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4086ab曝露なし11094cd

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 150 人(症例)と疾患のない 180 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 = 40b = 86c = 110d = 94
OR =
2.エビデンスに基づく実践の統計むずかしい
対照33%治療?

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)。 薬を使わない場合、患者の 33% が1年間にある副作用を経験します。この薬はこのリスクを相対リスク RR = 1.41 で高めます。害必要数 NNH を求めてください。副作用が出る患者が1人増えるには、何人の患者が1年間この薬を服用しなければなりませんか。 患者数の整数に切り上げます。

対照 33%RR = 1.41
NNH =
3.記述統計ふつう
152025303540455055

データの標本標準偏差 s を求めなさい:32, 15, 56, 37, 16, 24。

n = 6
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

試験の点数は平均 100、標準偏差 8 の正規分布に従います。104.8 点の z スコア z を求めなさい。

μ = 100σ = 8x = 104.8
z =
5.信頼区間ふつう
n = 15, s = 11LU = ?x̄ = 118.5E95%

15 個からなる標本の平均は 118.5、標準偏差は s = 11 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 95% 信頼区間の上限を求めなさい。

n = 15x̄ = 118.5s = 1195%t(14) = 2.145
上限 =
6.信頼区間むずかしい
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0290%

不良品の割合について事前には何もわかっていません。 割合の 90% 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 = 0.5E = 0.0290%
n =
7.仮説検定と信頼区間ふつう
t −2.06402.064

学生 25 人の標本の平均点は 72.12、標本標準偏差は 8 です。H₀: μ = 75 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 75x̄ = 72.12s = 8n = 25
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 99 です。母標準偏差は 4 です。平均の 99% 信頼区間の下限 L を求めなさい。

x̄ = 99σ = 4n = 6499%
L =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: OR = 0.4

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: 40/110 = 0.3636
対照: 86/94 = 0.9149

オッズ比

OR = (40·94)/(86·110) = 0.3975 ≈ 0.4

答え

OR = 0.4

OR が1より小さい:曝露は症例のほうに少なく、防御的な効果を示唆します。

2.エビデンスに基づく実践の統計

答え: NNH = 8

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)。

薬を使った場合のリスク

0.33·1.41 = 0.4653

絶対リスク増加

ARI = 0.4653 − 0.33 = 0.1353

害必要数(NNH)

NNH = 1/0.1353 = 7.391 → 8

答え

NNH = 8
3.記述統計

答え: s = 15.4

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 = 180/6 = 30

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 2² + (−15)² + 26² + 7² + (−14)² + (−6)² = 1186

標準偏差

s = √(1186/5) = 15.4

答え

s = 15.4
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 = (104.8 − 100)/8 = 0.6

答え

z = 0.6
5.信頼区間

答え: 上限 = 124.6

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 = 14, t = 2.145

誤差の幅

E = 2.145·11/√15 = 6.092

区間

118.5 ± 6.092 → [112.4, 124.6]

答え

上限 = 124.6
6.信頼区間

答え: n = 1692

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 = 1.645²·0.5·0.5/0.02² = 1691

切り上げる

n = 1692

答え

n = 1692
7.仮説検定と信頼区間

答え: t = −1.8

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/√25 = 8/5 = 1.6

検定統計量

t = (72.12 − 75)/1.6 = −1.8

答え

t = −1.8
t0.025; df = 24 = 2.064

|t| < 2.064 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: L = 97.71

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 = 2.576·4/√64 = 1.288

区間の端

L = 99 − 1.288 = 97.71

答え

L = 97.71

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