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8232240ab対照31359390cd

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、240 人の患者が新しい治療を、390 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。 イベントを1件防ぐのに必要な治療必要数 NNT を求めてください。 患者数の整数に切り上げます。

治療: 8/240対照: 31/390
NNT =
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 87%、特異度 94% の検査でスクリーニングされます。疾患の有病率は 9% 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 = 9%Se = 87%Sp = 94%
n₊ =
3.記述統計ふつう
3540455055

データの標本標準偏差 s を求めなさい:58, 53, 42, 39, 39, 34。

n = 6
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 500、標準偏差 50 の正規分布に従います。530 より小さい値の割合 P はいくつですか?

μ = 500σ = 50x = 530
P =
5.信頼区間ふつう
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

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 1:30 台、平均 129.5 h、既知の標準偏差 5 h。機種 2:30 台、平均 139 h、既知の標準偏差 19 h。 μ₁ − μ₂ の 90% 信頼区間の上限を求めなさい。

n₁ = 30x̄₁ = 129.5 hσ₁ = 5 hn₂ = 30x̄₂ = 139 hσ₂ = 19 h90%
上限 = h
6.信頼区間むずかしい
σ = 17, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1.595%

母標準偏差は 17 です。平均の 95% 信頼区間の誤差の幅を 1.5 以下にするには、どれだけの標本サイズ n が必要ですか?

σ = 17E = 1.595%
n =
7.仮説検定と信頼区間ふつう
t −2.0302.03

学生 36 人の標本の平均点は 103.5、標本標準偏差は 10 です。H₀: μ = 100 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 100x̄ = 103.5s = 10n = 36
t =
8.仮説検定と信頼区間むずかしい
σ = 5, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1.595%

平均の 95% 信頼区間の誤差の幅を 1.5 以下にするには、標本はどれだけ大きくなければなりませんか?標準偏差は 5 です。最小の標本サイズ n を求めなさい。

σ = 5E = 1.595%
n =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: NNT = 22

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 = 8/240 = 0.03333
CER = 31/390 = 0.07949

治療必要数(NNT)

ARR = 0.07949 − 0.03333 = 0.04615
NNT = 1/0.04615 = 21.67 → 22

答え

NNT = 22

22 人の患者を治療すると、イベントが約1件防げます。

2.エビデンスに基づく実践の統計

答え: n₊ = 1329

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

10 000·0.09 = 900
10 000 − 900 = 9100

すべての陽性の結果

TP = 900·0.87 = 783
FP = 9100·0.06 = 546
n₊ = 783 + 546 = 1329

答え

n₊ = 1329

1329 件の陽性のうち、疾患があるのは 783 件だけです(PPV 58.9%)。

3.記述統計

答え: s = 9.283

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 = 265/6 = 44.17

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 13.83² + 8.833² + (−2.167)² + (−5.167)² + (−5.167)² + (−10.17)² = 430.8

標準偏差

s = √(430.8/5) = 9.283

答え

s = 9.283
4.記述統計

答え: P = 0.7257

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 = 0.6

標準正規分布表

Φ(0.6) = 0.7257
P = 0.7257

答え

P = 0.7257
5.信頼区間

答え: 上限 = −3.599 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 = 129.5 − 139 = −9.5

標準誤差

SE = √(5²/30 + 19²/30) = 3.587

誤差の幅

E = 1.645·3.587 = 5.901

区間

−9.5 ± 5.901 → [−15.4, −3.599]

答え

上限 = −3.599 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: n = 494

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。

n について解く

n = (1.96·17/1.5)² = 493.4

切り上げる

標本サイズは整数であり、切り捨てると誤差の幅が大きくなりすぎます。

n = 494

答え

n = 494
7.仮説検定と信頼区間

答え: t = 2.1

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/√36 = 10/6 = 1.667

検定統計量

t = (103.5 − 100)/1.667 = 2.1

答え

t = 2.1
t0.025; df = 35 = 2.03

|t| > 2.03 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されます。

8.仮説検定と信頼区間

答え: n = 43

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。

n について解く

n = (1.96·5/1.5)² = 42.68

切り上げる

n = 43

答え

n = 43

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