循证实践:速成包

公式表、每个专题的关键方法步骤和 8 道练习题,完整解答附在最后。

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1公式与方法

循证实践统计学

灵敏度和特异度
Se = a/(a + c), Sp = d/(b + d)
预测值
PPV = a/(a + b), NPV = d/(c + d)
准确度
(a + d)/n
似然比
LR+ = Se/(1 − Sp), LR− = (1 − Se)/Sp
患病率为 p 时的 PPV
Se·p / (Se·p + (1 − Sp)(1 − p))
比值
比值 = p/(1 − p); p = 比值/(1 + 比值); 检验后比值 = 检验前比值 × LR
风险指标
RR = EER/CER, ARR = CER − EER, RRR = ARR/CER
需要治疗人数
NNT = 1/ARR,向上取整; NNH = 1/(EER − CER)
比值比
OR = ad/(bc)
发病率
新发病例 / 人时

方法

  1. 计算之前先画出 2 × 2 表并标出 a、b、c 和 d。
  2. 灵敏度和特异度沿列读取,预测值沿行读取。
  3. 对于另一个患病率,设想 10 000 人,并用 Se、Sp 和患病率填表。
  4. 对于似然比,把概率换算为比值,相乘,再换算回去。
  5. 对于试验,先求 EER 和 CER;然后 RR = EER/CER,ARR = CER − EER,NNT = 1/ARR 向上取整。

描述统计

平均数
x̄ = Σx/n
样本标准差
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
中位数
排序后数据的中间值
z 分数
z = (x − μ)/σ
正态分布
68% 落在 ±1σ 内,95% 落在 ±2σ 内

置信区间

σ 已知
x̄ ± z·σ/√n
σ 未知
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
临界 z 值
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
样本量
n = (z·σ/E)², rounded up

方法

  1. 在 z(已知总体 σ)和 t(只有样本 s,自由度为 n − 1)之间作出选择。
  2. 求该置信水平下的临界值。
  3. 误差限:E = 临界值 × 标准差/√n。
  4. 区间:x̄ ± E。

假设检验与置信区间

均值的 z 检验
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
均值的 t 检验
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
5% 双侧
若 |z| > 1.96 则拒绝 H0
置信区间
x̄ ± z·σ/√n

方法

  1. 写出 H₀ 和 H₁,并确定是单侧检验还是双侧检验。
  2. 计算检验统计量:(x̄ − μ₀)/(σ/√n),或者用 s 和 t。
  3. 与临界值比较,或求出 p 值。
  4. 若统计量超出临界值(p 小于 α),则拒绝 H₀,并用文字写出结论。

2练习题

1.循证实践统计学中等
人年14502.523901新发病例48

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 在一项队列研究中,不同人群被随访了不同的时间长度(见表:每组的人数和随访年数)。随访期间发生了 48 例新发病例。求发病率IR,每 1000 人年。 保留一位小数。

450 × 2.5 年390 × 1 年份48 新发病例
IR = 每 1000 人年
2.循证实践统计学困难
p (%)NPV (%)2%NPV = ?100

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 一项筛查检测的灵敏度为 75%,特异度为 99%。它用于患病率为 2% 的人群。 求阴性预测值NPV,以百分数表示。 保留一位小数。

Se = 75%Sp = 99%p = 2%
NPV = %
3.描述统计中等
2530354045505560

求数据的样本标准差 s:46, 33, 24, 56, 60, 38, 24。

n = 7
s =
4.描述统计困难
z −2−1012

考试成绩服从正态分布,平均数为 70,标准差为 5。求成绩 76.25 的 z 分数 z。

μ = 70σ = 5x = 76.25
z =
5.置信区间中等
n = 12, sd​ = 4.80LUd̄ = 1.1E = ?99%

测量 12 名患者治疗前后的血压。差值 d = 治疗前 − 治疗后 (mmHg) 的均值为 1.1,标准差为 4.8。 求平均差值的 99% 置信区间的误差范围 E。

n = 12d̄ = 1.1sd = 4.899%t(11) = 3.106
E = mmHg
6.置信区间困难
σ = 9, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0.599%

总体标准差为 9。样本量 n 至少要多大,才能使均值的 99% 置信区间的误差范围不超过 0.5?

σ = 9E = 0.599%
n =
7.假设检验与置信区间中等
t −2.13102.131

16 名学生的样本平均分为 111,样本标准差为 20。求 H₀: μ = 120 的检验统计量 t。

μ₀ = 120x̄ = 111s = 20n = 16
t =
8.假设检验与置信区间困难
μ₀x̄c

在 α = 0.01 下,用容量为 64 的样本对 H₀: μ = 80 与 H₁: μ < 80 进行单侧 z 检验;已知标准差为 16。实际上均值为 73.4。 求该检验的功效 1 − β,以百分比表示。

μ₀ = 80μ = 73.4σ = 16n = 64α = 0.01
1 − β = %

3溶液

1.循证实践统计学

答案: IR = 31.7 每 1000 人年

似然比和风险指标:LR+ = 灵敏度/(1 − 特异度),LR− = (1 − 灵敏度)/特异度。在试验中,EER 和 CER 分别是治疗组和未治疗组的事件发生率:RR = EER/CER,ARR = CER − EER,RRR = ARR/CER,NNT = 1/ARR,向上取整。在病例对照研究中,只能使用比值比 OR = ad/(bc)。发病率(率)= 新发病例/人时。

人年

PY = 450·2.5 + 390·1 = 1515

发病率

IR = 48/1515·1000 = 31.7 每 1000 人年

答案

IR = 31.7 每 1000 人年
2.循证实践统计学

答案: NPV = 99.5 %

预测值取决于患病率:PPV = Se·p/(Se·p + (1 − Sp)(1 − p)),NPV = Sp(1 − p)/(Sp(1 − p) + (1 − Se)p)。用似然比计算:检验前比值 = p/(1 − p),检验后比值 = 检验前比值 × LR,概率 = 比值/(1 + 比值)。对于 N 人的人群,真阳性 = N·p·Se,假阳性 = N·(1 − p)·(1 − Sp)。NNT = 1/(CER × RRR),向上取整。

真阴性和假阴性(按每人计)

Sp·(1 − p) = 0.99·0.98 = 0.9702
(1 − Se)·p = 0.25·0.02 = 0.005

阴性预测值

NPV = 0.9702/(0.9702 + 0.005) = 0.9949 ≈ 99.5%

答案

NPV = 99.5%
3.描述统计

答案: s = 14.47

描述统计:平均数是总和除以 n;中位数是排序后数据的中间值(n 为偶数时取中间两个数的平均)。样本标准差 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z 分数 z = (x − μ)/σ 表示某个值离平均数多少个标准差。

平均数

x̄ = 281/7 = 40.14

离差平方

Σ(x − x̄)² = 5.857² + (−7.143)² + (−16.14)² + 15.86² + 19.86² + (−2.143)² + (−16.14)² = 1257

标准差

s = √(1257/6) = 14.47

答案

s = 14.47
4.描述统计

答案: z = 1.25

描述统计:平均数是总和除以 n;中位数是排序后数据的中间值(n 为偶数时取中间两个数的平均)。样本标准差 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z 分数 z = (x − μ)/σ 表示某个值离平均数多少个标准差。

标准化

z = (76.25 − 70)/5 = 1.25

答案

z = 1.25
5.置信区间

答案: E = 4.304 mmHg

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.

临界值

df = 11, t = 3.106

误差范围

E = 3.106·4.8/√12 = 4.304

答案

E = 4.304 mmHg
6.置信区间

答案: n = 2150

均值的置信区间:x̄ ± 误差范围。总体 σ 已知时,误差范围为 z·σ/√n;只有样本标准差 s 时,用自由度为 n − 1 的 t:t·s/√n。临界值:z = 1.645(90%)、1.96(95%)、2.576(99%)。要使误差范围不超过 E,需要 n ≥ (z·σ/E)²,并向上取整。

解出 n

n = (2.576·9/0.5)² = 2150

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 2150

答案

n = 2150
7.假设检验与置信区间

答案: t = −1.8

均值检验:检验统计量衡量样本均值离 H₀ 所声称的值有多少个标准误:σ 已知时 z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n),由样本估计时 t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)。置信区间为 x̄ ±(临界值)·(标准误)。

标准误

SE = 20/√16 = 20/4 = 5

检验统计量

t = (111 − 120)/5 = −1.8

答案

t = −1.8
t0.025; df = 15 = 2.131

|t| < 2.131,所以在 5% 水平下不拒绝 H₀(双侧)。

8.假设检验与置信区间

答案: 1 − β = 83.5 %

检验功效:功效 = 1 − β,是 H₀ 为假时拒绝 H₀ 的概率。由 μ₀ 和 z_α 求出临界值 x̄c,再用真实均值计算落在 x̄c 以外的概率:z = (x̄c − μ)/(σ/√n)。

临界样本均值

SE = 16/√64 = 2
x̄c = 80 − 2.326·2 = 75.35

真实均值下的 z

z = (75.35 − 73.4)/2 = 0.974

功率

功效 = P(Z < 0.974) = 83.5%
1 − β = 83.5%

答案

1 − β = 83.5%

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