统计学的三型理论及其在生物医学 科研中的应用

统计学的三型理论及其在生物医学科研中的应用

很多从事生物医学科研的工作者学了多遍统计学仍不得要领，几乎是一用就出错，这是什么原因呢？原因很多，但最根本的原因可能是统计学的教材和教学方法联系实际不够。虽然统计学教材上举些例子都已经过统计学工作者的精心加工，成了统计学教科书中与问题对应的“标准型”，而这些“标准型”对于实际科研工作者来说，已经是“脱胎换骨”后的“装饰品”。至于统计学教学方法方面的缺陷，也是显而易见的。很多人习惯将统计学深奥的理论、繁琐的计算公式和令人眼花缭乱的由统计软件输出的计算结果，采取“填鸭式教学法”一股脑地全部灌输给学习者。等实际工作者学完统计学后，他们面对科研工作中出现的一个个实际问题，就像见到“外星人”一样，不知如何与他们进行“交流和沟通”，更不能随心所欲地去控制和指挥他们。事实上，实际工作者在科研中所遇到的与统计学有关的问题正是问题的“原型”，由于他们无力识别“原型”，无可奈何之下就按自己所能理解的程度和习惯的做法将问题表达出来，这就是问题的“表现型”。当实际工作者准备选择统计分析方法处理自己所收集的实验资料时，常被依附在“表现型”上的伪装所误导，例如，“组别”一词常被实际工作者误认为是“一个实验因素”。因此，他们十有***会误用或滥用统计学。

一、统计学的三型理论

(一）何为统计学的三型理论

统计学的三型理论（简称为“三型理论”）就是把科研工作中与统计学有关的问题归结为“表现型”、“原型”和“标准型”，笔者通过阐述这三型的客观存在性和他们之间的相互关系，提出破解三型之迷的技巧与策略，为人们编写高质量的统计学教材、巧妙地讲授统计学、轻松地学习统计学和正确地应用统计学提供一种崭新的理念、理论和方法。“三型理论”在实验设计类型的识别和统计分析方法的合理选用上可以起到举足轻重的作用。

1.“表现型就是实际工作者将一个与统计学有关的专业问题以自己最习惯的形式呈现出来的一种模式或结构，这种结构常以一种假象出现，对合理选用统计分析方法处理资料常起误导作用。比如说，某研究者同时用AB两种药做某实验，每种药又考虑小与大两种剂量，一共可以形成4个实验组，研究者习惯上就用“组别”来代表此实验中的“实验因素”，在其下标出“第1组、第2组、第3组、第4组”，给出各组某些定量观测指标测定值的平均值和标准差，并误认为此实验设计是单因素4水平设计，接着进行6次脸验或做一次单因素4水平设计定量资料的方差分析和"检验。这都是错误的，

2“原型就是能全面正确反映实际工作者研究目的的一种模式或结构，这种结构常把问题的本质呈现出来了。例如，在前例中，在“药

物分组”之下表示出“A和B药均用小剂量、八药小剂量B药大剂量、A药大剂量B药小剂量、A和B药均用大剂量”。这样把各药物组的含义明确表达出来，做统计分析时就会很慎重，一般不会盲目去进行两两比较。

3“标准型就是统计学教科书上对各类问题习惯采用的一种表达模式或结构，这种结构常以“不言自明”的方式把问题的本质呈现出来。例如，在前例中，不用“组别”或“药物分组”等字样，而用“八药剂量”与“B药剂量”这样两个词，在统计学上称它们为两个实验因素，每个实验因素都有“小与大”两个水平，与此实验对应的实验设计名称自然就是“两因素设计”了，更确切地说，应叫做两因素析因设计或2X2析因设计（注意：在两因素实验中，根据某些假设，还有其他的实验设计名称，如两因素系统分组设计、两因素分割设计等)

(二)“三型”之间的关系

通过分析和总结医学科研工作中出现的大量实际问题，不难发现:有些问题的“表现型”就是问题的“原型”;有些问题的“表现型”需要通过结构变形使其转变成“原型”，而还有些问题的“表现型”需要通过拆分使其转变成“原型”。

“原型”与“标准型”之间存在什么样的关系呢？有些问题的“原型”

就是问题的“标准型”;有些问题的“原型”需要分解成多个“标准型”;而还有些问题的“原型”根本不存在与之对应的“标准型”。

(三)不易出错的“三型”和极易出错的“三型”

若与一个实际问题对应的“三型”完全相同，只要这个问题本身不很复杂，而且实际应用工作者已具备处理此类问题所需要的知识，通常，人们处理这样的问题是不易出错的。

若与一个实际问题对应的“三型”属于上述最复杂的情形，即“表现型”需要经过变形或拆分才能转变成“原型”，若“原型”又根本不存在与之对应的“标准型”，此时人们处理这样的问题是极易出错的。

(四）皮解“三型”的技巧与策略

全面学习和掌握各类问题的“标准型”，学会透过“表现型”的现象看清其“原型”的本质，借助专业和统计学知识将“原型”所对应的“标准型”如果存应的“标准型，根本不存在，则对拟解决的问题作出应有的裁决（很可能实验设计有严重错误或数据无法得到正确的处理），有时可以通过“拆分组别”的方法，使问题得到适当解决。

二、“三型理论”在实验设计上的应用

实验设计的核心内容是“三要素”、“四原则”和“实验设计类型，1341，人们在设计生物医学实验时，常表现在“设计类型”方面出错，但其本质可能是在“对照原则”与“均衡原则’方面出了问题。可用“三型理论”来指导实验设计，也可用于辨析实验设计方面出现的错误。

【例1】为了探讨在体外具有强大细胞毒活性的口腔癌浸润淋巴细胞（TIL)在体内的抑瘤效果以及化疗药物环磷酰胺（CY)与TL眹合应用治疗口腔癌的可能性。原作者取裸小鼠BAB/C-nu/nu15只，鼠龄6~8周，体重18~24g随机分为3组，即对照组、T1L+1L2组和T1L+L+CY 组,每组5只裸鼠。从第1周开始观测肿瘤生长情况，设计与资料见表1

对差错的辨析与释疑:表1给出了本实验设计的“表现型”，看上去本实验似乎涉及到两个实验因素，一个叫“组别”，另一个叫“时间”。然而，此处的“组别”却不是一个普通的实验因素，它是由多个因素分别取不同水平的组合结果中的一部分。若将“T1L+1L2”视为一个不可分割的整体则“组别”本质上由“（TL+1L2)用否”与“CY用否”的。

4种水平组合中的3种组成，显然，在表1的设计中缺少了单用“C>药”的那一组，这种错误叫“对照不全”。若在表1中，加上一行“Cy?，此时所对应的设计就是问题的“原型”（表2)