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第三章 统计学正态分布及其应用(医学统计学)

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医学统计学 正态分布(精)

医学统计学 正态分布(精)

参考值范围的估计方法：正态分布法

2.5% 95% 2.5%
-1.96

+1.96
【例5.6 】某地调查正常成年男子144人的红细胞 数，近似正态分布，得均数 X =5.38×1012/L，
标准差S=0.44×1012/L。试估计该地成年男子红
细胞数的95％参考值范围。 解：双侧，95%界值u=1.96
X 2S 作为上下警戒值，
X 3S 作为上下控制值
4)正态分布是许多统计方法的理论基础
u 检验是以正态分布为理论基础的假设 检验方法； 统计学中的三大统计分布：卡方分布，t 分布， F 分布都是在正态分布的基础上推 导出来的； 某些分布的极限形式为正态分布：如 t 分 布，二项分布，Poisson分布等。均可按正 态近似的原理来处理。
应用本法的条件是样本含量较多，分布趋于稳定，样本含量 不少于150为宜。 其优点是可用于任何分布甚至分布不明的 资料。
【例5.7 】 用硫酸-高锰酸钾-硝酸消化法和无火焰原子吸 收光谱法测得某市238 名正常人发汞值如表5.6，试确定 该市发汞值的95％正常值范围。
表5.4 238例正常人发汞值的频数分布
X ±us
(cm)
人数
百分数(%)
(%)
────────────────────────────────────
X ±1.00s 119.41±1.00×4.38 X ±1.96s 119.41±1.96×4.38
115.03-123.79 110.83-127.99 108.11-130.71
83 113 119
参考值范围的涵义：绝大多数的正常人在该范围内 绝大多数，习惯上指正常人的80％，90％，95％ （最常用）或99％等。 例如，根据正常人样本确定了血清谷草转氨酶正常 值单侧95％上限为37U/L。即容许有5％的正常人被 判为异常，称为假阳性

预防医学统计学正态分布及其应用

预防医学统计学正态分布及其应用

2
其中 x
0
x
式中 为实数, >0 .则称X服从参数为 ,2旳正态分 布,记为N(, 2).可表为X～N(, 2).
图象见右上角
二、正态分布图形特征
1、高峰位于中央，两侧逐渐下降并对称，
曲线两端不与横轴相交
f (x)
2、以均数为中心，左右对称
3、正态分布有两个参数:
(1)位置参数 μ (2)形态参数σ
95%参照值范围为（2.96,6.72）（mmol/L）
(2) 3.80－4.84
u=
＝ － 1.08
0.96
Ф(u) =Ф(-1.08)=0.1401
即血清总胆固醇低于3.80 mmol/L所占旳 百分比为14.01%。
95.00% 2.5%
μ -1.96 σ
μ + 1.96σ
1
2 μ-σ
3
μ+σ
四、 原则正态分布
参数＝0，2＝1旳正态分布称为原则正态
分布，记作X~N(0, 1)。
(x)
其密度函数为
(x)
1
x2
e2
2
( x )
4 2 0 2 4
2、原则正态分布曲表
Φ(面积，即相应u值左侧原则正态分布曲线 下面积。
N(4,7/5)
2 0 2 4 6 x
三、正态曲线下面积旳分布规律
正态曲线与X轴所夹旳面积恒等于1或100%
面积总 等于1
已知：X服从均数为μ ，原则差为σ旳正态分
布，试估计X取值在μ± σ， μ±1.96 σ，
μ±2.58σ区间上旳概率
f (x)
1
e
(
x )2 2 2
2

医学统计学 正态分布及其应用

医学统计学 正态分布及其应用

26/43
为什么要确定一个范围？ 既然同属正常人，就不能以甲的数据为标准， 认为乙异常，亦不能以甲此时的数据为标准， 认为彼时的异常。所以必须确定一个波动范 围。如WBC：4000～10000个/mm3 “正常”是一个相对的概念 “正常人”是指排除了影响所研究指标的疾 病和有关因素的人。
27/43
同质 正常 “足够数量” 例数过少，代表性差；例数过多增加成本， 且易导致正常标准把握不严，影响数据的可 靠性。 一般认为每组100例以上 ；有人认为确定临 床生化指标的正常值应取300~500例。
30/43
控制检测误差
通过人员培训、控制检测条件、重复测 定等措施，严格控制检测误差。
(二)主要特征：
1、正态分布以均值μ为中心，左右对称。 2、正态分布中，曲线下面积集中在以均值μ为中心 的中心部分，越远离中心，曲线越接近 X 轴，曲线 下面积越小，超过一定范围以外的面积可以忽略。
8/43
3、正态分布曲线完全由参数μ和σ决定。
μ是位置参数，决定分布曲线在横轴的偏
移位置。
σ是变异参数，决定分布曲线的形态。
71.67
95.00 98.33
68.27
95.00 99.00
25/43
参考值范围
(reference interval)
又称正常值范围(normal range) 正常人的形态、功能、生化等各种指标的波 动范围。简称正常值。 为什么波动？ “个体变异” 同一指标的数据因人而异 同一个体的数据随环境、时间等改变而变
9/43
方差相等、均数不等的正态分布图示
2 1 3
3
1
2
10/43
均数相等、方差不等的正态分布图示

医学统计学-4-正太分布及应用

医学统计学-4-正太分布及应用
(u)
1 2 e
u 2 2
，(-∞＜ u ＜+∞)
对其定积分：
(u )
1 2
u
e
u 2 2
du
式中 (u)为标准正态变量u的累计分布函数， 反映了横轴自-∞到u的正态曲线下面积，也 就是下侧累计面积(概率)。 引入标准化变换后，对于其他任何正态分 N ( , 2 ) 都可以借助标准正态分布表估计 布 任意（X1，X2）范围内的频数比例。
1、参考值范围确定的注意点
“正常人” 的概念 样本数据大小的问题 检测误差的问题 判断是否分组 单、双侧的问题 “绝大多数”的含义 是否需要确定可疑范围 变量转换的问题
不管将正常界值定在什么位置，都可能出现假 阳性或假阴性，产生这两种误判的根本原因是 正常人的分布与病人的分布有重叠 。
（一）估计频率分布
例、若由某项研究得某地婴儿出生体重为 3100g，标准差为300g，试估计该地区当年出 生低体重儿（出生体重≤2500g）所占比例。 认为当年该地区婴儿出生体重近似服从正态分 布N（3100,3002）,作标准化变换：
u X

2500 3100 2.00 300
注意点二
对于非标准正态分布，求曲线下任意（X1， X2）范围内的面积，可先作标准化变换， 再借助标准正态分布表求得。
例、某市120名12岁男童身高的例子中已求得均 数为 143.05cm，标准差s=5.82cm。设该资料服 从正态分布，试求① 该地12岁男童身高在132cm 以下者占该地12岁男童总数的比例，② 分别求 X ±1s、 X ±1.96s和 X ±2.58s范围内12岁男童占 该组儿童总数的实际百分数，并与理论百分数比 较。

医学统计学. 正态分布及其应用

医学统计学. 正态分布及其应用
44
表4.6 参考值范围的制定
45

例4.24 某地调查正常成年男子200人的红 细胞数，得均数 X =55.26×1012/L，标准 差S=0.38×1012/L，试估计该地正常成年 男子红细胞数的95%参考值范围。
46
解：该地正常成年男子红细胞数的95%参考值范围为
下限：
X－1.96S =55.26 － 1.96×0.38=54.52(×1012/L)
生不同位置、不同形状正态分布， （x1，x2）范围内的面积也不同， 计算起来很麻烦。
22
三、标准正态分布 为了计算方便，对于正态或近似正态 分布的资料，只要得出均数和标准 差，可通过标准转化，转化成求标 准正态曲线下横轴自-∞到z的面积。 为了便于应用，统计学家按Φ(z)编 制了标准正态分布曲线下的面积表， 由此表可查出曲线下某区间的面积， 这样就可对符合正态分布资料的频 数分布作出估计。
曲线下在区间(μ－2.58σ，μ＋2.58σ)的面积为99%。
16
■μ士σ范围内的面积占正态曲线下面积的68.27％，也
就是说有68.27％的变量值分布在此范围内。
68.27%
-

+
17
μ士1.64σ范围内的面积占正态曲线下面积的90％，也就是 说有90％的变量值分布在此范围内。
90%
5%
线,近似于数学上的正态分布曲线。
7
一.正态分布的概念和特征
1.正态分布的概念
在医学卫生领域中，许多变量的频 数分布是中间(靠近均数处)频数多，两边 频数少，且左右对称。如人体的许多生 理、生化指标等。这种变量的频数分布 规律可用概率论中的一种重要的随机变 量分布—正态分布(Normal distribution)加 以描述。

正态分布在医学统计学区间估计的应用

正态分布在医学统计学区间估计的应用

正态分布在医学统计学区间估计的应用
正态分布在医学统计学区间估计中有着重要的作用，下面来看看它具体在医学统计学中的应用：
一、正态分布在病人总死亡评估中的应用
1、采用正态分布加以拟合，以此为基础进行参数的估计，来评估患病的总死亡率;
2、正态分布用于估计患者每一种病的能力，以及每个患者的健康状况，对有效的病人总死亡率的有效性的评估;
3、采用正态分布加以建模，以评估人群特定疾病的潜在病死率。

二、正态分布在病人康复情况评估中的应用
1、用正态分布拟合以此来评价患者在疾病入院状态以及出院状态，以便记录每一个患者的康复情况;
2、用正态分布拟合对比康复情况和病人体重、血压等参数，以便来评估疾病康复速度及相关变量;
3、采用正态分布估计病人疾病康复时间，以及评估病人康复率。

三、正态分布在医療安全性评估中的应用
1、用正态分布运算识别医疗机构中的安全缺陷及其准确性;
2、采用正态分布估计对医疗安全性的危害概率;
3、用正态分布拟合以此来评估医疗安全事件的频率和比例，以此来发现有关的风险因素。

四、正态分布在药物毒性监测中的应用
1、用正态分布评估药物毒副作用出现的概率，评估药物在不同患者身上的作用效果;
2、运用正态分布来收集药物实验结果，以检测出不同的药物的毒性;
3、采用正态分布来评估药物的安全程度及其有效性。

总而言之，正态分布在医学统计学区间估计中有着重要的应用，可以在病人总死亡评估、病人康复情况评估、医療安全性评估以及药物毒性监测中使用，在这些医学领域中都能发挥作用。

医学统计学总复习(刘桂芬主编-研究生使用) (1)

① 绘制散点图，初步判断是否呈直线趋势； ② 计算 a、b。(如果基本呈直线趋势) ③ 对 b 作假设检验：方法：a. F 检验
b. t 检验 c. 用 r 检验来代替。 ④ 作结论：如 P≤0.05, 说明方程成立，列出回归方程；如 P>0.05, 说明方程不成立，不列回归方程。 5. 直线相关的概念 6. 直线相关的主要用途：用于分析两变量是否有相关关系及其方 向
观察人数
期内死亡人数
- 14 -
x～
nx
Dx
0～
25
10
1～
22
20
2～
10
9
3～
11
7
4～
10
1
5～
8
4
6～
4
0
7～
4
1
8～
3
0
9～
3
0
10～
2
0
11～
1
0
第三部分 期末成绩评定
一、成绩评定方法 总评（100%）＝平时作业 10%＋基础理论知识考试（笔试）60%＋操作 技能考试（上机）30% 二、考试题型 （一）基础理论知识考试（笔试）（考试时间：100 分钟） 1、最佳选择题（单选）（30%，30 小题，每题 1 分） 2、辨析题（30%，10 小题，每题 3 分） 3、简答题（10%，2 小题，每题 5 分） 4、分析应用题（30%，5-6 题）
第十六章 生存分析
1.生存资料的特点 2.生存分析的几个基本概念（生存时间、死亡概率与生存概率、生存 率、中位生存期） 3.生存分析的用途 4.生存率计算方法：（1）K-M 法：例数少，且为未分组；（2）寿命表 法：例数多，且为频数表资料（注意：生存概率与生存率的结果） 5.生存率曲线比较：（1）log-rank test：两组或多组；（2）Gehan Score test：两组 6.Cox 模型（不要求） 第二十二章 医学论文统计结果报告

03正态分布与医学参考值范围(医学统计学)

σ 是形状参数，决定着正态曲线的分布形状
正态曲线下的面积分布有一定的规律
图3-3
图3-4
方差相等、均数不等的正态分布图示
2 1 3
3 1 2
正态方程的积分式(分布函数)：
F(X)为正态变量X的累计分布函数，反映正态曲线 下，横轴尺度自－∞到X的面积，即下侧累积面积 。
Normal distribution
图3-5
图3-6
正态分布是一种对称分布，其对称轴为直线X=µ，即均 数位置，理论上：
µ±1σ范围内曲线下的面积占总面积的68.27% µ±1.96σ范围内曲线下的面积占总面积的95% µ±2.58σ范围内曲线下的面积占总面积的99% 实际应用中：
±1 S范围内曲线下的面积占总面积的68.27% ±1.96 S范围内曲线下的面积占总面积的95% ±2.58 S范围内曲线下的面积占总面积的99%
属异常，采用双侧界值；有些指标仅过大或者过 小为异常，采用单侧界值。
肺活量参考值范围
白细胞数参考值范围
血铅参考值范围
5. 选择适当的百分数范围 结合专业知识，根据研究目的、研究指标的性质、
数据分布特征等情况综合考虑。百分数范围的不同 将导致不同的假阳性率和假阴性率。
6. 选择计算参考值范围的方法
异常
正常
异常
异常
正常
双侧下限
双侧上限
单侧下限
正常
异常
单侧上限
例3-3 已知某地140名正常成年男子红细胞计数近似服 从正态分布， X =4.78×1012/L，S =0.38×1012/L， 估计该地正常成年男子红细胞计数95%参考值范围。
X z0.05 2S 4.78 1.960.38 4.04 , 5.52

第三章-统计学正态分布及其应用(医学统计学)-幻灯片

-1.96
68.27%
+1.0 95.00% 2.5%
+1.96
二、标准正态分布表 附表Ⅰ
Φ(u)
－∞ －3 －2
－1
0
＋1 ＋2 ＋3 ＋ ∞
查表确定标准正态分布曲线下的面积时 必须注意：
（1）当μ，σ和X已知时，先按u变 换公式求得u值，再用u值查表；
ux
当μ，σ和X未知时，用样本均数 和样本标准差S代替求u值。
Ф(u2)- Ф(u1) = 0.2643 - 0.1251
=0.1392=13.92%
即身高界于116.5-119.0cm范围内 的7岁男童比例为13.92%，其人数 为110×13.92%=15（人）。
第三节 正态分布的应用
一、估计频数分布 二、制定参考值范围 三、质量控制 四、统计处理方法的基础
u1=
＝ － 1.15
4.72
119.0－121.95
u2=
＝ － 0.63
4.72
例3.3 已知 X=121.95cm, S=4.72cm 欲估计身高界于116.5-119.0cm范
围内的7岁男童比例及人数。
求该面积
-1.15 -0.63
Ф(u1) =Ф(-1.15)=0.1251
Ф(u2) =Ф(-0.63)=0.2643
1、正态分布法
(1)适用范围：（近似）正态分布或对数正态分布 资料
x (2)计算公式： ±uS x 双侧： 95％ ±1.96S
x 99％ ±2.58S x 单侧： 上限 95％ ＋1.645S
x 99％ ＋2.326S x 下限 95％ －1.645S
x 99％ －2.326S
2、百分位数法 (1)适用范围： a.偏态分布资料 b.分布不清资料 c.开口资料

医学统计学3. 正态分布及应用


例习题3-1题
130名健康成年男子脉搏资料的均数、标准差分 别为：71.32与5.80 （次/分）;问在正态分布假定下， 脉搏在65～75（次/分）之间有多少人？
Z1
65
71.32 5.80
1.09,该界值左侧面积为0.1379
Z2
75
71.32 5.80
0.63,该界值左侧面积为0.7357
肺活量参考 值范围
白细胞数参 血铅参考值范
考值范围
围
5. 选择适当的百分数范围 结合专业知识，根据研究目的、研究指标的性质、 数据分布特征等情况综合考虑。百分数范围的不同 将导致不同的假阳性率和假阴性率。
6. 选择计算参考值范围的方法 根据资料的分布类型，样本含量的多少和研究目 的等，选用适当的方法确定参考值范围。
过低异常 过高异常
过低异常过高异常
表 3-1 医学参考值范围的正态分布法和百分位数法计算公式
概率 （%） 双侧
正态分布法
单侧
下限
上限
百分位数法
双侧
单侧 下限 上限
90 X 1.64S X 1.28S X 1.28S
P5 ～ P95
P10
P90
95 X 1.96S X 1.64S X 1.64S
P2.5～P97.5 P5
Z=0.43，所对应左侧的面积 P=1-0.3336
Standard normal distribution 图3-7
0.07
f(X)
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0 57 60 63 66 69 X 72 75 78 81 84
P(65 x 75) (0.43) (1)
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诊断界值
（2）正常人分布与病人分布有重叠
假阴性（漏 诊）
假阳性（误 诊）
正常人
病人
诊断界值
a.如需兼顾假阳性和假阴性，取95％较 适当； b.如主要目的是减少假阳性（如用于确
诊病人或选定科研病例），宁取99％。
c.如主要目的是减少假阴性（如用于初 筛搜查病人），宁取80％或90％。
6、选择适当制定方法（见下）。
有的人，而是指排除影响被研究指标的 疾病和因素的人。
例如，制定SGPT（谷丙转氨酶）正常值 范围，“正常人”的条件是： a.无肝、肾、心、脑、肌肉等疾患；
b.近期无服用损肝的药物（如氯丙 嗪，异烟肼） c.测定前未作剧烈运动。
（2）医学参考值范围制定所需的样
本例数一般要求 n>100
2、对选定的正常人进行统一而准确的测 定： (1)测定的方法、仪器、试剂，操作的熟
正常人的某项观察值均在该范围之 内。这个绝大多，习惯上指正常人
的80％、90％、95％、99％（最常
用是95％）。
根据所选定的百分界限，会造成假阳性
或/和假阴性。 如何选定百分位数，以平衡假阳性和假阴
性：
（1）正常人的分布和病人的分布没有重 叠，这是只要求减少假阳性，则取99％较
为理想。
正常人
病人
已知 X=121.95cm, S=4.72cm
欲估计身高界于116.5-119.0cm范 围内的7岁男童比例及人数。
求该面积
116.5
119.0
u1=
116.5－121.95 4.72 119.0－121.95 4.72
＝ － 1.15
u2=
＝ － 0.63
例3.3
已知 X=121.95cm, S=4.72cm
1、抽取足够数量的“正常人”作为调查对象
2、对选定的正常人进行统一而准确的测定
3、考虑是否应按性别、年龄、职业等因素分组确定
医学参考值范围
4、确定取单侧还是双侧医学参考值范围
5、选定适当的百分界限
6、选择适当制定方法
（二）医学参考值范围制定的一般原则： 1、抽取足够数量的“正常人”作为调 查对象
“正常人”－不是指任何一点小病都没
2、百分位数法
(1)适用范围：
a.偏态分布资料
b.分布不清资料 c.开口资料
(2)计算公式： 双侧： 95％ 99％ 单侧： 上限 P2..5～P97.5 P0.5～P99.5 95％ 99％ P95 P99
下限
95％
99％
P5
P1
二、质量控制
上控制线 警戒线
x＋3S
x＋2S
x
下控制线
x －2S x －3S
三、正态分布是很多统计方法的 理论基础。
（1）μ－位置参数：
当 σ一定时，μ越大，曲线越向右移动； μ越小，曲线越向左移动。 （2）σ－离散度参数，决定曲线的形态：
当μ一定时，
σ越大，表示数据越分散，曲线越“胖”；
σ越小，表示数据越集中，曲线越“瘦”。
三、正态曲线下面积分布规律
无论μ σ取什么值，正态曲线与横轴间的 面积总等于1 面积 总等 于1
（三）制定医学参考值范围常用方法：
1、正态分布法
(1)适用范围：（近似）正态分布或对数正态分布 资料 (2)计算公式：
x ±uS 双侧： 95％ x ±1.96S 99％ x±2.58S 单侧： 上限 95％ x ＋1.645S 99％ x ＋2.326S 下限 95％ x －1.645S 99％ x －2.326S
练程度，方法的精确度均要统一；
(2)要尽量与应用医学参考值范围时的实 际情况一致。
3、考虑是否应按性别、年龄、职业等 因素分组确定医学参考值范围。 原则上，组间差别明显，并有实际意义， 应分开制定，否则应合并。
考察组间差别最简便而有效的方法是：
从频数分布表，直接比较各组的分布
范围，高峰位置，分布趋势等是否相近， 如相近就合并，如差异明显，就分组。或 做两样本均数的假设检验，有差别就分组， 无差别就合并。
4、确定取单侧还是双侧医学参考值范围。 （1）白细胞数过高和过低均属于异常，
需制定下限（最小值）和上限（最大 值），称双侧医学参考值范围。
(2)肺活量只过低为异常，只需制定医学
参考值范围的下限； 尿铅只过高为异常，
只需制定医学参考值范围的上限；均称单
侧医学参考值范围。
5、选定适当的百分界限。 正常值范围的意思：绝大多数
的正态分布。
为了应用方便，令
u
u变换
x

标准正态 分布
u服从均数为0、标准差为1的正态分布
68.27%
-1.0
+1.0
95.00%
2.5%
2.5%
-1.96
+1.96
二、标准正态分布表 附表Ⅰ
Φ(u)
－∞ －3 －2 －1 0 ＋1 ＋2 ＋3 ＋ ∞
查表确定标准正态分布曲线下的面积时 必须注意：
（1）当μ，σ和X已知时，先按u变 换公式求得u值，再用u值查表；
u
x

当μ，σ和X未知时，用样本均数 和样本标准差S代替求u值。
u
x x
s
（2）查表时，可以利用标准正态分布 的两个特征： a.曲线下对称于0的区间，面积相等；
b.曲线下横轴上的总面积为100％或1。
例3.3
卫生统计学
第三章 正态分布及其应用
第一节、正态分布的概念及特征
一、正态分布图形
两头低，中间高，左右对称，呈钟 型的单峰曲线。
正态分布特征
1、曲线在横轴上方均数处最高；
2、以均数为中心，左右对称；
3、正态分布有两个参数： 位置参数μ 、形状参数σ
4、正态分布曲线下的面积有一定的分布 规律。
二、正态分布的两个参数
熟记下列常用的曲线下面积分布规律：
1、μ±σ的区间占总面积的68.27％
2、μ±1.96σ的区间占总面积的95％
3、μ±2.58σ的区间占总面积的99％
68.27%
X-S
X+S
95.00%
2.5%
2.5%
X-1.96S
X+1.96S
第二节
标准正态分布
一、标准正态分布与标准化变换
正态分布是一个分布族。对应于不 同的参数μ和σ会产生不同位置不同形状
欲估计身高界于116.5-119.0cm范 围内的7岁男童比例及人数。
求该面积
-1.15
-0.63
Ф(u1) =Ф(-1.15)=0.1251
Ф(u2) =Ф(-0.63)=0.2643 Ф(u2)- Ф(u1) = 0.2643 - 0.1251 =0.1392=13.92% 即身高界于116.5-119.0cm范围内 的7岁男童比例为13.92%，其人数 为110×13.92%=15（人）。
第三节
正态分布的应用
一、估计频数分布 二、制定参考值范围 三、质量控制
四、统计处理方法的基础
一、估计频数分布
例3.3
Hale Waihona Puke 例3.4（略）二、制定参考值范围
（一）医学参考值范围意义：
医学参考值范围（亦称为正常值 范围）是指正常人的解剖、生理、生
化等各种指标的波动范围。它主要用
于划分正常与异常的界限。
（二）医学参考值范围制定的一般原则：