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
イベントありイベントなし合計治療22158180ab対照116654770cd

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)。 ランダム化比較試験で、180 人の患者が新しい治療を、770 人が対照の治療を受けました。表は、各群で アウトカム(脳卒中などの望ましくないイベント) があった人数を示しています。 絶対リスク減少 ARR 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。

治療: 22/180対照: 116/770
ARR = %
2.エビデンスに基づく実践の統計むずかしい
検査前30%検査後?p′LR−

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)。 ある患者の疾患の検査前確率は 30% です。感度 68%、特異度 90% の検査の結果は 負 でした。疾患の検査後確率 p′ 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。

検査前 30%Se = 68%Sp = 90%負
p′ = %
3.記述統計ふつう
10152025303540455055

データの標本標準偏差 s を求めなさい:43, 48, 10, 55, 49。

n = 5
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 8 の正規分布に従います。63.6 より小さい値の割合 P はいくつですか?

μ = 70σ = 8x = 63.6
P =
5.信頼区間ふつう
x̄E₁ = 7.990%, n = 64x̄E₂ = ?95%, n = 64

σ が既知のもとで 64 個の観測値に基づく平均の 90% 信頼区間の誤差の幅は 7.9 です。 同じデータから求めた 95% 区間の誤差の幅 E₂ はいくらですか?

90%n₁ = 64E₁ = 7.995%
E₂ =
6.信頼区間むずかしい
p ≈ 0.6, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0490%

予備調査によると、製品の約 0.6 が不良品です。 割合の 90% 信頼区間の誤差の幅を 0.04 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 ≈ 0.6E = 0.0490%
n =
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 195.5、標本標準偏差は 20 です。H₀: μ = 200 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 200x̄ = 195.5s = 20n = 64
t =
8.仮説検定と信頼区間むずかしい
μ₀x̄c

H₀: μ = 200 対 H₁: μ > 200 の片側 z 検定を、α = 0.01、標本サイズ 64 で行います。標準偏差は 16 であることがわかっています。実際の平均は 203.4 です。 第 2 種の誤りの確率 β をパーセントで求めなさい。

μ₀ = 200μ = 203.4σ = 16n = 64α = 0.01
β = %

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: ARR = 2.8 %

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。

イベント発生率

EER = 22/180 = 0.1222
CER = 116/770 = 0.1506

絶対リスク減少

ARR = 0.1506 − 0.1222 = 0.02843 ≈ 2.8%

答え

ARR = 2.8%
2.エビデンスに基づく実践の統計

答え: p′ = 13.2 %

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)。

尤度比

LR− = (1 − 0.68)/0.9 = 0.3556

検査前オッズ

0.3/(1 − 0.3) = 0.4286

検査後オッズ

0.4286·0.3556 = 0.1524

検査後確率

p′ = 0.1524/(1 + 0.1524) = 0.1322 ≈ 13.2%

答え

p′ = 13.2%
3.記述統計

答え: s = 17.85

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 = 205/5 = 41

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 2² + 7² + (−31)² + 14² + 8² = 1274

標準偏差

s = √(1274/4) = 17.85

答え

s = 17.85
4.記述統計

答え: P = 0.2119

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 = −0.8

標準正規分布表

Φ(−0.8) = 0.2119
P = 0.2119

答え

P = 0.2119
5.信頼区間

答え: E₂ = 9.413

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。

誤差の幅の比

E₂/E₁ = (1.96/1.645)·√(64/64) = 1.191

新しい誤差の幅

E₂ = 7.9·1.191 = 9.413

答え

E₂ = 9.413
6.信頼区間

答え: n = 406

比率の信頼区間:p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n)、p̂ = x/n。誤差の幅を E にするには n ≥ z²·p(1 − p)/E² を切り上げた n が必要です。事前の推定値がなければ、n が最大になる p = 0.5 を使います。

n について解く

n = 1.645²·0.6·0.4/0.04² = 405.9

切り上げる

n = 406

答え

n = 406
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 = 20/√64 = 20/8 = 2.5

検定統計量

t = (195.5 − 200)/2.5 = −1.8

答え

t = −1.8
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: β = 73.43 %

検定の検出力:検出力 = 1 − β は、H₀ が誤っているときに H₀ を棄却する確率です。μ₀ と z_α から境界値 x̄c を求め、真の平均を使って x̄c を超える確率を計算します:z = (x̄c − μ)/(σ/√n)。

臨界標本平均

SE = 16/√64 = 2
x̄c = 200 + 2.326·2 = 204.7

真の平均のもとでの z

z = (204.7 − 203.4)/2 = 0.626

第 2 種の誤り

検出力 = P(Z > 0.626) = 26.57%
β = 100% − 26.57% = 73.43%

答え

β = 73.43%

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