112年:醫學二(2)

一般在進行隨機對照試驗( randomized controlled trial, RCT )前必須先估算樣本數。若要執行一 RCT 比較兩種藥物( A, B)降血壓(單位: mmHg )之效果,令虛無假設:兩種藥物降血壓效果相同 vs. 對立假設:兩種藥物降血壓效果不同,採用雙樣本 t 檢定( two-sample t-test )方式估計總樣本數(假設兩組樣本數相同),在其他條件不變下,下列何種條件的改變會使估計之樣本數增加?

A設定之型一誤差( type 1 error )由 0.05 增加到 0.1
B兩種藥物降低之平均血壓值預期差異或效應值( effect size )由 5 mmHg 增加到 10 mmHg
C預期血壓之標準差( standard deviation )由 12 mmHg 增加到 16 mmHg
D預期檢定之檢定力( power )由 0.9 降至 0.85

詳細解析

本題觀念:

隨機對照試驗(randomized controlled trial, RCT)樣本數估算中,影響所需樣本數的四大要素:型一誤差(α)、型二誤差(β,與統計檢定力 power = 1-β 互補)、效應值(effect size)及變異數(以標準差 σ 表示)。理解各要素如何影響樣本數,是醫學統計的基本能力。

雙樣本 t 檢定的樣本數公式(每組 n): n=2σ2(zα/2+zβ)2δ2n = \frac{2\sigma^2(z_{\alpha/2} + z_\beta)^2}{\delta^2}

其中 δ\delta 為兩組平均值之差,σ\sigma 為標準差,zα/2z_{\alpha/2} 對應型一誤差,zβz_\beta 對應型二誤差。

關鍵邏輯:

  • 分母含 δ2\delta^2:效應值↑ → 分母↑ → n↓
  • 分子含 σ2\sigma^2:標準差↑ → 分子↑ → n↑
  • zα/2z_{\alpha/2}:α 愈小,zα/2z_{\alpha/2} 愈大(更嚴格標準)→ n↑;α 增大 → n↓
  • zβz_\beta:power 愈高(β 愈小),zβz_\beta 愈大 → n↑;power 降低 → n↓

選項分析

(A) 型一誤差(α)由 0.05 增加到 0.1

α 增大代表標準放寬(更容易拒絕虛無假設),對應 zα/2z_{\alpha/2}

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