如何用SAS軟件正確分析生物醫(yī)學(xué)科研資料XVIII.R×C列聯(lián)表資料的統(tǒng)計分析與SAS軟件實現(xiàn)（一）

王琪，胡良平，關(guān)雪，柳偉偉

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如何用SAS軟件正確分析生物醫(yī)學(xué)科研資料XVIII.R×C列聯(lián)表資料的統(tǒng)計分析與SAS軟件實現(xiàn)（一）

王琪，胡良平，關(guān)雪，柳偉偉

編者按

生物統(tǒng)計學(xué)是生物學(xué)領(lǐng)域科學(xué)研究和實際工作中必不可少的工具，在分子生物學(xué)迅速發(fā)展的今天，生物統(tǒng)計學(xué)更顯示出了它的重要性。實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析是現(xiàn)代生物學(xué)的基石，是生物學(xué)研究者檢驗假說、尋找模式、建立生物學(xué)理論的有利工具，也是生物學(xué)研究者探索微觀和宏觀生物世界的必備基礎(chǔ)知識。對于每天甚至是每時每刻涌現(xiàn)的大量的、以天文數(shù)字計量的分子遺傳數(shù)據(jù)，必須借助統(tǒng)計學(xué)知識加以分析處理，才能從中獲得有意義的信息?！吧锒鄻有詳?shù)據(jù)分析”是開展生物多樣性研究的一個重要方面，數(shù)據(jù)分析能力的高低極大地影響著我們對各種生態(tài)學(xué)現(xiàn)象認識的深度和廣度?，F(xiàn)在，電子計算機的普及使得生物統(tǒng)計分析過程大大簡化，生物統(tǒng)計分析軟件包的普及將生物統(tǒng)計學(xué)從統(tǒng)計學(xué)家的書本里解放了出來，簡化了生物統(tǒng)計分析過程，使之成為生物學(xué)研究者的常用工具。本刊特邀軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)咨詢中心主任胡良平教授，以“如何用 SAS 軟件正確分析生物醫(yī)學(xué)科研資料”為題，撰寫系列統(tǒng)計學(xué)講座，希望該系列講座能對生物醫(yī)學(xué)科研工作者有所幫助。

R × C 列聯(lián)表資料可以分為雙向無序的R×C 列聯(lián)表資料、結(jié)果變量為有序變量的單向有序 R × C 列聯(lián)表資料、雙向有序且屬性相同的 R × C 列聯(lián)表資料和雙向有序且屬性不同的 R × C 列聯(lián)表資料等 4 類。本文將詳細介紹前兩類 R × C 表資料及其用 SAS 軟件實現(xiàn)統(tǒng)計分析的全部內(nèi)容。

1　雙向無序 R × C 列聯(lián)表資料的統(tǒng)計分析與SAS 實現(xiàn)

雙向無序的 R × C 列聯(lián)表資料是指在二維列聯(lián)表中，兩個定性變量都是名義變量，并且這兩個名義變量分別有R 個和 C 個（R 和 C 分別代表列聯(lián)表的行數(shù)和列數(shù)，它們均為大于 2 的整數(shù)）取值，由此排列而成的 R × C 表稱為雙向無序的 R × C 列聯(lián)表資料。當(dāng)理論頻數(shù)小于 5 的格子數(shù)未超過總格子數(shù)的 1/5 時，用一般卡方檢驗；否則，用 Fisher 精確檢驗處理該類資料[1]。以下將通過實例向讀者介紹如何用 SAS 軟件處理雙向無序的 R × C 列聯(lián)表資料。

表1　不同惡性血液病患者真菌感染發(fā)生的部位

【例 1】目前惡性血液病患者的主要治療方法包括放化療、免疫抑制劑治療等，這些治療方式會導(dǎo)致患者發(fā)生真菌感染。某臨床醫(yī)生對此做了回顧性調(diào)查研究，以分析不同血液病患者真菌感染部位是否相同，調(diào)查結(jié)果見表 1，試對表 1 進行合理的統(tǒng)計分析。

分析與解答：本例是一個單因素多水平設(shè)計定性資料，原因變量“疾病種類”有 4 個水平，結(jié)果變量“感染部位”有 3 個水平，兩個變量都是多值名義變量，此時可采用卡方檢驗或 Fisher 精確檢驗對該資料進行統(tǒng)計分析，以分析不同疾病的患者感染部位分布情況是否相同。以下介紹如何用 SAS 程序的 FREQ 過程分析雙向無序 R × C 列聯(lián)表資料。SAS 程序如下，設(shè)程序名為 li1.sas。

程序說明：程序中第一步建立名為 a1 的數(shù)據(jù)集，a 表示疾病種類，分為 4 個水平，b 表示感染部位，分為 3 個水平，f 表示頻數(shù)。第二步是過程步，調(diào)用 FREQ 過程進行卡方檢驗，weight 語句指定頻數(shù)變量為 f，tables 語句指定用于生成二維列聯(lián)表，“/”后的選項 chisq 表示進行卡方檢驗。

SAS 程序運行結(jié)果：

a * b 表的統(tǒng)計量

以上是卡方檢驗分析的結(jié)果，由于χ2= 4.6601，雙側(cè)P= 0.5881 ＞ 0.05，說明不同惡性血液病患者發(fā)生真菌感染的部位之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

【例 2】沿用例 1 的背景資料，該醫(yī)生統(tǒng)計了不同惡性血液病患者真菌感染種類情況，結(jié)果見表 2，試對該資料進行統(tǒng)計分析。

表2　不同惡性血液病患者真菌感染的類型

分析與解答：與例 1 類似，當(dāng)理論頻數(shù)小于 5 的格子數(shù)未超過總格子數(shù)的 1/5 時，用一般卡方檢驗；否則，用Fisher 精確檢驗處理該類資料。本例超過 1/5 的單元格的期望計數(shù)比 5 小，因此選用 Fisher 精確檢驗。SAS 程序如下，設(shè)程序名為 li2.sas。

程序說明：本程序與例 1 的不同之處在于 tables 語句“/”后面的選項是 exact，表示進行精確檢驗。

SAS 程序運行結(jié)果：

a * b 表的統(tǒng)計量

Fisher 精確檢驗

第一部分是一般卡方檢驗分析的結(jié)果，結(jié)果下方顯示“WARNING: 42％ 的單元格的期望計數(shù)比 5 小。卡方可能不是有效檢驗?！保虼藨?yīng)選擇 Fisher 精確檢驗，結(jié)果顯示P= 0.0076 ＜ 0.05，說明不同惡性血液病患者發(fā)生真菌感染的類型不同。

2　結(jié)果變量為有序變量的單向有序 R × C 列聯(lián)表資料的統(tǒng)計分析與 SAS 實現(xiàn)

結(jié)果變量為有序變量的單向有序 R × C 列聯(lián)表資料是指表中僅結(jié)果變量的取值為有序，而原因變量為無序，如某資料中原因變量是藥物種類，結(jié)果變量是治愈、顯效、好轉(zhuǎn)、無效。如果僅原因變量為有序的而結(jié)果變量是無序的，則仍將其視為雙向無序的 R × C 列聯(lián)表資料。

結(jié)果變量為有序變量的單向有序 R × C 列聯(lián)表資料的統(tǒng)計分析可選用秩和檢驗、Ridit 分析以及有序變量的logistic 回歸分析（此法較復(fù)雜，一般情況下不選用，在處理高維列聯(lián)表時常用）[1]。

【例 3】用混合核苷片、西藥及中草藥治療急性黃疸型肝炎，治療效果見表 3，試分析 3 種藥物治療效果之間的差異是否有統(tǒng)計學(xué)意義。

表3　不同藥物治療急性黃疸型肝炎的效果

分析與解答：這是一個單因素多水平設(shè)計定性資料，結(jié)果變量“療效”是有序變量，可選擇秩和檢驗進行統(tǒng)計分析。SAS 程序的 NPAR1WAY 過程或 FREQ 過程可以進行分析，以下介紹相應(yīng)的 SAS 程序。用 NPAR1WAY 過程進行秩和檢驗的 SAS 程序如下，設(shè)程序名為 li3_1.sas。

程序說明：第一步是數(shù)據(jù)步，建立名為 a3 的數(shù)據(jù)集，a 表示藥物種類，b 表示療效，f 表示頻數(shù)。第二步是過程步，調(diào)用 NPAR1WAY 過程進行秩和檢驗，freq 語句指定頻數(shù)變量 f，class 語句指定分組變量 a，var 語句用于指定結(jié)果變量 b。

SAS 程序運行結(jié)果：

第一部分是 3 個組的打分結(jié)果，其中第一組平均秩是325.2632，第二組平均秩是324.8994，第三組平均秩是406.8830。

第二部分是 Kruskal-Wallis 秩和檢驗的結(jié)果，HC≈χ2= 17.557，雙側(cè)P= 0.0002 ＜ 0.05，說明 3 種藥物治療效果之間的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。因第三組平均秩最高，因此混合核苷片的療效最好。

本例也可以通過 FREQ 過程實現(xiàn)秩和檢驗，程序如下，設(shè)程序名為 li3_2.sas。

程序說明：數(shù)據(jù)步與 li3_1.sas 相同，此處省略。過程步，調(diào)用 FREQ 過程，weight 語句用于指定頻數(shù)變量，tables 語句中“/”后面的選項 cmh 表示進行秩和檢驗，scores 選項指定打分方法。

SAS 程序運行結(jié)果：

a * b 的匯總統(tǒng)計量Cochran-Mantel-Haenszel 統(tǒng)計量（基于秩得分）

第二行“行均值得分差值”對應(yīng)的結(jié)果即為秩和檢驗結(jié)果，χ2= 17.557，P= 0.0002 與 li3_1.sas 得到的結(jié)果相同。

參考文獻

[1] Hu LP. Medical statistics-analysis of quantitative and qualitative data applying the triple-type theory. Beijing: People’s Military Medical Press, 2009:292-302. (in Chinese)胡良平. 醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)-運用三型理論分析定量與定性資料. 北京:人民軍醫(yī)出版社, 2009:292-302.

DOI:10.3969/cmba.j.issn.1673-713X.2012.04.015

作者單位：100850 北京，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)咨詢中心

通訊作者：胡良平，Email：lphu812@sina.com