114 地方特考四等 衛生行政類科 流行病學與生物統計學概要 考古題詳解

114 年・地方特考・四等・衛生行政類科
試題代碼 流行病學與生物統計學概要

第 一 題25 分

研究者想要探討運動習慣與大腸癌發生風險的相關性。此研究在某社區舉行,研究者招募 30 歲以上、該社區內無大腸癌的居民。參與者每年都要進行問卷與糞便潛血檢驗,此研究在該社區維持 10 年。

其中,每年的問卷除了有人口學變項(年齡、性別、抽菸習慣、飲食習慣以及家族史等),也有詢問過去一年的運動習慣。而依據文獻,年齡與抽菸習慣可能與運動習慣以及大腸癌的發生有相關;紅肉食用較多者,以及有家族遺傳史者,也比較容易得到大腸癌。

依照上述,請回答下列問題:

(一)潛在干擾因子有哪些?(10 分)

(二)此研究設計最有可能是何種研究設計?(5 分)

(三)此研究的優點與缺點(限制)有哪些?請各說出兩項以上。(10 分)

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核心觀念

本題考查干擾因子判定與世代研究設計的辨識。干擾因子是暴露與疾病關聯中的第三變項,須同時符合:

  1. 與暴露(運動習慣)有關。
  2. 是疾病(大腸癌)的危險因子。
  3. 不在暴露造成疾病的因果路徑上。

因此,單純是大腸癌危險因子,或只與運動習慣相關,都不足以單獨判定為干擾因子。

解題方法

先依題幹列出的變項,逐一確認是否同時與運動習慣及大腸癌發生相關;再依研究是否從無病者開始、追蹤暴露與新發疾病,辨認研究設計;最後從時間順序、追蹤資料與偏差或成本等面向整理優缺點。

(一)潛在干擾因子

依題幹提供的資訊,年齡與抽菸習慣是潛在干擾因子:文獻指出兩者可能與運動習慣相關,也可能與大腸癌發生相關。

  • 年齡:可能與運動習慣不同,也可能影響大腸癌發生風險。
  • 抽菸習慣:可能與運動習慣相關,也可能影響大腸癌發生風險。

紅肉食用較多及家族遺傳史在題幹中只被指出與大腸癌有關,未提供它們與運動習慣相關的資訊,因此依目前題幹不能直接列為已確認的潛在干擾因子。不過,若實際資料顯示它們也與運動習慣相關,且不是因果路徑上的變項,便應納入評估與控制。

(二)研究設計

本研究最可能是前瞻性世代研究(prospective cohort study)。

研究者招募當時沒有大腸癌的居民,持續每年測量運動習慣並追蹤大腸癌新發情形,符合世代研究「依暴露狀態追蹤疾病發生」的特徵。每年重複測量暴露與結果,也可視為具有重複測量的縱貫追蹤研究。

(三)優點與缺點(限制)

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第 二 題25 分

有一名醫師想要評估低劑量肺部電腦斷層為肺癌篩檢工具。假若利用低劑量肺部電腦斷層的檢驗結果為真實的疾病狀態,此篩檢工具的篩檢結果如下表:

篩檢結果真實疾病狀態:肺癌(+)真實疾病狀態:肺癌(−)總和
陽性(Positive)53399632
陰性(Negative)1682138229
總和(Total)54983128861

請計算下列指標:(每小題 5 分,共 25 分)

(一)敏感度(Sensitivity)

(二)精確度(Specificity)

(三)陽性預測值(Positive Predictive Value)

(四)陰性預測值(Negative Predictive Value)

(五)肺癌盛行率(Prevalence)

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核心觀念

本題考查篩檢工具的二乘二表與診斷效能指標。依考卷原頁,表格數值為:

篩檢結果肺癌(+)肺癌(−)總和
陽性99533632
陰性1682138229
總和11587468861

因此,真陽性 TP=99TP=99、偽陽性 FP=533FP=533、偽陰性 FN=16FN=16、真陰性 TN=8213TN=8213。計算時以考卷原頁表格為準;題目文字所附表格與原頁數字不同。

解題方法與計算

(一)敏感度(Sensitivity)

在所有實際罹病者中,檢驗結果為陽性的比例:

敏感度=TPTP+FN=9999+16=99115≈86.09%\text{敏感度}=\frac{TP}{TP+FN} =\frac{99}{99+16} =\frac{99}{115} \approx 86.09\%

(二)精確度(Specificity)

在所有實際未罹病者中,檢驗結果為陰性的比例:

精確度=TNTN+FP=82138213+533=82138746≈93.91%\text{精確度}=\frac{TN}{TN+FP} =\frac{8213}{8213+533} =\frac{8213}{8746} \approx 93.91\%

(三)陽性預測值(Positive Predictive Value)

在所有篩檢陽性者中,實際罹病的比例:

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第 三 題25 分

有 20 位學生參加生物統計考試。假若這些學生來自三個科系,若想要比較三個科系學生的生物統計成績是否有差異,下列為分析結果。

請依上述寫出統計假說(虛無與對立假說),以及分別計算 AA、BB、CC 與 DD 之數值(需要有計算過程)。(25 分)

變異來源離均差平方和(Sum of squares)自由度(df)均方和(Mean square)FF 檢定pp
組間3308.811CCDD0.003
組內201.082
總和BB
AA
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核心觀念

本題考單因子變異數分析(one-way ANOVA),用來比較三個科系學生的平均生物統計成績是否相同。分析將總變異分為組間變異與組內變異:

SS總=SS組間+SS組內SS_{\text{總}}=SS_{\text{組間}}+SS_{\text{組內}}

均方和為平方和除以自由度;FF 值則為組間均方和除以組內均方和。

統計假說為:

  • 虛無假說 H0H_0:三個科系的平均成績相同,即 μ1=μ2=μ3\mu_1=\mu_2=\mu_3。
  • 對立假說 H1H_1:至少有一個科系的平均成績不同。

解題方法與計算

共有 N=20N=20 位學生、k=3k=3 個科系,因此:

df組間=k−1=3−1=2df_{\text{組間}}=k-1=3-1=2 df組內=N−k=20−3=17df_{\text{組內}}=N-k=20-3=17 df總=N−1=20−1=19df_{\text{總}}=N-1=20-1=19

計算 CC(組間均方和)

C=MS組間=SS組間df組間=3308.8112=1654.4055≈1654.406C=MS_{\text{組間}} =\frac{SS_{\text{組間}}}{df_{\text{組間}}} =\frac{3308.811}{2} =1654.4055 \approx 1654.406

計算 AA(組內平方和)

組內均方和為 201.082201.082,所以:

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第 四 題25 分

假若 328 名孕婦完成戒菸課程,而這些孕婦每日平均抽菸 4.5 根,標準差為 5.22 根;另有 64 名孕婦未完成戒菸課程,這些孕婦每日平均抽 13 根,標準差為 9.0 根,請問:

(一)此兩族群抽菸根數差異之 90% 信賴區間。(10 分)

(二)若研究者想知道此兩族群抽菸根數差異是否大於 10 根,請依此目的,寫出虛無與對立假說。(5 分)

(三)請利用信賴區間來判定,此兩族群抽菸根數差異是否大於 10 根?(α=0.05\alpha=0.05)(10 分)

附:常態分布表

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核心觀念

本題比較兩個獨立族群的平均每日抽菸根數:完成戒菸課程組與未完成戒菸課程組。兩組樣本數及標準差已知,且樣本數大,使用兩獨立樣本平均數差的常態近似信賴區間,標準誤採不合併變異數公式:

SE=s12n1+s22n2SE=\sqrt{\frac{s_1^2}{n_1}+\frac{s_2^2}{n_2}}

以下將差異定義為「未完成組平均數減去完成組平均數」,因此樣本平均差為 13−4.5=8.513-4.5=8.5 根。

解題方法

已知未完成組 n1=64, xˉ1=13, s1=9n_1=64,\ \bar{x}_1=13,\ s_1=9;完成組 n2=328, xˉ2=4.5, s2=5.22n_2=328,\ \bar{x}_2=4.5,\ s_2=5.22。

先計算標準誤:

SE=9264+5.222328=1.265625+0.083074≈1.161SE=\sqrt{\frac{9^2}{64}+\frac{5.22^2}{328}} =\sqrt{1.265625+0.083074} \approx 1.161

90%雙尾信賴區間的臨界值為 z0.95=1.645z_{0.95}=1.645。附表是從平均數到 zz 的面積;面積約 0.45000.4500 對應 z≈1.645z\approx1.645。

(xˉ1−xˉ2)±z0.95SE=8.5±1.645(1.161)=8.5±1.910(\bar{x}_1-\bar{x}_2)\pm z_{0.95}SE =8.5\pm1.645(1.161) =8.5\pm1.910

所以未完成組減完成組的平均每日抽菸根數差,其90%信賴區間約為:

(6.59, 10.41) 根(6.59,\ 10.41)\text{ 根}

假說設定

研究者要檢驗差異是否「大於10根」,採右尾檢定:

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