Microsoft Excel 2013在生物化學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

王治西，孫彥坪

生物化學(xué)檢驗(yàn)是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)的核心課程。在生物化學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師要始終貫穿質(zhì)量控制意識(shí)，追求實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠，培養(yǎng)學(xué)生良好的職業(yè)素養(yǎng)。有些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行圖表及數(shù)據(jù)處理，而傳統(tǒng)手工計(jì)算、坐標(biāo)紙繪圖等方法的人為因素影響大、結(jié)果準(zhǔn)確度較差，達(dá)不到質(zhì)控要求，因此有必要指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件，可起到事半功倍的作用。

作者結(jié)合生物化學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，將Excel的統(tǒng)計(jì)、圖表等功能應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，作為一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助軟件，不僅可以節(jié)省時(shí)間，還能使一些抽象、難以理解的內(nèi)容通過圖表等功能具體化、簡單化，快速、便捷完成傳統(tǒng)教學(xué)手段難以完成的任務(wù)，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理的興趣，有利于提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率[1]。

1 Microsoft Excel與實(shí)驗(yàn)教學(xué)

Microsoft Excel是美國微軟公司出品的Office系列辦公軟件中的一個(gè)非常出色的電子表格組件，可以用來制作電子表格、利用公式和函數(shù)完成許多復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算[2]，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測并且具有強(qiáng)大的制作圖表的功能，利用豐富的圖表類型使數(shù)據(jù)顯得更清晰、直觀。在各種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件中，Excel軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大、使用方便的表格式數(shù)據(jù)綜合管理和分析系統(tǒng)[3]。Excel在生物化學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢在于其功能較為全面，具有很多的下拉菜單和工具欄，由于學(xué)生已經(jīng)在計(jì)算機(jī)課程中學(xué)習(xí)過Excel的基本操作，用它來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理比較容易掌握[4]。在生物化學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中，應(yīng)用Excel不僅能自動(dòng)繪圖、制作模板，還能避免系統(tǒng)誤差；還可應(yīng)用Excel豐富的函數(shù)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算與分析，如均值、標(biāo)準(zhǔn)差、線性回歸分析等。通過在不同的單元格建立函數(shù)關(guān)系，只需要在原始數(shù)據(jù)的單元格內(nèi)輸入不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，Excel就會(huì)迅速運(yùn)算得到各自的結(jié)果，通過更改數(shù)據(jù)來分析影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這使得學(xué)生更容易分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果[5，6]。

2 利用Excel的統(tǒng)計(jì)分析功能

在生物化學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用Excel可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和統(tǒng)計(jì)分析等，可以極大地降低手工計(jì)算量和提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。

在生物化學(xué)檢驗(yàn)的方法學(xué)評(píng)價(jià)和質(zhì)控實(shí)驗(yàn)中，常用到平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差等評(píng)價(jià)指標(biāo)。下面舉例說明應(yīng)用Excel求解平均數(shù) (Average)、標(biāo)準(zhǔn)差（Standard deviation）等的方法。打開Excel應(yīng)用程序，錄入數(shù)據(jù)，按下列步驟進(jìn)行菜單操作：先將鼠標(biāo)點(diǎn)擊空白單元格→公式→插入→函數(shù)→選擇函數(shù) “AVERAGE”或 “STDEV”→確定→數(shù)值參數(shù)“Number”→確定。其他計(jì)算功能是在空白單元格中輸入“=”和所需計(jì)算公式，例如：“=(A1+B1)*C1/D1”，然后按“Enter”可顯示計(jì)算結(jié)果（圖 1）。

圖1 其他計(jì)算功能

3 利用Excel制作標(biāo)準(zhǔn)工作曲線

在許多生物化學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，需要制作標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。標(biāo)準(zhǔn)工作曲線是配制一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液C，以不含被測組分的空白溶液作為參比，按標(biāo)本處理方法作相同處理，在特定波長下測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度A，繪制而成的A-C曲線[7]。

3.1 創(chuàng)建新文件 打開Excel應(yīng)用程序，在“可用模板”中選擇“空白工作薄”。以血清蛋白標(biāo)準(zhǔn)工作曲線為例，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果按圖2錄入相應(yīng)數(shù)據(jù)。

圖2 數(shù)據(jù)輸入格式示例

3.2 插入標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖 選定B2：G3區(qū)域，菜單操作是插入→圖表→散點(diǎn)圖→帶平滑線的散點(diǎn)圖，隨即就會(huì)在所選B2：G3區(qū)域下方出現(xiàn)所選圖表類型（圖 3）。3.3曲線處理 工作曲線作好后，需要對(duì)其進(jìn)行修改。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖a

（1）繪圖區(qū)選項(xiàng)：選定繪圖區(qū)，單擊右側(cè)圖表元素按鈕，選取坐標(biāo)軸、坐標(biāo)軸標(biāo)題、圖表標(biāo)題，并添加相關(guān)內(nèi)容（圖4）。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖b

（2）坐標(biāo)軸選項(xiàng)：選定繪圖區(qū)，右擊選取設(shè)置圖表區(qū)域格式，在圖表選項(xiàng)中分別選取垂直軸和水平軸，在填充線條選項(xiàng)中“填充”選擇“自動(dòng)”，“線條”選擇“實(shí)線”，“寬度”選擇“1.25 磅”，“顏色”選擇“黑色”，箭頭末端類型選擇“箭頭”，“刻度線標(biāo)記”中主要類型和次要類型均選擇“內(nèi)部”；在主要網(wǎng)格線選項(xiàng)中“線條”選擇“無線條”；在坐標(biāo)軸選項(xiàng)中垂直軸“邊界”最小值設(shè)為“0”、最大值設(shè)為“1.0”，“單位”主要設(shè)為“0.1”、次要設(shè)為“0.02”；水平軸“邊界”最小值設(shè)為“0”、最大值設(shè)為“120”，“單位”主要設(shè)為“20.0”、次要設(shè)為“2.0”。 設(shè)定完成后見圖 5。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖c

（3）保存及使用：按需要修改好所有項(xiàng)目后，選擇“文件”菜單下的“保存”命令進(jìn)行保存。若進(jìn)行多次平行實(shí)驗(yàn)，可將數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，工作曲線隨數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)而改變。若將此文件存為模板，其他類似實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)均可如此處理。

4 利用Excel制作Levey-Jennings質(zhì)控圖

質(zhì)控圖的正確設(shè)置和判斷是室內(nèi)質(zhì)量控制的關(guān)鍵[8]。1950年，Levey和Jennings將工業(yè)管理上的質(zhì)量控制圖移植到檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)中來，用于臨床化學(xué)檢驗(yàn)的質(zhì)量控制，取得了很好的效果。從此，Levey-Jennings質(zhì)控圖法逐漸成為臨床生化檢驗(yàn)質(zhì)量控制廣泛應(yīng)用的方法[9]。

4.1 創(chuàng)建新文件 打開Excel應(yīng)用程序，在“可用模板”中選擇“空白工作薄”。以血糖測定低濃度質(zhì)控為例，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果按圖6輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)。選定B1：AE2 區(qū)域，計(jì)算出平均值（x）和標(biāo)準(zhǔn)差（SD）。

圖6 數(shù)據(jù)輸入格式示例

4.2 插入質(zhì)控圖 選定B1：AE2區(qū)域，菜單操作是插入→圖表→折線圖→帶標(biāo)記的堆積折線圖，隨即就會(huì)在所選B1：AE2區(qū)域下方出現(xiàn)所選圖表類型（圖 7）。

4.3 曲線的處理 質(zhì)控曲線作好后，需要對(duì)其進(jìn)行修改。（1）繪圖區(qū)選項(xiàng)：選定繪圖區(qū)，單擊右側(cè)圖表元素按鈕，選取坐標(biāo)軸、坐標(biāo)軸標(biāo)題、圖表標(biāo)題，并添加相關(guān)內(nèi)容（圖8）。

圖7 Levey-Jennings質(zhì)控圖a

圖8 Levey-Jennings質(zhì)控圖b

（2）坐標(biāo)軸選項(xiàng)：選定繪圖區(qū)，右擊選取設(shè)置圖表區(qū)域格式，在圖表選項(xiàng)中選取垂直軸，在填充線條選項(xiàng)中：“填充”選擇“自動(dòng)”，“線條”選取“實(shí)線”，“寬度”選擇“1.25 磅”，“顏色”選擇“黑色”；坐標(biāo)軸選項(xiàng)中：“邊界”最小值選“-4SD”、最大值選“+4SD”，“單位”主要選“1SD”、次要選“自動(dòng)”，“刻度線標(biāo)記”主要類型選擇 “內(nèi)部”，次要類型選擇“無”；在主要網(wǎng)格線選項(xiàng)中：“線條”選取“實(shí)線”，“寬度”選擇“1 磅”，“顏色”選擇“紅色”。 再選取水平軸，在填充線條選項(xiàng)中：“填充”選擇“自動(dòng)”，“線條”選取“實(shí)線”，“寬度”選擇“1.25 磅”，“顏色”選擇“黑色”；坐標(biāo)軸選項(xiàng)中：“坐標(biāo)軸類型”選擇“日期坐標(biāo)軸”，“邊界”最小值和最大值均選擇 “自動(dòng)”，“單位”選擇“天”，“刻度線標(biāo)記”選擇“無”，設(shè)定完成后見圖9。

圖9 Levey-Jennings質(zhì)控圖c

（3）保存及使用：按需要修改好所有項(xiàng)目后，選擇“文件”菜單下的“保存”命令進(jìn)行保存。如果將數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，質(zhì)控曲線隨數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)而改變，此文件也可保存為模板。

5 結(jié)論

利用Excel軟件強(qiáng)大的公式、函數(shù)以及圖表功能，可以快速準(zhǔn)確的進(jìn)行生物化學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理、標(biāo)準(zhǔn)工作曲線和Levey-Jennings質(zhì)控圖繪制等，分析的系統(tǒng)誤差小，操作簡便易行，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

在用Excel進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，不必每次都要輸入許多公式，可將原數(shù)據(jù)處理文檔保存為模板文件，以后只需在相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)域里輸入新的數(shù)據(jù)即可得到所需的結(jié)果，即輸即得，一目了然[10]。

Microsoft Excel軟件在各類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理過程中得到廣泛應(yīng)用，并逐漸成為較受歡迎的數(shù)據(jù)處理工具之一。巧妙的應(yīng)用Microsoft Excel軟件，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和數(shù)據(jù)處理能力及對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力[11，12]。