時(shí)間:2023-08-07 09:23:34
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【關(guān)鍵詞】孕婦;步行;步態(tài);胸部;骨盆;生物力學(xué)
ABSTRACT:fortablewalkingvelocity,amplitudesofpelvicandthoracicrotations,andtheircoordinationwerecomparedbetweenthetwogroups.ResultsComfortablewalkingvelocitywassignificantlyreduced.Therotationalamplitudesofpelvisandthoraxweresomewhatreduced,withsignificantlysmallerintraindividualstandarddeviations.AlsopelvisthoraxRelativeFourierPhasewasalittlesmaller;itsintraindividualstandarddeviationwassignificantlyreducedatvelocities≥1.06m/s.ConclusionThegeneralpatternofgaitkinematicsinpregnantwomenisverysimilartothatofnulligravidae.Pregnantwomenexperienceddifficultiesinrealizingtheharderantiphasepelvisthoraxcoordinationthatwasrequiredathigherwalkingvelocities.
KEYWORDS:pregnantwomen;walking;gait;pelvis;thorax;biomechanics
長(zhǎng)期以來(lái),人們一直認(rèn)為妊娠影響孕婦的步態(tài)運(yùn)動(dòng)。Foti等研究發(fā)現(xiàn),孕婦步行時(shí)跖屈的動(dòng)量減少,髖關(guān)節(jié)外展的動(dòng)量及骨盆的傾斜度均增加,骨盆的傾斜度的改變存在較大的個(gè)體差異[1]。Nagy等報(bào)道孕婦最舒適的步行速度顯著性降低,亦存在較大的個(gè)體差異[2]。但Foti等認(rèn)為這種變化并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,并發(fā)現(xiàn)懷孕對(duì)步長(zhǎng)或步周期長(zhǎng)無(wú)顯著性影響[1]。上述研究顯示,孕婦的步態(tài)發(fā)生改變,但研究結(jié)果并不一致。大約25%患有妊娠相關(guān)骨盆痛的孕婦和5%產(chǎn)后患者需要就診治療,重癥患者常常出現(xiàn)步行障礙[3]。對(duì)正常孕婦運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的研究可作為今后研究妊娠相關(guān)骨盆痛的步態(tài)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。筆者研究懷孕對(duì)步行時(shí)水平面上骨盆和胸廓運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的影響,以期有助于從生物力學(xué)的角度進(jìn)一步了解妊娠相關(guān)骨盆痛患者的步態(tài)運(yùn)動(dòng)。
1對(duì)象與方法
1.1對(duì)象選取年齡20~45周歲的健康未孕婦女(對(duì)照組)和健康孕婦(孕婦組)作為觀察對(duì)象。對(duì)照組13例,年齡中位數(shù)27歲(22~36歲),體質(zhì)量中位數(shù)75kg(45~95kg),身高中位數(shù)172cm(157~190cm);孕婦組12例,年齡中位數(shù)32歲(30~38歲),體質(zhì)量中位數(shù)76.5kg(67.5~89kg),身高中位數(shù)172cm(162~180cm)。
1.2方法
1.2.1儀器步行儀(BiostarGiant,荷蘭AlmereBiometrico公司);三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)(Optotrak,加拿大NDI公司)。
1.2.2方法受試者以不同速度在步行儀上行走。骨盆、胸廓和足部的運(yùn)動(dòng)由三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)光學(xué)鏡頭拍攝記錄。2組光學(xué)鏡頭位于受試者的身后。在受試者的胸背部第6胸椎棘突的位置和骶骨兩髂后上棘之間各有一輕金屬架,用尼龍束帶將金屬架固定其上,金屬架上有3個(gè)可發(fā)紅外光裝置,構(gòu)成一個(gè)剛體。為了捕獲步行時(shí)足跟著地和足趾離地時(shí)的瞬間,在每側(cè)足跟和第五跖趾關(guān)節(jié)處各安裝一可發(fā)出紅外線(xiàn)的裝置。實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1[4]。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先讓受試者在步行儀上行走3~5min,接著步行速度從0.17m/s每間隔1~2min增加0.11m/s,至1.72m/s。步行過(guò)程中,測(cè)試受試者最舒適步行速度和最大步行速度。每個(gè)速度下的數(shù)據(jù)采集共30s,抽樣頻率為100Hz。
圖1測(cè)量步行時(shí)胸廓和骨盆運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置(略)
Fig1Experimentalsetupformeasuringthethoracicandpelvicmovementsduringwalking
1.2.3指標(biāo)胸廓和骨盆的剛體在空間的運(yùn)動(dòng)代表各自的三維運(yùn)動(dòng)。設(shè)定剛體x、y、z軸的正方向?yàn)槿梭w解剖位的前、上、左方位。通過(guò)計(jì)算xy象限上的反正切角度得出骨盆和胸廓在水平面上旋轉(zhuǎn)角度的時(shí)序。骨盆和胸廓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)幅度(rotationalamplitude,RA)是從各自的運(yùn)動(dòng)時(shí)序上確定每一個(gè)步周期內(nèi)最大與最小的角度差的絕對(duì)值。軀干的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)序是將骨盆運(yùn)動(dòng)時(shí)序與胸廓的運(yùn)動(dòng)時(shí)序相減而生成。在每一速度下對(duì)骨盆、胸廓和軀干的所有步周期的RA進(jìn)行計(jì)算,取均值,分別確定為骨盆、胸廓和軀干的RA,并計(jì)算各自標(biāo)準(zhǔn)差。
應(yīng)用快速離散傅立葉變換計(jì)算公式計(jì)算出每個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí)序的連續(xù)傅立葉相的時(shí)序。骨盆和胸廓的傅立葉相差時(shí)序是由胸廓的傅立葉相時(shí)序與骨盆的傅立葉相時(shí)序相減而產(chǎn)生。運(yùn)用圓周統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算出骨盆和胸廓運(yùn)動(dòng)的傅立葉相差(relativefourierphase,RFP)及其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差。若RFP為0,表示同相協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng);若RFP為180°,則表示反相協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。
1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理應(yīng)用SPSS10.0軟件,采用方差檢驗(yàn),P<0.05為差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2結(jié)果
2.1步行速度正常孕婦的最舒適步行速度中位數(shù)1.06m/s(0.72~1.28)m/s,對(duì)照組為1.17m/s(0.83~1.50)m/s,2組比較差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
2.2骨盆和胸廓RA及其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差骨盆RA先是隨著步行速度的增加(0.94~1.06m/s)而逐漸減小,然后隨著步行速度的增加而逐漸增加(圖2A)。孕婦組和對(duì)照組骨盆RA分別為(9.1±福建醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)2008年5月第42卷第3期吳文華等:正常孕婦步行時(shí)骨盆與胸廓水平面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)3.5)°和(7.7±3.2)°,其速度效應(yīng)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。孕婦骨盆RA的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差較對(duì)照組減少(P<0.05),孕婦組和對(duì)照組的值分別為(1.3±0.4)°和(1.6±0.5)°(表1)。
圖2對(duì)照組和孕婦組在不同步行速度下各部位的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)幅度(略)
Fig2Rotationalamplitudesofthepelvis,thethoraxandthetrunkduringgaitatdifferentwalkingvelocitiesofthecontrolsubjectsandthehealthypregnantwomen
表1各變量的速度效應(yīng)和組別效應(yīng)(略)
Tab1Theeffectsofvelocityandgrouponthevariables(repeatedmeasuresANOVAs)
胸廓RA基本維持穩(wěn)定而變化不大直至步行速度增至0.8m/s時(shí),然后隨著步行速度的遞增而漸減少(圖2B)。經(jīng)方差檢驗(yàn),速度的效應(yīng)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。孕婦胸廓RA的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差比對(duì)照組減少(P<0.05)。孕婦組和對(duì)照組的均值分別為1.2°和1.7°,其速度效應(yīng)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
軀干RA是隨著行步速度的增加而遞增的(圖2C),孕婦的軀干RA較對(duì)照組約小1°,其速度效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),孕婦軀干RA的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差較對(duì)照組小(P<0.05),孕婦組和對(duì)照組的值分別為(0.7±0.3)°和(1.0±0.4)°,其速度效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在最舒適的步行速度下,孕婦骨盆和軀干RA較對(duì)照組小(P<0.05)。
2.3RFP及其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差
圖3對(duì)照組和孕婦組在不同步行速度下的傅立葉相差及其個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差(略)
Fig3Relativefourierphaseanditsintraindividualstandarddeviationbetweentransversepelvicandthoracicrotationsatdifferentwalkingvelocitiesofthecontrolsubjectsandthehealthypregnantwomen
2組RFP均隨著速度的增加而增加(圖3A),呈一條S形曲線(xiàn),在速度為0.83,1.17m/s的區(qū)域內(nèi)最為陡峭。孕婦的RFP較對(duì)照組小7°。其步行速度效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)的意義(P<0.05)。RFP的個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差與速度的關(guān)系有點(diǎn)不規(guī)則(圖3B),隨著速度的遞增而增加,直至速度到達(dá)0.94~1.17m/s;接著是一個(gè)平臺(tái)或稍有點(diǎn)下降,在最舒適的步行速度時(shí),達(dá)到最高值。孕婦的RFP的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差較對(duì)照組小(P<0.05),其速度效應(yīng)差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
孕婦的孕周數(shù)與RFP的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差相關(guān)系數(shù)為-0.68,差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在最舒適的步行速度下,孕婦的RFP及其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差均比對(duì)照組小(P<0.05)。
3討論
3.1總體上孕婦的步態(tài)運(yùn)動(dòng)正常在2組中,速度對(duì)RA、骨盆胸廓RFP及其個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差的影響相似(圖2~3),由此得出結(jié)論,孕婦的步態(tài)運(yùn)動(dòng)從總體上講是正常的。懷孕和行走本身就具有高度的相容性,從進(jìn)化學(xué)的角度而言,這并不難理解[5]。盡管如此,孕婦的最舒適的步行速度明顯的下降,RA變小,尤其是在最舒適的速度下骨盆和軀干RA的減少具有顯著性差異。他們的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差減少,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。骨盆和胸廓RFP變小,在最舒適的速度下具有顯著性差異,其個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差變小,在快速行走的速度下(≥1.06m/s),這種差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。孕周數(shù)與此個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差呈顯著性負(fù)相關(guān)。孕婦必須適應(yīng)懷孕的改變,比如體質(zhì)量的增加。本研究揭示在孕婦身上發(fā)生了輕微但是連貫一致的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化,這點(diǎn)與以往文獻(xiàn)報(bào)道的有所不同[12]。
3.2孕婦骨盆胸廓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的RFP孕婦選擇在低速下步行不能用節(jié)約能量的觀點(diǎn)來(lái)解釋,因?yàn)楫?dāng)步行速度低于(或高于)最舒適的速度時(shí),須消耗更多的能量[5]。盡管如此,低速行走獲得了更多時(shí)間來(lái)對(duì)微擾進(jìn)行反應(yīng)[6],這也許是孕婦由于額外的載荷或本體覺(jué)受干擾而選擇低速行走的原因,目的是為了避免出現(xiàn)快速步行時(shí)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)模式。
本研究表明,未懷孕婦女的最舒適步行速度出現(xiàn)在RFP的曲線(xiàn)上的平臺(tái)起始段,而孕婦最舒適步行速度則是出現(xiàn)在曲線(xiàn)陡坡的半山腰處,此時(shí)2組間的RFP的差值為44°。當(dāng)孕婦快速步行時(shí),RFP值較高,但其變異性很小,這提示了對(duì)孕婦而言,完成大的RFP的步態(tài)是有困難的,這種現(xiàn)象同樣發(fā)生在背著負(fù)荷的受試者、慢性下腰痛患者、妊娠相關(guān)骨盆痛產(chǎn)后的患者[4,78]。出現(xiàn)較小RFP的步態(tài)運(yùn)動(dòng)可以由許多種不同的限制性因素造成,妊娠便是其中之一。
比較骨盆、胸廓和軀干旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的個(gè)體內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)差,他們的平均值分別為1.25°,1.29°和0.66°。如果骨盆和胸廓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制是相互獨(dú)立的話(huà);而實(shí)際上,它的值小得多。因此,骨盆和胸廓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)似乎是同時(shí)受到控制的,雖然軀干的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在快速行走的協(xié)調(diào)方面不是一個(gè)“必須的變量”[9],因?yàn)檐|干的旋轉(zhuǎn)缺乏時(shí)間維。顯然,RFP是和時(shí)間變量有關(guān),它也許是快速步行時(shí)的必須變量,以確保快速行走時(shí)骨盆的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)必須被胸廓的反向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所平衡[10]。就孕婦的步態(tài)而言,快速行走時(shí)骨盆和胸廓的慣性沖量將會(huì)增加,這也許是孕婦無(wú)法實(shí)現(xiàn)大的RFP步態(tài)運(yùn)動(dòng)的原因。
3.3孕婦步態(tài)運(yùn)動(dòng)的變異性自從Bernstein引入了“探索變異性”以來(lái),對(duì)運(yùn)動(dòng)的變異性研究漸漸興起。運(yùn)動(dòng)的變異性常常被認(rèn)為是具有功能性,才有可能有靈活性、適應(yīng)性;然而變異性會(huì)消耗能量及增加損傷的可能性,因此變異性的功能性必須看是針對(duì)何種情形而言[1114]。
一個(gè)較為奇怪的現(xiàn)象是骨盆與胸廓間的RFP的個(gè)體內(nèi)的變異的最大值在非??拷钍孢m步行速度的地方出現(xiàn)。Masani等人發(fā)現(xiàn)地面作用力的變異在最舒適步行速度時(shí)最小[15],也許在最舒適的速度下,身體重心的垂直運(yùn)動(dòng)是必須的變量,而在水平面上的骨盆和胸廓間的RFP在快速步行時(shí)則變成是必須的變量。撇開(kāi)RFP的變異性是如何發(fā)揮作用的,在懷孕期間,尤其在懷孕晚期,RFP的變異性是如何在最舒適步行速度下增加并且在快速行走時(shí)減少有待于進(jìn)一步研究。
筆者認(rèn)為,正常孕婦的步態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征與未懷孕的婦女相似。盡管如此,2組間存在著許多細(xì)微的差別。孕婦的最舒適步行速度較對(duì)照組顯著性下降。骨盆、胸廓和軀干的RA較對(duì)照組小。他們的個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差則較對(duì)照組低。在最舒適步行速度下,骨盆和軀干的RA較對(duì)照組小。孕婦組的RFP較對(duì)照組小,在速度≥1.06m/s,個(gè)體內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差呈顯著性減少,尤其是在懷孕晚期表現(xiàn)更為明顯。
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[關(guān)鍵詞] 高血壓??;血壓變異性;高敏C反應(yīng)蛋白
[中圖分類(lèi)號(hào)] R544 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-7210(2008)01(c)-056-02
研究表明高敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)和高血壓變異性與心腦血管疾病有關(guān),是動(dòng)脈粥樣硬化的預(yù)測(cè)因子,可預(yù)測(cè)心腦血管事件的發(fā)生[1]。hs-CRP為炎癥標(biāo)志物,其濃度上升是各種原因引起的炎癥和組織損傷的靈敏指標(biāo),而高血壓變異性增加可加大對(duì)動(dòng)脈內(nèi)膜、血管壁損傷,易加快發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化,而動(dòng)脈粥樣硬化往往伴隨著炎癥反應(yīng),動(dòng)脈粥樣硬化越重則炎癥亦越明顯,同時(shí)高敏C反應(yīng)蛋白也相應(yīng)增高。本文分析高血壓患者血壓變異性變化與血漿hs-CRP濃度之間的關(guān)聯(lián)性,以便指導(dǎo)臨床醫(yī)生在高血壓病的治療中重視高血壓的變異性,合理應(yīng)用降壓藥,更好預(yù)防心腦血管事件的發(fā)生。
1 資料與方法
1.1一般資料
所選高血壓病患者來(lái)源于2002年3月~2007年3月在本院門(mén)診或住院的79例原發(fā)性高血壓患者,均符合1999年WHO/ISH高血壓診斷標(biāo)準(zhǔn)[2],并且24 h動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測(cè)平均收縮壓在125 mmHg以上和平均舒張壓在75 mmHg以上。其中男47例,女32例,年齡38~79(54±6)歲。除外繼發(fā)性高血壓、冠心病、糖尿病、結(jié)締組織疾病、高脂血癥、感染、外周血管疾病及肝功能不全,除外嚴(yán)重高血壓并發(fā)癥包括心、腎功能不全及腦卒中。
1.2方法
1.2.1 24 h ABPM采用國(guó)產(chǎn)美高儀動(dòng)態(tài)血壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng),無(wú)創(chuàng)性攜帶式袖帶法血壓儀。測(cè)壓袖帶全部在左上臂按要求系好。白天間隔15 min,夜晚間隔30 min,自動(dòng)充氣測(cè)壓。血壓監(jiān)測(cè)從上午8:00至9:00到次日上午8:00至9:00,監(jiān)測(cè)期間繼續(xù)日常生活習(xí)慣不變,避免劇烈體力活動(dòng)與情緒激動(dòng)。參數(shù)指標(biāo):24 h平均收縮壓(24 h SBP),24 h平均舒張壓(24 h DBP);動(dòng)態(tài)血壓變異性(ABPV)包括24 h收縮壓標(biāo)準(zhǔn)差(24 h SSD),24 h舒張壓標(biāo)準(zhǔn)差(24 h DSD);以上數(shù)據(jù)由ABPM儀提供,經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。
1.2.2 高敏C反應(yīng)蛋白測(cè)定:采用乳膠增強(qiáng)免疫透射比濁法測(cè)定hs-CRP。正常參考值≤3 mg/L。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。分別統(tǒng)計(jì)分析79例病人中24 h收縮壓標(biāo)準(zhǔn)差(24 h SSD) 與高敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)相關(guān)性和24 h舒張壓標(biāo)準(zhǔn)差(24 hDSD) 與高敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)相關(guān)性。兩變量進(jìn)行直線(xiàn)相關(guān)及回歸分析。
2 結(jié)果
79例病人24 h動(dòng)態(tài)血壓和高敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)檢測(cè)結(jié)果如下:24 h平均收縮壓為(139±7.26) mmHg24 h平均舒張壓為(89±8.13) mmHg,24 h收縮壓平均標(biāo)準(zhǔn)差為(17.36±3.12) mmHg,24 h舒張壓平均標(biāo)準(zhǔn)差為(10.79±2.80) mmHg。高敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)測(cè)定平均值為:(6.56±2.55) mg/L。
發(fā)現(xiàn)隨著血壓變異性的升高,hs-CRP的濃度逐漸升高。對(duì)兩變量進(jìn)行直線(xiàn)相關(guān)分析,結(jié)果表明,hs-CRP的濃度與血壓變異性水平呈顯著正相關(guān)。79例病人中24 h收縮壓標(biāo)準(zhǔn)差(24 h SSD)與高敏C反應(yīng)蛋白相關(guān)性系數(shù)為0.561,24 h舒張壓標(biāo)準(zhǔn)差(24 h DSD) 與高敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)相關(guān)性系數(shù)為0.412,經(jīng)相關(guān)系數(shù)的假設(shè)檢驗(yàn)P
3 討論
在肝功能正常情況下,C反應(yīng)蛋白(CRP)幾乎與炎癥和機(jī)體損傷程度呈正比,是反映體內(nèi)炎癥活動(dòng)的精確、客觀指標(biāo)。但常規(guī)CRP檢測(cè)方法缺乏敏感性和精確性,在應(yīng)用上受到很大限制。近年來(lái),高敏C反應(yīng)蛋白(hs-CRP)由于具有高敏感和精確性,在心血管疾病的應(yīng)用逐漸受到重視。我們采用高敏C反應(yīng)蛋白檢測(cè)高血壓患者79例,發(fā)現(xiàn)隨著血壓變異性的升高,高敏C反應(yīng)蛋白的濃度逐漸升高:對(duì)兩變量進(jìn)行直線(xiàn)相關(guān)分析,結(jié)果表明,高敏C反應(yīng)蛋白的濃度與血壓變異性水平呈顯著正相關(guān),經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,P60%的降壓藥物,這樣就減少了血壓的波動(dòng)性,降低血壓變異性,減少高血壓病引起的心腦血管疾病的并發(fā)癥。
[參考文獻(xiàn)]
[1]呂萍,李自成,常青.高血壓病患者C反應(yīng)蛋白變化的臨床意義[J].第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,26(9):1034-1036.
[2]陳灝珠,丁訓(xùn)杰.實(shí)用內(nèi)科學(xué)[M].第11版.北京:人民衛(wèi)生出版社,2002,1429-1436.
[3]廖梅.原發(fā)性高血壓患者的血壓及血壓變異性對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化的影[J].廣東醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2007,25(3):273-274.
關(guān)鍵詞:血小板計(jì)數(shù);草酸銨;檢測(cè)方法
血小板計(jì)數(shù)(Platelet count,PLT)是指單位體積血液中所含的血小板數(shù)目,是醫(yī)療工作中判斷患者有無(wú)出血傾向或者有無(wú)止血能力的依據(jù)[1]。血小板是哺乳動(dòng)物血液中重要的成分之一,具有止血、傷口愈合、形成血栓以及炎性反應(yīng)等作用[2]。單位血液體積中血小板的數(shù)量與其凝血作用呈顯著相關(guān)性,因此,對(duì)于血液中血小板計(jì)數(shù)十分重要,目前,對(duì)于血小板計(jì)數(shù)的方法主要有兩種,一種是血小板自動(dòng)計(jì)數(shù)儀另外一種就是手工采用草酸銨溶血進(jìn)行計(jì)數(shù)。文章選取2011年10月~2011年11月進(jìn)行血小板計(jì)數(shù)的患者196例,分別采用兩種方法對(duì)其血小板進(jìn)行計(jì)數(shù),比較兩種方法在血小板計(jì)數(shù)中的精確度,為今后進(jìn)行血小板計(jì)數(shù)方法的選擇提供依據(jù)。 1 資料與方法
1.1 一般資料:選取我院2011年10月~2011年11月進(jìn)行血小板計(jì)數(shù)的患者196例,其中男103例,女93例,年齡9~76歲,平均(45.8±19.4)歲。所有患者均因?yàn)楦鞣N原因需要進(jìn)行血小板數(shù)量的檢測(cè)。
1.2 檢測(cè)方法:196例患者均采用血小板自動(dòng)計(jì)數(shù)儀和草酸銨溶解計(jì)數(shù)法兩種方法進(jìn)行血小板數(shù)量的檢測(cè)。血小板自動(dòng)計(jì)數(shù)儀的檢測(cè):采用Sysmex XT-1800i 血球計(jì)數(shù)儀進(jìn)行測(cè)定,嚴(yán)格按照使用說(shuō)明進(jìn)行操作[3]。每個(gè)測(cè)三個(gè)平行,取其平均值。草酸銨溶解計(jì)數(shù)法的檢測(cè):具體操作過(guò)程按照全國(guó)臨床檢驗(yàn)操作規(guī)程進(jìn)行操作。每個(gè)血液做三個(gè)平行,取其平均值。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理:所有數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差()表示,以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
兩組不同方法對(duì)196例患者血小板計(jì)數(shù)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)差的比較:見(jiàn)表1。
表1 兩組不同方法對(duì)196例患者血小板計(jì)數(shù)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)差的比較()
組別
例數(shù)
血小板數(shù)量<100×109/L
100×109/L<血小板數(shù)量<300×109/L
血小板數(shù)量>300×109/L
血小板自動(dòng)計(jì)數(shù)儀
196
84.3±3.2
213.4±12.6
327.8±14.5
草酸銨溶解計(jì)數(shù)法
196
87.5±5.8
215.7±25.8
329.9±26.8
兩種方法對(duì)患者血小板計(jì)數(shù)情況存在一定差異,其中血小板自動(dòng)計(jì)數(shù)儀方法中,小于100×109/L的患者為60例,而草酸銨溶血法小于100×109/L的患者為58例,草酸銨組例數(shù)低于自動(dòng)計(jì)數(shù)儀例數(shù),但兩者之間差異不顯著;但在小于60×109/L的23例計(jì)數(shù)儀標(biāo)本,用草酸銨溶血法僅12例,兩者差異顯著。由表可知,兩種方法對(duì)血小板的計(jì)數(shù),草酸銨組血小板計(jì)數(shù)數(shù)量總體高于自動(dòng)計(jì)數(shù)儀數(shù)量,兩者差異不顯著,但其標(biāo)準(zhǔn)差存在較大差異,其中,血小板數(shù)量<100×109/L的血小板自動(dòng)計(jì)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差為3.2,而采用草酸銨溶解計(jì)數(shù)法的標(biāo)準(zhǔn)差為5.8,顯著高于自動(dòng)計(jì)數(shù)法。
3 討論
對(duì)于血小板的計(jì)數(shù)在臨床上具有十分重要的意義。目前,全國(guó)臨床檢驗(yàn)操作規(guī)范里面規(guī)定的血小板計(jì)數(shù)方法為草酸銨溶解計(jì)數(shù)法,但是隨著醫(yī)學(xué)科技的不斷發(fā)展,各種血細(xì)胞計(jì)數(shù)的自動(dòng)化儀器被發(fā)明并不斷升級(jí),并且其靈敏度越來(lái)越高[4]。本組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),兩種計(jì)算方法在病理診斷方面無(wú)顯著性差異,血小板自動(dòng)計(jì)數(shù)儀具有重復(fù)性好的特點(diǎn),適于臨床應(yīng)用。但由于血細(xì)胞分析儀計(jì)數(shù)法不能完全將血小板與其他類(lèi)似大小的物質(zhì)(如紅細(xì)胞或白細(xì)胞碎片、灰法等雜物)區(qū)別開(kāi)來(lái),因此計(jì)數(shù)結(jié)果有時(shí)仍需目視顯微鏡計(jì)數(shù)作校正,因而國(guó)內(nèi)外仍將目視顯微鏡計(jì)數(shù)(特別是相差異顯微鏡計(jì)數(shù)法)作為參考方法[5]。本組數(shù)據(jù)也發(fā)現(xiàn),低值血小板數(shù)量采用自動(dòng)計(jì)數(shù)儀測(cè)定數(shù)量要低于草酸銨計(jì)數(shù)法的數(shù)量,部分出現(xiàn)假性低值的現(xiàn)象。須用草酸銨計(jì)數(shù)法進(jìn)行驗(yàn)證。
4 參考文獻(xiàn)
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[3] Briggs C,Harrison P,Grant D,et al.Performance Evaluation of the Sysmex XE-2100TM,Automated Hematology Analyzer[J].Sys-mex Journal International,1999,9(2):113.
地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)是在上世紀(jì)六七十年代隨著采礦業(yè)的興起而誕生的一門(mén)基于數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科的交叉學(xué)科。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在區(qū)域化變量的基礎(chǔ)上將變差函數(shù)作為基本工具,針對(duì)在空間分布上具有隨機(jī)性和結(jié)構(gòu)性的自然現(xiàn)象進(jìn)行研究,地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)可以對(duì)具有結(jié)構(gòu)性、隨機(jī)性、變異性的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)偏內(nèi)插估計(jì),對(duì)數(shù)據(jù)的離散型和波動(dòng)性進(jìn)行模擬。在煤田煤質(zhì)的計(jì)算中,地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)充分考慮煤田樣本點(diǎn)的方向、位置和彼此間距,比傳統(tǒng)方法在煤層煤質(zhì)數(shù)據(jù)插值上具有更大的優(yōu)勢(shì)。
2方法
2.1樣本數(shù)據(jù)
本研究中選擇的煤田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤種豐富,研究中選擇了24個(gè)樣本點(diǎn),硫分分別為0.49,0.48,0.60,0.36,0.55,0.52,0.55,0.96,0.55,0.77,0.81,0.59,0.55,0.50,0.60,0.49,0.64,0.83,0.38,1.01,0.68,0.55,0.97,0.48,其中最大為1.01,最小為0.36。將煤層煤樣硫分化驗(yàn)后進(jìn)行插值比較,更適合對(duì)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行插值運(yùn)用。
2.2地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中的插值方法
地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)中,克里金法占據(jù)著重要的地位,克里金法對(duì)待估樣本點(diǎn)內(nèi)的已知數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試,結(jié)合樣本點(diǎn)的大小、形狀及空間分布,掌握樣本點(diǎn)之間的相互關(guān)系,從而進(jìn)行無(wú)偏估計(jì)。對(duì)于數(shù)據(jù)點(diǎn)較多的樣本,內(nèi)插結(jié)果具有較高的可信度。
2.2.1區(qū)域變量及協(xié)方差。
研究中將(zx)統(tǒng)稱(chēng)為呈空間分布的變量,也叫區(qū)域化變量,(zx)反映空間屬性的分布特征。為了對(duì)區(qū)域化變量的變異性進(jìn)行描述,引入?yún)f(xié)方差函數(shù)。不同的兩點(diǎn)x和x+h處對(duì)應(yīng)的不同區(qū)域化變量(zx)和(zx+h)之間的差只于兩點(diǎn)的空間位置有關(guān)。協(xié)方差函數(shù)cov[(zx),(zx+h)]=E[(zx)(zx+h)]-E[(zx)]E[(zx+h)]=cov(h),其中E()為均值。
2.2.2參數(shù)分析。
不同點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的區(qū)域化變量(zx)和(zx+h)的差的方差的一般作為(zx)在X軸上的變異函數(shù),記作P(h),P(h)=0.5var[(zx)-(zx+h)],其中va(r)為均方差。在滿(mǎn)足二階平穩(wěn)的條件下,P(h)=0.5E[(zx)-(zx+h)]2。樣本點(diǎn)的空間距離大時(shí),相關(guān)性較小,變異性較大;空間距離小時(shí),相關(guān)性較大,變異性較小。在實(shí)際研究中,將樣本點(diǎn)的空間距離按照不同等級(jí)劃分,針對(duì)不同的樣本點(diǎn),求出距離的平均值和P(h)的平均值,連接(h,P(h))后得出實(shí)驗(yàn)變異函數(shù),結(jié)合最小二乘法得出理論變異函數(shù)和相關(guān)參數(shù),后文理論數(shù)據(jù)的得出建立在理論變異函數(shù)的球狀模型和指數(shù)模型的基礎(chǔ)上。
3結(jié)果分析
3.1數(shù)據(jù)預(yù)處理
為了使克里金法插值滿(mǎn)足正態(tài)分布的要求,需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,本研究中采用偏度和峰度檢驗(yàn)法對(duì)分布狀態(tài)進(jìn)行分析,實(shí)驗(yàn)油田煤層硫分布服從正態(tài)分布,從理論上講,完全可以利用克里金插值法。
3.2插值精度比較
研究中采用交叉驗(yàn)證法對(duì)插值精度進(jìn)行評(píng)價(jià)。在研究變量(zx)的過(guò)程中,除去采樣點(diǎn)xi(i=1,2,3,…,n)處的(zx)屬性值(zxi),其他屬性值不變,根據(jù)剩下的n-1個(gè)屬性值,進(jìn)行誤差分析和插值精度評(píng)價(jià)。在交叉驗(yàn)證的方法中,常選用標(biāo)準(zhǔn)均方根、平均標(biāo)準(zhǔn)差、誤差均方根、平均預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差、平均誤差來(lái)預(yù)測(cè)總體誤差,第1項(xiàng)的指標(biāo)越大越好,后4項(xiàng)指標(biāo)越小越好,插值精度越高。常規(guī)插值方法和克里金插值比較選用誤差均方根和平均誤差進(jìn)行,不同的克里金插值模型選用以上5項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行比較。
3.2.1插值比較。
在克里金法的應(yīng)用中,采用簡(jiǎn)單克里金法、普通克里金法、泛克里金法進(jìn)行比較,三種方法中分別采用球狀模型和指數(shù)模型進(jìn)行擬合;在常規(guī)插值方法的應(yīng)用中,采用距離反比法、多項(xiàng)式插值、徑向基函數(shù)三種方法。
3.2.2克里金插值法之間的比較。
普通克里金法與泛克里金法的球狀模型和指數(shù)模型的平均誤差都是-0.00024和0.00183;誤差均方根分別是0.14219和0.14100;平均預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差為0.12921和0.12772;平均標(biāo)準(zhǔn)差為-0.00098和-0.00945;標(biāo)準(zhǔn)均方根為1.08810和1.08410。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),球狀模型中的普通克里金法和泛克里金法各項(xiàng)指標(biāo)相同,球狀模型中的平均誤差和平均標(biāo)準(zhǔn)差小于其他4種指標(biāo)。對(duì)于誤差均方根、平均預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差和標(biāo)準(zhǔn)均方根預(yù)測(cè)誤差,普通克里金法和泛克里金法與其他方法差別不明顯。由此可見(jiàn),在克里金插值的應(yīng)用中,普通克里金法和泛克里金法的球狀模型精度最高,優(yōu)于常規(guī)方法。
4結(jié)束語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】 葛根素注射液;急性心肌梗死;心律失常
急性心肌梗死(AMI)患者常并發(fā)心律失常,而梗死后心律失常是導(dǎo)致急性期患者死亡的重要原因。本文通過(guò)研究葛根素注射液對(duì)AMI患者心率變異性的影響,探討其對(duì)梗死后心律失常的影響及可能機(jī)制。
1 資料與方法
1.1 一般資料 選擇在我院確診為AMI,并于發(fā)病后24 h內(nèi)入院的58例患者,合并心房撲動(dòng)、顫動(dòng)者除外。隨機(jī)分為治療組29例,男19例,女10例,平均年齡(61.5±5.8)歲;對(duì)照組29例,男17例,女12例,平均年齡(60.9±7.4)歲。兩組患者性別、年齡、病程、心肌梗死范圍及合并癥(高血壓、高血脂癥、糖尿病)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),兩組資料具有可比性。
1.2 方法 所有患者均進(jìn)行常規(guī)AMI治療(包括靜脈溶栓,應(yīng)用硝酸酯類(lèi)、β-受體阻滯劑、抗血小板及抗凝藥物治療)。治療組在常規(guī)治療的同時(shí)靜脈滴注葛根素注射液0.5 g,1次/d,共14 d。入院后次日所有患者于8∶00進(jìn)行24 h動(dòng)態(tài)心電圖記錄,分析系統(tǒng)采用人機(jī)對(duì)話(huà)方式檢出24 h竇性心率,進(jìn)行24 h動(dòng)態(tài)心電圖HRV的時(shí)域及頻域分析[1],時(shí)域分析指標(biāo)為:正常R-R間期標(biāo)準(zhǔn)差(SDNN);5 min平均心率標(biāo)準(zhǔn)差(SDANN);5 min正常R-R間期標(biāo)準(zhǔn)差的平均數(shù)(SDNNIDX);相鄰R-R間期差>50 ms心率數(shù)占所分析信息期間內(nèi)心率的百分比(PNN);頻域分析指標(biāo)總頻譜(TF)為(0.01~0.15 Hz, 低頻(LF)為0.04~0.15) Hz,高頻(HF)為0.15~0.40 Hz。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用t檢驗(yàn)對(duì)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,所有數(shù)據(jù)均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,(P
2 結(jié)果
兩組患者治療前后,HRV時(shí)域指標(biāo)比較 見(jiàn)表1;兩組患者治療前后HRV頻域分析比較 見(jiàn)表2。
3 討論
HRV是竇性心律在一定時(shí)間內(nèi)周期性改變的現(xiàn)象,是反映交感、副交感神經(jīng)張力對(duì)調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡的重要指標(biāo)。LF主要反映交感神經(jīng)和部分副交感神經(jīng)功能狀態(tài),其升高表示交感神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)。HF主要反映副交感神經(jīng)功能狀態(tài),其升高表示副交感神經(jīng)活動(dòng)增強(qiáng)。LF/HF比值反映植物神經(jīng)之間的平衡。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:葛根素注射液可擴(kuò)張冠狀動(dòng)脈增加血流量,減慢心率,降低心肌耗氧量[2]。
大量研究證實(shí),AMI后自主神經(jīng)功能失調(diào),對(duì)心肌缺血和電生理改變有明顯的不利影響。本研究結(jié)果表明應(yīng)用葛根素注射液的AMI患者時(shí)域、頻域指標(biāo)較對(duì)照組有明顯改善(P
參考文獻(xiàn)
1 倪玉敏,房麗萍.心率變異性臨床應(yīng)用分析.臨床心電學(xué)雜志,2002,9(2):92.
[關(guān)鍵詞]總體標(biāo)準(zhǔn)差;參數(shù)估計(jì);無(wú)偏估計(jì);系統(tǒng)誤差;隨機(jī)誤差;綜合誤差;測(cè)量不確定度;自由度;標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)
[中圖分類(lèi)號(hào)]O 212 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005-6432(2013)10-0023-011
1 引 言
在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,測(cè)量可分為常量測(cè)量和變量測(cè)量?jī)纱箢?lèi)。物理量的變化量遠(yuǎn)小于測(cè)量?jī)x器誤差范圍的測(cè)量稱(chēng)為常量測(cè)量(又稱(chēng)經(jīng)典測(cè)量、基礎(chǔ)測(cè)量),其核心理論是誤差理論[1-3],誤差理論的基本單元是誤差元(測(cè)量值減真值)。測(cè)量?jī)x器誤差范圍遠(yuǎn)小于物理量的變化量的測(cè)量稱(chēng)為變量測(cè)量(又稱(chēng)統(tǒng)計(jì)測(cè)量),其核心理論是數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論(概率論是其理論基礎(chǔ)),數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論的基本單元是偏差元(又稱(chēng)離差元,測(cè)量值減數(shù)學(xué)期望)。標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation,又稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)偏差、均方差,其英文縮寫(xiě)詞為SD,此術(shù)語(yǔ)1893年由卡爾·皮爾遜首創(chuàng))是用來(lái)衡量一組測(cè)量數(shù)據(jù)的離散程度的統(tǒng)計(jì)量,它反映了隨機(jī)變量的取值與其數(shù)學(xué)期望的偏離程度。經(jīng)典測(cè)量學(xué)只能處理常量測(cè)量問(wèn)題,而當(dāng)今頻域界的頻率穩(wěn)定度測(cè)量(常用阿倫方差表示)則屬于變量測(cè)量。
等精度測(cè)量(equally accurate measurement)是指在測(cè)量條件(包括測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度、觀測(cè)者的技術(shù)水平、環(huán)境條件影響及測(cè)量方法等)不變的情況下,對(duì)某一被測(cè)物理量所進(jìn)行多次測(cè)量的一種方法。在實(shí)際測(cè)量工作中,由相同設(shè)備、相同人員、相同環(huán)境和相同方法所獲得的各測(cè)量值可視為是等精度測(cè)量值。文獻(xiàn)[4]介紹了流量計(jì)量中的計(jì)量學(xué)基本原則——等精度傳遞理論。
在測(cè)量實(shí)踐中,有時(shí)為了獲得準(zhǔn)確度更高的測(cè)量結(jié)果,往往要求在不同的測(cè)量環(huán)境條件下,使用不同的測(cè)量?jī)x器,選用不同的測(cè)量者和不同的測(cè)量次數(shù),采用不同的測(cè)量方法進(jìn)行對(duì)比測(cè)量,這種測(cè)量方法稱(chēng)為不等精度測(cè)量(unequally accurate measurement)。不等精度測(cè)量的不確定度應(yīng)采用加權(quán)方式計(jì)算[5-6]。
若無(wú)特別說(shuō)明,本文中所涉及的測(cè)量均指等精度測(cè)量。
2 誤差的種類(lèi)和應(yīng)用
誤差公理認(rèn)為誤差自始至終存在于一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)和測(cè)量之中,是不可避免的,即誤差無(wú)處不在,真值是不可知的。在實(shí)際應(yīng)用工作中,可用約定真值或相對(duì)真值來(lái)代替理論概念中的理想真值。約定真值一般包括約定值、指定值和最佳估計(jì)值三種類(lèi)型。
測(cè)量誤差最基本的表示方法有如下三種:①絕對(duì)誤差=測(cè)量值-真值,絕對(duì)誤差通常簡(jiǎn)稱(chēng)為誤差(即真誤差);②相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差/真值≈絕對(duì)誤差/測(cè)量值;③引用誤差=示值誤差/測(cè)量范圍上限(或全量程)。殘差(又稱(chēng)剩余誤差)=測(cè)量值-估計(jì)值,殘差可認(rèn)為是真誤差的估計(jì)值。絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差通常用于單值點(diǎn)測(cè)量誤差的表示,而對(duì)于具有連續(xù)刻度和多檔量程的測(cè)量?jī)x器的誤差則通常采用引用誤差來(lái)表示。
按誤差的特點(diǎn)和性質(zhì)可將其分為粗大誤差(parasitic error)、系統(tǒng)誤差(systematic error)和隨機(jī)誤差(random error)三大類(lèi)??上拇执笳`差(又稱(chēng)過(guò)失誤差,沒(méi)有規(guī)律可循)應(yīng)予全部剔除,系統(tǒng)誤差(又稱(chēng)規(guī)律誤差、理論誤差或方法誤差,一個(gè)定值或服從函數(shù)規(guī)律)反映測(cè)量的正確度(correctness),隨機(jī)誤差(舊稱(chēng)偶然誤差、不定誤差,服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律,大多數(shù)服從正態(tài)分布規(guī)律)反映測(cè)量的精密度(precision),測(cè)量的準(zhǔn)確度(accuracy,又譯為精確度)則是用綜合誤差(即測(cè)量不確定度)來(lái)衡量的,有時(shí)也用極限誤差來(lái)衡量測(cè)量的準(zhǔn)確度。逐項(xiàng)獲得測(cè)量的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差,采用誤差合成的方法(各系統(tǒng)誤差絕對(duì)值相加得系統(tǒng)誤差范圍,各隨機(jī)誤差均方根合成則得隨機(jī)誤差范圍。系統(tǒng)誤差范圍加隨機(jī)誤差范圍可得綜合誤差范圍)合成綜合誤差,它表征了測(cè)量結(jié)果與真值的不一致程度。
泛指性的“精度”一詞常被用作“精確度(即準(zhǔn)確度)”或“精密度”的替代詞,因其并無(wú)明確和嚴(yán)格的科學(xué)定義,故在學(xué)術(shù)論文中應(yīng)慎用或棄用。
下面簡(jiǎn)要介紹一下隨機(jī)誤差所遵循的一些基本統(tǒng)計(jì)規(guī)律,首先需要介紹中心極限定理:
當(dāng)測(cè)量次數(shù)n無(wú)限增大時(shí),在真誤差序列中,若比某真誤差絕對(duì)值大的誤差和比其絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的概率相等,則稱(chēng)該真誤差為或然誤差(probable error,又稱(chēng)概率誤差,它在衡量射擊精密度時(shí)尤其顯得重要),記作ρ。
作為精密度的評(píng)定指標(biāo),中誤差最為常用,因?yàn)樗从沉苏嬲`差分布的離散程度。
通常以2倍或3倍的中誤差作為隨機(jī)誤差的極限誤差(limit error),其置信概率分別是9544%(2σ準(zhǔn)則)和9973%(3σ準(zhǔn)則)。如果某個(gè)誤差超過(guò)了極限誤差,就可以認(rèn)為它是粗大誤差而被剔除,其相應(yīng)的測(cè)量值應(yīng)舍棄不用。
對(duì)于某個(gè)測(cè)量值,通常采用相對(duì)中誤差(即中誤差和測(cè)量值之比,又稱(chēng)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差)配合中誤差來(lái)衡量,它能更全面地表達(dá)測(cè)量值的好壞。
英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家和數(shù)學(xué)家瑞利勛爵(Lord Rayleigh,1842—1919)以嚴(yán)謹(jǐn)、廣博和精深而著稱(chēng),他善于利用簡(jiǎn)單的設(shè)備做實(shí)驗(yàn)而能獲得十分精確的數(shù)據(jù)。他因?qū)怏w密度的精確研究并因此參與發(fā)現(xiàn)稀有氣體(舊稱(chēng)惰性氣體)氬而榮獲1904年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1892年瑞利在研究氮?dú)鈺r(shí)發(fā)現(xiàn)[7]:從液態(tài)空氣中分餾出來(lái)的氮,其密度為12572 kg/m3,而用化學(xué)方法直接從亞硝酸銨中得到的氮,其密度則為12508 kg/m3(現(xiàn)在的最權(quán)威數(shù)據(jù)125046 kg/m3是基于0 ℃和01 MPa時(shí)),前者比后者大05117%,因?qū)嶒?yàn)中已排除了粗大誤差的可能,這一差異已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出隨機(jī)誤差的正常范圍(現(xiàn)在通過(guò)t檢驗(yàn)準(zhǔn)則可以判定當(dāng)時(shí)瑞利測(cè)得的空氣中氮的密度數(shù)據(jù)是存在系統(tǒng)誤差的)。英國(guó)物理化學(xué)家和放射化學(xué)家拉姆賽(Sir William Ramsay,1852—1916,1904年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者)注意到這個(gè)問(wèn)題并要求與瑞利合作對(duì)此問(wèn)題展開(kāi)共同研究,最終他們利用光譜分析法于1894年8月13日發(fā)現(xiàn)了第一種稀有氣體─氬(Ar)。氬元素的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)家們注意測(cè)量結(jié)果中的微小誤差(實(shí)際上是系統(tǒng)誤差)而取得重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的經(jīng)典范例,是名副其實(shí)的“第三位小數(shù)”的勝利[8]。隨后,其他稀有氣體氦(He,1895年3月)、氪(Kr,1898年5月)、氖(Ne,1898年6月)、氙(Xe,1898年7月)、氡(Rn,1899年,繼釙Po、鐳Ra和錒Ac之后第4個(gè)被發(fā)現(xiàn)的天然放射性元素)陸續(xù)被拉姆賽等人所發(fā)現(xiàn),稀有氣體的發(fā)現(xiàn)完善和發(fā)展了俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫(1834—1907)的元素周期表(1869年)。
3 統(tǒng)計(jì)量的概率分布類(lèi)型
離散型統(tǒng)計(jì)量服從的概率分布類(lèi)型主要有:①退化分布(又稱(chēng)單點(diǎn)分布);②伯努利(瑞士數(shù)學(xué)家,Jocob Bernoulli,1654—1705)分布(又稱(chēng)兩點(diǎn)分布);③二項(xiàng)分布:包括超幾何分布(又衍生出負(fù)超幾何分布)、β-二項(xiàng)分布和離散均勻分布;④泊松分布:包括帕斯卡(法國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家,Blaise Pascal,1623—1662)分布(又稱(chēng)負(fù)二項(xiàng)分布)和幾何分布;⑤對(duì)數(shù)分布等。
隨機(jī)誤差大多服從正態(tài)分布或標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布,服從正態(tài)分布的隨機(jī)誤差具有單峰性、對(duì)稱(chēng)性、有界性和抵償性。正態(tài)分布是隨機(jī)誤差遵循的最普遍的一種分布規(guī)律,但不是唯一的分布規(guī)律。隨機(jī)誤差服從的常見(jiàn)非正態(tài)分布(又稱(chēng)偏態(tài)分布)主要有:①均勻分布(又稱(chēng)矩形分布、等概率分布);②伽馬分布(Γ-分布):包括指數(shù)分布(兩個(gè)相互獨(dú)立且都服從指數(shù)分布的隨機(jī)變量之和服從廣義指數(shù)分布)、厄蘭(丹麥數(shù)學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家,Agner Krarup Erlang,1878—1929)分布和τ-分布(χ2-分布是其特例)等特例;③χ-分布:包括反射正態(tài)分布、瑞利分布和麥克斯韋(英國(guó)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家,James Clerk Maxwell,1831—1879)分布等特例,廣義瑞利分布又稱(chēng)萊斯(美國(guó)通信理論專(zhuān)家,Stephen " Steve" Oswald Rice,1907—1986)分布(Rice distribution or Rician distribution),當(dāng)v=0時(shí)萊斯分布退化為瑞利分布;④貝塔分布(B-分布);⑤F-分布:1934年美國(guó)數(shù)學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家斯內(nèi)德克(George Waddel Snedecor,1881—1974)首創(chuàng),為彰顯英國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家和遺傳學(xué)家費(fèi)歇爾(Sir Ronald Aylmer Fisher,1890—1962,方差分析的發(fā)明者)的貢獻(xiàn),后來(lái)以其名字命名;⑥t-分布(又稱(chēng)學(xué)生氏分布):1908年由英格蘭統(tǒng)計(jì)學(xué)家戈塞特(William Sealy Gosset,1876—1937)首創(chuàng),因他以Student為筆名而得名;⑦對(duì)數(shù)正態(tài)分布;⑧極值分布:包括重指數(shù)分布和威布爾(瑞典數(shù)學(xué)家,Ernst Hjalmar Waloddi Weibull,1887—1979)─格涅堅(jiān)科分布(參見(jiàn)本文第73節(jié)“極差法”)等;⑨柯西(法國(guó)數(shù)學(xué)家,Augustin Louis Cauchy,1789—1857)分布;⑩辛普森(英國(guó)數(shù)學(xué)家,Tomas Simpson,1710—1761)分布(又稱(chēng)三角形分布)等。此外還有反正弦分布、截尾正態(tài)分布、雙峰正態(tài)分布、梯形分布、直角分布、橢圓分布和雙三角分布等。多維概率分布則主要有:①多項(xiàng)分布;②均勻分布;③n(n≥2)維正態(tài)分布等。
因彼得斯公式法、極差法、最大誤差法、最大殘差法和最大方差法均只給出了正態(tài)分布下的標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)的系數(shù)因子,故它們一般不適用于非正態(tài)分布時(shí)的情形。
4 統(tǒng)計(jì)推斷
統(tǒng)計(jì)推斷是指根據(jù)隨機(jī)性的觀測(cè)數(shù)據(jù)(樣本)以及問(wèn)題的條件和假設(shè)(模型),對(duì)未知事物作出的、以概率形式表述的推斷。統(tǒng)計(jì)推斷是由樣本的信息來(lái)推測(cè)總體(又稱(chēng)母體)性能的一種方法,它是數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要任務(wù),其理論和方法構(gòu)成數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的主要內(nèi)容。統(tǒng)計(jì)推斷分為參數(shù)估計(jì)和假設(shè)檢驗(yàn)兩大類(lèi)問(wèn)題。參數(shù)估計(jì)是假設(shè)檢驗(yàn)的前提,沒(méi)有參數(shù)估計(jì),也就無(wú)法完成假設(shè)檢驗(yàn)。
41 參數(shù)估計(jì)
運(yùn)用從總體獨(dú)立抽取的隨機(jī)樣本對(duì)總體分布中的未知參數(shù)做出估計(jì),稱(chēng)為數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)上的參數(shù)估計(jì),它是統(tǒng)計(jì)推斷的一種基本方法。參數(shù)估計(jì)方法主要分為點(diǎn)估計(jì)法(根據(jù)樣本構(gòu)造一個(gè)統(tǒng)計(jì)量,用以對(duì)總體參數(shù)進(jìn)行估計(jì))和區(qū)間估計(jì)法(又稱(chēng)范圍估計(jì)法,主要是根據(jù)置信度求置信區(qū)間)兩大類(lèi)。點(diǎn)估計(jì)構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量(估計(jì)量)的常用方法有:①順序統(tǒng)計(jì)量法(又稱(chēng)次序統(tǒng)計(jì)量法):主要包括最大順序統(tǒng)計(jì)量法和最小順序統(tǒng)計(jì)量法兩種。②貝葉斯法(又稱(chēng)貝葉斯公式、逆概率公式、事后概率公式或原因概率公式):1763年英國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家貝葉斯(Thomas Bayes,1702—1761)在其遺作《論有關(guān)機(jī)遇問(wèn)題的求解》一文中首先提出。③最小二乘估計(jì)法(又稱(chēng)最小平方估計(jì)法):它可使殘差的平方和為最小,1795年德國(guó)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和物理學(xué)家高斯(Johann Carl Friedrich Gauss,1777—1855)首先提出其方法,1806年法國(guó)數(shù)學(xué)家勒讓德(Adrien-Marie Legendre,1752—1833)首先用公式表示出最小二乘原理,1900年由俄國(guó)數(shù)學(xué)家馬爾科夫(Andrey Andreyevich Markov,1856—1922)加以發(fā)展。④矩估計(jì)法(又稱(chēng)矩法估計(jì)、數(shù)字特征法):以樣本矩的某一函數(shù)代替總體矩的同一函數(shù)來(lái)構(gòu)造估計(jì)量的方法稱(chēng)為矩估計(jì)法,1894年英國(guó)數(shù)學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家卡爾·皮爾遜(Karl Pearson,1857—1936,被譽(yù)為“現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)之父”)首先提出。一個(gè)樣本可確定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù),由這個(gè)經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)可確定樣本的各階矩。稱(chēng)統(tǒng)計(jì)量S=1nni=1Xi為子樣一階原點(diǎn)矩(簡(jiǎn)稱(chēng)一階矩,即子樣均值);稱(chēng)統(tǒng)計(jì)量Sk=1nni=1Xki為子樣k階矩;稱(chēng)統(tǒng)計(jì)量S=1nni=1(Xi-)2為子樣二階中心矩(即子樣方差);稱(chēng)統(tǒng)計(jì)量Sk=1nni=1(Xi-)k為子樣k階中心矩。⑤最小χ2法:χ2檢驗(yàn)由卡爾·皮爾遜于1900年首先提出,故χ2統(tǒng)計(jì)量又稱(chēng)皮爾遜公式。⑥最大似然估計(jì)法(maximum likelihood estimation method,又稱(chēng)極大似然估計(jì)法):一種重要而普遍的統(tǒng)計(jì)量估計(jì)方法,其基本思想始于1821年高斯提出的誤差理論,1912—1922年英國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家和遺傳學(xué)家費(fèi)歇爾首先將其應(yīng)用于參數(shù)估計(jì)并證明了它的一些性質(zhì)[9-10],其后他在工作中加以發(fā)展并使其臻于完善[11]。該估計(jì)方法在統(tǒng)計(jì)推斷中無(wú)須有關(guān)事前概率的信息,克服了貝葉斯法(Bayes estimation method)的致命弱點(diǎn),是統(tǒng)計(jì)學(xué)史上的一大突破。標(biāo)準(zhǔn)差σ的最大似然估計(jì)值是=1nni=1(xi-)2=1nni=1v2i, 其中=1nni=1xi。與最大似然估計(jì)法相類(lèi)似的統(tǒng)計(jì)估計(jì)方法還有極小極大后驗(yàn)估計(jì)法、最小風(fēng)險(xiǎn)法和極小化極大熵法等。
常用于衡量點(diǎn)估計(jì)法是否優(yōu)良的五大準(zhǔn)則是:無(wú)偏性[12]、有效性、一致性(又稱(chēng)相合性)[13]、漸近性和充分性。無(wú)偏估計(jì)和一致估計(jì)(又稱(chēng)相合估計(jì)、相容估計(jì))都屬于優(yōu)良點(diǎn)估計(jì)法。衡量區(qū)間估計(jì)法的優(yōu)良準(zhǔn)則有一致最精確準(zhǔn)則、一致最精確無(wú)偏性準(zhǔn)則和平均長(zhǎng)度最短準(zhǔn)則等。如果把參數(shù)估計(jì)用于統(tǒng)計(jì)決策,還可采用統(tǒng)計(jì)決策理論中的優(yōu)良準(zhǔn)則(如容許性準(zhǔn)則、最小化最大準(zhǔn)則、貝葉斯準(zhǔn)則和最優(yōu)同變性準(zhǔn)則等)。
標(biāo)準(zhǔn)差的現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)估計(jì)方法通??蓪⑵錃w納為一般估計(jì)方法和穩(wěn)健估計(jì)(robust estimation,又稱(chēng)抗差估計(jì))方法兩大類(lèi)[14]。一般估計(jì)方法(均屬標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的A類(lèi)評(píng)定方法)主要包括貝塞爾公式法、彼得斯公式法、極差法、最大誤差法、最大殘差法、較差法和最大方差法等,其中貝塞爾公式法最為常用,極差法、彼得斯公式法和最大殘差法次之,最大誤差法特別適用于比較特殊的場(chǎng)合(如一次性破壞實(shí)驗(yàn)等),較差法和最大方差法的應(yīng)用場(chǎng)合則相對(duì)較少。穩(wěn)健估計(jì)方法基本上可分為三類(lèi):M估計(jì)(經(jīng)典最大似然估計(jì)法的推廣,稱(chēng)為廣義最大似然估計(jì)法)、L估計(jì)(即順序統(tǒng)計(jì)量線(xiàn)性組合估計(jì))和R估計(jì)(即秩估計(jì),來(lái)源于秩統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn))。
估計(jì)量的數(shù)學(xué)期望等于被估計(jì)參數(shù),則稱(chēng)其為無(wú)偏估計(jì),否則就是有偏估計(jì)。無(wú)偏估計(jì)的系統(tǒng)誤差為零,其誤差用隨機(jī)誤差來(lái)衡量;有偏估計(jì)的誤差則用系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的合成(即綜合誤差)來(lái)衡量。如今,隨著計(jì)算機(jī)的日益普及和各類(lèi)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件(包括專(zhuān)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件,如SPSS、SAS和BMDP等)的廣泛應(yīng)用,數(shù)據(jù)計(jì)算繁瑣一些已無(wú)技術(shù)障礙可言。實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的獲得都要付出一定的人力、物力和財(cái)力,追求其準(zhǔn)確可靠才是其最高目標(biāo),因此有偏估計(jì)的系統(tǒng)誤差應(yīng)盡可能地予以剔除。對(duì)于無(wú)偏估計(jì)來(lái)說(shuō),其統(tǒng)計(jì)量的方差越小則越好(表示其精密度和有效性越高)。
42 假設(shè)檢驗(yàn)
假設(shè)檢驗(yàn)(又稱(chēng)顯著性經(jīng)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn))一般分為參數(shù)檢驗(yàn)(適用于總體分布形式已知的情形)和總體分布類(lèi)型檢驗(yàn)(又稱(chēng)分布擬合檢驗(yàn))兩大類(lèi)。參數(shù)檢驗(yàn)方法主要有u檢驗(yàn)法(又稱(chēng)z檢驗(yàn)法,即正態(tài)分布檢驗(yàn)法)、t檢驗(yàn)法、χ2檢驗(yàn)法(又稱(chēng)皮爾遜檢驗(yàn)法)和F檢驗(yàn)法(又稱(chēng)費(fèi)歇爾檢驗(yàn)法)等;總體分布類(lèi)型檢驗(yàn)方法主要有概率紙法(包括正態(tài)概率紙、對(duì)數(shù)正態(tài)概率紙、威布爾概率紙和二項(xiàng)概率紙等)和χ2檢驗(yàn)法(適用于任意分布)等。在正態(tài)性檢驗(yàn)法中,以夏皮羅(美國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家,Samuel Sanford Shapiro,1930—)─威爾克(加拿大統(tǒng)計(jì)學(xué)家,Martin Bradbury Wilk,19221218—)檢驗(yàn)法(1965年,又稱(chēng)W檢驗(yàn),適用于樣本數(shù)n≤50時(shí)的情形)[15]、達(dá)戈斯提諾(美國(guó)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家,Ralph BDAgostino, Jr,19290331—20010818)檢驗(yàn)法(1971年,又稱(chēng)D檢驗(yàn),一種比較精確的正態(tài)檢驗(yàn)法)[16]和夏皮羅─弗朗西亞(Shapiro-Francia)檢驗(yàn)法(1972年,又稱(chēng)W′檢驗(yàn),適用于樣本數(shù)50 兩個(gè)樣本是否來(lái)自于同分布總體的假設(shè)檢驗(yàn)方法主要有符號(hào)檢驗(yàn)法和秩和檢驗(yàn)法等。
當(dāng)未知總體標(biāo)準(zhǔn)差σ時(shí),判別粗大誤差的準(zhǔn)則(即異常數(shù)據(jù)取舍的檢驗(yàn)方法)主要有:①格拉布斯準(zhǔn)則:1950年由美國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家格拉布斯(Frank Ephraim Grubbs,1913—2000)首創(chuàng)[18],并于1969年加以發(fā)展[19];②狄克遜準(zhǔn)則(又稱(chēng)Q檢驗(yàn)準(zhǔn)則):1950年由美國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家狄克遜(Wilfred Joseph Dixon,1915—2008)首創(chuàng)[20],并于1951年和1953年加以改進(jìn)[21-23];③偏度─峰度檢驗(yàn)準(zhǔn)則:偏度檢驗(yàn)法適用于單側(cè)情形,峰度檢驗(yàn)法則適用于雙側(cè)情形[24];④羅曼諾夫斯基準(zhǔn)則(又稱(chēng)t檢驗(yàn)準(zhǔn)則、3S檢驗(yàn)準(zhǔn)則):前蘇聯(lián)數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)家、塔什干數(shù)學(xué)學(xué)派創(chuàng)始人羅曼諾夫斯基(Vsevelod Ivanovich Romanovsky,1879—1954)首創(chuàng),其檢驗(yàn)效果最好[25];⑤3σ準(zhǔn)則:僅早期采用,只適用于大樣本數(shù)時(shí)的情形,因其理論上欠嚴(yán)謹(jǐn)且樣本數(shù)n
估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差s=1n-2ni=1(y-)2主要應(yīng)用于回歸分析和假設(shè)檢驗(yàn)中[34]。
5 測(cè)量不確定度
測(cè)量不確定度(measurement uncertainty,簡(jiǎn)稱(chēng)不確定度)是測(cè)量結(jié)果帶有的一個(gè)非負(fù)參數(shù),用以表征合理地賦予被測(cè)量值的分散性。它是說(shuō)明測(cè)量水平的主要指標(biāo),是表示測(cè)量質(zhì)量的重要依據(jù)。不確定度越小,測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量就越高,使用價(jià)值就越大?!安淮_定度”一詞起源于1927年德國(guó)理論物理學(xué)家和哲學(xué)家海森堡(Werner Karl Heisenberg,1901—1976,1932年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者)在量子力學(xué)中提出的不確定度關(guān)系,即著名的測(cè)不準(zhǔn)原理(uncertainty principle)。自國(guó)際計(jì)量委員會(huì)CIPM(法文Comité International des Poids et Mesures)授權(quán)國(guó)際計(jì)量局BIPM(法文Bureau International des Poids et Mesures)于1980年10月提出《實(shí)驗(yàn)不確定度表示建議書(shū)INC-1》(1992年被納入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 10012,1997年和2003年分別予以修訂,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19022—2003等同采用ISO 10012 ∶ 2003[35])以后,經(jīng)過(guò)30多年的研究和發(fā)展,現(xiàn)代不確定度理論現(xiàn)已形成較為完整的理論體系。
根據(jù)2008年版《測(cè)量不確定度表示指南》(GUM=Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement)中的規(guī)定:不確定度可以用測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差(即標(biāo)準(zhǔn)不確定度,它具有可傳播性。當(dāng)一個(gè)測(cè)量結(jié)果用于下一個(gè)測(cè)量時(shí),其不確定度可作為下一個(gè)測(cè)量結(jié)果不確定度的分量,這就是不確定度的可傳播性)表示,也可以用標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)或說(shuō)明其置信水平區(qū)間的半寬度(即擴(kuò)展不確定度expanded uncertainty,曾譯為延伸不確定度、伸展不確定度)表示。無(wú)論采用哪種方法,都需要獲得標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)值。
不確定度一般由若干分量組成,其中一些分量可根據(jù)一系列測(cè)量值的統(tǒng)計(jì)分布,按不確定度的A類(lèi)評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定(標(biāo)準(zhǔn)不確定度基于統(tǒng)計(jì)方法所進(jìn)行的評(píng)定稱(chēng)為A類(lèi)評(píng)定,又稱(chēng)統(tǒng)計(jì)不確定度),并用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差(即有限次測(cè)量時(shí)總體標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值,又稱(chēng)樣本標(biāo)準(zhǔn)差、子樣標(biāo)準(zhǔn)差,主要應(yīng)用于抽樣推斷和假設(shè)檢驗(yàn)中)和自由度表征(必要時(shí)應(yīng)給出其協(xié)方差)。而另一些分量則可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或其他信息假設(shè)的概率分布,按不確定度的B類(lèi)評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定[標(biāo)準(zhǔn)不確定度基于非統(tǒng)計(jì)方法(技術(shù)規(guī)范、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)知識(shí)等)所進(jìn)行的評(píng)定稱(chēng)為B類(lèi)評(píng)定,又稱(chēng)非統(tǒng)計(jì)不確定度],也用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表征(必要時(shí)應(yīng)給出其協(xié)方差),一般情況下可以不給出其自由度。
貝塞爾公式法和極差法是兩種主要的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的A類(lèi)評(píng)定方法[36-43],其中文獻(xiàn)[39]給出的結(jié)論是:①當(dāng)A類(lèi)評(píng)定不確定度分量不是合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度中唯一占優(yōu)勢(shì)的分量時(shí),則無(wú)論測(cè)量次數(shù)多少(筆者注:因合成時(shí)采用方差相加的方法),(修正前)貝塞爾公式法優(yōu)于極差法。②當(dāng)A類(lèi)評(píng)定不確定度分量是合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度中唯一占優(yōu)勢(shì)的分量時(shí),則兩種方法的優(yōu)劣與測(cè)量次數(shù)有關(guān):當(dāng)測(cè)量次數(shù)n10”則更為準(zhǔn)確),(修正前)貝塞爾公式法優(yōu)于極差法。
標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的B類(lèi)評(píng)定方法主要有倍數(shù)法、正態(tài)分布法、均勻分布法(修約誤差、修約前的被修約值、數(shù)字儀表的量化誤差等均服從此類(lèi)分布)、反正弦分布法、二點(diǎn)分布法、梯形分布法、三角分布法和投影分布法等[44-46],它更多的是依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)的積累和判斷。B類(lèi)評(píng)定方法常應(yīng)用于計(jì)量基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)、儀器研制和在無(wú)法對(duì)比測(cè)量的情況下。
不確定度報(bào)告應(yīng)該包括測(cè)量模型、估計(jì)值、測(cè)量模型中與各個(gè)量相關(guān)聯(lián)的測(cè)量不確定度、協(xié)方差、所用的概率密度函數(shù)的類(lèi)型、自由度、測(cè)量不確定度的評(píng)定類(lèi)型和包含因子等。
在實(shí)際應(yīng)用工作中,有效數(shù)字的正確取位十分重要,但這個(gè)問(wèn)題卻往往被忽視。測(cè)量結(jié)果總是以數(shù)字形式出現(xiàn)的,而能準(zhǔn)確反映測(cè)量結(jié)果的是其有效數(shù)字。有效數(shù)字的末位數(shù)總是由下一位數(shù)進(jìn)位或舍去而得來(lái)的,這就是數(shù)字修約。有效數(shù)字的定義是:一個(gè)數(shù)的修約誤差不大于其末位數(shù)的半個(gè)單位,則該數(shù)的左邊第一個(gè)非零數(shù)字起至右邊最末一位數(shù)字都是其有效數(shù)字。不確定度的有效數(shù)字只能取1位或2位[47-49]。
6 自由度
自由度(degrees of freedom)的定義是:在方差的計(jì)算中,和的項(xiàng)數(shù)減去對(duì)和的限制數(shù)[36,50]。自由度反映了實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的可信賴(lài)程度,自由度越大,實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的可信賴(lài)程度就越高。由于不確定度是用標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表征的,故自由度可用于衡量不確定度評(píng)定的質(zhì)量,它也是計(jì)算擴(kuò)展不確定度的依據(jù)。當(dāng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差σ取A類(lèi)評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度s的值時(shí),不確定度的自由度計(jì)算公式為[46]:
式(6-1)是自由度估計(jì)值的計(jì)算公式(此估計(jì)值與理論值相比偏小,隨著樣本數(shù)n的增大,其估計(jì)值越來(lái)越接近于理論實(shí)際值),其中D(X)/E(X)為統(tǒng)計(jì)量X的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差,u(x)為被測(cè)量x的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,u[u(x)]為標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。顯然,自由度與標(biāo)準(zhǔn)不確定度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度有關(guān),即自由度與不確定度的不確定度有關(guān),或者說(shuō)自由度是一種二階不確定度。
不確定度是測(cè)量結(jié)果的一個(gè)參數(shù),而自由度則是不確定度的一個(gè)參數(shù),它表征了所給不確定度的可信賴(lài)程度。算術(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差的自由度和單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差的自由度是相同的。
自由度具有尺度變換下的不變性(即隨機(jī)變量乘以非零常數(shù),其自由度不變)。對(duì)于合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差,其自由度為各組自由度之和,即v=m(n-1)。當(dāng)用測(cè)量所得的n組數(shù)據(jù)按最小二乘法擬合的校準(zhǔn)曲線(xiàn)確定t個(gè)被測(cè)量值時(shí),其自由度v=n-t;若t個(gè)被測(cè)量值之間另有r個(gè)約束條件,則其自由度v=n-t-r。
各種估計(jì)總體標(biāo)準(zhǔn)差方法的自由度如下表所示。
每個(gè)不確定度都對(duì)應(yīng)著一個(gè)自由度,按A類(lèi)評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的自由度就是實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的自由度。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)的自由度稱(chēng)為有效自由度veff,它說(shuō)明了評(píng)定uc(y)的可信賴(lài)程度,veff越大,表示評(píng)定的uc(y)越可信賴(lài)。一般情況下,按B類(lèi)評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量可以不給出其自由度。但在以下情況時(shí)需要計(jì)算有效自由度veff:①當(dāng)需要評(píng)定擴(kuò)展不確定度Up為求得包含因子kp時(shí);②當(dāng)用戶(hù)為了解所評(píng)定的不確定度的可信賴(lài)程度而提出此要求時(shí)。
7 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類(lèi)評(píng)定方法
標(biāo)準(zhǔn)差是評(píng)定測(cè)量結(jié)果精密度的一個(gè)極其重要的參數(shù),關(guān)于各種估計(jì)總體標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)方法的精密度分析,前人已多有研究[52-56],但都缺乏深度和廣度,其系統(tǒng)性和準(zhǔn)確性也不夠(有時(shí)甚至出現(xiàn)一些差錯(cuò)和遺漏,詳見(jiàn)下文中的相關(guān)描述)。下面筆者將詳細(xì)闡述各種估計(jì)總體標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)方法的由來(lái)和原理,嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)出其標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)的計(jì)算公式,力圖以科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)和求實(shí)的態(tài)度,分別對(duì)其系統(tǒng)地做出全面而準(zhǔn)確的評(píng)介、對(duì)比和分析。
71 貝塞爾公式法
貝塞爾公式法(Bessel formula method)[57-63]是一種最為常見(jiàn)的估計(jì)總體標(biāo)準(zhǔn)差的統(tǒng)計(jì)方法。根據(jù)nj, k=1j≠kδjδk=0來(lái)推導(dǎo)貝塞爾公式長(zhǎng)期以來(lái)被一些學(xué)者所認(rèn)同,現(xiàn)已證明其為偽證[64-65]。筆者現(xiàn)根據(jù)誤差理論、概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)中的基礎(chǔ)知識(shí),從誤差和標(biāo)準(zhǔn)差的本質(zhì)和作用入手,利用數(shù)學(xué)期望和方差公式,采用算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)推導(dǎo)出貝塞爾公式。
n次測(cè)量值的算術(shù)平均值為:=1nni=1xi
算術(shù)平均值是μ的一致最小方差無(wú)偏估計(jì),且不存在比它一致性更好的其他估計(jì)量。
德國(guó)天文學(xué)家和數(shù)學(xué)家貝塞爾(Friedrich Wilhelm Bessel,17840722—18460317)是天體測(cè)量學(xué)的奠基人之一,以其專(zhuān)著《天文學(xué)基礎(chǔ)》(1818年)為標(biāo)志發(fā)展了實(shí)驗(yàn)天文學(xué),他重新訂正布拉德雷(英國(guó)天文學(xué)家,James Bradley,1693—1762)星表并編制基本星表(后人加以擴(kuò)充后成為《波恩巡天星表》),測(cè)定恒星視差(1838年)并預(yù)言暗伴星的存在,導(dǎo)出修正子午環(huán)安裝誤差的貝塞爾公式[即式(71-4)],導(dǎo)出用于天文計(jì)算的內(nèi)插法貝塞爾公式(此式中的系數(shù)被稱(chēng)為貝塞爾系數(shù)),編制大氣折射表并導(dǎo)出大氣折射公式。首創(chuàng)貝塞爾歲首(又稱(chēng)貝塞爾年首)、貝塞爾假年(又稱(chēng)貝塞爾年)、貝塞爾日數(shù)(又稱(chēng)貝塞爾星數(shù))和貝塞爾要素等概念,沿用至今。其研究成果還有貝塞爾方程(1817—1824,一類(lèi)二階常微分方程)、貝塞爾不等式(1828年)和貝塞爾地球橢球體(1841年)等。1938年2月24日發(fā)現(xiàn)的國(guó)際編號(hào)為1552(1938DE)號(hào)的小行星后被命名為“貝塞爾星(Bessel)”,這是對(duì)他最好的紀(jì)念和褒獎(jiǎng)。
貝塞爾方程兩個(gè)獨(dú)立的解分別稱(chēng)為第一類(lèi)貝塞爾函數(shù)Jn(x)和第二類(lèi)貝塞爾函數(shù)Yn(x),Hn(x)=Jn(x)±iYn(x)則稱(chēng)為第三類(lèi)貝塞爾函數(shù),其中第二類(lèi)貝塞爾函數(shù)又稱(chēng)為諾伊曼(Carl Gottfried Neumann,1832—1925)函數(shù)或韋伯(Heinrich Martin Weber,1842—1913)函數(shù),第三類(lèi)貝塞爾函數(shù)又稱(chēng)為漢克爾(Hermann Hankel,1839—1873)函數(shù)。諾伊曼、韋伯和漢克爾均為德國(guó)數(shù)學(xué)家。
在規(guī)范化的常規(guī)測(cè)量中,若在重復(fù)性條件下對(duì)被測(cè)量X作n次測(cè)量,并且有m組這樣的測(cè)量結(jié)果,由于各組之間的測(cè)量條件可能會(huì)稍有不同,因此不能直接用貝塞爾公式對(duì)總共m×n個(gè)測(cè)量值計(jì)算其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差,而必須計(jì)算其合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差(又稱(chēng)組合實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差)[77],即:
上式中,xjk是第j組第k次測(cè)量值,j是第j組n個(gè)測(cè)量值的算術(shù)平均值。
當(dāng)各組所包含的測(cè)量次數(shù)不完全相同時(shí),則應(yīng)采用方差的加權(quán)平均值,權(quán)重(即自由度)為(nj-1),此時(shí)的合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差為:
上式中,nj是第j組的測(cè)量次數(shù),s2j是第j組nj個(gè)測(cè)量值的樣本方差。
在一些常規(guī)的日常校準(zhǔn)或檢定工作中,采用合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差往往會(huì)取得良好的效果[79-81]。
以下選用最為常用的修正前后貝塞爾公式法作為其他各種估計(jì)總體標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)方法的比較基準(zhǔn)。
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關(guān)鍵詞:碘伏;腹腔鏡
由于醫(yī)學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的變革更新,微創(chuàng)技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用到手術(shù)中。腹腔鏡外科技術(shù)是外科微創(chuàng)化的重要組成部分[1]。為了更好的配合手術(shù)醫(yī)生,保證手術(shù)能夠更高效的完成,必須有一個(gè)清晰的手術(shù)視野,因此如何更好的長(zhǎng)時(shí)間的保證手術(shù)鏡頭的清晰和防霧是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。目前的臨床上多采用濕紗布對(duì)鏡頭進(jìn)行擦拭,但是時(shí)間一長(zhǎng)效果就很差,而且反復(fù)的擦拭降低了工作效率。對(duì)此,本研究對(duì)100例采用腹腔鏡進(jìn)行手術(shù)的患者分別采用碘伏擦拭鏡頭(A組)和濕紗布擦拭鏡頭(B組)進(jìn)行比較,現(xiàn)報(bào)告如下。
1資料與方法
1.1一般資料 經(jīng)南京市婦幼保健院倫理委員會(huì)同意,選擇2014年 6~12月在我院行宮腹腔聯(lián)鏡手術(shù)的患者100例,納入標(biāo)準(zhǔn):年齡20~40歲,平均24.3歲,標(biāo)準(zhǔn)差為5.2;體質(zhì)量42~59 kg,平均54.8 kg,標(biāo)準(zhǔn)差為5.8;身高150~170 cm,平均162.1 cm,標(biāo)準(zhǔn)差為7.1;手術(shù)時(shí)間1.0~2.1 h,平均1.32 h,標(biāo)準(zhǔn)差為0.08;術(shù)前未服用鎮(zhèn)靜、催眠藥,無(wú)神經(jīng)精神類(lèi)疾病史等。采用隨機(jī)、雙盲、對(duì)照的研究方法,隨機(jī)分為碘伏干預(yù)組(A組)和常規(guī)護(hù)理組(B組)各72例,兩組一般資料比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均P>0.05)。
1.2方法
1.2.1護(hù)理方法 A組手術(shù)開(kāi)始即鏡頭進(jìn)入患者體腔前,用0.5%的碘伏棉球擦拭鏡頭的前端,干紗布擦拭鏡頭周?chē)嘤嗟夥芤汉螅糜诨颊吒骨?。B組術(shù)開(kāi)始即鏡頭進(jìn)入患者體腔前,用濕紗布擦拭鏡頭的前端,干紗布擦拭鏡頭周?chē)嘤嗳芤汉?,置于患者腹腔?/p>
1.3 記錄10 min、20 min、30 min、40 min、50 min兩組鏡頭起霧的次數(shù)
1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用GraphPad Prism version 5.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析,符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s),組間比較采用成組t檢驗(yàn),組內(nèi)比較配對(duì)t檢驗(yàn),計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn),P
2結(jié)果
2.1兩組患者的身高、體重、年齡、手術(shù)時(shí)間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。
2.2兩組手術(shù)鏡頭在10 min、20 min、30 min起霧的次數(shù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)見(jiàn)表1。
2.3兩組手術(shù)鏡頭在40 min、50 min起霧次數(shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,(P
3討論
腹腔鏡手術(shù)鏡頭起霧的原因在于人體的腹腔內(nèi)外溫差較大,而鏡頭本身是金屬的溫度較低,在進(jìn)入人體體腔后遇到熱氣,所以容易在鏡頭產(chǎn)生水霧,從而影響手術(shù)野的暴露。因此腹腔鏡鏡頭的起霧處理是一個(gè)必須要解決的問(wèn)題,在目前不能更換鏡頭的情況下,如何采用先進(jìn)的方法降低腹腔鏡鏡頭起霧的次數(shù)是我們關(guān)心的話(huà)題。
碘伏系有表面活性劑與碘絡(luò)合成的不穩(wěn)定絡(luò)合物,用碘伏液擦拭攝像鏡頭目鏡,表面活性劑起載體與助溶作用,可以形成一層保護(hù)膜,消弱了霧氣對(duì)鏡頭的附著力[2],使用碘伏擦拭后的鏡面,可以形成慢反射[3]。
A組腹腔鏡手術(shù)鏡頭和B組腹腔鏡手術(shù)鏡頭在10 min、20 min、30 min3個(gè)時(shí)點(diǎn)內(nèi)所測(cè)得的起霧次數(shù)沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)見(jiàn)表1。說(shuō)明如果時(shí)間較短的話(huà)在目前無(wú)法改變鏡頭冷熱度的情況下,沒(méi)有任何的辦法可以減少鏡頭的起霧次數(shù)。
A組腹腔鏡手術(shù)鏡頭和B組腹腔鏡手術(shù)鏡頭在40 min、50 min 2個(gè)時(shí)點(diǎn)內(nèi)所測(cè)得的起霧次數(shù)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P
隨著社會(huì)不斷的發(fā)展,文明程度的逐漸提高,對(duì)事物的發(fā)展起著影響作用的因子也越來(lái)越多,本研究采用碘伏干預(yù)的模式,對(duì)腹腔鏡鏡頭進(jìn)行擦拭,在前30 min兩組鏡頭的防霧效果還沒(méi)有多大的差別,但是隨著手術(shù)時(shí)間的推移,碘伏中的化學(xué)成份開(kāi)始起作用起霧次數(shù)大大減少,更加說(shuō)明碘伏擦拭的重要性。
本研究將不同碘伏擦拭用于腹腔鏡手術(shù),明顯的降低了手術(shù)中鏡頭起霧的次數(shù),同時(shí)提高護(hù)理工作的滿(mǎn)意度,增加了醫(yī)生對(duì)我們的信任感,是一種有效的護(hù)理干預(yù)模式。
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用希臘字母的δ讀作西格瑪。用英文字母表示即為S^2。標(biāo)準(zhǔn)差用英文字母小寫(xiě)的s。方差是在概率論和統(tǒng)計(jì)方差衡量隨機(jī)變量或一組數(shù)據(jù)時(shí)離散程度的度量。方差在統(tǒng)計(jì)描述和概率分布中各有不同的定義,并有不同的公式。
概率論和統(tǒng)計(jì)中的方差概率論中方差用來(lái)度量隨機(jī)變量和其數(shù)學(xué)期望(即均值)之間的偏離程度。統(tǒng)計(jì)中的方差(樣本方差)是每個(gè)樣本值與全體樣本值的平均數(shù)之差的平方值的平均數(shù)。
統(tǒng)計(jì)學(xué)意義當(dāng)數(shù)據(jù)分布比較分散(即數(shù)據(jù)在平均數(shù)附近波動(dòng)較大)時(shí),各個(gè)數(shù)據(jù)與平均數(shù)的差的平方和較大,方差就較大;當(dāng)數(shù)據(jù)分布比較集中時(shí),各個(gè)數(shù)據(jù)與平均數(shù)的差的平方和較小。因此方差越大,數(shù)據(jù)的波動(dòng)越大;方差越小,數(shù)據(jù)的波動(dòng)就越小。樣本中各數(shù)據(jù)與樣本平均數(shù)的差的平方和的平均數(shù)叫做樣本方差;樣本方差的算術(shù)平方根叫做樣本標(biāo)準(zhǔn)差。樣本方差和樣本標(biāo)準(zhǔn)差都是衡量一個(gè)樣本波動(dòng)大小的量,樣本方差或樣本標(biāo)準(zhǔn)差越大,樣本數(shù)據(jù)的波動(dòng)就越大。
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