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
人数年139052250235202.5新規症例22

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)。 コホートで、複数の群を異なる期間追跡しました(表を参照:各群の人数と追跡年数)。追跡中に 22 件の新規症例が発生しました。罹患率 IR を1000人年あたりで求めてください。 小数第 1 位まで四捨五入してください。

390 × 5 年250 × 2 年520 × 2.5 年22 新規症例
IR = 1000人年あたり
2.エビデンスに基づく実践の統計むずかしい
p (%)PPV (%)10%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 74%、特異度は 87% です。有病率が 10% 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 = 74%Sp = 87%p = 10%
PPV = %
3.記述統計ふつう
152025303540

データの標本標準偏差 s を求めなさい:31, 15, 18, 44, 22, 21, 13。

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。120 より大きい値の割合 P はいくつですか?

μ = 100σ = 10x = 120
P =
5.信頼区間ふつう
n = 7, s = 14L = ?Ux̄ = 115.5E95%

7 個からなる標本の平均は 115.5、標準偏差は s = 14 です。母集団はほぼ正規分布に従います。 平均の 95% 信頼区間の下限を求めなさい。

n = 7x̄ = 115.5s = 1495%t(6) = 2.447
下限 =
6.信頼区間むずかしい
μ₁ − μ₂, t(29) = 1.6990LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

2 種類の肥料を試験します。区画群 1:11 区画、平均収量 84 kg、標準偏差 5 kg。区画群 2:20 区画、平均 93 kg、標準偏差 6 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 = 11x̄₁ = 84s₁ = 5n₂ = 20x̄₂ = 93s₂ = 690%t(29) = 1.699
E = kg
7.仮説検定と信頼区間ふつう
t −2.13102.131

学生 16 人の標本の平均点は 117.3、標本標準偏差は 5 です。H₀: μ = 120 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 120x̄ = 117.3s = 5n = 16
t =
8.仮説検定と信頼区間むずかしい
z −2.57602.576

36 回の測定の標本平均は 50.8 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 = 50.8σ = 4n = 3699%
L =

3溶液

1.エビデンスに基づく実践の統計

答え: IR = 5.9 1000人年あたり

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。

人年

PY = 390·5 + 250·2 + 520·2.5 = 3750

罹患率

IR = 22/3750·1000 = 5.9 1000人年あたり

答え

IR = 5.9 1000人年あたり
2.エビデンスに基づく実践の統計

答え: PPV = 38.7 %

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 = 0.74·0.1 = 0.074
(1 − Sp)·(1 − p) = 0.13·0.9 = 0.117

陽性的中率

PPV = 0.074/(0.074 + 0.117) = 0.3874 ≈ 38.7%

答え

PPV = 38.7%

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 = 10.78

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 = 164/7 = 23.43

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 7.571² + (−8.429)² + (−5.429)² + 20.57² + (−1.429)² + (−2.429)² + (−10.43)² = 697.7

標準偏差

s = √(697.7/6) = 10.78

答え

s = 10.78
4.記述統計

答え: P = 0.02275

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 = 2

標準正規分布表

Φ(2) = 0.9772
P = 1 − 0.9772 = 0.02275

答え

P = 0.02275
5.信頼区間

答え: 下限 = 102.6

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 = 6, t = 2.447

誤差の幅

E = 2.447·14/√7 = 12.95

区間

115.5 ± 12.95 → [102.6, 128.4]

答え

下限 = 102.6
6.信頼区間

答え: E = 3.619 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 = (10·5² + 19·6²)/29 = 32.21
sp = 5.675

誤差の幅

E = 1.699·5.675·√(1/11 + 1/20) = 3.619

答え

E = 3.619 kg
7.仮説検定と信頼区間

答え: t = −2.16

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 = 5/√16 = 5/4 = 1.25

検定統計量

t = (117.3 − 120)/1.25 = −2.16

答え

t = −2.16
t0.025; df = 15 = 2.131

|t| > 2.131 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: L = 49.08

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/√36 = 1.717

区間の端

L = 50.8 − 1.717 = 49.08

答え

L = 49.08

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