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13602.523204新发病例77

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 77 例新发病例。求发病率IR,每 1000 人年。 保留一位小数。

360 × 2.5 年320 × 4 年77 新发病例
IR = 每 1000 人年
2.循证实践统计学困难
对照11%治疗?

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 不用某种药物时,11% 的患者在一年内出现某种副作用。该药使此风险升高,相对危险度 RR = 1.33。求需要伤害人数NNH:需要多少患者服药一年,才会多出一名患者发生该副作用? 向上取整到整数患者。

对照 11%RR = 1.33
NNH =
3.描述统计中等
253035404550

求数据的样本标准差 s:42, 40, 21, 29, 50。

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 170,标准差为 20。数值低于 146 的比例 P 是多少?

μ = 170σ = 20x = 146
P =
5.置信区间中等
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

比较两种手机型号的电池续航时间。型号 1:40 部手机,均值 122 h,已知标准差 14 h。型号 2:40 部手机,均值 115 h,已知标准差 7 h。 求 μ₁ − μ₂ 的 90% 置信区间的下限。

n₁ = 40x̄₁ = 122 hσ₁ = 14 hn₂ = 40x̄₂ = 115 hσ₂ = 7 h90%
下限 = h
6.置信区间困难
p ≈ 0.7, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0299%

一项预研究表明,约有 0.7 的产品有缺陷。 必须检验多少件产品 n,才能使比例的 99% 置信区间的误差范围不超过 0.02?

p ≈ 0.7E = 0.0299%
n =
7.假设检验与置信区间中等
t −2.01102.011

49 名学生的样本平均分为 503,样本标准差为 10。求 H₀: μ = 500 的检验统计量 t。

μ₀ = 500x̄ = 503s = 10n = 49
t =
8.假设检验与置信区间困难
μ₀x̄c

在 α = 0.05 下,用容量为 100 的样本对 H₀: μ = 100 与 H₁: μ > 100 进行单侧 z 检验;已知标准差为 10。实际上均值为 103.1。 求第二类错误的概率 β,以百分比表示。

μ₀ = 100μ = 103.1σ = 10n = 100α = 0.05
β = %

3溶液

1.循证实践统计学

答案: IR = 35.3 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 = 360·2.5 + 320·4 = 2180

发病率

IR = 77/2180·1000 = 35.3 每 1000 人年

答案

IR = 35.3 每 1000 人年
2.循证实践统计学

答案: NNH = 28

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。

用药时的风险

0.11·1.33 = 0.1463

绝对风险增加

ARI = 0.1463 − 0.11 = 0.0363

需要伤害人数

NNH = 1/0.0363 = 27.55 → 28

答案

NNH = 28
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 = 182/5 = 36.4

离差平方

Σ(x − x̄)² = 5.6² + 3.6² + (−15.4)² + (−7.4)² + 13.6² = 521.2

标准差

s = √(521.2/4) = 11.41

答案

s = 11.41
4.描述统计

答案: P = 0.1151

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 = −1.2

标准正态分布表

Φ(−1.2) = 0.1151
P = 0.1151

答案

P = 0.1151
5.置信区间

答案: 下限 = 2.929 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 = 122 − 115 = 7

标准误

SE = √(14²/40 + 7²/40) = 2.475

误差范围

E = 1.645·2.475 = 4.071

区间

7 ± 4.071 → [2.929, 11.07]

答案

下限 = 2.929 h

区间不包含 0,所以两个均值有显著差异。

6.置信区间

答案: n = 3484

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0.5, which gives the largest n.

解出 n

n = 2.576²·0.7·0.3/0.02² = 3484

向上取整

n = 3484

答案

n = 3484
7.假设检验与置信区间

答案: t = 2.1

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 = 10/√49 = 10/7 = 1.429

检验统计量

t = (503 − 500)/1.429 = 2.1

答案

t = 2.1
t0.025; df = 48 = 2.011

|t| > 2.011,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 = 7.283 %

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 = 10/√100 = 1
x̄c = 100 + 1.645·1 = 101.6

真实均值下的 z

z = (101.6 − 103.1)/1 = −1.455

第二类错误

功效 = P(Z > −1.455) = 92.72%
β = 100% − 92.72% = 7.283%

答案

β = 7.283%

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