108 高普考高考三級 衛生行政 流行病學 考古題詳解

108 年・高普考・高考三級・衛生行政
試題代碼 流行病學

第 一 題30 分

研究吸菸與二手菸暴露對氣喘作用的病例對照研究,研究結果顯示於圖一(A)與圖一(B)。

吸菸暴露分類為:無吸菸、每日吸 1–10 支菸、每日吸 11–20 支菸、每日吸 >20>20 支菸;二手菸暴露分類為:無暴露、有暴露。

研究人員使用 (0,1)(0,1) 之指標變數譯碼二個暴露變數,並以邏輯斯迴歸模式(logistic regression model)分析研究資料。圖一(A)為飽和模型(saturated model),圖一(B)為主效應模型(main effect model)。若危險對比值為 OROR(odds ratio),回答下列問題:

(一)圖一(A)的邏輯斯迴歸方程式為何?(5 分)

(二)圖一(B)的邏輯斯迴歸方程式為何?(5 分)

(三)每日吸 >20>20 支菸且有二手菸暴露,是否對氣喘具有加成交互作用?(不需執行統計檢定)(10 分)

(四)若使用主效應模型解釋結果,每日吸 11–20 支菸且有二手菸暴露者,相較於每日吸 1–10 支菸且無二手菸暴露者之 OROR 為何?此狀況在研究上實際觀察到之 OROR 為何?(10 分)

圖一(A)及圖一(B)為吸菸支數與氣喘相關結果之圖示,吸菸支數分類包括:吸 1–10 支菸、吸 11–20 支菸、吸 >20>20 支菸。

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核心觀念

本題考三個觀念:類別暴露的指標變數編碼、邏輯斯迴歸中的主效應與交互作用,以及加成交互作用的判讀。

令 Y=1Y=1 表示罹患氣喘,Y=0Y=0 表示未罹患氣喘;吸菸分類以「無吸菸」為參照組,二手菸以「無暴露」為參照組。定義:

  • X1=1X_1=1:每日吸 1–10 支;否則為 0。
  • X2=1X_2=1:每日吸 11–20 支;否則為 0。
  • X3=1X_3=1:每日吸 >20>20 支;否則為 0。
  • Z=1Z=1:有二手菸暴露;否則為 0。

邏輯斯迴歸以氣喘的對數勝算為應變數:

logit⁡{P(Y=1)}=log⁡(P(Y=1)1−P(Y=1))\operatorname{logit}\{P(Y=1)\} =\log\left(\frac{P(Y=1)}{1-P(Y=1)}\right)

飽和模型包含吸菸分類、二手菸暴露,以及各吸菸分類與二手菸暴露的交互作用;主效應模型則不含交互作用項。

解題方法與作答

(一)圖一(A):飽和模型

以「無吸菸、無二手菸暴露」為參照組,圖一(A)的對數勝算為 −0.6-0.6,因此截距 β0=−0.6\beta_0=-0.6。

圖中無二手菸暴露時,各吸菸組相對參照組的對數勝算差為:

  • 每日吸 1–10 支:−0.4−(−0.6)=0.2-0.4-(-0.6)=0.2
  • 每日吸 11–20 支:−0.3−(−0.6)=0.3-0.3-(-0.6)=0.3
  • 每日吸 >20>20 支:−0.1−(−0.6)=0.5-0.1-(-0.6)=0.5

參照組的二手菸暴露效果為 −0.1−(−0.6)=0.5-0.1-(-0.6)=0.5。各吸菸組的二手菸效果若與參照組不同,差異即為交互作用係數:

  • 每日吸 1–10 支:二手菸效果 =−0.3−(−0.4)=0.1=-0.3-(-0.4)=0.1,交互作用係數 =0.1−0.5=−0.4=0.1-0.5=-0.4
  • 每日吸 11–20 支:二手菸效果 =0.3−(−0.3)=0.6=0.3-(-0.3)=0.6,交互作用係數 =0.6−0.5=0.1=0.6-0.5=0.1
  • 每日吸 >20>20 支:二手菸效果 =0.8−(−0.1)=0.9=0.8-(-0.1)=0.9,交互作用係數 =0.9−0.5=0.4=0.9-0.5=0.4

因此:

logit⁡{P(Y=1)}=−0.6+0.2X1+0.3X2+0.5X3+0.5Z−0.4X1Z+0.1X2Z+0.4X3Z\begin{aligned} \operatorname{logit}\{P(Y=1)\} ={}&-0.6+0.2X_1+0.3X_2+0.5X_3+0.5Z\\ &-0.4X_1Z+0.1X_2Z+0.4X_3Z \end{aligned}

(二)圖一(B):主效應模型

以圖一(B)的「無吸菸、無二手菸暴露」對數勝算 −0.4-0.4 為截距。無二手菸暴露時,三個吸菸組相對參照組的差值分別為:

−0.6−(−0.4)=−0.2,−0.3−(−0.4)=0.1,0.1−(−0.4)=0.5-0.6-(-0.4)=-0.2,\qquad -0.3-(-0.4)=0.1,\qquad 0.1-(-0.4)=0.5

二手菸暴露效果為 0.0−(−0.4)=0.40.0-(-0.4)=0.4。圖中各吸菸組的二手菸暴露對數勝算差也都是 0.40.4,符合主效應模型不含交互作用的設定。因此:

logit⁡{P(Y=1)}=−0.4−0.2X1+0.1X2+0.5X3+0.4Z\operatorname{logit}\{P(Y=1)\} =-0.4-0.2X_1+0.1X_2+0.5X_3+0.4Z
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第 二 題20 分

下列圖表列出 4 項不同研究之數據分析結果。請分別說明干擾因素(confounding factor)受到控制的狀況,並論述各項研究的統計量化分析結果。(每小題 5 分,共 20 分)

(一)表 A 顯示一項評估藥物 I 與藥物 II 對收縮壓作用之隨機分派雙盲對照比較之臨床試驗的研究結果。

(二)表 B 顯示乳癌發生與滴滴涕(DDT)農藥暴露之年齡配對病例對照研究的數據。表格資料中,odds ratio(OROR)為危險對比值。

(三)圖二(A)顯示身體質量指數(BMIBMI)≥25\ge25 與 <25<25 且有嚴重低血糖之第二型糖尿病患者的存活狀況。相關統計數據如下:

  • log-rank test,χ2=16.67\chi^2=16.67,p value<0.001p\text{ value}<0.001。
  • 控制性別、年齡、共病指標後,BMI<25BMI<25 比 BMI≥25BMI\ge25 死亡狀況之 hazard ratio =1.51=1.51,95% 信賴區間為 0.800.80–2.842.84。

(四)圖二(B)顯示 30 個城市每人平均每日攝取含糖食物之卡路里數(XX 軸)與年齡校正後之前列腺癌死亡率(YY 軸)的資料散布狀況。線性迴歸方程式為:

Y^=6.60+0.75X\hat{Y}=6.60+0.75X

H0:βH_0:\beta(斜率)≠0\neq0,p value=0.043p\text{ value}=0.043。

表 A.受試者使用藥物 I 與藥物 II 後之收縮壓分布

藥物類型參與者個數平均值標準差平均值差95% 信賴區間
藥物 I25132.65.2
藥物 II24135.44.8−2.8-2.8(−5.7,0.1)(-5.7,0.1)

收縮壓單位:mmHg。

表 B.乳癌病患與對照個案之病例對照研究資料

滴滴涕(DDT)暴露乳癌個數對照個數OROR95% 信賴區間
無暴露2403201.0
有暴露1801001.81.2–2.8

註:OROR 控制了乳癌家族史、飲酒、肥胖、第一胎生育年齡及體能活動。

圖二(A):BMI≥25BMI\ge25 與 BMI<25BMI<25 病患之存活曲線;YY 軸為存活率,XX 軸為追蹤時間(月)。

圖二(B):30 個城市每人平均每日攝取含糖食物之卡路里數與年齡校正後之前列腺癌死亡率之散布圖;YY 軸為年齡校正後之前列腺癌死亡率,單位為每 10 萬人,XX 軸為每人平均每日攝取含糖食物之卡路里數。

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核心觀念

本題考查干擾因素的控制方式,以及不同研究設計下統計結果的解讀:

  • 干擾因素是同時與暴露(或組別)及結果相關、且不在因果路徑上的因素。研究可在設計階段控制,例如隨機分派、配對;也可在分析階段控制,例如多變項迴歸調整。
  • 信賴區間判讀:平均差的信賴區間若包含 00,表示未達統計顯著;比值類指標(如 OROR、HRHR)的信賴區間若包含 11,表示未達統計顯著。
  • pp 值判讀:以顯著水準 α=0.05\alpha=0.05 判斷時,p<0.05p<0.05 表示有統計證據反對虛無假設;統計顯著不等同因果關係。

解題方法與各小題分析

(一)藥物 I 與藥物 II 的收縮壓比較

這是隨機分派、雙盲對照試驗。隨機分派可使已知及未知干擾因素在兩組間平均平衡;雙盲則可降低受試者與研究人員因知悉組別而造成的行為差異及結果測量偏差。

以表中平均值計算,藥物 II 減藥物 I 為:

135.4−132.6=2.8 mmHg135.4-132.6=2.8\text{ mmHg}

表列平均值差採用藥物 I 減藥物 II,因此為 −2.8 mmHg-2.8\text{ mmHg},與表中數字一致。其 95%95\% 信賴區間為 (−5.7, 0.1)(-5.7,\,0.1),包含 00,故兩藥的平均收縮壓差異未達統計顯著。不能據此認定藥物 I 或藥物 II 的降壓效果較佳。

(二)DDT 暴露與乳癌的病例對照研究

研究以年齡配對控制年齡干擾,表下注明的乳癌家族史、飲酒、肥胖、第一胎生育年齡及體能活動,則納入分析控制。年齡配對屬設計階段控制;其他列出的因素由分析階段調整。

以未暴露組為參照,控制所列因素後,暴露組的 OR=1.8OR=1.8,表示 DDT 暴露者的乳癌勝算為未暴露者的 1.81.8 倍。其 95%95\% 信賴區間為 1.21.2–2.82.8,不包含 11,顯示此關聯達統計顯著。

病例對照研究通常以 OROR 表示暴露與疾病的關聯;本題應解讀表列的控制後 OROR,不宜直接用表中未呈現配對組合的邊際人數重算配對分析結果。

(三)BMI 與嚴重低血糖患者存活狀況

圖中未調整的存活曲線比較,使用 log-rank test,結果為 χ2=16.67\chi^2=16.67、p<0.001p<0.001,表示兩組存活曲線有統計上顯著差異。圖中 BMI<25BMI<25 組的存活曲線較低,顯示其觀察到的存活狀況較差。

控制性別、年齡及共病指標後,BMI<25BMI<25 相較於 BMI≥25BMI\ge25 的死亡 hazard ratio 為 1.511.51,點估計表示死亡瞬時風險較高 51%51\%。

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第 三 題30 分

試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 30 分)

(一)累積終生盛行率(cumulative lifetime prevalence)

(二)回溯型世代研究(retrospective cohort study)

(三)時序偏差(temporal bias)

(四)治療意向分析(intention-to-treat)

(五)偽陽性率(false positive rate)

(六)人體試驗委員會(institutional review board)

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核心觀念

本題考查流行病學與臨床研究的基本名詞,涵蓋疾病頻率、研究設計、偏差、臨床試驗分析、診斷試驗效度,以及人體研究倫理審查。作答時宜先寫出定義,再補充分母、適用情境或重要功能。

解題方法與名詞解釋

(一)累積終生盛行率(cumulative lifetime prevalence)

指在特定調查時間點,某人口中「截至當時曾經罹患某疾病或符合某診斷標準」的人數,占受調查人口的比例。

累積終生盛行率=截至調查時曾經罹病的人數受調查人口總數×100%\text{累積終生盛行率} = \frac{\text{截至調查時曾經罹病的人數}} {\text{受調查人口總數}} \times 100\%

分子包含目前仍罹病者,以及曾罹病但已康復者;估計結果通常依賴受訪者回憶及診斷判定。這是盛行率的概念,描述曾罹病的比例,不是某段期間中新發病例的發生率。

(二)回溯型世代研究(retrospective cohort study)

研究者先依據過去的紀錄,確認研究對象的暴露狀態,再追查其後續健康結果,比較暴露組與未暴露組的疾病發生情形。研究開始時,暴露與結果通常都已發生,因此也稱歷史世代研究。

例如,利用既有職業健康資料確認員工過去是否接觸特定化學物,再連結後續病歷或死亡資料,計算兩組的疾病發生率或相對危險度。

其研究架構仍是「依暴露分組,再比較結果」,所以保有世代研究特性;資料是回溯蒐集,不代表研究方向變成由疾病追查暴露。研究品質仰賴既有紀錄的完整性與暴露、結果測量的正確性。

(三)時序偏差(temporal bias)

指研究中暴露、介入或結果的時間順序處理不當,造成關聯估計偏離真實情形的偏差。流行病學研究必須確認暴露發生在結果之前;若時間起點、追蹤期間或暴露狀態分類錯誤,就可能產生時序偏差。

例如,研究者把必須存活到某一時點才能被歸入暴露組的期間,也算作暴露組的追蹤時間,會造成不死時間偏差(immortal time bias),使暴露看起來具有不真實的保護效果。若疾病先於所謂暴露發生,也可能出現反向因果問題。

(四)治療意向分析(intention-to-treat, ITT)

指隨機對照試驗依受試者「最初隨機分派的組別」進行分析,不因其是否遵從治療、是否換組或是否中途停止治療而改變分組。

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第 四 題20 分

下列表格顯示世代型研究追蹤評估社區 A 與社區 B 婦女罹患子宮頸上皮內瘤病變的研究結果。假如風險比(hazard ratio)為 HRHR,回答下列問題:(每小題 10 分,共 20 分)

(一)社區 B 婦女罹患子宮頸上皮內瘤病變的發生密度(incidence rate)為何?並說明此數值與病變發生百分比之間的差異為何?

(二)欲計算風險比,必須符合何種假說?請說明下列表格中危害比等於 6.46.4 的意義。

社區追蹤人數追蹤人年數病變發生數病變發生百分比(%)危害比(aHR)
A7502,28081.11.0
B16045095.66.4

註:aHR 控制年齡、教育程度與種族。

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核心觀念

本題考查世代研究中兩種常見發生量的區別:

  • 發生密度(incidence rate):新發病例數除以累積觀察人時,表示每單位人時發生新病例的速率。
  • 病變發生百分比:一定期間內發生病變的人數占追蹤人數的比例,屬於累積發生風險,沒有納入每位婦女實際追蹤時間的差異。
  • 危害比(hazard ratio, HR):比較兩組在追蹤期間、尚未發病者於某一時點的瞬時發病速率。

解題方法

(一)計算社區 B 的發生密度

社區 B 有 9 個新發病例,累積追蹤 450 人年:

發生密度=新發病例數累積人年=9450=0.02 人年−1\text{發生密度} = \frac{\text{新發病例數}}{\text{累積人年}} = \frac{9}{450} = 0.02 \text{ 人年}^{-1}

因此,社區 B 的發生密度為 每人年 0.02 個病例,也可表示為 每 1,000 人年 20 個病例。

此數值與病變發生百分比的差異在於:發生密度以人年為分母,反映病變發生的速率,能納入各人的追蹤時間長短;發生百分比則以追蹤人數為分母。本題社區 B 的病變發生百分比為 9/160≈5.6%9/160 \approx 5.6\%,表示研究期間約有 5.6% 的追蹤婦女發生病變,並非每人年的發生速率。

(二)計算與解釋 HR

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