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
症例対照曝露あり28383ab曝露なし7767cd

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)。 症例対照研究で、疾患のある患者 360 人(症例)と疾患のない 150 人(対照)を比較しました。表は、各群でリスク因子に曝露された人数を示しています。この曝露のオッズ比 OR 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 = 283b = 83c = 77d = 67
OR =
2.エビデンスに基づく実践の統計むずかしい
CER28%EER?RRR 26%

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)。 ある治療は、イベントのリスクを相対的に 26% 減らします(RRR = 26%)。ある患者群では、治療しない場合のリスク(CER)は5年間で 28% です。5年間でイベントを1件防ぐのに必要な治療必要数 NNT を求めてください。 患者数の整数に切り上げます。

RRR = 26%CER = 28%
NNT =
3.記述統計ふつう
253035404550

データの標本標準偏差 s を求めなさい:49, 51, 47, 21, 40, 49。

n = 6
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 60、標準偏差 15 の正規分布に従います。52.5 より小さい値の割合 P はいくつですか?

μ = 60σ = 15x = 52.5
P =
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 1:30 台、平均 124 h、既知の標準偏差 14 h。機種 2:80 台、平均 126.5 h、既知の標準偏差 5 h。 μ₁ − μ₂ の 90% 信頼区間の下限を求めなさい。

n₁ = 30x̄₁ = 124 hσ₁ = 14 hn₂ = 80x̄₂ = 126.5 hσ₂ = 5 h90%
下限 = h
6.信頼区間むずかしい
σ = 3, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

母標準偏差は 3 です。平均の 95% 信頼区間の誤差の幅を 1 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 = 3E = 195%
n =
7.仮説検定と信頼区間ふつう
−1.06p = ?

ある母集団の平均は 50 であると主張されています。母標準偏差は 30 であることがわかっています。144 個の観測値からなる無作為標本の平均は 47.35 です。H₀: μ = 50 対 H₁: μ < 50 を検定します。p 値 p を求めなさい。

μ₀ = 50σ = 30n = 144x̄ = 47.35H₁: μ < μ₀
p =
8.仮説検定と信頼区間むずかしい
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0.05βσ = 16, 検出力 95%, n = ?

α = 0.05 の片側 z 検定で、平均の 3 単位のずれを検出力 95% で検出しなければなりません。標準偏差は 16 です。最小の標本サイズ n を求めなさい。

α = 0.05検出力 = 95%δ = 3σ = 16zα = 1.645zβ = 1.645
n =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: OR = 2.97

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。

曝露のオッズ

症例: 283/77 = 3.675
対照: 83/67 = 1.239

オッズ比

OR = (283·67)/(83·77) = 2.967 ≈ 2.97

答え

OR = 2.97

OR が1より大きい:曝露は症例のほうに多くみられます。

2.エビデンスに基づく実践の統計

答え: NNT = 14

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)。

絶対リスク減少

ARR = 0.28·0.26 = 0.0728

治療必要数(NNT)

NNT = 1/0.0728 = 13.74 → 14

答え

NNT = 14

同じ相対効果でも、ベースラインのリスクが高いほど NNT は小さくなります。

3.記述統計

答え: s = 11.36

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 = 257/6 = 42.83

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 6.167² + 8.167² + 4.167² + (−21.83)² + (−2.833)² + 6.167² = 644.8

標準偏差

s = √(644.8/5) = 11.36

答え

s = 11.36
4.記述統計

答え: P = 0.3085

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 = −0.5

標準正規分布表

Φ(−0.5) = 0.3085
P = 0.3085

答え

P = 0.3085
5.信頼区間

答え: 下限 = −6.804 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 = 124 − 126.5 = −2.5

標準誤差

SE = √(14²/30 + 5²/80) = 2.616

誤差の幅

E = 1.645·2.616 = 4.304

区間

−2.5 ± 4.304 → [−6.804, 1.804]

答え

下限 = −6.804 h

区間は 0 を含むので、データは有意な差を示していません。

6.信頼区間

答え: n = 35

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 = (1.96·3/1)² = 34.57

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 = 35

答え

n = 35
7.仮説検定と信頼区間

答え: p = 0.1446

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.

検定統計量

SE = σ/√n = 30/√144 = 2.5
z = (47.35 − 50)/2.5 = −1.06

裾の面積

Φ(1.06) = 0.8554
1 − Φ(1.06) = 0.1446

p 値

p = 0.1446

答え

p = 0.1446

p > 0.05 なので、有意水準 5% で H₀ は棄却されません。

8.仮説検定と信頼区間

答え: n = 308

検定に必要な標本サイズ:有意水準 α の片側 z 検定で、真のずれ δ を検出力 1 − β で検出するには、標準誤差が δ = (z_α + z_β)·σ/√n を満たす必要があるので、n = ((z_α + z_β)·σ/δ)² を切り上げます。

n について解く

n = ((1.645 + 1.645)·16/3)² = 307.9

切り上げる

n = 308

答え

n = 308

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