112 高普考普通考試 衛生行政 流行病學與生物統計學概要 考古題詳解

112 年・高普考・普通考試・衛生行政
試題代碼 流行病學與生物統計學概要

第 一 題25 分

某病例對照研究,共收集 50 名病例組及 100 名對照組個案的危險因子 A 暴露經驗資料,並依性別分組得到下列結果:

組別危險因子 A 暴露經驗性別人數
病例組有危險因子 A 暴露經驗男性5
病例組有危險因子 A 暴露經驗女性25
病例組無危險因子 A 暴露經驗男性6
病例組無危險因子 A 暴露經驗女性14
對照組有危險因子 A 暴露經驗男性16
對照組有危險因子 A 暴露經驗女性4
對照組無危險因子 A 暴露經驗男性75
對照組無危險因子 A 暴露經驗女性5

請依上述資料論述性別是否為危險因子 A 與疾病關係間的干擾因子?

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核心觀念

本題考查病例對照研究中的:

  1. 粗略勝算比(crude odds ratio, crude OR)。
  2. 依干擾變項分層後的分層勝算比。
  3. Mantel–Haenszel 校正勝算比(adjusted OR)。
  4. 依粗略估計值與分層校正估計值的差異,判斷性別是否為干擾因子。

干擾因子通常須符合:

  • 與疾病發生有關;
  • 與危險因子 A 暴露有關;
  • 不是危險因子 A 與疾病之間的因果中介;
  • 控制該變項後,危險因子 A 與疾病的關聯程度明顯改變。

解題方法

一、先計算未分層的粗略勝算比

將資料合併如下:

有暴露無暴露
病例組3020
對照組2080

因此粗略勝算比為:

ORcrude=30×8020×20=2400400=6.00OR_{\text{crude}} = \frac{30\times 80}{20\times 20} = \frac{2400}{400} = 6.00

未考慮性別時,危險因子 A 暴露與疾病的勝算比為 6.006.00。


二、依性別分層計算分層勝算比

1. 男性

有暴露無暴露
病例組56
對照組1675
OR男性=5×756×16=37596≈3.91OR_{\text{男性}} = \frac{5\times 75}{6\times 16} = \frac{375}{96} \approx 3.91

2. 女性

有暴露無暴露
病例組2514
對照組45
OR女性=25×514×4=12556≈2.23OR_{\text{女性}} = \frac{25\times 5}{14\times 4} = \frac{125}{56} \approx 2.23

男性與女性分層後的勝算比均大於 11,表示在兩性中,危險因子 A 暴露皆與疾病呈正向關聯。


三、計算 Mantel–Haenszel 校正勝算比

設男性層總數為:

n1=5+6+16+75=102n_1=5+6+16+75=102

女性層總數為:

n2=25+14+4+5=48n_2=25+14+4+5=48

Mantel–Haenszel 校正勝算比為:

ORMH=∑iaidini∑ibiciniOR_{MH} = \frac{\displaystyle\sum_i \frac{a_i d_i}{n_i}} {\displaystyle\sum_i \frac{b_i c_i}{n_i}}

其中:

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第 二 題25 分

請以下表資料計算並比較甲、乙兩市的粗死亡率、年齡標準化死亡率(請以兩市人口數總和為參考族群進行直接標準化)。

年齡甲市人口數甲市死亡數乙市人口數乙市死亡數
<5<520,00020020,000250
5–1410,0002020,00025
15–2410,0005030,000200
25–3410,0002520,00075
35–4425,00010010,00035
45–6425,00020010,000350
65+65+50,0004,00010,000450
總數150,000120,000
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核心觀念

本題考查:

  1. 粗死亡率:某市全部死亡數除以該市總人口數。
  2. 年齡別死亡率:各年齡層死亡數除以該年齡層人口數。
  3. 直接年齡標準化死亡率:以兩市各年齡層人口數總和作為標準人口,將各市年齡別死亡率套用於同一參考族群後計算。

公式如下:

粗死亡率=全體死亡數全體人口數×1,000粗死亡率=\frac{全體死亡數}{全體人口數}\times 1,000 年齡別死亡率i=第i年齡層死亡數第i年齡層人口數年齡別死亡率_i=\frac{第i年齡層死亡數}{第i年齡層人口數} 年齡標準化死亡率=∑(各年齡層標準人口×各年齡層死亡率)標準人口總數×1,000年齡標準化死亡率 =\frac{\sum(各年齡層標準人口\times 各年齡層死亡率)} {標準人口總數} \times 1,000

一、粗死亡率

甲市

甲市死亡總數為:

200+20+50+25+100+200+4,000=4,595200+20+50+25+100+200+4,000=4,595

因此:

粗死亡率甲=4,595150,000×1,000=30.63‰粗死亡率_{甲} =\frac{4,595}{150,000}\times 1,000 =30.63\text{‰}

換算為每十萬人口:

30.63‰=3,063.33/10萬人口30.63\text{‰}=3,063.33/10萬人口

乙市

乙市死亡總數為:

250+25+200+75+35+350+450=1,385250+25+200+75+35+350+450=1,385

因此:

粗死亡率乙=1,385120,000×1,000=11.54‰粗死亡率_{乙} =\frac{1,385}{120,000}\times 1,000 =11.54\text{‰}

換算為每十萬人口:

11.54‰=1,154.17/10萬人口11.54\text{‰}=1,154.17/10萬人口

粗死亡率比較

甲市:30.63‰>乙市:11.54‰甲市:30.63\text{‰} > 乙市:11.54\text{‰}

甲市的粗死亡率明顯高於乙市。


二、建立標準人口

以兩市人口數總和作為參考族群:

年齡標準人口
<5<540,000
5–1430,000
15–2440,000
25–3430,000
35–4435,000
45–6435,000
65+65+60,000
合計270,000

三、計算年齡別死亡率及標準化死亡數

年齡甲市年齡別死亡率甲市標準化死亡數乙市年齡別死亡率乙市標準化死亡數
<5<5200/20,000=0.01000200/20,000=0.0100040,000×0.01000=40040,000\times0.01000=400250/20,000=0.01250250/20,000=0.0125040,000×0.01250=50040,000\times0.01250=500
5–1420/10,000=0.0020020/10,000=0.0020030,000×0.00200=6030,000\times0.00200=6025/20,000=0.0012525/20,000=0.0012530,000×0.00125=37.530,000\times0.00125=37.5
15–2450/10,000=0.0050050/10,000=0.0050040,000×0.00500=20040,000\times0.00500=200200/30,000=0.00667200/30,000=0.0066740,000×0.00667=266.6740,000\times0.00667=266.67
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第 三 題25 分

某一個兒科研究擬探討種族與新生兒心跳數間的關係,收集 218 名高加索商新生兒及 156 名非裔新生兒的心跳資料如下表。請以適當的統計方法檢定種族與新生兒心跳數間的關係。若 α=0.05\alpha=0.05,F155,217,0.975=1.3349F_{155,217,0.975}=1.3349,t120,0.975=1.98t_{120,0.975}=1.98。

種族人數平均每分鐘心跳次數標準差
非裔15613312
高加索裔21812511
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核心觀念

本題比較兩個彼此獨立族群的新生兒平均心跳數:

  • 非裔新生兒:n1=156n_1=156,Xˉ1=133\bar X_1=133,s1=12s_1=12
  • 高加索裔新生兒:n2=218n_2=218,Xˉ2=125\bar X_2=125,s2=11s_2=11

依變項「每分鐘心跳次數」為連續變項,自變項「種族」為兩個獨立群組,因此採用「兩個獨立樣本平均數之 tt 檢定」。由於題目另給 FF 分配臨界值,先檢定兩群組母體變異數是否相等。

解題方法

一、檢定兩群組變異數是否相等

假設:

H0:σ12=σ22H_0:\sigma_1^2=\sigma_2^2 H1:σ12≠σ22H_1:\sigma_1^2\ne\sigma_2^2

以較大的樣本變異數置於分子:

F=s12s22=122112=144121=1.190F=\frac{s_1^2}{s_2^2} =\frac{12^2}{11^2} =\frac{144}{121} =1.190

自由度為:

df1=156−1=155,df2=218−1=217df_1=156-1=155,\qquad df_2=218-1=217

雙尾檢定的上側臨界值為:

F155,217,0.975=1.3349F_{155,217,0.975}=1.3349

因為:

1.190<1.33491.190<1.3349

所以不拒絕 H0H_0,可視為兩群組母體變異數相等,採用合併變異數的兩獨立樣本 tt 檢定。

二、檢定兩群組平均心跳數

假設:

H0:μ1=μ2H_0:\mu_1=\mu_2 H1:μ1≠μ2H_1:\mu_1\ne\mu_2

合併變異數為:

sp2=(n1−1)s12+(n2−1)s22n1+n2−2s_p^2= \frac{(n_1-1)s_1^2+(n_2-1)s_2^2} {n_1+n_2-2}

代入資料:

sp2=155(144)+217(121)156+218−2s_p^2= \frac{155(144)+217(121)} {156+218-2} sp2=22320+26257372=130.58s_p^2= \frac{22320+26257}{372} =130.58

因此:

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第 四 題25 分

某團隊招募 22,071 名成年男子參與一項隨機雙盲試驗,其中 11,036 人分配至實驗組,每兩天服用 50 mg beta-carotene;另外 11,035 人則分配至控制組服用安慰劑。20 年後發現實驗組有 1,273 人罹患癌症,控制組則有 1,293 人罹患癌症,請以適當的統計方法檢定這兩組人罹患癌症的情況有無不同。

設 α=0.05\alpha=0.05,χ1,0.952=3.84\chi^2_{1,0.95}=3.84,χ1,0.252=0.10\chi^2_{1,0.25}=0.10,χ1,0.502=0.45\chi^2_{1,0.50}=0.45。

實驗組控制組總數
有癌症1,2731,2932,566
無癌症9,7639,74219,505
總數11,03611,03522,071
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核心觀念

本題比較「實驗組與控制組是否有癌症」兩個類別變項,屬於 2×22\times2 列聯表資料,應使用:

  • 卡方獨立性檢定
  • 亦可視為比較兩個獨立樣本的癌症比例

設定假設:

H0:實驗組與控制組罹患癌症的比例相同H_0:\text{實驗組與控制組罹患癌症的比例相同} H1:實驗組與控制組罹患癌症的比例不同H_1:\text{實驗組與控制組罹患癌症的比例不同}

顯著水準為 α=0.05\alpha=0.05,自由度:

df=(2−1)(2−1)=1df=(2-1)(2-1)=1

解題方法

一、計算各組癌症比例

實驗組癌症比例:

p^1=127311036=0.1153\hat p_1=\frac{1273}{11036}=0.1153

控制組癌症比例:

p^2=129311035=0.1172\hat p_2=\frac{1293}{11035}=0.1172

兩組比例相差:

0.1172−0.1153=0.00190.1172-0.1153=0.0019

二、計算期望次數

期望次數公式為:

Eij=(第i列合計)(第j欄合計)總和E_{ij}=\frac{(\text{第}i\text{列合計})(\text{第}j\text{欄合計})}{\text{總和}}

例如,實驗組且有癌症的期望次數:

E11=2566×1103622071≈1283.06E_{11}=\frac{2566\times11036}{22071}\approx1283.06

其餘期望次數約為:

實驗組控制組
有癌症1283.061282.94
無癌症9752.949752.06

三、計算卡方統計量

χ2=∑(O−E)2E\chi^2=\sum\frac{(O-E)^2}{E}

代入觀察值與期望值:

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