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116240ab曝露なし224230cd

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 340 人(症例)と疾患のない 470 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 = 116b = 240c = 224d = 230
OR =
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 76%、特異度 98% 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 = 76%Sp = 98%
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:14, 49, 36, 30, 13, 18, 40。

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 8 の正規分布に従います。110 より大きい値の割合 P はいくつですか?

μ = 100σ = 8x = 110
P =
5.信頼区間ふつう
n = 21, s = 19LU = ?x̄ = 106.5E90%

21 個からなる標本の平均は 106.5、標準偏差は s = 19 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 90% 信頼区間の上限を求めなさい。

n = 21x̄ = 106.5s = 1990%t(20) = 1.725
上限 =
6.信頼区間むずかしい
μ₁ − μ₂, t(15) = 1.7530LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

2 種類の肥料を試験します。区画群 1:5 区画、平均収量 63.5 kg、標準偏差 9 kg。区画群 2:12 区画、平均 68.5 kg、標準偏差 8 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 = 5x̄₁ = 63.5s₁ = 9n₂ = 12x̄₂ = 68.5s₂ = 890%t(15) = 1.753
E = kg
7.仮説検定と信頼区間ふつう
t −2.01102.011

学生 49 人の標本の平均点は 501、標本標準偏差は 10 です。H₀: μ = 500 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 500x̄ = 501s = 10n = 49
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 120 人、治療 B の患者 300 人中 165 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 = 120n₁ = 200x₂ = 165n₂ = 300
z =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: OR = 0.5

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: 116/224 = 0.5179
対照: 240/230 = 1.043

オッズ比

OR = (116·230)/(240·224) = 0.4963 ≈ 0.5

答え

OR = 0.5

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: n₊ = 1162

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 = 1300·0.76 = 988
FP = 8700·0.02 = 174
n₊ = 988 + 174 = 1162

答え

n₊ = 1162

1162 件の陽性のうち、疾患があるのは 988 件だけです(PPV 85%)。

3.記述統計

答え: s = 13.97

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 = 200/7 = 28.57

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = (−14.57)² + 20.43² + 7.429² + 1.429² + (−15.57)² + (−10.57)² + 11.43² = 1172

標準偏差

s = √(1172/6) = 13.97

答え

s = 13.97
4.記述統計

答え: P = 0.1056

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 = 1.25

標準正規分布表

Φ(1.25) = 0.8944
P = 1 − 0.8944 = 0.1056

答え

P = 0.1056
5.信頼区間

答え: 上限 = 113.7

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 = 1.725·19/√21 = 7.152

区間

106.5 ± 7.152 → [99.35, 113.7]

答え

上限 = 113.7
6.信頼区間

答え: E = 7.725 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 = (4·9² + 11·8²)/15 = 68.53
sp = 8.278

誤差の幅

E = 1.753·8.278·√(1/5 + 1/12) = 7.725

答え

E = 7.725 kg
7.仮説検定と信頼区間

答え: t = 0.7

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。

標準誤差

SE = 10/√49 = 10/7 = 1.429

検定統計量

t = (501 − 500)/1.429 = 0.7

答え

t = 0.7
t0.025; df = 48 = 2.011

|t| < 2.011 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 = 1.106

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 = 120/200 = 0.6
p̂₂ = 165/300 = 0.55
p̂ = 285/500 = 0.57

H₀ のもとでの標準誤差

SE = √(0.57·0.43·(1/200 + 1/300)) = 0.04519

検定統計量

z = (0.6 − 0.55)/0.04519 = 1.106

答え

z = 1.106

|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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