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223707930ab对照141299440cd

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 在一项随机试验中,930 名患者接受新疗法,440 名接受对照治疗。表中显示每组有多少人出现了结局(如卒中等不良事件)。 求绝对风险降低ARR,以百分数表示。 保留一位小数。

治疗: 223/930对照: 141/440
ARR = %
2.循证实践统计学困难
检验前20%检验后?p′LR−

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 一位患者某病的检验前概率为 20%。一项灵敏度为 84%、特异度为 76% 的检测结果为负数。求该病的检验后概率p′,以百分数表示。 保留一位小数。

检验前 20%Se = 84%Sp = 76%负数
p′ = %
3.描述统计中等
152025303540455055

求数据的样本标准差 s:52, 53, 34, 19, 11, 55, 47。

n = 7
s =
4.描述统计困难
z −2−1012

某量服从正态分布,平均数为 500,标准差为 40。数值低于 420 的比例 P 是多少?

μ = 500σ = 40x = 420
P =
5.置信区间中等
n = 7, s = 14.5LUx̄ = 27E = ?95%

一个包含 7 个个体的样本,均值为 27,标准差 s = 14.5。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 = 7x̄ = 27s = 14.595%t(6) = 2.447
E =
6.置信区间困难
σ = 9, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2.599%

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 2.5?

σ = 9E = 2.599%
n =
7.假设检验与置信区间中等
−2.1452.145t = ?df = 14

15 名员工在培训课程前后各参加一次打字测试。记录每人的差值 d = 培训后 − 培训前(每分钟字数)。平均差值为 3.25,差值的标准差为 7.4。求 H₀: μd = 0 的配对检验统计量 t。

n = 15d̄ = 3.25sd = 7.4
t =
8.假设检验与置信区间困难
μ₀x̄c

在 α = 0.01 下,用容量为 36 的样本对 H₀: μ = 500 与 H₁: μ < 500 进行单侧 z 检验;已知标准差为 6。实际上均值为 496.9。 求该检验的功效 1 − β,以百分比表示。

μ₀ = 500μ = 496.9σ = 6n = 36α = 0.01
1 − β = %

3溶液

1.循证实践统计学

答案: ARR = 8.1 %

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 = 223/930 = 0.2398
CER = 141/440 = 0.3205

绝对风险降低

ARR = 0.3205 − 0.2398 = 0.08067 ≈ 8.1%

答案

ARR = 8.1%
2.循证实践统计学

答案: p′ = 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。

似然比

LR− = (1 − 0.84)/0.76 = 0.2105

检验前比值

0.2/(1 − 0.2) = 0.25

检验后比值

0.25·0.2105 = 0.05263

检验后概率

p′ = 0.05263/(1 + 0.05263) = 0.05 = 5%

答案

p′ = 5%
3.描述统计

答案: s = 17.76

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 = 271/7 = 38.71

离差平方

Σ(x − x̄)² = 13.29² + 14.29² + (−4.714)² + (−19.71)² + (−27.71)² + 16.29² + 8.286² = 1893

标准差

s = √(1893/6) = 17.76

答案

s = 17.76
4.描述统计

答案: P = 0.02275

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 = −2

标准正态分布表

Φ(−2) = 0.02275
P = 0.02275

答案

P = 0.02275
5.置信区间

答案: E = 13.41

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 = 6, t = 2.447

误差范围

E = 2.447·14.5/√7 = 13.41

答案

E = 13.41
6.置信区间

答案: n = 86

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 = (2.576·9/2.5)² = 86

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 86

答案

n = 86
7.假设检验与置信区间

答案: t = 1.701

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

平均差值的标准误

SE = 7.4/√15 = 1.911

检验统计量

t = 3.25/1.911 = 1.701

答案

t = 1.701

df = 14 时,双侧 5% 的临界值为 2.145;|t| 更小,所以不拒绝 H₀。

8.假设检验与置信区间

答案: 1 − β = 78.05 %

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 = 6/√36 = 1
x̄c = 500 − 2.326·1 = 497.7

真实均值下的 z

z = (497.7 − 496.9)/1 = 0.774

功率

功效 = P(Z < 0.774) = 78.05%
1 − β = 78.05%

答案

1 − β = 78.05%

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