Medicinsk statistik I

1. Medicinsk statistik I Läkarprogrammet T5 HT 2013 Susann Ullén FoU-centrum Skåne Skånes Universitetssjukhus

2. Medicinsk statistik • Varför behöver Ni kunskap i medicinsk statistik? • Självständigt arbete • Framtida arbete • Kunna tolka resultat från andra studier • Analysera data • Presentera resultat • …

3. Medicinsk statistik LITTERATURTIPS Jonas Björk ”Praktisk statistik för medicin och hälsa”

4. Målpopulation Stickprov Stickprov Datainsamling Beskrivning Deskriptiv statistik Analys Analytisk statistik Slutsats

5. Vilka personer gäller resultatet för? • Gruppen personer som man vill kunna dra slutsatser om kallas målpopulation • Exempel på målpopulationer: • Personer som kommer till akuten med bröstsmärtor • Barn under 5 år • Rökare • Typ 2-diabetiker

6. Systematiska fel - bias • Kan ge fel tolkning av resultatet • Olika typer av systematiska fel: • Urvalet inte är representativt för populationen • Icke-slumpmässigt urval • Bortfall • Felaktigheter i datainsamling • Fel svar från apparatur • Otydligt formulerade enkätfrågor • Bristande jämförbarhet i de grupper som jämförs • Skillnader i utgångsläge mellan patientgrupper

7. Undersökningsupplägg • Undersökningen påverkar skeendet • Experiment, tex klinisk prövning • Undersökningen påverkar inte skeendet • Observationsundersökning • Tvärsnittsundersökning • Longitudinell undersökning

8. Observationsundersökning • Påverkar inte skeendet utan jämför grupperingar som har uppstått utan påverkan • Rökare jämfört med icke rökare • Boende i stad jämfört med boende på landsbygd • Personer med en viss diagnos jämfört med personer utan den diagnosen • Gruppskillnaden behöver inte bero på den faktor vi vill studera

9. Experiment - Randomisering • Slumpvis bestämning av vilka patienter som får vilken av två (eller flera) behandlingar • Är ofta lämpligt vid kliniska prövningar • Ger två grupper som är lika vid start-tillfället och eventuella skillnader som uppstår kan antas bero på behandlingseffekten

10. Placeboeffekt • Patientens förväntade effekt av behandlingen • Kan medföra att effekt kan observeras av verkningslös behandling • Kontrollgrupp kan användas för att skilja på behandlingseffekt och placeboeffekt • Bäst att låta kontrollgruppen använda nuvarande behandling, ”gold standard” • Blindning • Enkelblind • Dubbelblind

11. Datatyper Kontinuerliga data – mäts på en intervallskala Exempel: Vikt, längd, ålder, blodtryck Diskreta data – data som mäts på en intervallskala men bara kan anta vissa värden Exempel: Antal barn, antal bakterier

12. Datatyper • Ordinaldata – klassdata/kategoriindelning med rangordning • Exempel: klassificering av smärta enligt • låg – måttlig – hög – outhärdlig, 1 – 2 – 3 – 4 • Ej säkert att 2-1 = 3-2 • Ej säkert att 4 är dubbelt så mycket som 2 Nominaldata – klassdata/kategoriindelning utan rangordning Exempel: Kön, bostadsort, behandlingsgrupp

13. Målpopulation Stickprov Stickprov Datainsamling Beskrivning Deskriptiv statistik Analys Analytisk statistik Slutsats

14. Deskriptiv statistik • Beskrivning av materialet • Grafiskt • Figurer • Numeriskt • Genomsnittsmått • Spridningsmått

15. GenomsnittsmåttLägesmått, centralmått, tyngdpunktVar ligger tyngdpunkten?Hur kan tyngdpunkten anges?

16. Genomsnittsmått Medelvärde Summan av observationerna dividerat med antalet observationer Median Den mittersta observationen om observationerna sorteras i storleksordning

17. Medelvärde eller median ? • Valet görs utifrån hur data ser ut • Symmetriska data på intervallskala • Asymmetriska data på intervallskala • Ordinaldata

18. Symmetriska kontinuerliga data Medelvärde = Median Exempel: Födelsevikt, längd I figuren: Medelvärde = 24 Median = 24 Använd medelvärdet!

19. Asymmetriska kontinuerliga data Data är skevt åt höger eller åt vänster Medelvärdet < Medianen Medelvärdet > Medianen I figuren: Medelvärdet = 8 Medianen = 5 Använd medianen!

20. Utfall på ordinalskala – ExempelModified Ranking Scale – Grad av handikapp efter stroke (Hacke et al. 2008) Använd medianen! (Kasner 2006)

21. Varför inte alltid använda medelvärdet? Exempel I en enkätundersökning fanns följande fråga: Hur ofta tränar du? Aldrig 0 poäng 0 poäng 1-4 gånger i månaden 1 poäng 1 poäng eller 5-8 gånger i månaden 2 poäng 3 poäng Mer än 8 gånger i månaden 3 poäng 6 poäng Medelvärdet blir beroende av hur man kodar variabeln!

22. Nominaldata Här är lägesmått inte meningsfulla. I figuren: Malmö = 24% (60) Göteborg = 50% (125) Stockholm = 26% (65) Ange andelar och antal!

23. Sammanfattning

24. Spridning Liten spridning Stor spridning

25. Spridningsmått Beskriver hur pass koncentrerade data är kring centralvärdet Olika mått används för symmetriska och asymmetriska data Symmetri – spridningsmått baseras på medelvärde Asymmetri – spridningsmått baseras INTE på medelvärde

26. Spridningsmått • Standardavvikelse,genomsnittliga avvikelsen från medelvärdet • Percentiler och kvartiler, delar data i bestämda proportioner • Variationsvidd, differensen mellan max och min

27. Percentiler • Beskriver hur stor andel av observationerna som ligger under värdet • 10% ligger under 10:e percentilen • 20% ligger under 20:e percentilen etc. Kvartiler delar upp data i fyra lika stora delar; Undre kvartil = Övre kvartil =

28. Sammanfattning

29. Hur vet vi om det är symmetriskt? • Grafiskt se om värdena ser symmetriska ut, tex med histogram eller boxplot (lådagram) • Medianen och medelvärdet skall vara lika • Avståndet mellan median och symmetriska percentiler skall vara lika stora, t.ex. jämföra avståndet av övre kvartilen med medianen och undre kvartilen med medianen. Dessa avstånd skall vara lika. Max Övre kvartil Median Undre kvartil Min

30. Normalfördelningen X=medelvärde S=SD=standardavvikelse Referensintervall Medelvärdet ± 1 SD täcker 68% av data Medelvärdet ±2 SD täcker 95% av data Medelvärdet ± 3 SD täcker 99.7% av data

31. Stickprov Målpopulation Stickprov Datainsamling Beskrivning Deskriptiv statistik Analys Analytisk statistik Slutsats

32. Punktskattning • Stickprovet används för att skatta värden i studiepopulationen - Medelvärdet är exempel på en punktskattning.

33. Skattningar – standardfel (medelfel) • Varje skattning har en osäkerhet • Osäkerheten kan mätas med standardfelet (standard error, SE) • SE för medelvärde: s = standardavvikelsen n = antal observationer • Ju större n ju mindre blir SE

34. Standardfel - exempel Medellängden hos individer i två populationer Stor spridning • Patienter i ett väntrum på en akutmottagning Medelvärde=150cm; standardavvikelse=25 Liten spridning • Barn i årskurs 5 Medelvärde=150cm; standardavvikelse=10

35. Standardfel - exempel Elever i årskurs 5 Patienter i ett väntrum på en akutmottagning Medel=150, s=10 Medel=150, s=25 100 observationer Medel = 150,4 s = 28,9 SE = 2,9 100 observationer Medel = 149,2 s = 8,6 SE = 0,9 10 observationer Medel = 141,2 s = 32,4 SE = 10,2 10 observationer Medel = 149,2 s = 8,2 SE = 2,6

36. Konfidensintervall • SE kan användas för att beräkna ett konfidensintervall (KI) • Med en viss säkerhet täcker konfidensintervallet det sanna värdet • Konfidensintervallets bredd beror av • Storleken på SE (och därmed antalet individer i stickprovet samt spridningen) • Konfidensgraden – hur säker man vill vara

37. Konfidensintervall • Om man gör 100 konfidensintervall med konfidensgrad 95% så kommer i genomsnitt 95 av de 100 intervallen att innehålla den sanna parametern.

38. Beräkning av konfidensintervall Generell formel för konfidensintervall Skattning ± konstant*SE Konfidensgrad på 90% ger en konstant = 1.64 Konfidensgrad på 95% ger en konstant = 1.96 Konfidensgrad på 99% ger en konstant = 2.58 Konstanterna kommer från Normalfördelningen.

39. Konfidensintervall Exempel • Patienter i ett väntrum på en akutmottagning • Tar ut ett stickprov på 100 individer • Beräknar ett 95% KI Med 95 procent säkerhet finns den genomsnittliga längden i den underliggande målpopulationen mellan 144.7 och 156.1 cm. Det ”sanna” medelvärdet ligger med 95% säkerhet i intervallet medelvärdet ± 2*SE

40. Referensintervall • Ett referensintervall säger något om spridningen i studiepopulationen • Istället för att använda SE används standardavvikelsen, s.

41. Referensintervall • Exempel • Stickprov om 100 individer till patienter i ett väntrum på en akutmottagning • Beräkning av 95% referensintervall • = 150,4 ± 1.96*28.9 = [93.8; 207.0] • 95% av målpopulationen bör vara mellan 94 och 207 cm ”medelvärde ± 2* standardavvikelser ” täcker 95% av data i studiepopulationen

42. Sammanfattning • Konfidensintervalloch referensintervall är beräknade baserat på data från stickprovet men drar slutsatser om studiepopulationen! • KONFIDENSINTERVALL: • Medelvärdet i studiepopulationen ligger med 95% säkerhet inom gränserna • REFERENSINTERVALL: • 95% av studiepopulationen har ett värde inom gränserna

43. Förutsättningar för konfidens – och referensintervall • Stickprovet måste vara representativt för studiepopulationen • Kontinuerlig data måste vara approximativt normalfördelade • Stickprovet är normalfördelat • eller • Stickprovet stort

44. T-fördelningen Konstanten c=1.96 i formeln Medelvärdet ± c*SE kommer från den standardiserade normalfördelningen vid konfidensgraden 95% För små stickprov blir KI för snäva, går inte upp till den önskade konfidensgraden Hur löser vi det?

45. T-fördelningen • Vi löser det genom att använda t-fördelningen med n-1 frihetsgrader för att bestämma konstanten c - Ex. om vi har n=10 så blir antalet frihetsgrader 10-1=9 • I en tabell kan man ta reda på att c=2.26

46. T-fördelningen • En fördelning som mycket påminner om normalfördelningen men som för små stickprov gör att vi bättre uppnår den önskade konfidensgraden Vad är små stickprov?

47. Tumregel - stickprovsstorlek Antal oberoende observationer Tumregel n<20 Beräkna bara konfidensintervall om det sedan tidigare är känt att den variabel som studeras är normalfördelad. Använd t-fördelningen med n-1 frihetsgrader för att bestämma konstanten c n: 20-50 Beräkna konfidensintervall om mätvariabeln är någorlunda normalfördelad. Använd t-fördelningen med n-1 frihetsgrader för att bestämma konstanten c n>50 Konfidensintervall kan beräknas oavsett hur variabeln som undersöks är fördelad i studiepopulationen. Den standardiserade normalfördelningen ger fortfarande något för låga värden på c; skillnaden jämfört med korrekta värdet hämtat från t-fördelningen är dock försumbart

48. Hur gör vi med data som inte är kontinuerliga/normalfördelade?

49. Exempel • Ett nytt läkemedel ska testas. Hur många kände sig bättre av det nya läkemedlet?

50. Konfidensintervall för en andel • Antag att q = punktskattningen • q är andelen i stickprovet, q ligger mellan 0-1 • Konfidensintervall för andelar beräknas n=antalet individer i stickprovet c=konstant (samma som i tidigare beräkningar) Förutsättning: q*(1-q)*n > 10