Тема: Анализ качественных признаков. Таблицы сопряженности

Базовые вопросы к теме

1. Цели биостатистики, предмет биостатистики

2. Применение статистического анализа в медицинских исследованиях

3. Понятие случайной величины

4. Генеральная совокупность и выборка

5. Классификация признаков: количественные и качественные признаки

6. Правила построения гистограмм

7. Основные статистические характеристики случайных величин и их интерпретация

8. Понятие статистических гипотез, гипотезы в медицинских исследованиях

9. Нулевая и альтернативная гипотезы

10. Уровень значимости

11. Статистические критерии – параметрические и непараметрические

12. Алгоритм проверки гипотез

13. Критерий Стъюдента для проверки статистических гипотез: случай зависимых и независимых выборок.

14. Понятие доверительного интервала

15. Непараметрические критерии проверки статистических гипотез

Информационно-дидактический блок

Существует множество признаков, различных явлений и вещей, измерение которых затруднено или вовсе невозможно. Например, как измерить признак «профессия» или «вид патологии», а как сравнить эти признаки для получения статистического представления о профессиональной заболеваемости?

В этих случаях изучается распространенность признаков, частота встречаемости признаков в различных выборках, оценивается взаимосвязь частоты встречаемости одного признака с частотой встречаемости другого признака.

Для этого используются таблицы сопряженности. Столбцы этой таблицы обозначают градации одного признака, строки – градации другого признака. В каждой ячейке записывается число случаев с сопряженными признаками.

Наиболее простой случай таблица 2х2 (исследуется частота совместного распространения двух признака, каждый из которых имеет две градации).

Случай 1. Выборки независимые

Предположим, что у нас есть два качественных признака, характеризующие обследованных лиц.

признак А - район проживания (градации: А1 – городские жители, А2 – сельские жители)

признак В - наличие анемии (градации: В1 – есть анемия, В2 – нет анемии)

В результате проведенного в одной области исследования были получены следующие данные

	А1 (городские)	А2 (сельские)	Всего
В1 (анемия есть)	a	b	a +b
В2 (анемии нет)	c	d	с+d
	n1=a+c	n2=b+d	n =a+b+c+d

Определить отличается ли соотношение больных и здоровых в городе от соотношения в селе. Или иными словами, зависит ли распространенность анемии от места проживания (есть ли связь между местом жительства и уровнем заболевания).

Выдвигаем Н(0): (о независимости) распространенность анемии не зависит от места проживания. Или «соотношение здоровых и больных одинаково в городе и селе».

Поскольку у нас имеются лишь выборочные данные подтвердить или отвергнуть гипотезу мы можем с определенной долей вероятности.

Задаемся уровнем значимости α

Критерием является (хи-квадрат) Пирсона

Находим его критическое значение для заданного уровня значимости α и числа степеней свободы f=1

Если

то Н(0) принимается, т.е. с вероятностью α распространение анемии не зависит от места проживания

В случае

принимается Н(1)

Случай 2. Выборки зависимые

Над одними и теми же объектами проводятся два наблюдения: до и после. (прием лекарства, воздействие, обучение, внушение и т.д.)

Подсчитывается сколько раз данное свойство встречается:

• и «до» и «после», (+,+)

• только «до» (+,-)

• только «после» (-,+)

• ни «до» ни «после» (-,-)

	Температура после
Температура до	нет (-)	есть (+)
есть (+)	a Число изменений от (+) к (-)	c Число сохранивших (+)
нет (-)	b Число сохранивших (-)	d Число изменений от (–) к (+)

• Задаемся уровнем значимости α

• Н(0) – препарат не влияет на температуру, т.е. соотношение людей «с» и «без» температуры после приема препарата не изменилось

• Вычисляем критерий хи-квадрат Макнимара

Если

то Н(0) принимается, т.е. нет оснований утверждать, что препарат влияет на температуру.

• Если

то принимаем Н(1), т.е. с вероятностью более (1- σ) можно утверждать, что препарат влияет на температуру

Работа с преподавателем

Случай 1 Независимые выборки.

Руководствуясь тем, что аспирин препятствует образованию тромбов, Г. Харатер решил проверить, нельзя ли снизить риск тромбоза назначением небольших доз аспирина (160 мг/сут.). Было проведено контролируемое испытание. Все больные, согласившиеся принять участие в испытании и не имевшие противопоказаний к аспирину, были случайным образом разделены на две группы: 1-я получала плацебо, 2-я - аспирин. Исследование проводилось до тех пор, пока общее число больных с тромбозом шунта не достигло 24. Группы практически не различались по возрасту, полу и продолжительности лечения гемодиализом.

В 1-й группе тромбоз шунта произошел у 18 из 25 больных, во 2-й -у 6 из 19. Можно ли говорить о статистически значимом различии доли больных тромбозом, а тем самым об эффективности аспирина?

	Есть тромбоз	Нет трамбоза	Всего
Плацебо	a	b
Аспирин	c	d

H(0):

α =

(Пирсона) =

Случай 2 Зависимые выборки

Было проведено исследование эффективности антитабачной рекламы. Для этого сравнили соотношение курящих/некурящих до и после проведения рекламной компании.

Рекламная компания была проведена среди 100 человек. В результате исследования были получены следующие результаты

	После рекламы
До рекламы	Не курят (-)	Курят (+)
Курят (+)
Не курят (-)

H(0):

α =

(Макнимара) =

Задачи для самостоятельного решения

Вариант 1

До применения нового препарата соотношение между больными и здоровыми составляло 2:3, после его применения стало 1:3. Был ли эффект от применения препарата? Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05

Вариант 2.

В исследуемой выборке количество холостых мужчин составило 42%, а незамужних женщин - 58%. На основании этих данных сделайте вывод о теоретической возможности всех женщин выйти замуж (с уровнем значимости 0,05). Сформулируйте нулевую гипотезу.

Вариант 3

Исследования показали, что в некотором районе до и после проведения профилактических бесед доля курящих составляла 15% и 8% населения, соответственно. Был ли эффект от профилактических бесед. Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05.

Вариант 4

Сравнивалась эффективность двух методов лечения и получены следующие данные

	1 вид лечения	2 вид лечения
Вылечились	58	36
Не вылечились	54	19

Отличаются ли по эффективности эти два вида лечения? Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05.

Вариант 5

На экзамене по биостатистике билет состоял из вопросов из двух разных разделов. Экзамен сдавало 20 студентов. Оказалось, что из первого раздела попались 22 вопроса, из второго раздела - 18. Соотносятся ли эти данные с предположением, что вопросы из обоих разделов попадаются с равной вероятностью. Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05.

Вариант 6

1000 человек классифицировали по признаку дальтонизма. По приведенным ниже данным проверить, есть ли зависимость между наличием дальтонизма и полом человека, при α = 0,05. Сформулируйте нулевую гипотезу.

	Мужчины	Женщины
Дальтоники	38	6
Не дальтоники	442	514

Вариант 7

Во время эпидемии гриппа изучалась эффективность прививок против этого заболевания. Получены следующие результаты:

После прививки		Без прививки
заболели	не заболели	заболели	не заболели
4	192	34	111

Указывают ли эти результаты на эффективность прививок? Сформулируйте нулевую гипотезу. Принять α = 0,05.

Вариант 8

На предприятии химической промышленности заболеваемость составила 37%, в то время как в целом в данном регионе она регистрируется на уровне 23%. Влияют ли условия предприятия на заболеваемость? Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05.

Вариант 9

Данные социологического исследования показали, что среди молодежи спортом занимаются 42 человека из 200 опрошенных, среди лиц старшего возраста – 55 из 325 опрошенных. Определите, есть ли зависимость увлеченности спортом от возраста. Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05.

Вариант10.

Среди 84 подземных рабочих хронический бронхит регистрируется у четверти, у строителей он диагностирован у трети из 105 обследованных. Определить влияет ли профессия на риск возникновения хронического бронхита. У кого эта вероятность выше? Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05.

Вариант 11.

500 человек классифицировали по признаку аллергии к полыни. По приведенным ниже данным проверить, есть ли зависимость между наличием аллергии и полом человека, при α = 0,05.

	Мужчины	Женщины
Есть аллергия	19	20
Нет аллергии	221	240

Вариант 12

Сравнивалась эффективность двух антибиотиков и получены следующие данные

	1 антибиотик	2 антибиотик
Есть эффект	23	38
Нет эффекта	76	65

Отличаются ли по эффективности эти два антибиотика? Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05.

Вариант 13.

После первого года обучения в группе студентов было 9 хорошистов и 6 троечников. На втором курсе группа пополнилась еще тремя студентами, и по итогам сессии 11 стали хорошистами и 7 троечниками. Определить меняется ли успеваемость от курса к курсу и в какую строну? Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05.

Вариант 14.

До применения нового препарата в исследуемой группе насчитывалось 15 больных и 37 здоровых. После применения препарата вылечилось 7 человек. Сформулируйте нулевую гипотезу. Определить эффективность нового препарата с уровнем значимости 0,05.

Вариант 15.

В исследуемом регионе в текущем году родилось 286 мальчиков и 314 девочек. Соотносятся ли эти данные с предположением, что вероятность рождения мальчиков и девочек одинакова. Сформулируйте нулевую гипотезу. Сделайте вывод на уровне значимости 0,05.