医学统计方法之卡方检验PPT课件.ppt

　检验Chi-square TestChi-square Test1主要内容：主要内容：第一节第一节 四格表四格表 检验检验第二节第二节 配对四格表配对四格表 检验检验第三节第三节 行行×列表列表 检验检验2分布分布 是一种连续型分布，可用于检是一种连续型分布，可用于检验资料的实际频数和按检验假设计验资料的实际频数和按检验假设计算的理论频数是否相符等问题早算的理论频数是否相符等问题早在在1875年，年，F. Helmet即得出来自正即得出来自正态总体的样本方差的分布服从卡方态总体的样本方差的分布服从卡方分布1900年，年，K. Pearson也独立也独立地从检验分布的拟合优度发现这一地从检验分布的拟合优度发现这一相同的卡方分布相同的卡方分布Karl Pearson (1857-1936)3ν个相互独立的标准正态变量个相互独立的标准正态变量ui(i=1,2,…, ν)的平方和称的平方和称为为 变量，即变量，即它的分布即为卡方分布，其自由度为它的分布即为卡方分布，其自由度为υ4卡方分布卡方分布5 Χ2检验读作卡方检验，是一种用途广泛的统计方检验读作卡方检验，是一种用途广泛的统计方法，主要用于：法，主要用于：检验检验两个（或多个）总体率两个（或多个）总体率或或构成比构成比之间是否有统计之间是否有统计学意义，从而推断两个（或多个）总体率或构成比是学意义，从而推断两个（或多个）总体率或构成比是否相同。

否相同χ2检验的用途检验的用途6 检验实际频数检验实际频数(A)和理论频数和理论频数(T)的差别是否由抽的差别是否由抽样误差所引起的，样误差所引起的， 也就是由样本率（或样本构成比）也就是由样本率（或样本构成比）来推断总体率（或总体构成比）来推断总体率（或总体构成比）χ2检验的基本思想检验的基本思想7基本计算公式基本计算公式式式中中，，A为为实实际际频频数数（（actual frequency）），，T为为理理论论频频数数（（theoretical frequency））back8例例8.1 为了解某中药治疗原发性高血压的疗效，为了解某中药治疗原发性高血压的疗效，将将70名高血压患者随机分为两组，试验组用该名高血压患者随机分为两组，试验组用该药加辅助治疗，对照组用安慰剂加辅助治疗，药加辅助治疗，对照组用安慰剂加辅助治疗，观察结果见表观察结果见表8-1问：该药治疗原发性问：该药治疗原发性高血压是否有效？高血压是否有效？9101、建立检验假设并确定检验水准、建立检验假设并确定检验水准H0：：π1=π2 ，即试验组与对照组的总体有效率相等，即试验组与对照组的总体有效率相等H1 ：：π1≠π2 ，即试验组与对照组的总体有效率不等，即试验组与对照组的总体有效率不等α=0.052、、计算检验统计量计算检验统计量11用基本公式计算卡方值：用基本公式计算卡方值：12四格表卡方检验的专用公式：四格表卡方检验的专用公式：133、查界值表，确定、查界值表，确定P值，做出推断结论值，做出推断结论自自由由度度=1，，Χ20.05（（1））=3.84，， Χ2> Χ20.05（（1））, 所所以以 ，，P<0.05，，在在α=0.05的的检检验验水水准准下下，，拒拒绝绝H0, 差差异异有有统统计计学意义，也就是学意义，也就是试验组与对照组的总体有效率不等试验组与对照组的总体有效率不等.14推倒过程推倒过程15 卡方分布是连续型的分布，卡方界值是由其分布计卡方分布是连续型的分布，卡方界值是由其分布计算而来的。

而卡方检验用于分类资料比较时，原始数算而来的而卡方检验用于分类资料比较时，原始数据是不连续的，用卡方界值表确定据是不连续的，用卡方界值表确定P值时可能存在误差值时可能存在误差四格表资料中，当四格表资料中，当n≥40，，有理论频数有理论频数1≤T＜＜5时，因为时，因为理论值太小，会导致理论值太小，会导致χ2值变大，易出现假阳性结论值变大，易出现假阳性结论四格表四格表χ2值的连续性校正值的连续性校正16连续性校正公式连续性校正公式17四格表资料四格表资料χ2 2公式的正确选择公式的正确选择 1）当）当n≥40，，所有所有T ≥ 5时，用专用公式或普通公式；时，用专用公式或普通公式；2）当）当n≥40，，但有理论频数但有理论频数1≤T＜＜5时，用校正公式；时，用校正公式；3）） n<40或有或有T<1，或，或P≈α时，用确切概率法时，用确切概率法 连续性校正仅用于连续性校正仅用于 的的四格表资料，当四格表资料，当 时，一般不时，一般不作校正 18例例8.2 某医学院抽样调查大学四年级和五年级学生近视眼某医学院抽样调查大学四年级和五年级学生近视眼患病情况，四年级学生的近视率为患病情况，四年级学生的近视率为7.14%，五年级学生的，五年级学生的近视率为近视率为35.71%，调查结果见下表，试问该大学四年级，调查结果见下表，试问该大学四年级与五年级学生的近视眼患病率是否一样？与五年级学生的近视眼患病率是否一样？年级年级近视近视非近视非近视合计合计近视率（近视率（%））四年级四年级2 26287.14五年级五年级5 91435.71合计合计7354216.67表表8-2 两个年级大学生的近视眼患病率比较两个年级大学生的近视眼患病率比较191、建立检验假设并确定检验水准、建立检验假设并确定检验水准H0：： π1=π2 ，即四年级与五年级学生的近视眼患病率相同，即四年级与五年级学生的近视眼患病率相同H1 ：：π1≠π2 ，即四年级与五年级学生的近视眼患病率不同，即四年级与五年级学生的近视眼患病率不同α=0.052、、计算检验统计量计算检验统计量203、查界值表，确定、查界值表，确定P值，做出推断结论值，做出推断结论自自由由度度=1，， Χ20.05（（1））=3.84，， Χ2< Χ20.05（（1））, 所所以以 ，，P>0.05，，在在α=0.05的的检检验验水水准准下下，，不不拒拒绝绝H0，，说说明明四四年年级级与与五五年年级级学学生生近近视视眼眼患患病病率率差差别别没没有有统统计计学学意意义义，，可可认认为为尚尚未未发发现现四四年年级级与与五五年年级级学学生生近近视视眼眼患患病病率率有有显显著著性差异。

性差异21若不采用校正公式：若不采用校正公式：在在α=0.05水准下，水准下，χ2> χ2 0.05(1)，，则则P<0.05back22甲种属性甲种属性乙种属性乙种属性+-合计合计+aba+c-cdc+d合计合计a+cb+dn=a+b+c+d注意：注意：a、、b、、c、、d代表对子数！代表对子数！表表8-16 配对四格表基本结构的配对四格表基本结构的23甲种属性甲种属性乙种属性乙种属性 + + a+-b-+c--d甲属性的阳性率：甲属性的阳性率：(a+b)/n乙属性的阳性率乙属性的阳性率：：(a+c)/n若若H0成立，则有成立，则有(a+b)/n- (a+c)/n=0，，即即(b-c)/n=0可见，两个变量阳性率的比较只和可见，两个变量阳性率的比较只和b、、c有关，而与有关，而与a、、d无关若若H0成立，两种属性不一致的两个格子理论频数都应该是成立，两种属性不一致的两个格子理论频数都应该是(b+c)/224配对检验公式推导：配对检验公式推导：25式中，式中，a, d 为两法观察结果一致的两种情况，为两法观察结果一致的两种情况， b, c为两法观察结果不一致的两种情况为两法观察结果不一致的两种情况。

配对卡方检验公式使用条件：配对卡方检验公式使用条件：26例例8.4 现现有有198份份痰痰标标本本，，每每份份标标本本分分别别用用A、、B两两种种培培养养基基培培养养结结核核菌菌，，结结果果如如下下表表，，A培培养养基基的的阳阳性性培培养养率率为为36.36%，，B培培养养基基的的阳阳性性培培养养率率为为34.34%，，试试问问A、、B两种培养基的阳性培养率是否相等？两种培养基的阳性培养率是否相等？B培养基培养基A培养基培养基+-合计合计+482472-20106126合计合计68130198表表8-5 两种培养基的培养结果两种培养基的培养结果27A 培养基培养基B培养基培养基28结果统计结果统计痰标本痰标本A培养基培养基B培养基培养基1++2++3+-4++5+-6+-7-+8++9--10--11++12++13+-14--痰标本痰标本A培养基培养基B培养基培养基15++16++17+-18++19+-20+-21--22+-23--24--25++26+-27++28--291、建立检验假设并确定检验水平、建立检验假设并确定检验水平H0：：π1=π2 ，即两种培养基的阳性培养率相等，即两种培养基的阳性培养率相等H1 ：： π1≠π2 ，即两种培养基的阳性培养率不相等，即两种培养基的阳性培养率不相等α=0.052、计算检验统计量、计算检验统计量303、查界值表，确定、查界值表，确定P值，做出推断结论值，做出推断结论查查χ2界界值值表表，，υ=1，， χ20.05（（1））=3.84，， χ2 < χ20.05（（1））,则则P>0.05，，在在α=0.05的的检检验验水水准准下下，，不不拒拒绝绝H0,尚尚不不能能认认为为两种培养基的培养率不同。

两种培养基的培养率不同back31一、行一、行×列表列表χ2检验检验行或列超过两组时称为行行或列超过两组时称为行×列表，或称列表，或称R×C表32例例8.5 某医院用某医院用3种方案治疗急性无黄疸型病毒种方案治疗急性无黄疸型病毒肝炎肝炎254例，观察结果如下表，试比较例，观察结果如下表，试比较3种疗法种疗法的有效率是否一样的有效率是否一样组别组别有效有效无效无效合计合计有效率（有效率（%））西药组西药组514910051.00中药组中药组35458043.75中西医结合组中西医结合组 59157479.73合计合计14510925457.09表表8-3 3种方案治疗肝炎的疗效种方案治疗肝炎的疗效331.建立检验假设并确定检验水准建立检验假设并确定检验水准H0：：三种治疗方案的有效率相同三种治疗方案的有效率相同H1 ：：三种治疗方案的有效率不全相同三种治疗方案的有效率不全相同α=0.052.计算检验统计量计算检验统计量3.查查χ2界值表，确定界值表，确定P值，做出推断结论值，做出推断结论υ=2，， χ20.05（（2））=5.99，， χ2 > χ20.05（（2））,则则P<0.05，，在在α=0.05的水的水准下，拒绝准下，拒绝H0，，可以认为三种治疗方案的有效率有差别。

可以认为三种治疗方案的有效率有差别34例例8.6 某研究人员收集了亚洲、欧洲和北美洲人的某研究人员收集了亚洲、欧洲和北美洲人的A、、B、、AB、、O血型资料，结果见下表，其目的是研究不同地区血型资料，结果见下表，其目的是研究不同地区的人群血型分类构成比是否一样的人群血型分类构成比是否一样地区ABABO合计亚洲321369952951080欧洲2584322194517北美洲40810637444995合计9875181549332592表表8-1 三个不同地区血型样本的频数分布三个不同地区血型样本的频数分布35图图8-1 三个不同地区血型样本构成情况三个不同地区血型样本构成情况36代如基本公式：代如基本公式：代如通用公式：代如通用公式：1、建立检验假设确定检验水准、建立检验假设确定检验水准H0：：不同地区的人群血型分布总体构成比相同不同地区的人群血型分布总体构成比相同H1 ：：不同地区的人群血型分布总体构成比不全相同不同地区的人群血型分布总体构成比不全相同α=0.052、计算检验统计量、计算检验统计量373、查界值表，确定、查界值表，确定P值，做出推断结论值，做出推断结论查χ2界值表，υ=6，χ20.05（6）=12.59， χ2 > χ20.05（1） ,则P<0.05，在α=0.05的水准下，拒绝H0，认为三个不同地区的人群血型分布总体构成比有差别。

38二、多个样本率间多重比较二、多个样本率间多重比较行行×列表列表χ2检验的结果说明差异有统计学意义，需作两两检验的结果说明差异有统计学意义，需作两两比较时，先调整比较时，先调整α值，再进行率的两两比较值，再进行率的两两比较检验水准检验水准α=0.05，，做多次比较时，按概率理论，两两比较均正做多次比较时，按概率理论，两两比较均正确的概率为确的概率为(1-0.05)(1-0.05)(1-0.05)…(1-0.05)，将使，将使Ⅰ类错误类错误α扩大，因此，必须重新规定检验水准扩大，因此，必须重新规定检验水准1.多个实验组间的两两比较多个实验组间的两两比较 α’= α/NN为要进行两两比较的次数，为要进行两两比较的次数，k为参加检验的组数为参加检验的组数39组别组别有效有效无效无效合计合计有效率（有效率（%））西药组西药组514910051.00中药组中药组35458043.75合计合计869418047.781、建立检验假设并确定检验水准、建立检验假设并确定检验水准H0：：西药与中药治疗肝炎的有效率相同；西药与中药治疗肝炎的有效率相同；H1 ：：西药与中药治疗肝炎的有效率的有效率不同；西药与中药治疗肝炎的有效率的有效率不同；α’=0.05/3=0.017表表8-4 西药与中药治疗肝炎疗效的比较西药与中药治疗肝炎疗效的比较403、查、查χ2界值表，确定界值表，确定P值，做出推断结论值，做出推断结论υ=1，， χ20.017（（1））=5.70，， χ2 < χ20.017（（1））,则则P>0.017，，在在α’=0.017的水准下，不拒绝的水准下，不拒绝H0，，故可以故可以认为西药与中药治疗肝炎的有效率差异没有统计学意认为西药与中药治疗肝炎的有效率差异没有统计学意义。

义2、计算检验统计量、计算检验统计量41组别组别有效有效无效无效合计合计有效率（有效率（%））西药组西药组514910051.00中西医结合组中西医结合组59157479.73合计合计1106417463.22υ=1，， χ20.017（（1））=5.70，， χ2 > χ20.017（（1））,则则P<0.017，，在在α’=0.017的的水水准准下下，，拒拒绝绝H0，，可可以以认认为为西西药药与与中中西西医医结结合合治治疗疗肝肝炎炎的的效果不同效果不同表表8-5 西药与中西药结合治疗肝炎疗效的比较西药与中西药结合治疗肝炎疗效的比较42组别组别有效有效无效无效合计合计有效率（有效率（%））中药组中药组35458043.75中西医结合组中西医结合组59157479.73合计合计946015461.04υ=1，， χ20.017（（1））=5.70，， χ2 > χ20.017（（1））,则则P<0.017，，在在α’=0.017的的水水准准下下，，拒拒绝绝H0，，可可以以认认为为中中药药组组与与中中西西医医结结合合组组治治疗疗肝肝炎的效果不同炎的效果不同表表8-6 中药与中西药结合治疗肝炎疗效的比较中药与中西药结合治疗肝炎疗效的比较432.多个实验组与同一对照组的比较多个实验组与同一对照组的比较本书推荐公式：本书推荐公式：α为原来的检验水准，为原来的检验水准，k为参加检验的组数。

为参加检验的组数在多个率的卡方检验中，经常遇到多个实验组均与同在多个率的卡方检验中，经常遇到多个实验组均与同一对照组进行比较的情况显然这种比较比任意两组一对照组进行比较的情况显然这种比较比任意两组都进行统计学检验的次数要少都进行统计学检验的次数要少44例例8.4 现有三种药物，欲研究其治疗心绞痛的疗效另现有三种药物，欲研究其治疗心绞痛的疗效另设一组安慰剂作为对照，实验结果见下表，试问各组间设一组安慰剂作为对照，实验结果见下表，试问各组间的心绞痛缓解率是否相同？的心绞痛缓解率是否相同？组别组别缓解缓解未缓解未缓解合计合计A药药511263B药药392059C药药292958安慰剂安慰剂287098合计合计147131278表表8-7 三种药物治疗心绞痛与安慰剂疗效的比较三种药物治疗心绞痛与安慰剂疗效的比较451、建立检验假设并确定检验水准、建立检验假设并确定检验水准H0：：四种疗法的心绞痛缓解率相同；四种疗法的心绞痛缓解率相同；H1 ：：四种疗法的心绞痛缓解率不同或不全相同；四种疗法的心绞痛缓解率不同或不全相同；α=0.052、计算检验统计量、计算检验统计量463、查、查χ2界值表，确定界值表，确定P值，做出推断结论值，做出推断结论υ=2，， χ20.05（（3））=7.81，， χ2 > χ20.05（（3））,则则P<0.05，，在在α=0.05的的水水准准下下，，拒拒绝绝H0，，可可以以认认为为各各组组疗疗法法的的心心绞绞痛痛缓缓解解率率差差别别有有统统计学意义，即四种疗法的心绞痛缓解率不同或不全相同。

计学意义，即四种疗法的心绞痛缓解率不同或不全相同47组别组别缓解缓解未缓解未缓解合计合计缓解率（缓解率（%））A药药51126328.57安慰剂安慰剂28709880.95合计合计798216149.071、建立检验假设并确定检验水准、建立检验假设并确定检验水准H0：：安慰剂与安慰剂与A药治疗心绞痛的缓解率相同；药治疗心绞痛的缓解率相同；H1 ：：安慰剂与安慰剂与A药治疗心绞痛的缓解率不同；药治疗心绞痛的缓解率不同；α=0.052、计算检验统计量、计算检验统计量表表8-8 安慰剂与安慰剂与A药治疗心绞痛的疗效比较药治疗心绞痛的疗效比较483、查、查χ2界值表，确定界值表，确定P值，做出推断结论值，做出推断结论υ=1，， χ20.017（（1））=5.70，， χ2 >χ20.05（（2））,则则P>0.017，，在在α’=0.017的的水水准准下下，，拒拒绝绝H0，，接接受受H1，，故故可可以以认认为为安安慰慰剂剂与与A药药的的缓缓解解率率差差异异有统计学意义，有统计学意义，A药的缓解率高于安慰剂组药的缓解率高于安慰剂组同理，可以进行同理，可以进行B药与安慰剂组比较，药与安慰剂组比较，C药与安慰剂组比较药与安慰剂组比较υ=1，， χ20.017（（1））=5.70，， χ2 >χ20.05（（2））,则则P>0.017，，在在α’=0.017的的水水准准下下，，拒拒绝绝H0，，接接受受H1，，故故可可以以认认为为安安慰慰剂剂与与B药药的的缓缓解解率率差异有统计学意义。

差异有统计学意义49υ=1，， χ20.017（（1））=5.70，， χ2 >χ20.05（（2））,则则P>0.017，，在在α’=0.017的的水水准准下下，，拒拒绝绝H0，，接接受受H1，，故故可可以以认认为为安安慰慰剂剂与与C药的缓解率差异有统计学意义药的缓解率差异有统计学意义50三、行三、行×列表列表χ2检验时的注意事项检验时的注意事项1、行、行×列表中各理论频数不应小于列表中各理论频数不应小于1，并且，并且1≤T＜＜5的格子数不宜超过总格子数的的格子数不宜超过总格子数的1/5，若发生上述情况，，若发生上述情况，可采用下述方法：可采用下述方法：（（1）增大样本含量以增加理论频数增大样本含量以增加理论频数2）根据专业知识，考虑删去理论频数太小的行或列）根据专业知识，考虑删去理论频数太小的行或列，将理论频数过小的格子所在的行或列与性质相近的，将理论频数过小的格子所在的行或列与性质相近的邻行或列中的实际频数合并邻行或列中的实际频数合并3）改用双向无序）改用双向无序R×C 表资料的表资料的Fisher确切概率法确切概率法2、行、行×列表列表χ2检验有统计学意义，并不等于任意两组检验有统计学意义，并不等于任意两组之间都有统计学意义，要继续做多个样本率的多重比之间都有统计学意义，要继续做多个样本率的多重比较。

较513、有序的、有序的R×C 表资料不宜用表资料不宜用χ2检验52表表8-10两种药治疗慢性气管炎的疗效两种药治疗慢性气管炎的疗效组别组别无效无效好转好转显效显效控制控制合计合计A药组药组8001920680603460B药组药组1060261811453。