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544500曝露なし245900

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 4500 人年で 54 件の新規症例、非曝露群は 5900 人年で 24 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: 54/4500 PY曝露なし: 24/5900 PY
IRR =
2.エビデンスに基づく実践の統計むずかしい
検査疾患あり疾患なし合計正?負合計10 000

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)。 10 000 人が、感度 77%、特異度 91% の検査でスクリーニングされます。疾患の有病率は 13% です。 陽性の結果 n₊ は合計で何件と予想されますか。

N = 10 000p = 13%Se = 77%Sp = 91%
n₊ =
3.記述統計ふつう
15202530354045

データの標本標準偏差 s を求めなさい:33, 48, 43, 34, 14, 46, 14。

n = 7
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 50、標準偏差 20 の正規分布に従います。30 より小さい値の割合 P はいくつですか?

μ = 50σ = 20x = 30
P =
5.信頼区間ふつう
n = 21, s = 4LUx̄ = 65E = ?90%

21 個からなる標本の平均は 65、標準偏差は s = 4 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 90% 信頼区間の誤差の幅 E を求めなさい。

n = 21x̄ = 65s = 490%t(20) = 1.725
E =
6.信頼区間むずかしい
n = 15Lσ = ?s = 11.295%

機械加工した 15 本の軸の直径の標本標準偏差は 11.2 µm です。直径が正規分布に従うと仮定して、母標準偏差の 95% 信頼区間の上限 σ を求めなさい。df = 14 のとき、χ² 分布の 2.5% は 5.629 より下に、2.5% は 26.119 より上にあります。

n = 15s = 11.2 µmχ² = 5.629, 26.119
σ = µm
7.仮説検定と信頼区間ふつう
t −1.99801.998

学生 64 人の標本の平均点は 76.31、標本標準偏差は 15 です。H₀: μ = 75 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 75x̄ = 76.31s = 15n = 64
t =
8.仮説検定と信頼区間むずかしい
−1.961.96z = ?

ある臨床試験で、治療 A の患者 200 人中 100 人、治療 B の患者 150 人中 87 人が回復しました。プールした比率を使って、H₀: p₁ = p₂ の検定統計量 z を求めなさい。

x₁ = 100n₁ = 200x₂ = 87n₂ = 150
z =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: IRR = 2.95

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: 54/4500 = 12 1000人年あたり
曝露なし: 24/5900 = 4.068 1000人年あたり

率比

IRR = 12/4.068 = 2.95

答え

IRR = 2.95
2.エビデンスに基づく実践の統計

答え: n₊ = 1784

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)。

疾患のある人とない人

10 000·0.13 = 1300
10 000 − 1300 = 8700

すべての陽性の結果

TP = 1300·0.77 = 1001
FP = 8700·0.09 = 783
n₊ = 1001 + 783 = 1784

答え

n₊ = 1784

1784 件の陽性のうち、疾患があるのは 1001 件だけです(PPV 56.1%)。

3.記述統計

答え: s = 14.24

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 = 232/7 = 33.14

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = (−0.1429)² + 14.86² + 9.857² + 0.8571² + (−19.14)² + 12.86² + (−19.14)² = 1217

標準偏差

s = √(1217/6) = 14.24

答え

s = 14.24
4.記述統計

答え: P = 0.1587

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 = 0.1587

答え

P = 0.1587
5.信頼区間

答え: E = 1.506

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 = 20, t = 1.725

誤差の幅

E = 1.725·4/√21 = 1.506

答え

E = 1.506
6.信頼区間

答え: σ = 17.66 µm

分散の区間:(n − 1)s²/σ² は自由度 n − 1 の χ² 分布に従います。σ² の 95% 区間は、(n − 1)s² を上側の χ² 値(その上に 2.5%)で割った値から、下側の χ² 値(その下に 2.5%)で割った値までです。σ の区間は両方の限界の平方根です。s に関して対称ではありません。

平方和

(n − 1)s² = 14·11.2² = 1756

σ² の限界

1756/26.119 = 67.24
1756/5.629 = 312

σ の限界

σ = √312 = 17.66 µm

答え

σ = 17.66 µm

σ の 95% 区間:[8.2, 17.66] µm。

7.仮説検定と信頼区間

答え: t = 0.6987

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 = 15/√64 = 15/8 = 1.875

検定統計量

t = (76.31 − 75)/1.875 = 0.6987

答え

t = 0.6987
t0.025; df = 63 = 1.998

|t| < 1.998 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: z = −1.485

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.

標本比率

p̂₁ = 100/200 = 0.5
p̂₂ = 87/150 = 0.58
p̂ = 187/350 = 0.5343

H₀ のもとでの標準誤差

SE = √(0.5343·0.4657·(1/200 + 1/150)) = 0.05388

検定統計量

z = (0.5 − 0.58)/0.05388 = −1.485

答え

z = −1.485

|z| < 1.96 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されません。

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