エビデンスに基づく実践:直前対策パック

公式集、全トピックの解法の要点、8 問の演習問題。完全な解答は巻末にあります。

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1公式と解法

エビデンスに基づく実践の統計

感度と特異度
Se = a/(a + c), Sp = d/(b + d)
予測値
PPV = a/(a + b), NPV = d/(c + d)
精度
(a + d)/n
尤度比
LR+ = Se/(1 − Sp), LR− = (1 − Se)/Sp
有病率 p での PPV
Se·p / (Se·p + (1 − Sp)(1 − p))
オッズ
オッズ = p/(1 − p); p = オッズ/(1 + オッズ); 検査後オッズ = 検査前オッズ × LR
リスク指標
RR = EER/CER, ARR = CER − EER, RRR = ARR/CER
治療必要数(NNT)
NNT = 1/ARR(切り上げ); NNH = 1/(EER − CER)
オッズ比
OR = ad/(bc)
罹患率
新規症例 / 人時

解き方

  1. 計算する前に 2 × 2 表を描き、a、b、c、d を書き入れます。
  2. 感度と特異度は列に沿って、予測値は行に沿って読みます。
  3. 別の有病率では、10 000人を想定し、Se、Sp、有病率で表を埋めます。
  4. 尤度比では、確率をオッズに換算し、掛けて、確率に戻します。
  5. 試験では、まず EER と CER を求め、RR = EER/CER、ARR = CER − EER、NNT = 1/ARR(切り上げ)とします。

記述統計

平均
x̄ = Σx/n
標本標準偏差
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
中央値
並べ替えたデータの真ん中の値
z スコア
z = (x − μ)/σ
正規分布
±1σ 以内に 68%、±2σ 以内に 95%

信頼区間

σ が既知
x̄ ± z·σ/√n
σ が未知
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z の臨界値
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
標本サイズ
n = (z·σ/E)², rounded up

解き方

  1. z(母集団の σ が既知)と t(標本の s しかなく、自由度 n − 1)のどちらを使うか判断します。
  2. 信頼水準に対応する臨界値を求めます。
  3. 誤差の幅:E = 臨界値 × 標準偏差/√n。
  4. 区間:x̄ ± E。

仮説検定と信頼区間

平均の z 検定
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
平均の t 検定
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
有意水準 5% の両側検定
|z| > 1.96 なら H0 を棄却
信頼区間
x̄ ± z·σ/√n

解き方

  1. H₀ と H₁ を立て、片側検定か両側検定かを決めます。
  2. 検定統計量を計算します:(x̄ − μ₀)/(σ/√n)、または s と t を使います。
  3. 臨界値と比較するか、p 値を求めます。
  4. 統計量が臨界値を超えていれば(p が α より小さければ)H₀ を棄却し、結論を言葉で述べます。

2演習問題

1.エビデンスに基づく実践の統計ふつう
症例人年曝露あり1307900曝露なし292600

練習問題(数値は架空のもので、臨床上の指針ではありません)。 コホート研究で、曝露群は 7900 人年で 130 件の新規症例、非曝露群は 2600 人年で 29 件の新規症例でした。罹患率比 IRR(曝露群対非曝露群)を求めてください。 小数第 2 位まで四捨五入してください。

曝露あり: 130/7900 PY曝露なし: 29/2600 PY
IRR =
2.エビデンスに基づく実践の統計むずかしい
p (%)NPV (%)2%NPV = ?100

練習問題(数値は架空のもので、臨床上の指針ではありません)。 あるスクリーニング検査の感度は 97%、特異度は 89% です。有病率が 2% の集団で用いられます。 陰性的中率 NPV を割合(%)で求めてください。 小数第 1 位まで四捨五入してください。

Se = 97%Sp = 89%p = 2%
NPV = %
3.記述統計ふつう
15202530354045505560

データの標本標準偏差 s を求めなさい:60, 58, 23, 23, 49, 13, 38。

n = 7
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

試験の点数は平均 500、標準偏差 60 の正規分布に従います。536 点の z スコア z を求めなさい。

μ = 500σ = 60x = 536
z =
5.信頼区間ふつう
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

2 つの機種のスマートフォンの電池持続時間を比べます。機種 1:100 台、平均 82 h、既知の標準偏差 15 h。機種 2:80 台、平均 92.5 h、既知の標準偏差 6 h。 μ₁ − μ₂ の 90% 信頼区間の下限を求めなさい。

n₁ = 100x̄₁ = 82 hσ₁ = 15 hn₂ = 80x̄₂ = 92.5 hσ₂ = 6 h90%
下限 = h
6.信頼区間むずかしい
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2.595%

母標準偏差は 20 です。平均の 95% 信頼区間の誤差の幅を 2.5 以下にするには、どれだけの標本サイズ n が必要ですか?

σ = 20E = 2.595%
n =
7.仮説検定と信頼区間ふつう
−2.0642.064t = ?df = 24

2 つの指導法を比べます。グループ 1:16 人の学生、平均点 24、標準偏差 7。グループ 2:10 人の学生、平均点 25.4、標準偏差 2.5。母分散が等しいと仮定し、プールした 2 標本 t 検定を使います。差を x̄₁ − x̄₂(グループ 1 − グループ 2)として、H₀: μ₁ = μ₂ の検定統計量 t を求めなさい。

n₁ = 16x̄₁ = 24s₁ = 7n₂ = 10x̄₂ = 25.4s₂ = 2.5
t =
8.仮説検定と信頼区間むずかしい
z −2.57602.576

64 回の測定の標本平均は 202.8 です。母標準偏差は 12 です。平均の 99% 信頼区間の下限 L を求めなさい。

x̄ = 202.8σ = 12n = 6499%
L =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: IRR = 1.48

尤度比とリスク指標:LR+ = 感度/(1 − 特異度)、LR− = (1 − 感度)/特異度。試験では、EER と CER は治療あり・なしのイベント発生率です:RR = EER/CER、ARR = CER − EER、RRR = ARR/CER、NNT = 1/ARR(切り上げ)。症例対照研究で使えるのはオッズ比 OR = ad/(bc) だけです。罹患率 = 新規症例/人時。

罹患率

曝露あり: 130/7900 = 16.46 1000人年あたり
曝露なし: 29/2600 = 11.15 1000人年あたり

率比

IRR = 16.46/11.15 = 1.475 ≈ 1.48

答え

IRR = 1.48
2.エビデンスに基づく実践の統計

答え: NPV = 99.9 %

予測値は有病率に依存します:PPV = Se·p/(Se·p + (1 − Sp)(1 − p))、NPV = Sp(1 − p)/(Sp(1 − p) + (1 − Se)p)。尤度比を使うと:検査前オッズ = p/(1 − p)、検査後オッズ = 検査前オッズ × LR、確率 = オッズ/(1 + オッズ)。N 人の集団では、真陽性 = N·p·Se、偽陽性 = N·(1 − p)·(1 − Sp) です。NNT = 1/(CER × RRR)(切り上げ)。

真陰性と偽陰性(1人あたり)

Sp·(1 − p) = 0.89·0.98 = 0.8722
(1 − Se)·p = 0.03·0.02 = 0.0006

陰性的中率

NPV = 0.8722/(0.8722 + 0.0006) = 0.9993 ≈ 99.9%

答え

NPV = 99.9%
3.記述統計

答え: s = 18.62

記述統計:平均は合計を n で割ったもの、中央値は並べ替えたデータの真ん中の値です(n が偶数なら真ん中 2 つの平均)。標本標準偏差は s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z スコア z = (x − μ)/σ は、値が平均から標準偏差何個分離れているかを表します。

平均

x̄ = 264/7 = 37.71

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 22.29² + 20.29² + (−14.71)² + (−14.71)² + 11.29² + (−24.71)² + 0.2857² = 2079

標準偏差

s = √(2079/6) = 18.62

答え

s = 18.62
4.記述統計

答え: z = 0.6

記述統計:平均は合計を n で割ったもの、中央値は並べ替えたデータの真ん中の値です(n が偶数なら真ん中 2 つの平均)。標本標準偏差は s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z スコア z = (x − μ)/σ は、値が平均から標準偏差何個分離れているかを表します。

標準化する

z = (536 − 500)/60 = 0.6

答え

z = 0.6
5.信頼区間

答え: 下限 = −13.2 h

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

点推定値

x̄₁ − x̄₂ = 82 − 92.5 = −10.5

標準誤差

SE = √(15²/100 + 6²/80) = 1.643

誤差の幅

E = 1.645·1.643 = 2.703

区間

−10.5 ± 2.703 → [−13.2, −7.797]

答え

下限 = −13.2 h

区間は 0 を含まないので、平均には有意な差があります。

6.信頼区間

答え: n = 246

平均の信頼区間:x̄ ± 誤差の幅。母集団の σ が既知なら誤差の幅は z·σ/√n、標本標準偏差 s しかなければ自由度 n − 1 の t を使って t·s/√n です。臨界値:z = 1.645(90%)、1.96(95%)、2.576(99%)。誤差の幅を E 以下にするには n ≥ (z·σ/E)² が必要で、端数は切り上げます。

n について解く

n = (1.96·20/2.5)² = 245.9

切り上げる

標本サイズは整数であり、切り捨てると誤差の幅が大きくなりすぎます。

n = 246

答え

n = 246
7.仮説検定と信頼区間

答え: t = −0.6049

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

プールした分散

sp² = (15·7² + 9·2.5²)/24 = 32.97
sp = 5.742

標準誤差

SE = 5.742·√(1/16 + 1/10) = 2.315

検定統計量

t = (24 − 25.4)/2.315 = −0.6049

答え

t = −0.6049

df = 24 のとき、両側 5% の臨界値は 2.064 です。|t| の方が小さいので、H₀ は棄却されません。

8.仮説検定と信頼区間

答え: L = 198.9

平均の検定:検定統計量は、標本平均が H₀ で主張された値から標準誤差何個分離れているかを表します:σ が既知なら z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n)、標本から推定するなら t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)。信頼区間は x̄ ±(臨界値)·(標準誤差)です。

誤差の幅

E = 2.576·12/√64 = 3.864

区間の端

L = 202.8 − 3.864 = 198.9

答え

L = 198.9

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