利用Excel VBA函數(shù)在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中進(jìn)行四格表統(tǒng)計(jì)的教學(xué)嘗試*

黃海櫻 陳波 周強(qiáng) 冀天星 陳靖楠

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展，臨床實(shí)驗(yàn)室每天有大量數(shù)據(jù)產(chǎn)生。如何有效搜集、整理和加工這些數(shù)據(jù)，做出科學(xué)決策與結(jié)論，都有賴于準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)分析。傳統(tǒng)的手工計(jì)算方法早已被專業(yè)統(tǒng)計(jì)分析軟件如SPSS和SAS等取代。這些專業(yè)軟件雖然功能強(qiáng)大，但在臨床實(shí)驗(yàn)室中的普及性不高，軟件操作相對(duì)復(fù)雜，其應(yīng)用受到制約。而臨床實(shí)驗(yàn)室常常需要進(jìn)行的四格表卡方檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法，主要應(yīng)用于對(duì)陽性率、患病率、發(fā)病率等數(shù)據(jù)的分析，運(yùn)用Excel軟件即可實(shí)現(xiàn)。相較于專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件，Excel具有操作簡(jiǎn)單、易學(xué)易用、方便、圖形美觀和普及性高等優(yōu)點(diǎn)[1]。在此背景下，筆者采用目前運(yùn)用廣泛的Microsoft Office Excel 2007開發(fā)的VBA宏程序，以實(shí)現(xiàn)四格表卡方檢驗(yàn)，即根據(jù)不同數(shù)據(jù)智能計(jì)算出卡方檢驗(yàn)、校正卡方檢驗(yàn)和確切概率法的值與P值，自動(dòng)判斷是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，簡(jiǎn)化了繁瑣統(tǒng)計(jì)操作程序，達(dá)到計(jì)算準(zhǔn)確、迅速、方便、可靠和靈活等特點(diǎn)，省時(shí)省力，可提高教學(xué)效率?，F(xiàn)將使用的體會(huì)介紹如下。

材料與方法

1 材料

1.1 配置：主機(jī)i3-3240 CPU主頻3.00 GHz，2 G內(nèi)存，450 GB硬盤，VGA彩顯。

1.2 軟件：Microsoft Windows WIN 10中文版操作系統(tǒng)，Microsoft Office Excel 2010 中文版。

2 方法

2.1 卡方檢驗(yàn)的表設(shè)置：在Excel工作表建立四格表卡方檢驗(yàn)和四格表評(píng)估診斷試驗(yàn)的兩個(gè)sheet，在四格表卡方檢驗(yàn)表中設(shè)置A12=實(shí)驗(yàn)組、BC1=結(jié)果、D1=合計(jì)、B2=陽性數(shù)、C2=陰性數(shù)、A3=A實(shí)驗(yàn)、A4=B實(shí)驗(yàn)、A5=合計(jì)、A6=卡方檢驗(yàn)、A7=校正卡方檢驗(yàn)、A8=確切概率法、A9=采用雙側(cè)概率之和、A10=P值和A11=判斷，如圖1。四格表評(píng)估診斷試驗(yàn)的表中設(shè)置A12=診斷試驗(yàn)、BC1=金標(biāo)準(zhǔn)、D1=合計(jì)、B2=陽性、C2=陰性、A3=陽性、A4=陰性、A5=合計(jì)、A6=靈敏度、C6=配對(duì)卡方值、A7=特異性、C7=P值、A8=陽性預(yù)測(cè)值、C8=判斷、A9=陰性預(yù)測(cè)值和A10=正確率，如圖2。這樣可以完成對(duì)表的設(shè)置。

圖1 四格表卡方檢驗(yàn)和評(píng)估診斷試驗(yàn)在Excel中的設(shè)置

2.2 卡方檢驗(yàn)程序的編寫：通過Excel的VBA程序界面編寫，完成四格表卡方檢驗(yàn)和四格表評(píng)估診斷試驗(yàn)（配對(duì)四格表）的統(tǒng)計(jì)功能，并可以保存統(tǒng)計(jì)結(jié)果到相應(yīng)幫助菜單。以楊樹勤主編衛(wèi)生部規(guī)劃教材第三版的《衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)》書上的例子8.1（76～77頁）、8.2（78～79頁）、8.7（82～83頁）和8.8（84～85頁）分別進(jìn)行對(duì)比分析，將自行編寫的Excel程序?qū)τ诖死倪\(yùn)算結(jié)果，與應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)此例的分析結(jié)果對(duì)比，以此驗(yàn)證本程序的準(zhǔn)確性[1]。Excel的VBA程序界面編寫如圖2。

2.3 四格表卡方檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法：先計(jì)算四格表的實(shí)際頻數(shù)和理論頻數(shù)（理論頻數(shù)的計(jì)算公式為TRC=nRnC/n，即某個(gè)格子行列合計(jì)的乘積與總例數(shù)的比值）。當(dāng)n（總例數(shù)）≥40且T（所有格子的理論頻數(shù)）≥5的時(shí)，使用卡方檢驗(yàn)χ2=（ad-bc）2n/（a+b）（c+d）（a+c）（b+d）；當(dāng)n≥40且1＜T＜5時(shí)；使用校正卡方檢驗(yàn)χ2=（|ad-bc|-n/2）2n/（a+b）（c+d）（a+c）（b+d）；當(dāng)n＜40或T＜1時(shí)；可使用四格表的確切概率法，采用P=[（a+b）! （c+d）! （a+c）!（b+d）!]/（a!b!c!d!n!）直接計(jì)算表內(nèi)四個(gè)數(shù)據(jù)的各種組合之概率，取雙側(cè)檢驗(yàn)的概率值作為判斷點(diǎn)P＜0.05[2]。

2.4 四格表評(píng)估診斷試驗(yàn)（配對(duì)四格表）的統(tǒng)計(jì)：可靠的、公認(rèn)的、能正確的將有病和無病區(qū)分開的診斷方法，即標(biāo)準(zhǔn)診斷方法稱為“金標(biāo)準(zhǔn)”。在臨床工作中我們要想判斷一項(xiàng)診斷試驗(yàn)對(duì)某一疾病的診斷價(jià)值，常將該診斷試驗(yàn)的結(jié)果與“金標(biāo)準(zhǔn)” 的結(jié)果進(jìn)行比較，計(jì)算該診斷試驗(yàn)的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值和準(zhǔn)確率來分析其診斷價(jià)值。這時(shí)就要用到四格表，對(duì)于不同的四格表其每一個(gè)格子的含義是相同的（見圖2）：真陽性（A）、假陽性（B）、假陰性（C）、真陰性（D）。配對(duì)四格表用于兩種檢驗(yàn)方法和診斷方法的比較，例如相同患者用兩種方法檢驗(yàn)或診斷，相同樣本用兩種方法檢測(cè)等，其特點(diǎn)是相同對(duì)象使用兩種不同方法處理。因?yàn)樵u(píng)估診斷試驗(yàn)和配對(duì)四格表對(duì)數(shù)據(jù)處理一致，故兩者的統(tǒng)計(jì)分析放在一起，取雙側(cè)檢驗(yàn)的概率值作為判斷點(diǎn)P＜0.05。

圖2 卡方檢驗(yàn)程序的Excel的主界面

2.5 利用Excel VBA函數(shù)在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)教學(xué)嘗試：醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中許多要進(jìn)行四格表卡方檢驗(yàn)；四格表評(píng)估診斷試驗(yàn)；配對(duì)設(shè)計(jì)四格表卡方檢驗(yàn)等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)。利用該軟件老師在實(shí)驗(yàn)的課堂上產(chǎn)生數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)、快速統(tǒng)計(jì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與應(yīng)用評(píng)教評(píng)學(xué)，驗(yàn)證學(xué)生實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

結(jié) 果

1 四格表卡方檢驗(yàn) 輸入?yún)?shù)為：A（A實(shí)驗(yàn)陽性數(shù)）、B（A實(shí)驗(yàn)陰性數(shù)）、C（B實(shí)驗(yàn)陽性數(shù)）和D（B實(shí)驗(yàn)陰性數(shù)）應(yīng)為數(shù)字，否則有提示框。軟件根據(jù)上述條件自動(dòng)輸出相應(yīng)統(tǒng)計(jì)描述參數(shù)：A+C、B+D、A+B、C+D、A+B+C+D、具體卡方檢驗(yàn)、P值和判斷，以及與SPSS的驗(yàn)證結(jié)果比較，其結(jié)果一致（見下劃線），只存在有效位數(shù)不同，SPSS并不能按條件智能選擇卡方值！需人工再次判斷分析。Excel程序的驗(yàn)算結(jié)果和SPSS的分析結(jié)果印證詳見圖3和表1、圖4和表2、圖5和表3。

表3 校正卡方檢驗(yàn)結(jié)果（SPSS的統(tǒng)計(jì)結(jié)果）

圖5 校正卡方檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（T＜1 or n＜40，v=1）

表2 校正卡方檢驗(yàn)結(jié)果（SPSS的統(tǒng)計(jì)結(jié)果）

圖4 校正卡方檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（1＜T＜5 and n≥40，v=1）

表1 卡方檢驗(yàn)結(jié)果（SPSS的統(tǒng)計(jì)結(jié)果）

圖3 卡方檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（T≥5 and n≥40， v=1）

2 四格表評(píng)估診斷試驗(yàn)（配對(duì)四格表） 輸入?yún)?shù)為：A（真陽性）、B（假陽性）、C（假陰性）和D（真陰性）應(yīng)為數(shù)字，否則有提示框。軟件根據(jù)上述條件自動(dòng)輸出相應(yīng)統(tǒng)計(jì)描述參數(shù)：A+C、B+D、A+B、C+D、A+B+C+D、該診斷試驗(yàn)的靈敏度、特異度、陽性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值和準(zhǔn)確率（左框內(nèi)）；配對(duì)卡方檢驗(yàn)、P值和判斷（右框內(nèi)）。以及與SPSS的驗(yàn)證結(jié)果比較，其結(jié)果一致（見下劃線），SPSS只提供P值，沒有配對(duì)卡方檢驗(yàn)值，差別有效位數(shù)不同，可見本軟件能提供更多統(tǒng)計(jì)參數(shù)。詳見圖6和表4的相互印證。

表4 配對(duì)卡方檢驗(yàn)結(jié)果（SPSS的統(tǒng)計(jì)結(jié)果）

圖6 四格表評(píng)估診斷試驗(yàn)（配對(duì)四格表）的統(tǒng)計(jì)結(jié)果和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（v=1）

3 四格表的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的初步應(yīng)用 老師讓學(xué)生按照教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，完成外周血細(xì)胞的分類，用百分率表示，老師用此軟件將老師的分類結(jié)果與學(xué)生的進(jìn)行比較，判斷兩者是否有差異。外周血細(xì)胞共有五種（中性粒細(xì)胞，嗜酸性細(xì)胞，嗜堿性細(xì)胞，單核細(xì)胞，淋巴細(xì)胞），每個(gè)學(xué)生與老師的分類結(jié)果要比較五次，一個(gè)班有二十多學(xué)生，所以工作量可想而知，采用此軟件后，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析所需時(shí)間明顯較以往的手工判斷短，差異極其顯著，效率大大提高。

討 論

χ2檢驗(yàn)（chi-square test）是一種用途較廣的假設(shè)檢驗(yàn)方法，應(yīng)用于計(jì)數(shù)資料，即比較兩個(gè)總體率（或構(gòu)成比），根據(jù)不同四格表資料的總例數(shù)（n）且所有格子的理論頻數(shù)T，對(duì)應(yīng)采用不同卡方檢驗(yàn)、校正卡方檢驗(yàn)、確切概率法和配對(duì)卡方檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法。傳統(tǒng)的χ2檢驗(yàn)手工計(jì)算方法早已被專業(yè)統(tǒng)計(jì)分析軟件，如SPSS和SAS等取代。但因這些軟件過于復(fù)雜所以在臨床實(shí)驗(yàn)室中的普及性不高。在此背景下，筆者采用目前運(yùn)用廣泛的Microsoft Office Excel 2007開發(fā)的VBA宏程序，以實(shí)現(xiàn)四格表卡方檢驗(yàn)。當(dāng)打開Excel文檔時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)卡方檢驗(yàn)程序的主界面（如圖2所示），選擇四格表卡方檢驗(yàn)或四格表評(píng)估診斷試驗(yàn)，只需按提示輸入四組數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊統(tǒng)計(jì)按鈕，即自動(dòng)完成分析判斷并判斷結(jié)果（是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義），附帶統(tǒng)計(jì)值、P值和其它參數(shù)。如需要數(shù)據(jù)輸出，按數(shù)據(jù)保存鍵，即可將統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)保存到相應(yīng)Excel的表格里，便于存檔。因?yàn)樗械墓胶兔罹虬诔绦蚶铮杀ＷC可靠性。而在通過公式設(shè)置計(jì)算四格表卡方檢驗(yàn)的文獻(xiàn)報(bào)道[3-5]里，關(guān)注點(diǎn)是利用Excel替代卡方檢驗(yàn)和校正卡方檢驗(yàn)手工計(jì)算，并沒有提供確切概率法和配對(duì)卡方檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)方法；且公式單元容易被誤刪和修改，即使可以設(shè)置保護(hù)也還存在操作繁瑣和保密性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。本軟件與之相比具有界面簡(jiǎn)潔、功能更多、更加智能化等特點(diǎn)。該程序能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)χ2檢驗(yàn)的需求，增加評(píng)估診斷試驗(yàn)與配對(duì)四格表兩者合一（如圖6所示），進(jìn)一步開展功能及其適用性，在今后應(yīng)用中不斷改進(jìn)。本次的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均來自楊樹勤主編衛(wèi)生部規(guī)劃教材第三版的《衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)》書上的的樣題，以SPSS專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，兩者的統(tǒng)計(jì)結(jié)果均一致，可以采用有效位數(shù)來表達(dá)。

確切概率法實(shí)現(xiàn)是本文重點(diǎn)和難點(diǎn)，須計(jì)算總例數(shù)＜40或T＜1值，|A-T|滿足以條件下：各格相等；依次增減四格表某格的數(shù)據(jù)，可列出周邊合計(jì)不變條件下各種組合的四格表。當(dāng)計(jì)算所有|A-T|值等于及大于樣本|A-T|值的四格表的P值，然后相加獲得P值?？梢姶_切概率法計(jì)算過程過于繁雜、重復(fù)、計(jì)算量大與易錯(cuò)、如果單單通過單元公式設(shè)置沒法實(shí)現(xiàn)上述功能，故采取編程的方式比較容易實(shí)現(xiàn)，思路清晰。

四格表評(píng)估診斷試驗(yàn)（配對(duì)四格表）兩表合一，因?yàn)槭褂脭?shù)據(jù)相同。診斷試驗(yàn)是判斷一項(xiàng)診斷試驗(yàn)對(duì)某一疾病的診斷價(jià)值，常將該診斷試驗(yàn)的結(jié)果與“金標(biāo)準(zhǔn)” 的結(jié)果進(jìn)行比較，靈敏度、特異度、陽性預(yù)測(cè)值、陰性預(yù)測(cè)值和準(zhǔn)確率來分析其診斷價(jià)值。靈敏度是指一項(xiàng)診斷試驗(yàn)將實(shí)際有病的人正確地判定為陽性患者的能力，其計(jì)算公式為：靈敏度=A/（A+C）×100%；特異度是指一項(xiàng)診斷試驗(yàn)?zāi)軐?shí)際無病的人正確地判定為非陽性患者的能力，其計(jì)算公式為：特異度=D/（D+B）×100%；陽性預(yù)測(cè)值是診斷試驗(yàn)檢查結(jié)果為陽性者中確實(shí)患有該病的可能性，其計(jì)算公式為：陽性預(yù)測(cè)值=A/（A+B）×100%；陰性預(yù)測(cè)值是診斷試驗(yàn)檢查結(jié)果為陰性者中真正為非陽性患者的可能性，其計(jì)算公式為：陰性預(yù)測(cè)值=D/（D+C）×100%；準(zhǔn)確率（又稱為準(zhǔn)確性與正確性）是診斷實(shí)驗(yàn)的真陽性者與真陰性者占所檢總例數(shù)的比例，準(zhǔn)確率=（A+D）/（A+B+C+D）×100%。A、 B 、C 、D分別代表真陽性（A）、假陽性（B）、假陰性（C）、真陰性（D）。配對(duì)四格表的卡方檢驗(yàn)屬于計(jì)數(shù)資料的配對(duì)設(shè)計(jì)，它常用于兩種檢驗(yàn)方法、診斷方法的比較，如同一批患者以兩種方法作檢查或診斷，同一批樣品用兩種方法作檢測(cè)等，其特點(diǎn)是對(duì)樣本中觀察單位分別用兩種方法處理。配對(duì)設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)資料的數(shù)據(jù)形式往往表示配對(duì)四格表。

利用提供的VBA實(shí)現(xiàn)χ2檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)處理,初步應(yīng)用效果令人滿意，克服手工的不足，提高工作效率，關(guān)于具體醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)方面知識(shí)，請(qǐng)參閱有關(guān)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)書籍。通過與SPSS統(tǒng)計(jì)軟件的驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，本軟件能根據(jù)χ2檢驗(yàn)的不同統(tǒng)計(jì)條件，智能選擇與之相對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)方法，并能給出統(tǒng)計(jì)學(xué)的判斷；SPSS統(tǒng)計(jì)則可一次性提供χ2檢驗(yàn)所有情況的χ2檢驗(yàn)值（除配對(duì)四格表外）與P值，還需自己依據(jù)統(tǒng)計(jì)的專業(yè)知識(shí)準(zhǔn)確判斷分析，對(duì)統(tǒng)計(jì)分析者要求更高。另外，SPSS統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)輸入與醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)的教材不一樣，不直觀，要轉(zhuǎn)化它的特定的數(shù)據(jù)形式，增加其統(tǒng)計(jì)的難度。畢竟SPSS是專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件，功能強(qiáng)大，滿足臨床醫(yī)學(xué)對(duì)各種不同數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的要求，必然增加其使用的難度。而本軟件在χ2檢驗(yàn)使用跟傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)的教材相仿，從數(shù)據(jù)輸入、表達(dá)方式和智能分析判斷，易學(xué)易用，易于理解，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單化，軟件編寫所用到的函數(shù)基本上Excel的自帶函數(shù)就可以完成。

Excel還能處理臨床數(shù)據(jù)、質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)、質(zhì)控圖和統(tǒng)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工繪圖方法[6]；也能在科室的人事管理、試劑管理和財(cái)務(wù)管理等方面進(jìn)行科學(xué)管理，有助于科室資料信息管理工作簡(jiǎn)化、方便、提高效率，節(jié)約寶貴時(shí)間[7，8]。Excel還具有其他功能，如數(shù)據(jù)處理、表格制作、圖表制作等等，易學(xué)易用，計(jì)算機(jī)技術(shù)方面要求不高，易于推廣使用。同時(shí)還具備兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)，如有需要Excel貯存數(shù)據(jù)方便導(dǎo)入專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件（如：SAS、 SPSS 、Access和FoxPro等數(shù)據(jù)庫），不用重復(fù)錄入結(jié)果，節(jié)省統(tǒng)計(jì)的時(shí)間[9-11]。人們使用Excel非常普遍，通用性強(qiáng)，能滿足各行各業(yè)的基本統(tǒng)計(jì)需求，本次的研究旨在此擴(kuò)展Excel的χ2檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，豐富其統(tǒng)計(jì)功能，醫(yī)務(wù)工作者在必要時(shí)，可根據(jù)自己的要求，展開對(duì)Excel數(shù)據(jù)分析功能挖掘的可行性。

對(duì)臨床檢驗(yàn)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課產(chǎn)生的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析統(tǒng)計(jì)，操作簡(jiǎn)單明了，采用Excel的界面，易學(xué)易用，容易上手；同時(shí)，增加老師與學(xué)生對(duì)該軟件統(tǒng)計(jì)的興趣，通過了解Excel的函數(shù)功能可以實(shí)現(xiàn)部分統(tǒng)計(jì)，加深統(tǒng)計(jì)功能內(nèi)容理解，達(dá)到很好教學(xué)效果，引導(dǎo)他們進(jìn)一步深入了解統(tǒng)計(jì)。同時(shí)也可以輔助臨床老師的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，提高教學(xué)工作的效率，也提升自身教學(xué)水平，為日后改進(jìn)與升級(jí)打下基礎(chǔ)。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突