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
病例人年暴露1903800未暴露10500

练习题(虚构数值,不作为临床指导)。 在一项队列研究中,暴露者贡献了 3800 人年,有 190 例新发病例;未暴露者贡献了 500 人年,有 10 例新发病例。求发病率比IRR(暴露组对未暴露组)。 保留两位小数。

暴露: 190/3800 PY未暴露: 10/500 PY
IRR =
2.循证实践统计学困难
CER23%EER?RRR 22%

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 22%(RRR = 22%)。在某患者群体中,不治疗时五年内的风险(CER)为 23%。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 = 22%CER = 23%
NNT =
3.描述统计中等
152025303540

求数据的样本标准差 s:17, 36, 29, 28, 44, 12, 36。

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 170,标准差为 20。数值低于 190 的比例 P 是多少?

μ = 170σ = 20x = 190
P =
5.置信区间中等
x̄E₁ = 390%, n = 36x̄E₂ = ?95%, n = 36

基于 36 个观测值且 σ 已知的均值 90% 置信区间,其误差范围为 3。 用同样的数据计算 95% 区间,其误差范围 E₂ 是多少?

90%n₁ = 36E₁ = 395%
E₂ =
6.置信区间困难
n = 20σ = ?Us = 8.895%

20 根机加工轴的直径样本标准差为 8.8 µm。假设直径服从正态分布,求总体标准差 95% 置信区间的下限 σ。df = 19 时,χ² 分布有 2.5% 位于 8.907 以下,2.5% 位于 32.852 以上。

n = 20s = 8.8 µmχ² = 8.907, 32.852
σ = µm
7.假设检验与置信区间中等
t −2.06402.064

25 名学生的样本平均分为 117.9,样本标准差为 4。求 H₀: μ = 120 的检验统计量 t。

μ₀ = 120x̄ = 117.9s = 4n = 25
t =
8.假设检验与置信区间困难
z −1.9601.96

25 次测量的样本均值为 206。总体标准差为 12。求均值 95% 置信区间的下限 L。

x̄ = 206σ = 12n = 2595%
L =

3溶液

1.循证实践统计学

答案: IRR = 2.5

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。

发病率

暴露: 190/3800 = 50 每 1000 人年
未暴露: 10/500 = 20 每 1000 人年

率比

IRR = 50/20 = 2.5

答案

IRR = 2.5
2.循证实践统计学

答案: NNT = 20

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 = 0.23·0.22 = 0.0506

需要治疗人数

NNT = 1/0.0506 = 19.76 → 20

答案

NNT = 20

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 = 11.23

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 = 202/7 = 28.86

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−11.86)² + 7.143² + 0.1429² + (−0.8571)² + 15.14² + (−16.86)² + 7.143² = 756.9

标准差

s = √(756.9/6) = 11.23

答案

s = 11.23
4.描述统计

答案: P = 0.8413

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

标准正态分布表

Φ(1) = 0.8413
P = 0.8413

答案

P = 0.8413
5.置信区间

答案: E₂ = 3.574

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

误差范围之比

E₂/E₁ = (1.96/1.645)·√(36/36) = 1.191

新的误差范围

E₂ = 3·1.191 = 3.574

答案

E₂ = 3.574
6.置信区间

答案: σ = 6.692 µm

方差的区间:(n − 1)s²/σ² 服从自由度为 n − 1 的 χ² 分布。σ² 的 95% 区间从 (n − 1)s² 除以上侧 χ² 值(其上方占 2.5%)到 (n − 1)s² 除以下侧 χ² 值(其下方占 2.5%);σ 的区间是这两个限值的平方根。它关于 s 不对称。

平方和

(n − 1)s² = 19·8.8² = 1471

σ² 的限值

1471/32.852 = 44.79
1471/8.907 = 165.2

σ 的限值

σ = √44.79 = 6.692 µm

答案

σ = 6.692 µm

σ 的 95% 区间:[6.692, 12.85] µm。

7.假设检验与置信区间

答案: t = −2.625

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 = 4/√25 = 4/5 = 0.8

检验统计量

t = (117.9 − 120)/0.8 = −2.625

答案

t = −2.625
t0.025; df = 24 = 2.064

|t| > 2.064,所以在 5% 水平下拒绝 H₀(双侧)。

8.假设检验与置信区间

答案: L = 201.3

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)。

误差范围

E = 1.96·12/√25 = 4.704

区间端点

L = 206 − 4.704 = 201.3

答案

L = 201.3

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