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
検査疾患あり疾患なし合計正209378587ab負21592613cd合計2309701200

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)。 新しい検査を、ある研究で基準となる標準検査と比較しました(2 × 2 表を参照)。 陽性尤度比 LR+ 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 = 209b = 378c = 21d = 592
LR+ =
2.エビデンスに基づく実践の統計むずかしい
p (%)PPV (%)15%PPV = ?100

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)。 あるスクリーニング検査の感度は 81%、特異度は 97% です。有病率が 15% の集団で用いられます。 陽性的中率 PPV 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。

Se = 81%Sp = 97%p = 15%
PPV = %
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:17, 14, 50, 45, 28, 59, 58。

n = 7
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 100、標準偏差 10 の正規分布に従います。88 より小さい値の割合 P はいくつですか?

μ = 100σ = 10x = 88
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 1:100 台、平均 130 h、既知の標準偏差 3 h。機種 2:80 台、平均 140 h、既知の標準偏差 15 h。 μ₁ − μ₂ の 99% 信頼区間の上限を求めなさい。

n₁ = 100x̄₁ = 130 hσ₁ = 3 hn₂ = 80x̄₂ = 140 hσ₂ = 15 h99%
上限 = h
6.信頼区間むずかしい
μ₁ − μ₂, t(14) = 1.7610LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

2 種類の肥料を試験します。区画群 1:10 区画、平均収量 21.5 kg、標準偏差 2 kg。区画群 2:6 区画、平均 27 kg、標準偏差 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% 信頼区間の誤差の幅 E を求めなさい。

n₁ = 10x̄₁ = 21.5s₁ = 2n₂ = 6x̄₂ = 27s₂ = 590%t(14) = 1.761
E = kg
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 116.5、標本標準偏差は 20 です。H₀: μ = 120 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 120x̄ = 116.5s = 20n = 64
t =
8.仮説検定と信頼区間むずかしい
z −1.9601.96

25 回の測定の標本平均は 96.2 です。母標準偏差は 8 です。平均の 95% 信頼区間の下限 L を求めなさい。

x̄ = 96.2σ = 8n = 2595%
L =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: LR+ = 2.33

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。

感度と特異度

Se = 209/230 = 0.9087
Sp = 592/970 = 0.6103

陽性尤度比

LR+ = 0.9087/(1 − 0.6103) = 2.332 ≈ 2.33

答え

LR+ = 2.33
2.エビデンスに基づく実践の統計

答え: PPV = 82.7 %

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)。

真陽性と偽陽性(1人あたり)

Se·p = 0.81·0.15 = 0.1215
(1 − Sp)·(1 − p) = 0.03·0.85 = 0.0255

陽性的中率

PPV = 0.1215/(0.1215 + 0.0255) = 0.8265 ≈ 82.7%

答え

PPV = 82.7%

同じ検査でも、有病率が低いほど PPV は低くなります。

3.記述統計

答え: s = 18.92

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 = 271/7 = 38.71

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = (−21.71)² + (−24.71)² + 11.29² + 6.286² + (−10.71)² + 20.29² + 19.29² = 2147

標準偏差

s = √(2147/6) = 18.92

答え

s = 18.92
4.記述統計

答え: P = 0.1151

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 = −1.2

標準正規分布表

Φ(−1.2) = 0.1151
P = 0.1151

答え

P = 0.1151
5.信頼区間

答え: 上限 = −5.611 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 = 130 − 140 = −10

標準誤差

SE = √(3²/100 + 15²/80) = 1.704

誤差の幅

E = 2.576·1.704 = 4.389

区間

−10 ± 4.389 → [−14.39, −5.611]

答え

上限 = −5.611 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: E = 3.084 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 = (9·2² + 5·5²)/14 = 11.5
sp = 3.391

誤差の幅

E = 1.761·3.391·√(1/10 + 1/6) = 3.084

答え

E = 3.084 kg
7.仮説検定と信頼区間

答え: t = −1.4

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 = (116.5 − 120)/2.5 = −1.4

答え

t = −1.4
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: L = 93.06

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 = 1.96·8/√25 = 3.136

区間の端

L = 96.2 − 3.136 = 93.06

答え

L = 93.06

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