题目
某课题组拟进行一项非匹配设计病例对照研究探究吸烟与膀胱癌的关联,假设OR=1.9,人群吸烟率=23%,α=0.05(双侧检验),power=0.90,病例组与对照组拟纳入相同数量的研究对象,则每组的最小样本量n=_____(要求:需使用Excel软件计算,保留整数)。第1空:246
某课题组拟进行一项非匹配设计病例对照研究探究吸烟与膀胱癌的关联,假设OR=1.9,人群吸烟率=23%,α=0.05(双侧检验),power=0.90,病例组与对照组拟纳入相同数量的研究对象,则每组的最小样本量n=_____(要求:需使用Excel软件计算,保留整数)。
第1空:246
题目解答
答案
为了确定非匹配设计病例对照研究中每组的最小样本量,我们需要使用计算病例对照研究样本量的公式。公式如下:
\[ n = \frac{(Z_{1-\alpha/2} + Z_{1-\beta})^2 \cdot (p_1(1-p_1) + p_2(1-p_2))}{(p_1 - p_2)^2} \]
其中:
- $ n $ 是每组的样本量
- $ Z_{1-\alpha/2} $ 是双侧检验中 $ \alpha $ 水平的Z分数
- $ Z_{1-\beta} $ 是 $ \beta $ 水平的Z分数(其中 $ \beta = 1 - \text{power} $)
- $ p_1 $ 是病例组的暴露率
- $ p_2 $ 是对照组的暴露率
已知:
- $ \text{OR} = 1.9 $
- 人群吸烟率 $ p = 0.23 $
- $ \alpha = 0.05 $(双侧检验)
- $ \text{power} = 0.90 $
- 病例组与对照组拟纳入相同数量的研究对象
首先,我们需要找到 $ Z_{1-\alpha/2} $ 和 $ Z_{1-\beta} $:
- 对于 $ \alpha = 0.05 $(双侧检验), $ Z_{1-\alpha/2} = Z_{0.975} = 1.96 $
- 对于 $ \text{power} = 0.90 $, $ \beta = 1 - 0.90 = 0.10 $,所以 $ Z_{1-\beta} = Z_{0.90} = 1.28 $
接下来,我们需要计算 $ p_1 $ 和 $ p_2 $:
- $ p_2 = p = 0.23 $(对照组的暴露率,即人群吸烟率)
- $ p_1 = \frac{p \cdot \text{OR}}{1 - p + p \cdot \text{OR}} = \frac{0.23 \cdot 1.9}{1 - 0.23 + 0.23 \cdot 1.9} = \frac{0.437}{1 - 0.23 + 0.437} = \frac{0.437}{1.207} \approx 0.3621 $
现在,我们可以将这些值代入样本量公式:
\[ n = \frac{(1.96 + 1.28)^2 \cdot (0.3621(1-0.3621) + 0.23(1-0.23))}{(0.3621 - 0.23)^2} \]
\[ n = \frac{(3.24)^2 \cdot (0.3621 \cdot 0.6379 + 0.23 \cdot 0.77)}{(0.1321)^2} \]
\[ n = \frac{10.5056 \cdot (0.2308 + 0.1771)}{0.01745} \]
\[ n = \frac{10.5056 \cdot 0.4079}{0.01745} \]
\[ n = \frac{4.2875}{0.01745} \]
\[ n \approx 245.67 \]
将 $ n $ 四舍五入到最接近的整数,我们得到:
\[ n = 246 \]
因此,每组的最小样本量是 $\boxed{246}$。
解析
考查要点:本题主要考查病例对照研究中样本量的计算方法,涉及比值比(OR)、统计功效(power)、显著性水平(α)等核心概念,以及如何通过公式推导最小样本量。
解题核心思路:
- 确定关键参数:根据题目给出的OR值、人群吸烟率、α和power,结合病例对照研究的公式,计算每组所需样本量。
- 公式选择:使用病例对照研究样本量公式,需明确公式中各参数的含义及计算方式。
- Z值与暴露率计算:通过α和power确定对应的Z分数,并利用OR值推导病例组的暴露率。
破题关键点:
- 正确转换OR值为暴露率:通过OR的定义式,结合对照组暴露率计算病例组暴露率。
- 公式代入与计算:注意公式中分子和分母的计算细节,确保数值代入准确。
步骤1:确定Z值
- 双侧检验的Z₁₋α/₂:当α=0.05时,查标准正态分布表得 $Z_{0.975}=1.96$。
- Z₁₋β:power=0.90对应β=0.10,查表得 $Z_{0.90}=1.28$。
步骤2:计算病例组暴露率p₁
- 对照组暴露率p₂:题目直接给出 $p_2=0.23$。
- 利用OR公式推导p₁:
$\text{OR} = \frac{p_1/(1-p_1)}{p_2/(1-p_2)} \implies 1.9 = \frac{p_1/(1-p_1)}{0.23/0.77}$
解得 $p_1 \approx 0.3621$。
步骤3:代入样本量公式
公式为:
$n = \frac{(Z_{1-\alpha/2} + Z_{1-\beta})^2 \cdot [p_1(1-p_1) + p_2(1-p_2)]}{(p_1 - p_2)^2}$
代入数值:
$n = \frac{(1.96 + 1.28)^2 \cdot [0.3621 \cdot 0.6379 + 0.23 \cdot 0.77]}{(0.3621 - 0.23)^2} \approx 245.67$
取整后得 $n=246$。