估計(jì)方法最主要的局限性是：A.可能存在測(cè)量誤差B.可能無(wú)法完全控制所有混雜因素C.需要滿(mǎn)足正態(tài)性假設(shè)D.計(jì)算過(guò)程過(guò)于復(fù)雜10.下列哪項(xiàng)不是因果推斷研究的倫理考量？A.確保研究對(duì)象的知情同意B.在RCTs中合乎倫理地使用安慰劑C.保護(hù)研究數(shù)據(jù)的機(jī)密性D.選擇統(tǒng)計(jì)方法時(shí)最大化研究效能二、填空題（每空2分，共20分）1.因果關(guān)系強(qiáng)調(diào)的是變量之間的________聯(lián)系，而相關(guān)性?xún)H僅表明變量之間存在________趨勢(shì)。2.在隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中，通過(guò)________將干預(yù)分配給研究對(duì)象，目的是為了創(chuàng)建處理組和對(duì)照組在可觀察和不可觀察特征上的________。3.傾向性評(píng)分是基于________概率構(gòu)建的，該概率僅取決于________，而不受處理分配或任何未觀測(cè)混雜因素的影響。4.當(dāng)找不到合適的工具變量時(shí)，可以采用________方法來(lái)估計(jì)處理效應(yīng)，它結(jié)合了回歸調(diào)整和傾向性評(píng)分估計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。5.在解釋觀察性研究的結(jié)果時(shí)，必須謹(jǐn)慎，因?yàn)開(kāi)_______偏倚和________偏倚仍然是主要挑戰(zhàn)。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述觀察性研究與隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)在因果推斷方面的主要區(qū)別。2.解釋什么是“混雜因素”，并說(shuō)明其在觀察性研究中造成偏倚的機(jī)制。3.簡(jiǎn)要說(shuō)明傾向性評(píng)分匹配（PSM）如何實(shí)現(xiàn)處理組和對(duì)照組在協(xié)變量分布上的可比性。四、計(jì)算與分析題（每題10分，共20分）1.假設(shè)一項(xiàng)研究比較了服用阿司匹林（處理）與不服藥（對(duì)照）對(duì)心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)的影響。研究者收集了100名受試者的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)未給出），并使用Logistic回歸模型，以是否服用阿司匹林為因變量，年齡、性別、高血壓病史為自變量進(jìn)行了分析。假設(shè)得到的傾向性評(píng)分模型預(yù)測(cè)概率P(服用阿司匹林|年齡,性別,高血壓)被用來(lái)構(gòu)建傾向性評(píng)分。請(qǐng)解釋如何利用這個(gè)傾向性評(píng)分，選擇一種方法（如PSM或PSW）來(lái)創(chuàng)建可比的處理組和對(duì)照組，并簡(jiǎn)要說(shuō)明選擇該方法的原因。2.某研究者欲評(píng)估一項(xiàng)篩查程序是否能有效降低某種疾病的死亡率。由于倫理原因無(wú)法進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，只能采用觀察性數(shù)據(jù)。研究者擔(dān)心未參與篩查的人群可能在某些未觀測(cè)到的健康行為上與參與篩查的人群不同，從而影響死亡率。請(qǐng)?zhí)岢鲋辽賰煞N統(tǒng)計(jì)方法來(lái)嘗試控制這種混雜，并簡(jiǎn)要說(shuō)明每種方法的原理和局限性。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.B4.B5.A6.C7.B8.B9.B10.D二、填空題1.因果關(guān)系強(qiáng)調(diào)的是變量之間的因果聯(lián)系，而相關(guān)性?xún)H僅表明變量之間存在統(tǒng)計(jì)上相關(guān)趨勢(shì)。2.在隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中，通過(guò)隨機(jī)化將干預(yù)分配給研究對(duì)象，目的是為了創(chuàng)建處理組和對(duì)照組在可觀察和不可觀察特征上的相似性。3.傾向性評(píng)分是基于處理接受概率構(gòu)建的，該概率僅取決于可觀察協(xié)變量，而不受處理分配或任何未觀測(cè)混雜因素的影響。4.當(dāng)找不到合適的工具變量時(shí)，可以采用雙重穩(wěn)健估計(jì)方法來(lái)估計(jì)處理效應(yīng)，它結(jié)合了回歸調(diào)整和傾向性評(píng)分估計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。5.在解釋觀察性研究的結(jié)果時(shí)，必須謹(jǐn)慎，因?yàn)檫x擇偏倚和混雜偏倚仍然是主要挑戰(zhàn)。三、簡(jiǎn)答題1.觀察性研究無(wú)法通過(guò)隨機(jī)化控制所有混雜因素，其結(jié)果容易受到選擇偏倚和混雜偏倚的影響，因此因果推斷能力有限；而隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)通過(guò)隨機(jī)化保證了處理組和對(duì)照組在基線特征上的可比性，是建立因果關(guān)系最可靠的證據(jù)來(lái)源。2.混雜因素是指既與處理因素有關(guān)，又與結(jié)果有關(guān)的變量。在觀察性研究中，如果混雜因素未被控制，它可能會(huì)同時(shí)影響處理分配和結(jié)果，導(dǎo)致我們觀察到的處理效應(yīng)實(shí)際上包含了混雜因素的影響，從而得出錯(cuò)誤的因果結(jié)論。3.PSM通過(guò)為每個(gè)受試者計(jì)算其接受處理的傾向性概率（只基于可觀察特征），然后根據(jù)這個(gè)概率，為處理組中傾向性評(píng)分與對(duì)照組成員接近的個(gè)體找到匹配的對(duì)照者，或者為每個(gè)處理組個(gè)體找到傾向性評(píng)分最接近的對(duì)照者。通過(guò)這種方式，可以使得匹配后的處理組和對(duì)照組在可觀察協(xié)變量的分布上變得非常相似，從而控制由這些可觀察混雜因素引起的偏倚。四、計(jì)算與分析題1.利用傾向性評(píng)分創(chuàng)建可比組的方法有多種，PSM和PSW是兩種常見(jiàn)選擇。*PSM方法：首先，使用給定的Logistic回歸模型計(jì)算每個(gè)受試者的傾向性評(píng)分（P(服用阿司匹林|年齡,性別,高血壓)）。然后，根據(jù)傾向性評(píng)分進(jìn)行匹配，例如使用最近鄰匹配、卡方匹配或傾向性評(píng)分核密度估計(jì)匹配等方法，為處理組中的每個(gè)個(gè)體找到在傾向性評(píng)分上最接近的對(duì)照者。這樣形成的匹配對(duì)或匹配后的處理組/對(duì)照組，在年齡、性別、高血壓病史這些可觀察協(xié)變量上的分布將更加相似，從而控制了這些變量的混雜效應(yīng)。*PSW方法：首先，使用給定的Logistic回歸模型計(jì)算每個(gè)受試者的傾向性評(píng)分。然后，根據(jù)傾向性評(píng)分對(duì)每個(gè)受試者賦予一個(gè)權(quán)重。對(duì)于處理組的個(gè)體i，其權(quán)重為w(i)=1/P(服用阿司匹林|協(xié)變量i)。對(duì)于對(duì)照組的個(gè)體j，其權(quán)重為w(j)=P(服用阿司匹林|協(xié)變量j)/1。最后，使用這些權(quán)重對(duì)原始數(shù)據(jù)加權(quán)，重新估計(jì)處理（阿司匹林）對(duì)結(jié)果（心肌梗死）的影響。PSW方法不需要進(jìn)行顯式的匹配操作，可以直接在整個(gè)樣本上進(jìn)行加權(quán)分析。*選擇方法的原因：PSM直觀上通過(guò)匹配實(shí)現(xiàn)可比性，但在樣本量很大或協(xié)變量分布復(fù)雜時(shí)可能存在匹配不完全或效率降低的問(wèn)題。PSW不需要顯式匹配，計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，且如果傾向性評(píng)分模型正確，PSW是漸近有效的，但在某些情況下可能導(dǎo)致樣本量增加（理論上）。選擇哪種方法取決于具體情況，如樣本量大小、協(xié)變量維度、計(jì)算資源以及對(duì)效率和匹配質(zhì)量的權(quán)衡。在本題情境下，PSM是一種直觀且常用的選擇，因?yàn)樗苯又荚谕ㄟ^(guò)匹配達(dá)到可比性。2.在無(wú)法進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的情況下，可以采用多種統(tǒng)計(jì)方法嘗試控制混雜，以評(píng)估篩查程序的因果效應(yīng)。*回歸調(diào)整（RegressionAdjustment）：使用包含處理變量（是否參與篩查）、結(jié)果變量（疾病死亡率）以及所有潛在的混雜因素（如年齡、性別、教育程度、居住地、吸煙史、飲食習(xí)慣、基礎(chǔ)健康狀況等）的回歸模型（如多變量Logistic回歸）來(lái)估計(jì)篩查相對(duì)于未篩查的因果效應(yīng)。原理是，通過(guò)在模型中同時(shí)控制所有已觀測(cè)到的混雜因素，可以部分或完全消除這些因素對(duì)結(jié)果和處理分配的共同影響。局限性在于：只能控制已觀測(cè)到的混雜因素，無(wú)法控制未觀測(cè)到的混雜因素；要求回歸模型正確（遺漏變量偏倚）；對(duì)模型假設(shè)（如線性關(guān)系、正態(tài)誤差項(xiàng)）的依賴(lài)性較強(qiáng)。*傾向性評(píng)分匹配（PropensityScoreMatching,PSM）：首先，為每個(gè)受試者構(gòu)建一個(gè)傾向性評(píng)分模型，該模型是基于只包含混雜因素的logistic回歸，預(yù)測(cè)個(gè)體參與篩查的概率。然后，根據(jù)傾向性評(píng)分將參與篩查的個(gè)體與未參與篩查的個(gè)體進(jìn)行匹配（如最近鄰匹配、卡方匹配等），使得匹配后的兩組在混雜因素的分布上盡可能相似。最后，可以在匹配后的樣本中或使用加權(quán)方法分析篩查對(duì)死亡率的影響。原理是利用所有混雜因素來(lái)預(yù)測(cè)處理分配概率，并通過(guò)匹配/加權(quán)來(lái)控制由這些因素引起的偏倚。局限性在于：主要控制可觀察到的混雜因素；對(duì)傾向性評(píng)分模型的正確性（包括函數(shù)形式和未違反排他性假設(shè)）依賴(lài)性強(qiáng)；匹配可能導(dǎo)致效率降低或樣本量變化；結(jié)果的外推性可能受限。*工具變量法（InstrumentalVariables,IV）：如果能找到一個(gè)合適的工具變量Z，它需要滿(mǎn)足：1）外生性：Z與處理變量（是否