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两组连续资料的比较

从本期推文起,我们将连续介绍常用的统计检验方法。两组连续资料的统计推断和检验是临床研究中最常用的统计方法,包括 t 检验(参数检验)和 U 检验(非参数检验)。本文将以 2017 年发表的比较地氟烷或丙泊酚联合瑞芬太尼在胸科手术中的研究《Microcirculation measured by vascular occlusion test during desflurane-remifentanil anesthesia is superior to that in propofol-remifentanil anesthesia in patients undergoing thoracic surgery: subgroup analysis of a prospective randomized study》这篇文章为例,介绍两组连续资料的 t 检验和 U 检验的方法及统计注意事项。

 

研究摘要

这项在韩国开展的随机临床试验,比较了地氟烷和丙泊酚与瑞芬太尼联合应用对胸腔镜手术患者单肺通气时全身动脉氧合的影响。作为亚组分析,研究者比较了两种常用的麻醉技术,地氟烷-瑞芬太尼 (n = 52) 和丙泊酚-瑞芬太尼 (n = 48) 在胸腔镜手术患者血管闭塞试验中对组织氧饱和度的影响。

地氟烷比丙泊酚组组织氧饱和度较高 (30 分钟、60 分钟的单肺通风和双肺通气时均值±标准差分别为 83±6% vs 80±9%, 84±6% vs 76±10%,和 87±7% vs 77±10%,调整后的 p 值分别为 p = 0.026, p<0.001 和 p<0.001)。血管阻断试验中,地氟醚的恢复斜率 (反映微血管再灌注充分性) 高于手术期间的丙泊酚组 (平均差异为 0.5% /s;95% CI 0- 0.9% /s,p = 0.037)。

该研究结果表明,与丙泊酚-瑞芬太尼麻醉相比,接受地氟烷-瑞芬太尼麻醉的胸腔镜手术患者微循环更好。

 

统计学要点

重点来啦,先记住「1-2-3」:1 个前提、2 类数据、3 个公式。

选择两组连续资料均数比较的检验方法之前,有一个大前提,就是首先区分数据的性质,满足以下全部条件可选择 t 检验,不满足则选择 U 检验:

① 来自随机样本;

② 两组样本来自的总体应服从(或近似服从)正态分布;

③ 总体方差相等,即方差齐性。

可选择 t 检验的样本中,还包括两种类型:

(1)      独立样本:两个样本的总体相对独立——「莫挨老子」。选择 t 检验。

(2)      配对样本:两个样本的总体形成配对关系——「你我是 cp 啊」。选择配对 t 检验。

具体分析如下。

一、两组独立样本均数比较的 t 检验

两组独立样本也叫完全随机设计样本,即将受试者完全随机地分配到两组中,分别接受不同处理。分别总两个总体中完全随机地抽取一部分个体进行研究。t 检验是参数检验,需要满足正态性和方差齐性。故而首先考虑对每组资料进行正态性检验和方差齐性检验。根据该文献方法部分,作者采用 Kolmogorov–Smirnov 检验和 Shapiro–Wilk test 检验资料的正态性。在表 1 中,年龄可以认为符合正态分布,但 BMI 严格来说不呈正态分布。

 

二、两组配对样本 t 检验

两组配对设计样本需采用配对 t 检验,分为两种情况:用于同一研究对象分别给予两种不同处理结果;对同一研究对象处理结果前后进行比较。本文图 4 比较地氟烷、丙泊酚在不同时间点的恢复斜率(recovery slope)适用配对 t 检验,如下图所示。

 

三、  Mann-Whitney U 检验

Mann-Whitney U 检验是非参数检验,不满足以上 2 种检验方法要求的 2 样本连续资料,可以考虑使用 U 检验。U 检验是用得最广泛的两独立样本秩和检验方法。

 

四、用 SPSS 实现 t 检验和 U 检验

ü  t 检验:如图所示,点击工具栏分析→比较平均值→独立样本 T 检验/配对样本 T 检验,把检验变量和分组变量拉到右侧框中即可。

ü  U 检验:点击分析→非参数检验→独立样本。在弹出的对话框中,可以看到目标、字段和设置三个菜单。在目标菜单中选择自定义分析,字段菜单中选择需要分析的数据列,最后设置菜单中可以看到有 Mann-Whitney U 检验选项。

 

统计分析常见误区

1、 不满足正态性和方差齐性的资料使用 t 检验:这种情况要借助变量变换或秩和检验等方法。但是,大样本资料均数近似正态分布。若两样本所属总体满足正态性,但方差不齐,可采用近似 t 检验,又称 t』检验。Satterthwaite 近似 t 检验对自由度进行校正。

2、 组内多次测量资料采用配对 t 检验:组内多点资料应采用重复测量的方差分析,而不能用配对 t 检验。

 

总结

两组连续资料比较是临床研究中最常见的统计方法之一。在使用和撰写文章时需要注意以下几点:

1.  t 检验是参数检验,需要资料满足正态性和方差齐性。t 检验又分为独立样本 t 检验和配对 t 检验,采用不同的计算公式。

2. 可以用 Shapiro–Wilk test 检验和 F 检验分别判断资料的正态性和方差齐性。

3. Mann-Whitney U 检验是非参数检验,没有这两项的要求。 

下期推文将介绍多组连续变量的比较方法。敬请期待。

 

【参考文献】

Cho YJ et al. Microcirculation measured by vascular occlusion test during desflurane-remifentanil anesthesia is superior to that in propofol-remifentanil anesthesia in patients undergoing thoracic surgery: subgroup analysis of a prospective randomized study. J Clin Monit Comput. 2017 Oct;31(5):989-997.

 

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