LD50计算的统计软件比较—JMP vs SPSS

mashimaroq

在药品毒理学中，经常需要计算和分析一个指标：LD50。它的全称是Lethal Dose 50%（半数致死量），是指能够引起试验动物一半死亡的药物剂量，通常用药物致死剂量的对数值表示。LD50在药品研发中的地位十分重要，因为它是衡量药物毒性大小的常用指标，是评价药物安全性的关键指数，是申报新药过程中必须提供的药理学资料，也是药监部门评价药物优劣的重要依据。
LD50及其对应的置信区间通常是由“Dose-Response（剂量-反应）”模型得出的。从统计技术上讲，建立剂量-效应模型，一般需要通过Probit（概率单位）分析将剂量-效应的S型曲线关系转化成线性关系，然后就可以利用回归方程推算出各效应水平的相应剂量值，尤其是半数致死剂量（即LD50）及其95%的置信区间。
这个计算过程非常复杂，手工计算几乎不可能，一般都是借助统计软件实现的。JMP Clinical软件能便捷地通过菜单计算LD50，效果很好。笔者用JMP Clinical和SPSS两款软件分别进行了试验和分析，以下是操作步骤和分析报表。
' z9 T/ H3 n2 N. u8 p# B3 k/ S- B! h假定我们现在研究抗疟药环氯胍对小白鼠的毒性，试验结果如下表所示：
! ~/ T1 G" ^$ ?/ H" GDose        Total        Death        DeathPct
& Q" b( U6 y* f; q  B( W4 h6 u1        10        1        0.1
7 h9 {' ]1 z4 I1 s10        10        3        0.3
30        10        4        0.4
. a+ u; g0 b. X! k/ A/ ?6 D9 Z50        10        6        0.6
9 Q4 A8 r% k% i4 x! {
, D1 T- T5 `% }' o; X
; ]' J' A# H- D$ N/ ]( D: j  H
6 A8 o' f- `, E* T+ d9 g
其中的Dose为剂量、Total为试验动物数、Death为死亡动物数，DeathPct为动物致死率，试计算环氯胍的LD50及其95%的置信区间。
1 t% X% u+ G( x一、操作步骤
( O  l! g- q9 Y4 z2 M在JMP软件中的菜单路径是“分析 〉拟合模型”，按如下所示在对话框中进行设置：
7 T  a: [0 S! h& ?3 Q* U

在SPSS软件中的菜单路径是“分析 〉回归 〉 Probit…”，按如下所示在对话框中进行设置：

* j% k1 `& w& o- `0 {虽然两者的操作界面不同，但实际上大同小异，操作都比较方便。
二、分析报表
; R* u8 ]! B+ ~$ V0 j1 R% k从统计分析结果来看，两个软件都能计算出模型中的参数估计值、卡方检验的P值、预测的置信区间等内容，没有什么分别。只是在统计结果的图形化表达方面差异很大。
JMP软件能够输出如下所示的“回归图”、“预测刻画器”、“逆预测”图等多种表达图形方式。

# h/ n1 _) }+ O* ]" l9 P" O

通过这些图表，药品统计师们能从“回归图”上了解构建出来的“剂量-效应”模型曲线的整体效果如何，从“预测刻画器”上动态地、精确地预测出不同的剂量导致的致死率分别会是多少。“逆预测”图更有价值，直观地把环氯胍的LD50及其95%的置信区间图文并茂地展现在分析人员面前，即使管理人员也很容易看懂。
8 I: g3 I  p7 V( t; t3 u. E在这方面，SPSS的功能显得不足。它只能输出一种如下所示的“Probit转换”图，也有一定的统计意义，但是无法把我们最关注的LD50及其95%的置信区间在图形上表达出来。如果要读取环氯胍的LD50值及其95%的置信区间，就必须去查那个冗长的统计输出报告，不够friendly。
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- a& H: S( T. H* r) N. zJMP和SPSS都是大公司的产品，在医学统计界都有不错的声誉。只是从统计分析的可视化和易用性考虑，笔者更偏好JMP。

百年孤独

学习了~~