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175163ab曝露なし145217cd

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 320 人(症例)と疾患のない 380 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 = 175b = 163c = 145d = 217
OR =
2.エビデンスに基づく実践の統計むずかしい
CER7%EER?RRR 50%

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 50% 減らします(RRR = 50%)。ある患者群では、治療しない場合のリスク(CER)は5年間で 7% 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 = 50%CER = 7%
NNT =
3.記述統計ふつう
20253035404550

データの標本標準偏差 s を求めなさい:18, 34, 19, 21, 50。

n = 5
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 500、標準偏差 50 の正規分布に従います。530 より小さい値の割合 P はいくつですか?

μ = 500σ = 50x = 530
P =
5.信頼区間ふつう
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

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 1:80 台、平均 104.5 h、既知の標準偏差 15 h。機種 2:100 台、平均 116 h、既知の標準偏差 4 h。 μ₁ − μ₂ の 99% 信頼区間の上限を求めなさい。

n₁ = 80x̄₁ = 104.5 hσ₁ = 15 hn₂ = 100x̄₂ = 116 hσ₂ = 4 h99%
上限 = h
6.信頼区間むずかしい
μ₁ − μ₂, t(12) = 1.7820L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

2 種類の肥料を試験します。区画群 1:8 区画、平均収量 82.5 kg、標準偏差 6.5 kg。区画群 2:6 区画、平均 75.5 kg、標準偏差 2.5 kg。等分散を仮定します(プールした t、df = n₁ + n₂ − 2)。 μ₁ − μ₂ の 90% 信頼区間の下限を求めなさい。

n₁ = 8x̄₁ = 82.5s₁ = 6.5n₂ = 6x̄₂ = 75.5s₂ = 2.590%t(12) = 1.782
下限 = kg
7.仮説検定と信頼区間ふつう
t −1.9901.99

学生 81 人の標本の平均点は 97.69、標本標準偏差は 8 です。H₀: μ = 100 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 100x̄ = 97.69s = 8n = 81
t =
8.仮説検定と信頼区間むずかしい
z −1.9601.96

16 回の測定の標本平均は 104.8 です。母標準偏差は 10 です。平均の 95% 信頼区間の上限 U を求めなさい。

x̄ = 104.8σ = 10n = 1695%
U =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: OR = 1.61

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: 175/145 = 1.207
対照: 163/217 = 0.7512

オッズ比

OR = (175·217)/(163·145) = 1.607 ≈ 1.61

答え

OR = 1.61

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 = 29

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 = 0.07·0.5 = 0.035

治療必要数(NNT)

NNT = 1/0.035 = 28.57 → 29

答え

NNT = 29

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 = 13.69

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 = 142/5 = 28.4

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = (−10.4)² + 5.6² + (−9.4)² + (−7.4)² + 21.6² = 749.2

標準偏差

s = √(749.2/4) = 13.69

答え

s = 13.69
4.記述統計

答え: P = 0.7257

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 = 0.6

標準正規分布表

Φ(0.6) = 0.7257
P = 0.7257

答え

P = 0.7257
5.信頼区間

答え: 上限 = −7.059 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 = 104.5 − 116 = −11.5

標準誤差

SE = √(15²/80 + 4²/100) = 1.724

誤差の幅

E = 2.576·1.724 = 4.441

区間

−11.5 ± 4.441 → [−15.94, −7.059]

答え

上限 = −7.059 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: 下限 = 1.976 kg

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.

プールした標準偏差

sp² = (7·6.5² + 5·2.5²)/12 = 27.25
sp = 5.22

誤差の幅

E = 1.782·5.22·√(1/8 + 1/6) = 5.024

区間

7 ± 5.024 → [1.976, 12.02]

答え

下限 = 1.976 kg
7.仮説検定と信頼区間

答え: t = −2.599

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 = 8/√81 = 8/9 = 0.8889

検定統計量

t = (97.69 − 100)/0.8889 = −2.599

答え

t = −2.599
t0.025; df = 80 = 1.99

|t| > 1.99 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されます。

8.仮説検定と信頼区間

答え: U = 109.7

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。

誤差の幅

E = 1.96·10/√16 = 4.9

区間の端

U = 104.8 + 4.9 = 109.7

答え

U = 109.7

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