首页 我的

原创 手机测心率准确吗?

林小臻 副主任医师 解放军总医院海南医院 口腔科
2016-12-02 5436人已读
林小臻 副主任医师
解放军总医院海南医院

--用Bland-Altman法评价测量一致性

手机测心率准确吗吗?豪放地说,用智能手机上的心率App测几次,和每分钟脉搏对比一下,大致差不多就算靠谱;然而,如果我们拿出工匠精神分析,这个问题远非如此简单。愚不才小医生,斗胆尝试阐述这个问题,如遇统计高手,权当弄斧之谈。中国人民解放军总医院海南医院口腔科林小臻

一、简单对比还是统计分析

我们当然可以通过简单对比来大致判断手机测心率是否准确,但是这种结论的说服力很苍白,因为每个人心中可接受的“准确”标准是不一样的,于是,我们就需要一个由统计学家和医生组成的共同体来制定可接受的标准,这里需要有两个前提:1)统计学家制定5%概率的事件在一次随机抽样中是不可能发生的(想象买彩票,谁都无法完全保证不中500万,但是买一次就中奖的概率太低太低);2)医生判断5%概率的事件是否具有临床意义。

二、随机抽样和正态分布

想想某同学去帮室友打土豆烧牛肉,如果由同学来打,他可能用筷子把肉全夹了,室友会觉得是红烧牛肉;如果食堂师傅来打,师傅一视同仁,每位同学都是用大勺舀,室友才觉得还是土豆烧牛肉。同学用筷子夹在统计学上叫选择偏倚(Bias),师傅用勺子舀统计学上就称为随机抽样(Randomized sampling),只有随机抽样才可能真实反映事物本质。师傅虽力求公道,也难保证每勺中牛肉数量都一样,如果每位同学点一下牛肉数目的话,会发现牛肉数枣核形分配,肉多和肉少的同学总是少数,大部分同学得到的牛肉数目差不多,这在统计学上称为正态分布(Normality distribution)。只有满足随机抽样和正态分布的样本,才可以做参数统计检验,而满足这两个条件的样本,有两个固有属性,分别是描述集中趋势的均数(mean)和描述离散趋势的标准差(标准差),这两个属性同等重要,切不可厚此薄彼,重视均数而忽略标准差。

三、t-检验不是万金油

回到主题,我们分别用手机App和触诊法交替测量脉搏30天,按照测量方法分为手机组和触诊组。大多数初学统计者会选择t-检验或者配对t检验,得出P>0.05,两组间均数差异不具有统计学意义,从而认为用手机测心率的准确性可以接受。

我相信大多数医学生和曾经的我有一样的疑问:用t-检验看似没问题,但觉得和统计学书上的经典例子不同,又说不出究竟哪里不对,也找不出比t-检验更好的方法。

 如果我们仔细推敲,t-检验属于“两组间比较均数”的假设检验,这里包含两层意思:1)均数是多次测量的平均值,而我们要评价的是每一次测量的可能误差;2)是假设检验(Hypothesis test),即我首先全部默认随机抽样的两组样本的均数之间没有“统计学”差异(注意不是说两组间均数没有差异),也就是无效假设(Null hypothesis,H0),基于两组间差异计算出t值,如果t值对应的概率p<0.05,说明两组间的差异已经大到只有小于5%的概率才能得到一次这样的随机抽样,那么基于统计学家的共识,即5%概率的事件在一次随机抽样中是不可能发生的,才能拒绝无效假设,转而认为两组间均数的差异有统计学意义,即接受备择假设(Alternative hypothesis,H1)。理解了这两点,我们不难看出t检验无法满足我们的检验目的,即评价手机测量心率的误差是否可以接受。

而如果我们错误的对这两组数据采用t-检验来比较均数,由于均数是很多次测量的平均,是一组抽样的集中属性,就会掩盖任意一次测量的误差,从而得出错误的结论。

四、相关性检验存在误导

随着统计知识的增加,也有同学会用Pearson相关性检验试图证明两者之间的的差异是很小的,即将手机组和触诊组的每一对值看成应变量和自变量,如果得出两者之间相关系数具有统计学意义,就认为两者之间的差异小到可以忽略不计。

仔细想想,也有问题:用两种不同方法或仪器测量同一生理指标,用这两组数据做相关性检验,除非差异特别大,往往很难的得出“相关性不具有统计学意义”的结论,但是相关并不能说明两者之间的差异小到可以忽略不计。

五、Bland-Altman法才是正确的打开方式

Bland-Altman方法是1986年由命名它的两位统计学家提出,发表在1986年的柳叶刀上。计算方法很简单,但是相对合理的评价了测量一致性。

误差 = 手机组 - 触诊组,由统计软件计算出误差(d)的均数(Meand)和标准差(SDd),误差的95%上限=Meand+1.96SDd,误差的95%下限=Meand-1.96SDd。如果以误差作为纵轴,测量平均值=(手机组+触诊组)/2作为横轴,就可以绘制散点图。

从散点图中可以看出,误差变化的95%范围是正负6左右,也就是说用一次测量,手机法可比触诊法相差6次,如果得到大于6次的误差,概率将小于5%,基于统计学的共识,小于5%概率的事件被认为是在一次随机抽样中不可能发生的。本文中作者的基础心率大概是54次/份,相对于这个基数,6次的误差难以忽略不计。

有帮助
期待更新

林小臻 副主任医师

解放军总医院海南医院 口腔科

问医生 去挂号
由于相关规范,IOS用户暂不可在小程序订阅