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
Se81%Sp71%LR− = ?

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 一项检测的灵敏度为 81%,特异度为 71%。 求阴性似然比LR−。 保留两位小数。

Se = 81%Sp = 71%
LR− =
2.循证实践统计学困难
检测有疾病无疾病总数正数?负数总数10 000

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 用灵敏度为 74%、特异度为 80% 的检测对 10 000 人进行筛查。该病的患病率为 15%。 预期会有多少假阳性结果FP?

N = 10 000p = 15%Se = 74%Sp = 80%
FP =
3.描述统计中等
202530354045

求数据的样本标准差 s:48, 34, 45, 28, 30, 18。

n = 6
s =
4.描述统计困难
z −2−1012

某量服从正态分布,平均数为 170,标准差为 12。数值高于 177.2 的比例 P 是多少?

μ = 170σ = 12x = 177.2
P =
5.置信区间中等
n = 30, s = 4.5LUx̄ = 22E = ?95%

一个包含 30 个个体的样本,均值为 22,标准差 s = 4.5。总体近似服从正态分布。 求均值的 95% 置信区间的误差范围 E。

n = 30x̄ = 22s = 4.595%t(29) = 2.045
E =
6.置信区间困难
μ₁ − μ₂, t(10) = 2.2280LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

对两种肥料进行试验。地块组 1:5 块地,平均产量 87.5 kg,标准差 6 kg。地块组 2:7 块地,均值 79.5 kg,标准差 8 kg。假设方差相等(合并 t,df = n₁ + n₂ − 2)。 求 μ₁ − μ₂ 的 95% 置信区间的上限。

n₁ = 5x̄₁ = 87.5s₁ = 6n₂ = 7x̄₂ = 79.5s₂ = 895%t(10) = 2.228
上限 = kg
7.假设检验与置信区间中等
−1.961.96z = ?

两条生产线生产同一种零件。生产线 1:60 个零件的样本平均长度为 108.5 mm,该生产线的已知标准差为 9 mm。生产线 2:50 个零件的样本均值为 98.7 mm,已知标准差为 20 mm。取差值为 x̄₁ − x̄₂(生产线 1 减生产线 2),求 H₀: μ₁ = μ₂ 的检验统计量 z。

n₁ = 60x̄₁ = 108.5 mmσ₁ = 9 mmn₂ = 50x̄₂ = 98.7 mmσ₂ = 20 mm
z =
8.假设检验与置信区间困难
μ₀x̄c

在 α = 0.05 下,用容量为 36 的样本对 H₀: μ = 50 与 H₁: μ < 50 进行单侧 z 检验;已知标准差为 3。实际上均值为 49.5。 求第二类错误的概率 β,以百分比表示。

μ₀ = 50μ = 49.5σ = 3n = 36α = 0.05
β = %

3溶液

1.循证实践统计学

答案: LR− = 0.27

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。

阴性似然比

LR− = (1 − 0.81)/0.71 = 0.2676 ≈ 0.27

答案

LR− = 0.27
2.循证实践统计学

答案: FP = 1700

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。

患病者和未患病者

10 000·0.15 = 1500
10 000 − 1500 = 8500

假阳性

FP = 8500·0.2 = 1700

答案

FP = 1700

在 2810 个阳性结果中,只有 1110 人患病(PPV 39.5%)。

3.描述统计

答案: s = 11.18

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 = 203/6 = 33.83

离差平方

Σ(x − x̄)² = 14.17² + 0.1667² + 11.17² + (−5.833)² + (−3.833)² + (−15.83)² = 624.8

标准差

s = √(624.8/5) = 11.18

答案

s = 11.18
4.描述统计

答案: P = 0.2743

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 = 0.6

标准正态分布表

Φ(0.6) = 0.7257
P = 1 − 0.7257 = 0.2743

答案

P = 0.2743
5.置信区间

答案: E = 1.68

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。

临界值

df = n − 1 = 29, t = 2.045

误差范围

E = 2.045·4.5/√30 = 1.68

答案

E = 1.68
6.置信区间

答案: 上限 = 17.48 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.

合并标准差

sp² = (4·6² + 6·8²)/10 = 52.8
sp = 7.266

误差范围

E = 2.228·7.266·√(1/5 + 1/7) = 9.48

区间

8 ± 9.48 → [−1.48, 17.48]

答案

上限 = 17.48 kg
7.假设检验与置信区间

答案: z = 3.205

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.

差值的标准误

SE = √(9²/60 + 20²/50) = √9.35 = 3.058

检验统计量

z = (108.5 − 98.7)/3.058 = 3.205

答案

z = 3.205

|z| > 1.96,所以在 5% 水平下拒绝 H₀(双侧)。

8.假设检验与置信区间

答案: β = 74.05 %

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 = 3/√36 = 0.5
x̄c = 50 − 1.645·0.5 = 49.18

真实均值下的 z

z = (49.18 − 49.5)/0.5 = −0.645

第二类错误

功效 = P(Z < −0.645) = 25.95%
β = 100% − 25.95% = 74.05%

答案

β = 74.05%

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