114 高普考普通考試 衛生技術 流行病學與生物統計學概要 考古題詳解

114 年・高普考・普通考試・衛生技術
試題代碼 流行病學與生物統計學概要

第 一 題20 分

請詳細說明如何進行傳染病爆發調查,並說明每個步驟的用意。

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核心觀念

傳染病爆發調查的目的,是確認是否真的發生異常增加、找出病因與傳播方式,並及時採取控制措施,避免更多人感染。調查並非只在疫情結束後分析資料;控制疫情應與調查同步進行。

本題考查典型的爆發調查流程,以及每一步驟的公共衛生用途。核心術語包括:

  • 病例定義:依人、地點、時間及臨床或實驗室條件,界定哪些人納入調查;通常可分為疑似、可能及確定病例。
  • 攻擊率:爆發期間特定族群中發病者的比例,常用來比較不同暴露者的罹病情形: 攻擊率=特定族群中的新病例數該族群總人數×100%\text{攻擊率}=\frac{\text{特定族群中的新病例數}}{\text{該族群總人數}}\times100\%
  • 流行曲線:以發病時間繪製病例數的圖,可用來判斷疫情時間型態及推估可能的暴露或傳播方式。
  • 病例對照研究與世代研究:依調查情境選用,以評估暴露與疾病的關聯。

解題方法:依爆發調查流程作答

1. 準備調查與組成團隊

確認通報內容、疫情規模與急迫性,界定調查目的,並組成具備流行病學、臨床、實驗室、環境衛生及溝通能力的團隊;同時備妥人力、檢體採集與運送設備、問卷及防護用品。

**用意:**讓調查能迅速啟動,並確保資料蒐集、檢驗、現場處置及跨單位協調可以並行。

2. 確認是否確有爆發

查核通報病例、檢驗結果及臨床資料,確認病例是否符合疾病診斷;再將觀察到的病例數與當地過去同期、既有基準值或預期病例數比較,排除重複通報、診斷標準改變或監測加強造成的假性增加。

**用意:**避免把一般背景病例或監測變動誤判為爆發,也確認是否需要立即投入調查資源。

3. 確認診斷

重新檢視臨床表現、病歷及實驗室檢驗方法,必要時採集病人檢體,並確認檢體採集時機、保存與運送是否適當。

**用意:**避免因診斷錯誤或檢驗偏差,沿著錯誤病因進行後續調查;也可辨識是否有不同疾病被混在同一群病例中。

4. 建立病例定義並搜尋病例

訂定一致且可操作的病例定義,明確寫出人、地點、時間及臨床或實驗室條件,並依證據分列疑似、可能及確定病例。接著透過醫療院所、檢驗室、通報系統、訪談及現場訪查主動搜尋病例,建立病例清單。

**用意:**統一病例納入標準,降低不同調查人員判定不一致的偏差;主動搜尋則可找出原本未通報或未就醫的病例,掌握疫情規模與範圍。

病例定義應隨調查證據更新;若修改,應記錄版本與適用方式,避免前後資料不可比較。

5. 進行描述性流行病學分析

依人、時、地整理病例資料:

  • 人:分析年齡、性別、職業、症狀及可能的危險因子。
  • 時:繪製流行曲線,觀察病例集中或延續的時間型態。
  • 地:製作病例分布圖或比較不同場所的病例數,尋找共同地點或空間聚集。

同時記錄各群體的分母,計算整體及分組攻擊率,而非只比較病例人數。

**用意:**先從病例分布找出可能的暴露來源、傳播途徑、波及範圍與高風險族群,形成可檢驗的假說。例如單一尖峰可能提示共同暴露,分批出現的病例則可能顯示持續或人際傳播;

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第 二 題20 分

請詳細說明傳染病爆發型態種類的點源型、持續源型、漸進傳播型及散發型的定義和特徵,並舉一傳染病為例。

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核心觀念

本題考查傳染病爆發的時間分布型態。判讀重點是病例發生時間與可能暴露方式的關係:感染來自單次暴露、持續暴露、病例間傳播,或彼此無關的零星感染。流行病學上常以流行曲線呈現病例發病時間,輔助判斷爆發型態。

解題方法

依序確認兩件事:

  1. **病例是否來自共同暴露?**若是,再判斷暴露是單次還是持續一段時間。
  2. **病例是否由人際傳播逐代增加?**若是,屬漸進傳播型;若病例只是零星出現、彼此無明顯時空關聯,則屬散發型。
型態定義與主要特徵傳染病例子
點源型(point-source)多人於短時間內暴露於同一感染源,暴露集中在單一時點或很短的時間內。病例通常在一個潛伏期範圍內發病,流行曲線呈現單一、陡升後下降的尖峰,沒有明顯後續波峰。受污染食物造成的金黃色葡萄球菌食物中毒。
持續源型(continuous common-source)多人暴露於同一感染源,但暴露持續一段時間,例如飲用水持續受污染。病例可在多個潛伏期內陸續發生;流行曲線通常形成較寬的平台或持續一段時間的高峰,停止暴露後病例才逐漸減少。持續飲用受污染水源引發的傷寒。
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第 三 題20 分

某一項研究調查母親孕期吸菸狀態與兒童先天畸形之關係,在患有唐氏症或唇顎裂以外的其他畸形的兒童中,32.8%32.8\% 的母親在懷孕期間有吸菸。這母親孕期吸菸的比例在患有各種缺陷的兒童下是同質的。

每小題 55 分,共 2020 分。

(一) 若從母群體中重複抽取 2525 個樣本,樣本比例分布為何?請列出三個特點。

(二) 在重複抽取 2525 個樣本中,樣本比例等於或大於 0.450.45 的機率為何?

(三) 樣本比例等於或小於 0.200.20 的機率為何?

(四) 截斷此樣本比例分布左邊尾端 10%10\% 的比例值為何?

備註:P(Z≥1.28)=0.10P(Z\geq1.28)=0.10,P(Z≥1.30)=0.097P(Z\geq1.30)=0.097,P(Z≥1.33)=0.092P(Z\geq1.33)=0.092,P(Z≥1.36)=0.087P(Z\geq1.36)=0.087,P(Z≥1.39)=0.082P(Z\geq1.39)=0.082,P(Z≥1.645)=0.05P(Z\geq1.645)=0.05。

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核心觀念

本題考的是樣本比例的抽樣分布。令 p=0.328p=0.328 表示母群體中,母親孕期有吸菸的比例;每次抽取 n=25n=25 名兒童,令 p^\hat p 表示樣本中其母親孕期有吸菸的比例。

當觀察值可視為獨立的二元結果,且樣本數足以使用常態近似時,樣本比例的抽樣分布近似為:

p^≈N(p,p(1−p)n)\hat p \approx N\left(p,\frac{p(1-p)}{n}\right)

其標準誤為:

SEp^=p(1−p)n=0.328(0.672)25≈0.0939SE_{\hat p}=\sqrt{\frac{p(1-p)}{n}} =\sqrt{\frac{0.328(0.672)}{25}} \approx 0.0939

本題 np=8.2np=8.2、n(1−p)=16.8n(1-p)=16.8,依常見的常態近似條件,採用常態近似計算。

解題方法與三個特點

樣本比例分布可用下列三個特點描述:

  1. **形狀:**近似常態分布。
  2. 平均數:E(p^)=p=0.328E(\hat p)=p=0.328。
  3. 標準誤:SEp^≈0.0939SE_{\hat p}\approx 0.0939。

因此標準化時使用:

Z=p^−pSEp^=p^−0.3280.0939Z=\frac{\hat p-p}{SE_{\hat p}} =\frac{\hat p-0.328}{0.0939}

(一)樣本比例分布

p^≈N(0.328,  0.09392)\hat p \approx N(0.328,\;0.0939^2)

三個特點為:近似常態分布、平均數為 0.3280.328、標準誤約為 0.09390.0939。

(二)P(p^≥0.45)P(\hat p\geq 0.45)

先將樣本比例標準化:

Z=0.45−0.3280.0939≈1.30Z=\frac{0.45-0.328}{0.0939}\approx 1.30

故:

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第 四 題15 分

設今有兩品種植物,一開紅花,另一開白花,雜交後第一代(F1F_1)全為紅花,而第二代(F2F_2)88 株植物中有 44 株開紅花、44 株開白花。此現象很明顯紅花為顯性(dominance),若其為一對基因(gene)所決定,由遺傳學常識可知,第二代之分離比為 3:13:1,而實測的植株分離現象是否符合分離比?(1515 分)

備註:卡方分布臨界值:5.025.02、7.387.38、3.843.84、5.995.99。

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核心觀念

本題考查卡方適合度檢定,用來判斷觀察到的類別次數是否符合指定的理論比例。單一基因控制、紅花為顯性時,F2F_2 的紅花與白花理論分離比為 3:13:1。

檢定統計量為:

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

其中 OO 為觀察次數,EE 為依理論比例計算的期望次數。兩種花色的自由度為 k−1=2−1=1k-1=2-1=1。

解題方法

F2F_2 共 88 株,依 3:13:1 分離比計算期望次數:

  • 紅花:8×34=68\times\frac{3}{4}=6 株
  • 白花:8×14=28\times\frac{1}{4}=2 株

實際觀察為紅花 44 株、白花 44 株,因此:

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第 五 題25 分

一項旨在探討美國飲食中添加燕麥所產生效果的研究中,2020 位受試者被隨機分為兩組。第一組每天兩次以燕麥替代其他含碳水化合物的食物;第二組則維持原有飲食習慣,不做任何改變。研究的主要觀察指標之一,是每位受試者在研究開始八週後的血清膽固醇水平。

可能影響此反應變數的解釋變數包括:所屬飲食組別、研究開始時的血清膽固醇水平、身體質量指數(BMI)以及性別。下表展示了包含這四個解釋變數的多元迴歸模型中的迴歸係數與標準誤。

每小題 55 分,共 2525 分。

自變數迴歸係數標準誤
飲食組別−11.25-11.254.334.33
研究開始時的血清膽固醇0.850.850.070.07
身體質量指數0.230.230.650.65
性別−3.02-3.024.424.42

備註:臨界值為 12.70612.706、4.3034.303、3.1823.182、2.7762.776、2.1322.132、2.1312.131、1.7531.753、2.1202.120。

(一) 假設複迴歸方程式中四個解釋變數的係數均為 00,在 0.050.05 的顯著水準下,哪些變項對研究開始八週後的血清膽固醇濃度有影響?

(二) 若研究開始時的血清膽固醇增加 11 單位,其他解釋變數不變的情況下,八週後血清膽固醇水平會發生什麼變化?

(三) 若研究開始時的血清膽固醇增加 1010 單位,其他解釋變數不變的情況下,八週後血清膽固醇水平會發生什麼變化?

(四) 指標變數性別的編碼為 11 代表男性,00 代表女性。研究開始八週後,男性和女性中,誰的血清膽固醇水平更有可能升高?平均而言,會高出多少?

(五) 假設此多元迴歸模式之迴歸平方和為 128128,研究開始八週後的血清膽固醇濃度的變異數為 2020,請計算決定係數。

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核心觀念

本題考多元線性迴歸的係數解釋與個別係數檢定。模型以八週後的血清膽固醇為反應變數,並同時納入飲食組別、基線膽固醇、BMI 與性別。每個迴歸係數表示:在其他解釋變數固定時,該變數每增加一單位,反應變數的平均變化量。

個別係數的雙尾檢定為:

H0:βj=0,H1:βj≠0,t=β^jSE(β^j)H_0:\beta_j=0,\qquad H_1:\beta_j\ne 0,\qquad t=\frac{\hat\beta_j}{SE(\hat\beta_j)}

拒絕域為 ∣t∣>t0.975,  df|t|>t_{0.975,\;df}。本題有 n=20n=20 位受試者及 44 個解釋變數,含截距的模型殘差自由度為 20−4−1=1520-4-1=15,故臨界值為 t0.975,15=2.131t_{0.975,15}=2.131。

解題方法與各小題

(一)哪些變項有顯著影響?

逐一計算迴歸係數除以其標準誤,並以 ∣t∣>2.131|t|>2.131 判定是否達 0.050.05 顯著水準:

變項t=β^/SEt=\hat\beta/SE判定
飲食組別−11.25/4.33=−2.60-11.25/4.33=-2.60顯著
基線血清膽固醇0.85/0.07=12.140.85/0.07=12.14顯著
BMI0.23/0.65=0.350.23/0.65=0.35不顯著
性別−3.02/4.42=−0.68-3.02/4.42=-0.68不顯著

因此,在控制其他解釋變數後,飲食組別與研究開始時的血清膽固醇,對八週後的血清膽固醇有統計上顯著的影響;BMI 與性別則未達顯著。

(二)基線膽固醇增加 11 單位

基線膽固醇的迴歸係數為 0.850.85。控制飲食組別、BMI 與性別後,基線膽固醇每增加 11 單位,八週後血清膽固醇的預測平均值增加 0.850.85 單位。

(三)基線膽固醇增加 1010 單位

線性模型中,增加量與係數相乘:

0.85×10=8.50.85\times 10=8.5
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