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
検査疾患あり疾患なし合計正119174293ab負31386417cd合計150560710

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)。 新しい検査を、ある研究で基準となる標準検査と比較しました(2 × 2 表を参照)。 陽性尤度比 LR+ 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。

a = 119b = 174c = 31d = 386
LR+ =
2.エビデンスに基づく実践の統計むずかしい
p (%)PPV (%)15%PPV = ?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 82%、特異度は 88% です。有病率が 15% の集団で用いられます。 陽性的中率 PPV 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 = 82%Sp = 88%p = 15%
PPV = %
3.記述統計ふつう
1520253035404550

データの標本標準偏差 s を求めなさい:42, 15, 26, 52, 20, 47, 53。

n = 7
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 70、標準偏差 20 の正規分布に従います。50 より大きい値の割合 P はいくつですか?

μ = 70σ = 20x = 50
P =
5.信頼区間ふつう
n = 12, s = 1.5LU = ?x̄ = 13.5E99%

12 個からなる標本の平均は 13.5、標準偏差は s = 1.5 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 99% 信頼区間の上限を求めなさい。

n = 12x̄ = 13.5s = 1.599%t(11) = 3.106
上限 =
6.信頼区間むずかしい
p ≈ 0.1, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0299%

予備調査によると、製品の約 0.1 が不良品です。 割合の 99% 信頼区間の誤差の幅を 0.02 以下にするには、製品をいくつ n 検査する必要がありますか?

p ≈ 0.1E = 0.0299%
n =
7.仮説検定と信頼区間ふつう
t −2.0302.03

学生 36 人の標本の平均点は 201.4、標本標準偏差は 12 です。H₀: μ = 200 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 200x̄ = 201.4s = 12n = 36
t =
8.仮説検定と信頼区間むずかしい
z −1.9601.96

36 回の測定の標本平均は 117.9 です。母標準偏差は 8 です。平均の 95% 信頼区間の上限 U を求めなさい。

x̄ = 117.9σ = 8n = 3695%
U =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: LR+ = 2.55

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。

感度と特異度

Se = 119/150 = 0.7933
Sp = 386/560 = 0.6893

陽性尤度比

LR+ = 0.7933/(1 − 0.6893) = 2.553 ≈ 2.55

答え

LR+ = 2.55
2.エビデンスに基づく実践の統計

答え: PPV = 54.7 %

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)。

真陽性と偽陽性(1人あたり)

Se·p = 0.82·0.15 = 0.123
(1 − Sp)·(1 − p) = 0.12·0.85 = 0.102

陽性的中率

PPV = 0.123/(0.123 + 0.102) = 0.5467 ≈ 54.7%

答え

PPV = 54.7%

同じ検査でも、有病率が低いほど PPV は低くなります。

3.記述統計

答え: s = 15.8

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 = 255/7 = 36.43

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 5.571² + (−21.43)² + (−10.43)² + 15.57² + (−16.43)² + 10.57² + 16.57² = 1498

標準偏差

s = √(1498/6) = 15.8

答え

s = 15.8
4.記述統計

答え: P = 0.8413

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 = −1

標準正規分布表

Φ(−1) = 0.1587
P = 1 − 0.1587 = 0.8413

答え

P = 0.8413
5.信頼区間

答え: 上限 = 14.84

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。

臨界値

df = n − 1 = 11, t = 3.106

誤差の幅

E = 3.106·1.5/√12 = 1.345

区間

13.5 ± 1.345 → [12.16, 14.84]

答え

上限 = 14.84
6.信頼区間

答え: n = 1494

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0.5, which gives the largest n.

n について解く

n = 2.576²·0.1·0.9/0.02² = 1493

切り上げる

n = 1494

答え

n = 1494
7.仮説検定と信頼区間

答え: t = 0.7

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。

標準誤差

SE = 12/√36 = 12/6 = 2

検定統計量

t = (201.4 − 200)/2 = 0.7

答え

t = 0.7
t0.025; df = 35 = 2.03

|t| < 2.03 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されません。

8.仮説検定と信頼区間

答え: U = 120.5

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 = 1.96·8/√36 = 2.613

区間の端

U = 117.9 + 2.613 = 120.5

答え

U = 120.5

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