目录

方案概述

差异分析是统计学中最基础也是最重要的分析方法之一。我们运用多种统计检验方法,包括t检验、方差分析、非参数检验等,精确识别组间差异、分布差异和比例差异,为科学决策提供可靠依据。

99.5% 统计检验准确率

检验效力

90%+

假阳性控制

α = 0.05

效应量检测

Cohen's d

实战案例:新药临床试验疗效差异分析

研究背景

某制药公司开发了一种新型降压药,需要通过临床试验验证其疗效是否显著优于现有标准治疗方案。研究涉及多个中心、不同人群,需要进行全面的差异分析。

分析目标

  • 新药与对照药物的疗效差异
  • 不同亚组人群的治疗反应差异
  • 不良反应发生率的组间比较
  • 多时点疗效变化的差异模式

分析方法

统计方法选择框架

数据类型 组数 分布假设 推荐方法 备选方法
连续变量 2组 正态分布 独立样本t检验 Welch t检验
连续变量 2组 非正态分布 Mann-Whitney U检验 Permutation检验
连续变量 多组 正态分布 单因素ANOVA Welch ANOVA
连续变量 多组 非正态分布 Kruskal-Wallis检验 多重比较
分类变量 2组 - 卡方检验 Fisher精确检验

技术实现

主要疗效指标分析

R语言 - 血压降幅差异分析
# 加载必要的包
library(dplyr)
library(ggplot2)
library(car)
library(effsize)
library(broom)
library(pwr)

# 读取临床试验数据
clinical_data <- read.csv("clinical_trial_data.csv")

# 数据预处理
clinical_data <- clinical_data %>%
  mutate(
    treatment_group = factor(treatment_group, 
                           levels = c("control", "new_drug")),
    gender = factor(gender),
    age_group = factor(age_group),
    # 计算血压降幅
    sbp_reduction = baseline_sbp - week12_sbp,
    dbp_reduction = baseline_dbp - week12_dbp
  )

# 描述性统计
desc_stats <- clinical_data %>%
  group_by(treatment_group) %>%
  summarise(
    n = n(),
    sbp_mean = mean(sbp_reduction, na.rm = TRUE),
    sbp_sd = sd(sbp_reduction, na.rm = TRUE),
    sbp_median = median(sbp_reduction, na.rm = TRUE),
    dbp_mean = mean(dbp_reduction, na.rm = TRUE),
    dbp_sd = sd(dbp_reduction, na.rm = TRUE),
    .groups = 'drop'
  )

print("收缩压降幅描述性统计:")
print(desc_stats)

# 正态性检验
shapiro_control <- shapiro.test(clinical_data$sbp_reduction[clinical_data$treatment_group == "control"])
shapiro_treatment <- shapiro.test(clinical_data$sbp_reduction[clinical_data$treatment_group == "new_drug"])

cat("对照组正态性检验 p值:", shapiro_control$p.value, "\n")
cat("治疗组正态性检验 p值:", shapiro_treatment$p.value, "\n")

# 方差齐性检验
levene_test <- leveneTest(sbp_reduction ~ treatment_group, data = clinical_data)
cat("方差齐性检验 p值:", levene_test$`Pr(>F)`[1], "\n")

# 主要分析:独立样本t检验
t_test_result <- t.test(sbp_reduction ~ treatment_group, 
                       data = clinical_data,
                       var.equal = TRUE,
                       conf.level = 0.95)

print("收缩压降幅t检验结果:")
print(t_test_result)

# 效应量计算
cohen_d <- cohen.d(clinical_data$sbp_reduction, 
                   clinical_data$treatment_group)
cat("Cohen's d 效应量:", cohen_d$estimate, "\n")

# 非参数检验(备选分析)
wilcox_test <- wilcox.test(sbp_reduction ~ treatment_group, 
                          data = clinical_data,
                          conf.int = TRUE)

print("Mann-Whitney U检验结果:")
print(wilcox_test)

# 功效分析
power_analysis <- pwr.t.test(n = nrow(clinical_data)/2,
                            d = cohen_d$estimate,
                            sig.level = 0.05,
                            type = "two.sample")

cat("检验功效:", power_analysis$power, "\n")

# 置信区间计算
mean_diff <- diff(desc_stats$sbp_mean)
se_diff <- sqrt(sum(desc_stats$sbp_sd^2 / desc_stats$n))
ci_lower <- mean_diff - 1.96 * se_diff
ci_upper <- mean_diff + 1.96 * se_diff

cat("均值差异:", round(mean_diff, 2), "\n")
cat("95% 置信区间: [", round(ci_lower, 2), ", ", round(ci_upper, 2), "]\n")
                    

亚组分析

多因素方差分析
# 亚组分析:性别和年龄组的交互效应
# 双因素方差分析
anova_model <- aov(sbp_reduction ~ treatment_group * gender * age_group, 
                   data = clinical_data)

# ANOVA结果
anova_summary <- summary(anova_model)
print(anova_summary)

# 效应量计算(偏eta平方)
eta_squared <- function(aov_model) {
  aov_summary <- summary(aov_model)
  ss_terms <- aov_summary[[1]]$`Sum Sq`
  ss_total <- sum(ss_terms)
  eta_sq <- ss_terms[-length(ss_terms)] / ss_total
  names(eta_sq) <- rownames(aov_summary[[1]])[-length(ss_terms)]
  return(eta_sq)
}

eta_sq_results <- eta_squared(anova_model)
print("偏eta平方效应量:")
print(eta_sq_results)

# 事后多重比较
library(emmeans)
emmeans_result <- emmeans(anova_model, ~ treatment_group | gender | age_group)
pairwise_comp <- pairs(emmeans_result, adjust = "bonferroni")

print("事后多重比较结果:")
print(pairwise_comp)

# 亚组效应量计算
subgroup_effects <- clinical_data %>%
  group_by(gender, age_group) %>%
  do(
    t_test = t.test(sbp_reduction ~ treatment_group, data = .),
    effect_size = cohen.d(.$sbp_reduction, .$treatment_group)
  ) %>%
  mutate(
    mean_diff = map_dbl(t_test, ~ .$estimate[1] - .$estimate[2]),
    p_value = map_dbl(t_test, ~ .$p.value),
    cohens_d = map_dbl(effect_size, ~ .$estimate),
    ci_lower = map_dbl(t_test, ~ .$conf.int[1]),
    ci_upper = map_dbl(t_test, ~ .$conf.int[2])
  ) %>%
  select(-t_test, -effect_size)

print("亚组分析结果:")
print(subgroup_effects)
                    

安全性分析

不良反应发生率比较
# 不良反应数据分析
adverse_events <- clinical_data %>%
  select(treatment_group, headache, dizziness, fatigue, nausea) %>%
  gather(key = "adverse_event", value = "occurred", -treatment_group) %>%
  filter(!is.na(occurred))

# 各类不良反应的发生率
ae_summary <- adverse_events %>%
  group_by(treatment_group, adverse_event) %>%
  summarise(
    total = n(),
    events = sum(occurred),
    rate = events / total,
    .groups = 'drop'
  )

print("不良反应发生率:")
print(ae_summary)

# 卡方检验比较各类不良反应
chi_square_results <- adverse_events %>%
  group_by(adverse_event) %>%
  do(
    chi_test = chisq.test(table(.$treatment_group, .$occurred)),
    fisher_test = fisher.test(table(.$treatment_group, .$occurred))
  ) %>%
  mutate(
    chi_p_value = map_dbl(chi_test, ~ .$p.value),
    fisher_p_value = map_dbl(fisher_test, ~ .$p.value),
    odds_ratio = map_dbl(fisher_test, ~ .$estimate)
  ) %>%
  select(-chi_test, -fisher_test)

print("不良反应统计检验结果:")
print(chi_square_results)

# 总体不良反应发生率比较
overall_ae <- clinical_data %>%
  mutate(any_ae = ifelse(headache == 1 | dizziness == 1 | fatigue == 1 | nausea == 1, 1, 0))

ae_table <- table(overall_ae$treatment_group, overall_ae$any_ae)
overall_chi_test <- chisq.test(ae_table)
overall_fisher_test <- fisher.test(ae_table)

cat("总体不良反应发生率比较:\n")
cat("卡方检验 p值:", overall_chi_test$p.value, "\n")
cat("Fisher精确检验 p值:", overall_fisher_test$p.value, "\n")
cat("比值比:", overall_fisher_test$estimate, "\n")
cat("95% 置信区间: [", overall_fisher_test$conf.int[1], ", ", 
    overall_fisher_test$conf.int[2], "]\n")
                    

结果展示

主要疗效结果

指标 新药组 (n=156) 对照组 (n=152) 均值差异 95% CI p值 效应量
收缩压降幅 (mmHg) 18.5 ± 8.2 12.3 ± 7.6 6.2 [4.1, 8.3] <0.001 d = 0.79
舒张压降幅 (mmHg) 11.2 ± 5.4 8.1 ± 5.1 3.1 [1.8, 4.4] <0.001 d = 0.59
达标率 (%) 78.2 58.6 19.6% [9.2%, 30.0%] <0.001 OR = 2.51

血压降幅分布对比

箱线图显示新药组血压降幅显著高于对照组,分布更集中在高效区间

亚组分析结果

亚组 样本量 均值差异 95% CI p值 效应量
男性,<65岁 89 7.8 [4.2, 11.4] <0.001 d = 0.95
男性,≥65岁 76 5.1 [1.8, 8.4] 0.003 d = 0.68
女性,<65岁 82 6.9 [3.5, 10.3] <0.001 d = 0.81
女性,≥65岁 61 4.2 [0.9, 7.5] 0.013 d = 0.52

洞察价值

疗效确认

新药在收缩压和舒张压降幅方面均显著优于对照药物,效应量达到中等到大的水平,临床意义明确。

人群差异

年轻患者对新药的反应更好,男性患者的治疗效果略优于女性,为个性化治疗提供依据。

安全性评估

新药组不良反应发生率与对照组无显著差异,安全性良好,支持临床应用。

临床价值

新药显著提高血压达标率,有望改善患者长期预后,具有重要的临床和社会价值。

统计学意义与临床意义

统计学显著性

p < 0.001

主要终点达到预设的统计学显著性标准,结果可靠。

临床相关性

6.2 mmHg

收缩压降幅超过5mmHg的临床意义阈值,具有实际临床价值。

效应量评估

d = 0.79

Cohen's d达到大效应量标准,治疗效果显著且稳定。

95% 统计检验置信度

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