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。
- F& y8 W% E% }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。
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：
Dose        Total        Death        DeathPct
1        10        1        0.1
4 [$ T* \6 j' r+ q* L1 }* i10        10        3        0.3
( E/ p9 y" r9 B5 b+ f8 x/ s# C, V% }30        10        4        0.4
50        10        6        0.6

% F1 L  w: u0 g7 Q+ p- y
+ a. K4 a% Y0 ?' W" z

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。
6 B8 r1 |3 V. k( d' F& w一、操作步骤
4 k/ T/ D8 b6 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：

9 U' d/ v' S6 H4 w
- R: B- [+ J2 W) b& A) [  z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：

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
$ V! Y( @( z7 K& q) Y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。


( I0 _% o1 D6 B# w+ o
0 [5 E! z5 d! P, }, r% n. W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。
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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& p/ [0 B' V7 _  @* m0 l# iJMP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~~