Medizinische Statistik (eBook)

Angewandte Biometrie für Ärzte und Gesundheitsberufe

Wilhelm Gaus, Rainer Muche (Autoren)

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2017 | 2. Auflage
640 Seiten
Schattauer GmbH, Verlag für Medizin und Naturwissenschaften
978-3-7945-9072-8 (ISBN)

Infos

Studien zu planen und durchzuführen gehört für viele Ärzte zum Berufsalltag. Doch worauf kommt es beim Studiendesign und der Interpretation der Ergebnisse an? - Ganz klar, auf Kenntnisse in Statistik! Auch die 2., überarbeitete Auflage des etablierten Werkes behandelt die für die Medizin wichtigsten statistischen Verfahren auf leicht verständliche Weise. Die Autoren sprechen die Sprache der Ärzte und haben die Themen nach ihrer Praxisrelevanz ausgewählt. Alles Wissenswerte rund um Zufall und Wahrscheinlichkeit wird auf den 'Puls der Klinik' zugeschnitten erklärt und anhand von Beispielen und Übungsaufgaben vertieft. Ein idealer Begleiter für Ärzte, Gesundheitswissenschaftler und alle im Medizinbereich Tätigen, die sich Statistikkenntnisse aneignen oder sie auffrischen wollen.

Prof. Dr. phil. Wilhelm Gaus, Professur für Biometrie und Medizinische Dokumentation an der Medizinischen Fakultät der Universität Ulm. Bis zu seiner Emeritierung Leiter des Instituts für Biometrie und Medizinische Dokumentation sowie Leiter der Schule für Medizinische Dokumentation der Universität Ulm. Prof. Dr. biol. hum. Rainer Muche, Dipl.-Statistiker; stellvertretender Direktor des Insituts für Epidemiologie und Medizinische Biometrie der Universität Ulm. Schwerpunkte der Tätigkeit sind die Ausbildung von Studierenden der Fächer Medizin, Medizinische Dokumentation und Mathematische Biometrie und die Beratung der Kliniker bei der Studienplanung und Auswertung klinischer Forschungsprojekte.

Inhalt

Cover 1
Impressum 5
Vorwort 6
Inhaltsdisplay 10
Sieben Merkwürdigkeiten der Biometrie 11
Inhaltsverzeichnis 12
1 Statistische Vergleichbarkeit 20
1.1 Wiederholen und Vergleichen 20
1.2 Unabhängigkeit der Beobachtungen 20
1.3 Systematische und zufällige Fehler 21
1.4 Eine Vergleichsgruppe ist notwendig 24
1.5 Vermengte Effekte 25
1.6 Struktur-, Behandlungs- und Beobachtungsgleichheit 26
1.7 Schichtung und matched Pairs 27
1.8 Randomisation 28
1.9 Verbundene Versuchsanordnung 31
1.10 Placebo und maskierte Gruppen 33
1.11 Übungsaufgaben 35
2 Typen von Studien 38
2.1 Einteilungskriterien für Studien 38
2.2 Retrospektive Auswertung von Krankenakten 39
2.3 Prospektive Befunddokumentation 42
2.4 Epidemiologische Krankheitsregister 43
2.5 Diagnostische Studien 43
2.6 Vorsorge und Früherkennung 44
2.7 Kohortenstudien (Cohort Studies) 46
2.8 Fall-Kontroll-Studien (Case Control Studies) 48
2.9 Kontrollierte, randomisierte Studien 50
2.10 Stufen der Arzneimittelentwicklung 51
2.11 Zusammenschau 52
2.12 Ethische Fragen 54
2.13 Übungsaufgaben 55
3 Durchführung von Studien 58
3.1 Studienplan 58
3.2 Randomisationspläne 63
3.3 Datenerhebungsbögen, Case Report Forms (CRFs) 64
3.4 Datenmanagement 69
3.5 Organisationen und Einrichtungen einer Studie 71
3.6 Multizentrische und kooperative Studien 74
3.7 Good Clinical Practice (GCP) 75
3.8 Monitoring 76
3.9 Auditing 77
3.10 Vorbereitung der Auswertung 77
3.11 Auswertung 79
3.12 Aussagekraft von Studien 81
3.13 Übungsaufgaben 81
4 Merkmalstypen und Skalen 83
4.1 Merkmale und Merkmalsausprägungen 83
4.2 Skalen 83
4.3 Merkmalstypen 84
4.4 Qualitative versus quantitative Merkmale 84
4.5 Diskrete versus stetige Merkmale 86
4.6 Ratingmerkmale versus Ränge 87
4.7 Visuelle Analogskala (VAS) 87
4.8 Informationsgehalt eines Merkmals und Umwandlungsmöglichkeiten 88
4.9 Einfluss-, Begleit- und Zielgrößen 89
4.10 Modellvorstellung 90
4.11 Übungsaufgaben 91
5 Häufigkeiten und Häufigkeitsverteilung 92
5.1 Häufigkeiten auszählen 92
5.2 Relative Häufigkeiten, Anteile und Prozentsätze 93
5.3 Häufigkeitsverteilung 97
5.4 Kumulierte Häufigkeiten 101
5.5 Beispiel einer empirischen Häufigkeitsverteilung 102
5.6 Kumulierte Einzelwerte 103
5.7 Kontingenztafel 106
5.8 Übungsaufgaben 107
6 Wahrscheinlichkeit 109
6.1 Begriff der Wahrscheinlichkeit 109
6.2 Bedingte Wahrscheinlichkeit 111
6.3 Formale Definitionen der Wahrscheinlichkeit 111
6.4 Zufällige Ereignisse, Erwartungswert 112
6.5 Wahrscheinlichkeitsverteilungen, Wahrscheinlichkeits- undVerteilungsfunktion 114
6.6 Additions- und Multiplikationssatz 118
6.7 Unabhängigkeit von Ereignissen 119
6.8 Satz von Bayes 120
6.9 Beispiel: Risiko für Spondylitis ankylosans 121
6.10 Subjektive Wahrnehmung von Chancen und Risiken 122
6.11 Elementare Kombinatorik 123
6.12 Übungsaufgaben 126
7 Statistische und epidemiologische Kenngrößen 127
7.1 Mittelwert, Median, Modus 127
7.2 Quantile (= Fraktile) 130
7.3 Streumaße 132
7.4 Beispiel zu den Maßen der zentralen Tendenz und den Streumaßen 135
7.5 Genauigkeit von Messungen und Befunden 136
7.6 Kenngrößen für Krankheits- und Todesrisiken 136
7.7 Zuverlässigkeit einer diagnostischen Entscheidung 138
7.8 Güte einer Zufallsentscheidung 141
7.9 Beispiel einer Untersuchung zur Krankheitsfrüherkennung 142
7.10 ROC-Kurve 143
7.11 Risiken von Expositionen 145
7.12 Number Needed to Treat (NNT) 147
7.13 Beispiele zu den Kenngrößen 147
7.14 Index = Indexwert 149
7.15 Übungsaufgaben 149
8 Gestalten von Tabellen, Abbildungen und Schemata 151
8.1 Vor- und Nachteile von Tabellen, Grafiken und Schemata 151
8.2 Überschrift, Legende, Beschriftung einer Darstellung 152
8.3 Tabellen 153
8.4 Grafische Hilfsmittel 154
8.5 Darstellung von Kenngrößen 157
8.6 Darstellung von Anteilen 160
8.7 Zeitliche Verläufe 162
8.8 Schemata 164
8.9 Ablaufdiagramme 166
8.10 Kartogramme 166
8.11 Präsentationen für Vorträge 166
8.12 Übungsaufgaben 169
9 Korrelation und einfache lineare Regression 171
9.1 Univariate und bivariate Betrachtung 171
9.2 Kovarianz und Produkt-Moment-Korrelation 171
9.3 Rangkorrelation, biseriale Korrelation, Vierfelderkorrelation 177
9.4 Scheinkorrelation, Confounder 177
9.5 Partielle Korrelation 180
9.6 Einfache lineare Regression 181
9.7 Korrelation versus Regression 184
9.8 Übereinstimmungsmaße 185
9.9 Berechnung der Halbwertszeit 187
9.10 Übungsaufgaben 188
10 Überlebenszeitanalyse 189
10.1 Zeit bis ein bestimmtes Ereignis eintritt 189
10.2 Kenngrößen für Sterben und Überleben 190
10.3 Sterbetafel und Überlebenskurve nach derAktuariatsmethode 192
10.4 Standardisierung 194
10.5 Beispiel zum Vergleich zweier Sterberisiken mitAltersstandardisierung 195
10.6 Zensierungen (Censoring) 197
10.7 Produkt der Überlebenschancen nach Kaplan & Meier
10.8 Interpretation einer zensierten Überlebenskurve 201
10.9 Sterbe- und Überlebensfunktionen 203
10.10 Proportionale Hazards 206
10.11 Übungsaufgaben 210
11 Normalverteilung und andere theoretische Verteilungen 211
11.1 Theoretische Verteilungen versus empirische Häufigkeitsverteilungen 211
11.2 Diskrete Gleichverteilung 212
11.3 Zentraler Grenzwertsatz 212
11.4 Normalverteilung 214
11.5 Standard-Normalverteilung 216
11.6 Sind gewonnene Daten normalverteilt? 221
11.7 Beispiele für die Anwendung der Normalverteilung 223
11.8 Referenzbereiche 225
11.9 Binomialverteilung 226
11.10 Poisson-Verteilung 227
11.11 Übungsaufgaben 229
12 Schätzen 230
12.1 Grundgesamtheit und Stichprobe 230
12.2 Vor- und Nachteile von Stichproben 231
12.3 Stichprobengewinnung 232
12.4 Schätzfunktion und Schätzwert 235
12.5 Eigenschaften von Schätzern 236
12.6 Methoden zur Herleitung von Schätzfunktionen 237
12.7 Ausreißer und robuste Schätzer 238
12.8 Robuste Maße der zentralen Tendenz 240
12.9 Robuste Maße der Streuung 242
12.10 Beispiel zum gestutzten Mittelwert und zur robustenStandardabweichung 244
12.11 Masking, Swamping und Efficacy Loss 246
12.12 Übungsaufgaben 247
13 Konfidenzintervalle 248
13.1 Schätzgenauigkeit 248
13.2 Prinzip des Konfidenzintervalls 248
13.3 Konfidenzintervall des Mittelwerts 250
13.4 Konfidenzintervall des Medians 253
13.5 Konfidenzintervall der Standardabweichung 255
13.6 Konfidenzintervall eines Anteils 257
13.7 Konfidenzintervall des Korrelationskoeffizienten 259
13.8 Darstellung von Konfidenzintervallen 260
13.9 Übungsaufgaben 263
14 Prinzip des statistischen Tests 265
14.1 Der statistische Test ist ein Entscheidungsverfahren 265
14.2 Nullhypothese und die zugehörige Alternative 265
14.3 Der statistische Test ist eine Wahrscheinlichkeitsrechnung 266
14.4 Beispiel für einen einfachen statistischen Test(Einstichprobentest bei normalverteilter Zielgröße) 268
14.5 a-Fehler und ?-Fehler 269
14.6 Die Power eines statistischen Tests 270
14.7 Wahl des Signifikanzniveaus 273
14.8 Interpretation von Signifikanz und Nicht-Signifikanz 275
14.9 Rechnen eines Tests 276
14.10 Auswahl des Testverfahrens 278
14.11 Übungsaufgaben 280
15 Chi-Quadrat-Test und andere Tests für qualitative Zielgrößen 282
15.1 Allgemeines zum ?²-Test 282
15.2 ?²-Anpassungstest 283
15.3 Beispiel zum ?²-Anpassungstest: Häufigkeit nosokomialer Infektionen 285
15.4 ?²-Unabhängigkeitstest 288
15.5 Beispiel zum ?²-Unabhängigkeitstest: Rezidivrate nach Operation einer Leistenhernie 289
15.6 Was tun bei kleinen Häufigkeiten? 291
15.7 Exakter Fisher-Test 292
15.8 Binomialtest, Poisson-Test 292
15.9 Übungsaufgaben 294
16 Logrank-Test 297
16.1 Voraussetzungen und Anwendungen 297
16.2 Rechengang 297
16.3 Beispiel: Postoperative Überlebenszeit 298
16.4 Übungsaufgaben 301
17 Rangtests 303
17.1 Voraussetzungen, Anwendungen und Bezeichnungen 303
17.2 Wilcoxon-Test für zwei Parallelgruppen 304
17.3 Wilcoxon-Test für Wertepaare 308
17.4 Kruskal-Wallis-Test 312
17.5 Friedman-Test 313
17.6 Rangtests sind Omnibustests 315
17.7 Exakte und approximative Tests 317
17.8 Bindungskorrektur 318
17.9 Wiederholung für alle Tests 319
17.10 Übungsaufgaben 320
18 t-Test 322
18.1 Normalverteilungsannahme versus verteilungsfreie Auswertung 322
18.2 Idee des t-Tests 322
18.3 t-Test für zwei Parallelgruppen 323
18.4 Beispiel zum t-Test für zwei Parallelgruppen: Geburtsgewicht von Mädchen und Jungen 324
18.5 t-Test für Wertepaare 325
18.6 t-Test für den Korrelationskoeffizienten 327
18.7 Übungsaufgaben 328
19 Einfache Varianzanalyse 329
19.1 Allgemeines zur Varianzanalyse 329
19.2 Einfache Varianzanalyse in anschaulicher Darstellung 331
19.3 Einfache Varianzanalyse in formaler Darstellung 334
19.4 Fixe und zufällige Einflussgrößen 339
19.5 Schätzung von Varianzkomponenten 341
19.6 Übungsaufgaben 344
20 Faktorielle Varianzanalyse 346
20.1 Zwei Einflussgrößen gleichzeitig betrachten 346
20.2 Wechselwirkungen (Interaktionen) 347
20.3 Zweifache Varianzanalyse 349
20.4 Beispiel für eine zweifache Varianzanalyse: Primär- und Erhaltungstherapie 353
20.5 Kombinierte und hierarchische Einflussgrößen 355
20.6 Wiederholungen als Einflussgröße 358
20.7 Verbundene Versuchsanordnung mit mehr als zwei Behandlungen 360
20.8 Drei- und mehrfache Varianzanalyse 362
20.9 Welche Angaben benötigt ein Computerprogramm? 363
20.10 Beispiel Entzündungsparameter nach Operation 364
20.11 Beispiel Schlagvolumen des Herzens vor und nach Bypass-Operation 367
20.12 Beispiel Schwelle des Stapediusreflexes 369
20.13 Beispiel Ringversuch von Laboratorien 371
20.14 Übungsaufgaben 373
21 Multiple Regression 377
21.1 Grundlagen 377
21.2 Multiple lineare Regression für eine stetige Zielgröße 380
21.3 Logistische Regression für eine alternative Zielgröße 382
21.4 Cox-Regression für Überlebenszeiten 385
21.5 Qualitative freie Variable und ihre Codierung 386
21.6 Wechselwirkungen 390
21.7 Multikollinearität 391
21.8 Variablenselektion 391
21.9 Residuen, Güte eines Regressionsmodells (goodness of fit) 393
21.10 Validierung von Regressionsmodellen 396
21.11 Übungsaufgaben 398
23 Allgemeine versus spezielle Hypothesen 419
23.1 Mehrere Zielgrößen 419
23.2 Vergleiche bei mehr als zwei Gruppen 419
23.3 Dunnett-t-Test, Tukey-Verfahren, Scheffé-Test 420
23.4 Unabhängige Vergleiche (orthogonale Kontraste) bei ? 3 Gruppen oder Zeitpunkten 421
23.5 Beispiel zu orthogonalen Kontrasten 425
23.6 Zeitliche Verläufe 427
23.7 Anzahl der Tests versus Power oder die „Informations-Salami“ 429
23.8 Möglichkeiten, die Anzahl der Tests klein zu halten 430
23.9 Anmerkung zu den Freiheitsgraden 431
23.10 Übungsaufgaben 432
24 Äquivalenztests 434
24.1 Fragestellung und zweiseitige Äquivalenz 434
24.2 Zerlegung der Äquivalenz in zwei einseitige Tests auf Unterschiede 436
24.3 Beispiel für einen zweiseitigen Äquivalenztest 438
24.4 Einseitige Äquivalenz, Test auf Nicht-Unterlegenheit 439
24.5 Beispiel für einen Test auf Nicht-Unterlegenheit 441
24.6 Fallzahl bei Äquivalenz 442
24.7 Übungsaufgaben 443
25 Fallzahlbestimmung 445
25.1 Notwendigkeit der Fallzahlplanung 445
25.2 Wovon hängt die erforderliche Fallzahl ab? 446
25.3 Welche Angaben werden benötigt? 448
25.4 Beispiele zur Fallzahlberechnung, Powerberechnung und zur Berechnung des erkennbaren Unterschieds 449
25.5 Sequenzielle Versuchspläne für laufende Auswertung 453
25.6 Gruppensequenzielle Auswertungen 458
25.7 Eingebaute Pilotstudie 460
25.8 Adaptive Fallzahlplanung 460
25.9 Fallzahl für Konfidenzintervalle 462
25.10 Übungsaufgaben 464
26 Fehlende Werte 465
26.1 Warum fehlen Beobachtungen und Werte? 465
26.2 Muster der fehlenden Werte 466
26.3 Konsequenzen fehlender Werte 466
26.4 Auswertung ohne Ersetzen der fehlenden Werte 468
26.5 Ersetzen fehlender Werte (Imputation) 468
26.6 Sensitivitätsanalyse (sensitivity analysis) 471
26.7 Übungsaufgaben 471
27 Meta-Analysen 473
27.1 Zweck 473
27.2 Arten von Meta-Analysen 474
27.3 Plan einer Meta-Analyse 475
27.4 Medizinische Kriterien für die in die Meta-Analyse aufzunehmenden Studien 476
27.5 Methodische Kriterien für die in die Meta-Analyse aufzunehmenden Studien 477
27.6 Literatursuche 477
27.7 Bewertung der Aussagekraft der selektierten Studien 478
27.8 Statistische Methoden zur Zusammenfassung der Studienergebnisse 479
27.9 Darstellung der Ergebnisse einer Meta-Analyse 483
27.10 Publication Bias 484
27.11 Interpretation, Aussagekraft und Grenzen von Meta-Analysen 487
27.12 Übungsaufgaben 488
28 Medizinische Statistik – Mathematik oder Orakel? 489
28.1 Verschiedene Wahrheiten? 489
28.2 Fehlerquellen 490
28.3 Fahrlässigkeit und Fälschung 491
28.4 Der gute Verkäufer: Anpreisen der Vorzüge, Verschleiern der Mängel 492
28.5 Simpsons Paradoxon 493
28.6 Beispiele für tückische Interpretation 496
28.7 Horoskope und Orakel 500
28.8 Medizin und Mathematik 501
28.9 Und die Moral von der Geschichte 502
29 Weitere Aufgaben 503
Aufgabe 29.1 Infektionsalarm? 503
Aufgabe 29.2 Kongressvortrag 503
Aufgabe 29.3 Sex-Ratio in einem Isolat 504
Aufgabe 29.4 Blutdrucksenkung mit drei Dosen 504
Aufgabe 29.5 Zielgrößen bei rheumatoider Arthritis 505
Aufgabe 29.6 Verzögerung des Wiederanstiegs des intraokularen Drucks 505
Aufgabe 29.7 Zielgröße und Auswertung bei Morbus Huntington 506
Aufgabe 29.8 Schädigung von Leberzellen durch Ischämie oder durch Re-Perfusion? 507
Aufgabe 29.9 Kinder mit nur einer funktionsfähigen Niere 507
Aufgabe 29.10 Nachhaltige Wirksamkeit einer Kneipp- und einer Schroth-Kur bei essenzieller Hypertonie 507
Aufgabe 29.11 Rauschgiftkonsum zu Lebzeiten 508
Aufgabe 29.12 Denksport beim Würfelspiel 509
30 Mathematische Fachausdrücke und Formeln verstehen 510
31 Statistiksoftware 516
32 Lösungen zu den Übungsaufgaben 518
Lösung 29.1 Infektionsalarm? 569
Lösung 29.2 Kongressvortrag 569
Lösung 29.3 Sex-Ratio in einem Isolat 570
Lösung 29.4 Blutdrucksenkung mit drei Dosen 570
Lösung 29.5 Zielgrößen bei rheumatoider Arthritis 572
Lösung 29.6 Verzögerung des Wiederanstiegs des intraokularen Drucks 573
Lösung 29.7 Zielgröße und Auswertung bei Morbus Huntington 573
Lösung 29.8 Schädigung von Leberzellen durch Ischämie oder durch Re-Perfusion? 575
Lösung 29.9 Kinder mit nur einer funktionsfähigen Niere 576
Lösung 29.10 Nachhaltige Wirksamkeit einer Kneipp- und einer Schroth-Kur bei essenzieller Hypertonie 577
Lösung 29.11 Rauschgiftkonsum zu Lebzeiten 578
Lösung 29.12 Denksport beim Würfelspiel 580
33 Danksagung und persönliche Worte 581
34 Literaturhinweise 583
Erläuterungen 583
Einführende Literatur 583
Weiterführende Literatur 584
Studientypen, Studiendesigns 584
Studiendurchführung und Ethik 585
Kenngrößen, Tabellen und Grafiken 585
Überlebenszeit-Analyse 586
Robuste Schätzer und Konfidenzintervalle 586
Varianzanalyse und Regression 587
Multiples Testen, spezielle Hypothesen und Äquivalenztests 587
Fallzahlbestimmung 588
Adaptive Studiendesigns 588
Fehlende Werte 589
Publikation von Studien 589
Meta-Analysen 589
Mathematik und Philosophie 590
Mehr oder weniger ernsthafte Literatur zur Statistik 590
35 Sachwortregister 591
A, Ä 591
B 595
C 600
D 601
E 603
F 605
G 608
H 610
I 611
J 612
K 612
L 615
M 616
N 619
O 620
P 620
Q 623
R 623
S 626
T 632
U, Ü 634
V 635
W 638
X 640
Y 640
Z 640

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 22.3.2017
• Verlagsort: Stuttgart
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Medizin / Pharmazie ► Allgemeines / Lexika
• Themenwelt: Technik
• Schlagworte: Biometrie • Datenerhebung • Datenmanagement • Epidemiologie • Klinische Studie • Medizinische Dokumentation • Medizinische Statistik • Schattauer • Statistik • Statistische Tests • Wahrscheinlichkeit
• ISBN-10: 3-7945-9072-4 / 3794590724
• ISBN-13: 978-3-7945-9072-8 / 9783794590728