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
事件无事件总数治疗4070110ab对照122558680cd

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 在一项随机试验中,110 名患者接受新疗法,680 名接受对照治疗。表中显示每组有多少人出现了副作用。 求需要伤害人数NNH:需要治疗多少名患者,才会多出一名患者发生该副作用? 向上取整到整数患者。

治疗: 40/110对照: 122/680
NNH =
2.循证实践统计学困难
CER37%EER?RRR 45%

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 一种治疗使事件风险相对降低 45%(RRR = 45%)。在某患者群体中,不治疗时五年内的风险(CER)为 37%。求五年内预防一次事件所需的治疗人数NNT。 向上取整到整数患者。

RRR = 45%CER = 37%
NNT =
3.描述统计中等
2025303540

求数据的样本标准差 s:44, 24, 36, 17, 20。

n = 5
s =
4.描述统计困难
z −2−1012

某量服从正态分布,平均数为 60,标准差为 10。数值低于 72.5 的比例 P 是多少?

μ = 60σ = 10x = 72.5
P =
5.置信区间中等
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

比较两种手机型号的电池续航时间。型号 1:80 部手机,均值 57 h,已知标准差 15 h。型号 2:80 部手机,均值 58 h,已知标准差 19 h。 求 μ₁ − μ₂ 的 95% 置信区间的上限。

n₁ = 80x̄₁ = 57 hσ₁ = 15 hn₂ = 80x̄₂ = 58 hσ₂ = 19 h95%
上限 = h
6.置信区间困难
σ = 28, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 290%

总体标准差为 28。样本量 n 至少要多大,才能使均值的 90% 置信区间的误差范围不超过 2?

σ = 28E = 290%
n =
7.假设检验与置信区间中等
−2.0862.086t = ?df = 20

比较两种教学方法。第 1 组:17 名学生,平均分 53,标准差 3。第 2 组:5 名学生,平均分 51.9,标准差 5.5。假设总体方差相等,使用合并方差的两样本 t 检验。取差值为 x̄₁ − x̄₂(第 1 组减第 2 组),求 H₀: μ₁ = μ₂ 的检验统计量 t。

n₁ = 17x̄₁ = 53s₁ = 3n₂ = 5x̄₂ = 51.9s₂ = 5.5
t =
8.假设检验与置信区间困难
μ₀x̄c

在 α = 0.05 下,用容量为 25 的样本对 H₀: μ = 80 与 H₁: μ > 80 进行单侧 z 检验;已知标准差为 5。实际上均值为 81.8。 求第二类错误的概率 β,以百分比表示。

μ₀ = 80μ = 81.8σ = 5n = 25α = 0.05
β = %

3溶液

1.循证实践统计学

答案: NNH = 6

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。

事件发生率

EER = 40/110 = 0.3636
CER = 122/680 = 0.1794

需要伤害人数

ARI = 0.3636 − 0.1794 = 0.1842
NNH = 1/0.1842 = 5.428 → 6

答案

NNH = 6

每治疗约 6 名患者,就有一名患者因治疗而出现该副作用。

2.循证实践统计学

答案: NNT = 7

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。

绝对风险降低

ARR = 0.37·0.45 = 0.1665

需要治疗人数

NNT = 1/0.1665 = 6.006 → 7

答案

NNT = 7

相同的相对效果,在基线风险越高时,NNT 越小。

3.描述统计

答案: s = 11.41

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 = 141/5 = 28.2

离差平方

Σ(x − x̄)² = 15.8² + (−4.2)² + 7.8² + (−11.2)² + (−8.2)² = 520.8

标准差

s = √(520.8/4) = 11.41

答案

s = 11.41
4.描述统计

答案: P = 0.8944

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 = 1.25

标准正态分布表

Φ(1.25) = 0.8944
P = 0.8944

答案

P = 0.8944
5.置信区间

答案: 上限 = 4.305 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.

点估计

x̄₁ − x̄₂ = 57 − 58 = −1

标准误

SE = √(15²/80 + 19²/80) = 2.706

误差范围

E = 1.96·2.706 = 5.305

区间

−1 ± 5.305 → [−6.305, 4.305]

答案

上限 = 4.305 h

区间包含 0,所以数据没有显示出显著差异。

6.置信区间

答案: n = 531

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 = (1.645·28/2)² = 530.4

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 531

答案

n = 531
7.假设检验与置信区间

答案: t = 0.594

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.

合并方差

sp² = (16·3² + 4·5.5²)/20 = 13.25
sp = 3.64

标准误

SE = 3.64·√(1/17 + 1/5) = 1.852

检验统计量

t = (53 − 51.9)/1.852 = 0.594

答案

t = 0.594

df = 20 时,双侧 5% 的临界值为 2.086;|t| 更小,所以不拒绝 H₀。

8.假设检验与置信区间

答案: β = 43.84 %

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 = 5/√25 = 1
x̄c = 80 + 1.645·1 = 81.64

真实均值下的 z

z = (81.64 − 81.8)/1 = −0.155

第二类错误

功效 = P(Z > −0.155) = 56.16%
β = 100% − 56.16% = 43.84%

答案

β = 43.84%

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