描述性統計學概念

描述性統計學概念

醫學研究部生統小組

陳俊朋

Outline

• 統計名詞定義(p-value, SD, SE, CI)

• 資料型態

• 各種測量尺度對應的分析方法

• 常態分佈

• 描述性統計檢定

• Statistic chart

• ROC; Kappa

• SPSS操作步驟

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What is p-value?

• 又稱為significance level ：

– 以檢定統計量計算而得，用以衡量樣本資料接受或 拒絕虛無假設的程度。

• p值是機率，其值介於0與1之間

• 一般定義p < 0.05表示有統計上顯著差異

• e.g. p<0.05 or p<0.0001

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95% Confidence Interval

• Interpretation of confidence interval

 信賴區間(Confidence Intervals; CI)：群體的正確數 值會落在這個數值範圍內。

 95% CI表示有95%的信心確定群體的正確數值會落

在這個數值範圍內。

當解讀信賴區間的時候，我們有興趣的是……

• 信賴區間有多寬?

 寬區間代表估計並不精準；窄區間則代表精準估計

• 可以從中取得哪些臨床觀點?

 上限與下限可讓我們評估哪些結果具有臨床重要性

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95% Confidence Interval

• 一篇研究指出，骨關節炎病人接受諮詢，相較於傳統 照護，4個月後，體重下降的幅度比傳統照護顯著...

– 諮詢組: 1.11 kg (95% CI, 0.70~1.52 kg)

– 傳統照護組: 0.37 kg (95% CI, 0.02~0.72 kg)

– 兩組間，體重下降平均值差異達統計顯著水準 0.74 kg (95% CI, 0.20~1.28 kg) (P=0.007)

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Standard Deviation / Standard Error

名詞 簡稱 公式 意義

Standard Deviation

SD 樣本各資料點

分布的離散或 變異情形

Standard Error SE 樣本平均值的

估計準確度

• 圖形比較

n



Annals of the rheumatic diseases, 2019, annrheumdis-2018-214400

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• Discrete

 e.g. Number of children

• Continuous

 e.g. Height, Weight

• Ordinal

 e.g. Pain severity

• Nominal

 e.g. Race, Gender

Variable type

Quantitative (numerical values)

Qualitative

(code numerical values)

Data definition

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Data type/Statistical method

Data type Two group Three group Correlation

Independent Paired Independent Continuous Continuous

-parametric Independent T- test

Paired T- test

ANOVA Pearson

correlation

-nonparametric Mann-Whitney U test

Wilcoxon signed-rank test

Kruskal-Wallis test

Spearman

rank correlation

Nominal Chi-square test/Fisher’s exact test

McNemar test

Chi-square test

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Tests of Normality

• Normal distribution (Gaussian distribution)

• Mean=Median=Mode

Normal

Left-skew

Right-skew Mean<Median<Mode

Mean>Median>Mode ⁹

Mean / Median

• 平均數易受到極端值的影響

• 用Boxplot找出極端值

Oncotarget 5.22 (2014): 11168. ¹⁰

Boxplot

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Hypothesis Testing

• Hypotheses

– Null hypothesis (H₀)

– Alternative hypothesis (H₁)

無差異 有差異

無差異 有差異

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type I or type II error

• H0：減肥藥不具減重療效

• H1：減肥藥具有減重療效

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Independent T-test

 Independent variable： ESRD and control (Two groups)

 Dependent variable ：Age、BMI、SBP、DBP…. (Continuous)

J Renin Angiotensin Aldosterone Syst. 2015 Mar;16(1):203-10. ¹⁴

Mann-Whitney U test

• Independent variable： HM and Non-HM (Two groups)

• Dependent variable：Total Pringle clamping、Op time..(Continuous)

World Journal of Surgical Oncology (2017) 15:194¹⁵

Chi-square test/Fisher’s exact test

• Independent variable： Positive and Negative (Nominal)

• Dependent variable：Age group、Gender…. (Nominal)

Journal of neuro-oncology 140.1 (2018): 37-47.¹⁶

Paired T-test / Wilcoxon signed-rank

• Independent variable：Pre-intervention and Post-intervention (Paired)

• Dependent variable：BMI、SBP….(Continuous)

Midwifery 68 (2019): 39-47¹⁷

Kruskal-Wallis test/ ANOVA

• Independent variable：

Tocilizumab, Abatacept and Tofacitinib (Three groups)

• Dependent variable：Age,

Disease duration…(Continuous)

Annals of the rheumatic diseases, 2019, annrheumdis-2018-214400

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組數超過兩組 -Post Hoc Tests

• p-value < 0.05; 若拒絕虛無假設表示至少有一組平均值不相等，

並非所有平均值均不相等

• 兩兩比較(pairwise comparison) :

– 3 組(A,B,C)比較: (A v.s. B)( A v.s. C) (B v.s.C)

– 4組比較 : 6種兩兩比較

• 至少一次檢定的p值小於0.05的機率 – 4組比較

• 常見post hoc比較法 – Bonferroni method – Scheffe method

– Least squares difference method (LSD) 1 (1 0.05)  6  0.26

1 (1 0.05)  ⁿ

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McNemar test

• 僅適用22 table

• 同一人前後測/兩種不同診斷工具

Statistical methods in medical research, 2017, 26.1: 142-154.

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• Pearson correlation

– Normal distribution – Continuous

• Spearman rank correlation – Skewed distribution – Ordinal/ Continuous

Correlation

說明：(相關係數數值範圍為-1~1) 相關係數 相關程度

1 完全相關

0.7~0.99 高度相關

0.5~0.69 中度相關

0.25~0.49 低度相關

0~0.24 無相關

Scientific reports 7 (2017): 40055.

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• Pearson correlation • Spearman rank correlation

Scatter plot

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Dot plot

Table. (N=77)

eGFR≥60 (n=44) eGFR<60 (n=33) p value Hb 13.7 (12.5-15.0) 12.7 (10.9-13.5) 0.004**

Mann-Whitney U test, Median (IQR).

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ROC curve

• Optimal cutoff

• Diagnostic test evaluation

• 離左上角最近的點

• sensitivity + specificity 最大的點

• 離對角線垂直距離最大的點

(這段長度又稱為Youden Index = sen+spe-1)_pIP10.1

0 20 40 60 80 100

0 20 40 60 80 100

100-Specificity

Sensitivity

Sensitivity: 78.0 Specificity: 70.8 Criterion : >382.68

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International journal of oral and maxillofacial surgery 47.6 (2018): 699-707.²⁵

Kappa test

• 類別型資料，需測量兩次

– 評估兩位以上的醫護人員(或檢驗方法)診斷結果是否一致 – 評估同一位醫護人員(或檢驗方法)重複診斷結果是否一致

說明：(數值範圍為-1~1)

Kappa值 一致性程度

0.0~0.20 極低的吻合度(slight) 0.21~0.40 一般的吻合度(fair)

0.41~0.60 中等的吻合度(moderate) 0.61~0.80 高度的吻合度(substantial)

0.81~1 幾乎完全吻合(almost perfect)

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Orthopaedic surgery 10.3 (2018): 212-217.

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SPSS 操作 - 常態檢定

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分析>描述性統計>探索

p<0.05 代表資料呈非常態分佈

SPSS 操作 - 卡方檢定

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分析>描述性統計>交叉表

SPSS 操作 - 卡方檢定

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Table.

Non-HD (n=65)

HD

(n=35) Pvalue

Gender 0.053

F 29 (44.6%) 8 (22.9%) M 36 (55.4%) 27 (77.1%) Chi-square test.

SPSS 操作 - 相關

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分析>相關>雙變數

Pearson 用於資料呈常態分佈

Spearman 用於資料呈非常態分佈

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SPSS 操作 - 相關

Table. N=100

VO2max

rs p

Age -0.136 0.179

Weight -0.288 0.004**

Spearman's rho Coefficient.

SPSS 操作 - 兩組獨立樣本 ( 常態 )

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分析>比較平均數法>獨立樣本T檢定

SPSS 操作 - 兩組獨立樣本 ( 常態 )

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SPSS 操作 - 兩組獨立樣本 ( 非常態 )

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分析>無母數檢定>歷史對話記錄>2個獨立樣本

SPSS 操作 - 三組獨立樣本 ( 常態 )

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分析>比較平均數法>單因子變異數分析

SPSS 操作 - 三組獨立樣本 ( 常態 )

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p＞0.05 三組變異數無差異(同質性)

SPSS 操作 - 三組獨立樣本 ( 非常態 )

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分析>無母數檢定>歷史對話記錄>K個獨立樣本

SPSS 操作 - 前後測比較 ( 常態 )

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分析>比較平均數法>成對樣本T檢定

SPSS 操作 - 前後測比較 ( 非常態 )

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分析>無母數檢定>歷史對話記錄>2個相關樣本

SPSS 操作 - 前後測比較 ( 非常態 )

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感謝您的聆聽！

Thank you !