114 原住民特考三等 衛生行政類科 流行病學與生物統計學 考古題詳解

114 年・原住民特考・三等・衛生行政類科
試題代碼 流行病學與生物統計學

第 一 題20 分

某研究者欲瞭解性別與工作成就感是否有關,隨機抽取 100 名在銀行工作的人員進行調查,結果如下表:

性別成就感高成就感低合計
男171229
女65671
合計8218100

試問,性別與工作成就感是否有關聯?(α=0.05\alpha=0.05)

已知:

Z0.90=1.28Z_{0.90}=1.28、Z0.95=1.645Z_{0.95}=1.645、Z0.975=1.96Z_{0.975}=1.96

χ1,0.952=3.84\chi^2_{1,0.95}=3.84、χ1,0.9752=5.02\chi^2_{1,0.975}=5.02

χ99,0.952=123.23\chi^2_{99,0.95}=123.23、χ99,0.9752=128.42\chi^2_{99,0.975}=128.42

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核心觀念

本題要檢驗「性別」與「工作成就感高低」兩個類別變項是否有關聯。兩變項各分成兩類,形成 2×22\times2 列聯表,適用卡方獨立性檢定。

虛無假設 H0H_0:性別與工作成就感彼此獨立、沒有關聯。 對立假設 H1H_1:性別與工作成就感不獨立、具有關聯。

顯著水準為 α=0.05\alpha=0.05。列聯表各格的期望次數為:

Eij=該列合計×該欄合計總人數E_{ij}=\frac{\text{該列合計}\times\text{該欄合計}}{\text{總人數}}

Pearson 卡方統計量為:

χ2=∑(Oij−Eij)2Eij\chi^2=\sum\frac{(O_{ij}-E_{ij})^2}{E_{ij}}

其中 OijO_{ij} 為觀察次數、EijE_{ij} 為期望次數。自由度為 (r−1)(c−1)(r-1)(c-1);本題為 (2−1)(2−1)=1(2-1)(2-1)=1。

解題方法

先依 H0H_0 計算各格期望次數:

性別成就感高成就感低合計
男29×82100=23.78\frac{29\times82}{100}=23.7829×18100=5.22\frac{29\times18}{100}=5.2229
女71×82100=58.22\frac{71\times82}{100}=58.2271×18100=12.78\frac{71\times18}{100}=12.7871
合計8218100

所有期望次數均大於 5,符合使用 Pearson 卡方檢定的常見條件。

代入觀察次數與期望次數:

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第 二 題30 分

某工廠的一群工人懷疑工作環境不安全,使他們有很高的呼吸道疾病罹患率。因此,該工廠健康部門隨機抽樣 100 位工人,並詢問他們過去一年因呼吸道疾病而請假的天數。結果發現,此 100 位工人因呼吸道疾病請假的平均天數為 15 天。

假設全國所有工廠工人一年因呼吸道疾病請假的平均天數為 12 天,標準差為 7.5 天。

(一) 試估計該工廠所有工人因呼吸道疾病請假的平均天數之 95% 信賴區間。(15 分)

(二) 試問此工廠工人因呼吸道疾病請假的平均天數是否高於全國工廠工人因呼吸道疾病請假的平均天數?(α=0.05\alpha=0.05)(15 分)

已知:

Z0.90=1.28Z_{0.90}=1.28、Z0.95=1.645Z_{0.95}=1.645、Z0.975=1.96Z_{0.975}=1.96

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核心觀念

本題考單一母體平均數的信賴區間與單尾假設檢定。樣本數為 n=100n=100,樣本平均數為 xˉ=15\bar{x}=15 天;題目提供全國工人請假天數的標準差 σ=7.5\sigma=7.5 天,故以已知母體標準差的 ZZ 方法計算。大樣本下,樣本平均數的標準誤為:

SExˉ=σnSE_{\bar{x}}=\frac{\sigma}{\sqrt{n}}

(一)95% 信賴區間

95% 信賴區間使用雙尾臨界值 Z0.975=1.96Z_{0.975}=1.96。信賴區間公式為:

xˉ±Z0.975σn\bar{x}\pm Z_{0.975}\frac{\sigma}{\sqrt{n}}

先計算標準誤與誤差界限:

SExˉ=7.5100=0.75SE_{\bar{x}}=\frac{7.5}{\sqrt{100}}=0.75 E=1.96(0.75)=1.47E=1.96(0.75)=1.47

因此:

15±1.47=(13.53, 16.47)15\pm1.47=(13.53,\ 16.47)

該工廠所有工人因呼吸道疾病請假的平均天數,其 95% 信賴區間為 13.53 至 16.47 天。

(二)是否高於全國平均

以 μ\mu 表示該工廠工人因呼吸道疾病請假的母體平均天數。題目要檢定平均天數是否高於全國平均 12 天,因此進行右尾單尾檢定:

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第 三 題25 分

試說明:

(一) 分析流行病學(analytical epidemiology)的定義。(10 分)

(二) 分析流行病學的研究設計方法有哪些?(15 分)

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(一)分析流行病學的定義

核心觀念

流行病學研究群體中健康相關狀態或事件的分布、決定因素,以及將研究所得應用於健康問題的控制。分析流行病學(analytical epidemiology)著重探討疾病或健康事件的決定因素與原因,藉由比較不同暴露狀態或不同研究組別的結果,檢驗特定暴露、危險因子或保護因子與疾病結果之間是否存在關聯,並估計關聯方向及強度。

相較之下,描述流行病學主要回答「誰、何地、何時、發生多少」;分析流行病學進一步回答「為什麼發生、與哪些因素有關」。分析研究的基本特徵,是提出研究假說,並設置適當的比較組,以資料分析檢驗假說。

解題方法

作答時可抓住三個要素:比較組、暴露與結果的關聯、檢驗因果假說。分析流行病學不只描述疾病分布,而是比較不同暴露或特徵組別的疾病發生情形,藉此評估暴露與疾病的關聯。研究發現可支持或不支持因果假說,但關聯本身不等於因果;仍須考量時間先後、偏差、混雜及其他因果判斷條件。

(二)分析流行病學的研究設計方法

核心觀念與分類

分析流行病學設計可分為觀察性研究與實驗性研究。觀察性研究由研究者觀察既有暴露與疾病結果;實驗性研究則由研究者分派介入措施,再比較各組結果。依考題常見分類,主要方法如下。

設計方法研究起點與比較方式常用指標或特點
橫斷研究(cross-sectional study)在特定時間點同時測量暴露與疾病狀態,比較不同暴露組的疾病狀況常估計盛行率;適合描述現況,但暴露與結果的時間先後通常不易確認
病例對照研究(case-control study)先依疾病狀態選取病例與對照,再回溯或蒐集兩組過去暴露情形常用勝算比(odds ratio, OR);適合研究罕見疾病或潛伏期長的疾病
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第 四 題25 分

在某一項女性乳癌的病例對照研究中,發現在 2,000 名乳癌患者中,500 名有抽菸的習慣;而在 4,000 名健康對照者當中,則有 600 名有抽菸習慣。

抽菸狀況乳癌患者健康對照者
抽菸500600
不抽菸1,5003,400
合計2,0004,000

若進一步將上述資料分成兩個年齡層(<50<50 歲、≥50\geq 50 歲)來進行分析,得到下表之結果。(每小題 5 分,共 25 分)

| 抽菸狀況 | \multicolumn{2}{c|}{<50<50 歲} | \multicolumn{2}{c}{≥50\geq 50 歲} | |---|---:|---:|---:|---:| | | 乳癌患者 | 健康對照者 | 乳癌患者 | 健康對照者 | | 抽菸 | 50 | 300 | 450 | 300 | | 不抽菸 | 450 | 2,700 | 1,050 | 700 | | 合計 | 500 | 3,000 | 1,500 | 1,000 |

(一) 計算抽菸引起乳癌的危險對比值(odds ratio)。

(二) 計算 <50<50 歲女性抽菸引起乳癌的危險對比值。

(三) 計算 ≥50\geq 50 歲女性抽菸引起乳癌的危險對比值。

(四) 在本研究中,年齡是否為干擾因子(confounding factor)?請說明。

(五) 在本研究中,年齡是否為修飾因子(effect modifier)?請說明。

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核心觀念

病例對照研究是依疾病狀態選取病例與對照,再比較兩組過去暴露情形,因此適合計算勝算比(odds ratio, OR),不直接由本題資料估計發生率或相對危險度。

若四格表為:

乳癌患者健康對照者
抽菸aabb
不抽菸ccdd

則抽菸者相對於不抽菸者的乳癌勝算比為:

OR=a/cb/d=adbcOR=\frac{a/c}{b/d}=\frac{ad}{bc}

OR>1OR>1 表示抽菸與較高的乳癌勝算相關;OR<1OR<1 表示抽菸與較低的乳癌勝算相關;OR=1OR=1 表示兩者沒有勝算上的關聯。此處的「引起」是題目用語,病例對照研究本身顯示的是關聯,不能單憑 OR 證明因果。

解題方法與計算

(一)全體女性的 OR

代入全體資料:

OR粗=500×3,400600×1,500=1,700,000900,000≈1.89OR_{\text{粗}}=\frac{500\times 3,400}{600\times 1,500} =\frac{1,700,000}{900,000} \approx 1.89

因此,全體資料顯示抽菸者乳癌勝算約為不抽菸者的 1.891.89 倍。

(二)未滿 50 歲女性的 OR

未滿 50 歲組中,抽菸病例 a=50a=50、抽菸對照 b=300b=300、不抽菸病例 c=450c=450、不抽菸對照 d=2,700d=2,700:

OR<50=50×2,700300×450=135,000135,000=1.00OR_{<50}=\frac{50\times 2,700}{300\times 450} =\frac{135,000}{135,000}=1.00

因此,未滿 50 歲組中抽菸與乳癌勝算沒有觀察到關聯。

(三)50 歲以上女性的 OR

50 歲以上組中,抽菸病例 a=450a=450、抽菸對照 b=300b=300、不抽菸病例 c=1,050c=1,050、不抽菸對照 d=700d=700:

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