2 курс / Информатика / Методичка(учебное пособие)

ТЕМА № 7

МЕТОДЫ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В современной информатике методы математического моделирования приобрели новое, более глубокое содержание и открыли широкие возможности для решения сложных многомерных задач в биологии, фармации и медицине. Многомерность, нестационарность и нелинейность биологических явлений таковы, что математические подходы дают практически единственную возможность для их достаточно полного теоретического исследования. Математическое моделирование невозможно без применения современных персональных ЭВМ. В связи с этим огромное значение в практической подготовке врача приобретают вопросы получения навыков работы с прикладными программами, которые позволяют осуществить не только статистическую обработку полученной информации, а также построение моделей, необходимых для исследования поведения биологических систем.

Процесс принятия медицинских решений можно представить в виде цикла, состоящего из последовательных, следующих друг за другом 6 процедур. Первые три процедуры реализуют сбор, обработку и анализ медицинской информации. Четвертая процедура – это поддержка принятия решения, включающая концептуальное или математическое моделирование, выработку альтернатив и выбор тех моделей, которые в наибольшей степени удовлетворяют поставленным целям, что применительно к медицине означает выбор в конечном итоге оптимального пути лечения больного. Пятая и шестая процедуры включают выбор совокупности наиболее эффективных медицинских мероприятий и их реализацию. После чего цикл замыкается и начинается вновь со сбора информации и т. д.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Общая цель - овладеть навыками исследования статистических зависимостей между параметрами биологической системы путем анализа регрессионных моделей.

Конкретные цели:

1.Овладеть умением выбрать метод статистического анализа и реализовать избранный метод.

2.Овладеть умением построения регрессионного уравнения.

3.Овладеть навыками коррекции регрессионной модели на основе выполненного корелляционного анализа.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ В СООТВЕТСТВИИ С ЦЕЛЯМИ

Теоретические вопросы:

1.Корреляционный и регрессионный анализы.

2.Свойства коэффициента корреляции.

3.Построение регрессионного уравнения.

4.Коррекция регрессионной модели на основе расчетных коэффициентов корреляции.

5.Анализ гемодинамических параметров большого круга кровообращения.

141

ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ № 7 «МЕТОДЫ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ»

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

Основная литература:

1.ЛяхЮ.Е.,ГуръяновВ.Г.,Хоменко В.Н.идр.Основыкомпьютернойбиостатистики: анализинформациивбиологии,медицинеифармациистатистическимпакетомMedStat.-Д.:

ПапакицаЕ.К.,2006.-С.5-75.

2.Герасимов А.Н. Медицинская статистика: Учебное пособие. – М.: ООО

«Медицинское информационное агенство», 2007. – 480 с.

3.Медик В.А., Токмачев М.С., Фишман Б.Б. Статистика в медицине и биологии: Руководство. В 2-х томах / Под ред. Ю.М. Комарова. Т.1. Теоретическая статистика. –

М.: Медицина, 2000. – 412 с.

4.Банержи А. Медицинская статистика понятным языком: вводный курс / пер. с англ. Под ред. В.П. Леонова. – М.: Практическая медицина, 2007. – 287 с.

5.Петри А., Себин К. Наглядная медицинская статистика / А. Петри, К. Сэбин; пер. с англ. Под ред. В.П. Леонова. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 168 с.

142

Дополнительная литература:

1.Сергиенко В.И., Бондарева И.Б. Математическая статистика в клинических исследованиях-2-оеизд.перераб.идоп.-М.:ГЕОТАР-медіа,2006.-304с.

2.Гельман В.Я. Медицинская информатика, М.-Х.-М., ПИТЕР, 2002 р.- С. 187 - 204,

214-239.

3.Campbell, Michael J., PhD. Medical statistics: a textbook for the health sciences / Michael J. Campbell, David Machin, Stephen J. Walters/ - 4th ed. – 2007. – p. 331.

ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ ОСНОВА ДЕЙСТВИЯ

Алгоритмпроведенияпрактического занятия:

1. Преподаватель проверяет теоретическую подготовку студентов по теме занятия путем проведения входного тестового контроля, производит разбор темы занятия, алгоритм выполнения практического задания и вопросы, которые возникли в процессе самостоятельной подготовки к практическомузанятию.

2.Под руководством преподавателя студенты выполняют практическую часть занятия, в соответствии с алгоритмом выполнения практического задания.

Вся работа студентов осуществляется под контролем и при консультативной помощи преподавателя.

3.Преподаватель подводит итоги проведенного занятия и дает указания, задания по подготовке к следующему занятию.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ УЧЕБНЫЕ ПРОГРАММЫ

1.Операционные системы: Linux

2.Прикладные программы общего назначения: Libre (Open) Office Writer, Libre (Open) Office Calc.

3.Прикладная авторская программа «StatMed».

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ № 1. Построить и сравнить регрессионные зависимости частоты пульса от возраста в двух группах больных: 1 группа (возраст до 30 включительно) и 2 группа (возраст более 30). Выписать необходимые статистические показатели и коэффициенты корреляции. Сделать необходимые выводы. В табличном редакторе построить графики обнаруженных зависимостей. Данные представлены в файле ррр 1.mtv (ррр 1.ods).

Алгоритм выполнения практического задания № 1:

Шаг – 1. Включите компьютер. Дождитесь загрузки установленной операционной системы. Зайдите в меню “Start”.

Шаг 1

143

Шаг – 2. В разделе учебные программы для студентов найдите и запустите программу

«StatMed».

Шаг 2

Шаг – 3. Откройте директорию «Данные», выберите «Загрузить данные».

Шаг 3

Шаг – 4. В открывшемся окне выберите файл ррр 1.mtv. Нажмите «Открыть».

Шаг 4

Шаг – 5. Наведите курсор манипулятора «Мышь» на 1-й столбик «возраст», правой кнопкой «мыши» откройте меню и выберите позицию «Сортировать по возрастанию». Провести сортировку переменной “возраст” по возрастанию.

Шаг 5

Шаг – 6. Сформируйте группу “до 30 лет”. Для этого поставьте курсор на строке данных с возрастом больше 30 лет и удалите все данные расположенные ниже.

144

Шаг 6

Шаг – 7. Сохранить полученные данные в файле под другим именем ррp2 (в папке

Documents / Student).

Шаг 7

Шаг – 8. В программу «StatMed» повторно загрузить файл ррр 1.mtv. Наведите курсор «мыши» на 1-й столбик «возраст», правой кнопкой «мыши» откройте меню и выберите позицию «Сортировать по убыванию». Провести сортировку переменной “возраст” по убыванию. Наведите курсор «мыши» на 1-й столбик «возраст», правой кнопкой «мыши» откройте меню и выберите позицию «Сортировать по возрастанию». Провести сортировку переменной “возраст” по возрастанию и сформируйте группу лиц “старше 30 лет” по вышеприведенной методике (Шаг-5 …..Шаг - 7).

Шаг – 9. Сохранить полученные данные в файле под другим именем ррp 3 (в папке

Documents / Student).

145

Шаг 9

Шаг –10. Откройте файлы ррр 2 и ррр 3. Скопируйте данные файла ррр 3 в файл ррр 2, установив показатели 2 группы справа от данных 1 группы. Для этого выделите данные в файле ррр 3, нажав клавиши «Shift» + «←», «→», «↓». Скопируйте выделенные данные в «буфер обмена», нажав сочетание клавиш «Ctrl» + «Insert». В случае необходимости переименуйте столбцы во 2-й группе.

Шаг 10

Шаг – 11. Проведите статистические тесты на принадлежность совокупностей к нормальному закону распределения, рассчитайте в соответствии с этим описательные статистики для рядов частоты пульса (ЧП) в двух группах. Результаты сохраните и запишите в тетрадь.

146

Шаг 11

Шаг – 12. Постройте график распределения совокупностей. Сохраните результаты в текстовый файл, запишите в тетрадь.

Шаг 12

Шаг – 13. На основе выводов о нормальности распределения определите существование статистических различий показателя частоты пульса в двух возрастных группах.

147

Шаг 13

Шаг – 14. Рассчитать коэффициенты корреляции в каждой группе и сравнить их.

Шаг 14

148

Шаг – 15. Постройте графики простой линейной регрессии (зависимость частоты пульса от возраста) для каждой из двух групп.

Шаг 15

Результаты сохраните в текстовом файле. Сделайте выводы. Запишите в тетрадь. Шаг – 16. Сохраните созданный текстовый документ в формате ...*odt в папке Documents, в разделе Student, используя средства ограничения доступа в виде пароля. Название файла должно соответствовать фамилии студента, который его создал.

. Шаг 16

149

Шаг – 17. Сделайте обобщенные выводы по практическому заданию и запишите в тетрадь.

Шаг – 18. Представьте выполненное задание преподавателю.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ № 2. Построить математическую модель для МОК (минутный объем крови) и определить его зависимость от параметров: возраст,

масса, рост, систолическое артериальное давление, диастолическое артериальное давление. Создать корреляционную матрицу. На базе этой матрицы провести отбор параметров, записывая ход рассуждений. Выявить параметры больше всего оказывающие влияние на МОК. Записать построенную одномерную или многомерную модель, необходимые уравнения, объясняя ход рассуждений. Данные представлени в файле ррр 1. mtv (ррр 1.ods).

Алгоритм выполнения практического задания № 2:

Шаг – 1. Включите компьютер. Дождитесь загрузки установленной операционной системы. Зайдите в меню “Start”.

Шаг 1

Шаг – 2. В разделе учебные программы для студентов найдите и запустите программу

«StatMed».

Шаг 2

Шаг – 3. Откройте директорию «Данные», выберите «Загрузить данные».

150