Medizinische Statistik - Angewandte Biometrie für Ärzte und Gesundheitsberufe

Medizinische Statistik - Angewandte Biometrie für Ärzte und Gesundheitsberufe

von: Wilhelm Gaus, Rainer Muche

Schattauer GmbH, Verlag für Medizin und Naturwissenschaften, 2013

ISBN: 9783794567621

Sprache: Deutsch

640 Seiten, Download: 22996 KB

 
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Medizinische Statistik - Angewandte Biometrie für Ärzte und Gesundheitsberufe



  Cover 1  
  Impressum 5  
  Vorwort 6  
  Inhaltsdisplay 10  
  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- und Verteilungsfunktion 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 der Aktuariatsmethode 192  
     10.4 Standardisierung 194  
     10.5 Beispiel zum Vergleich zweier Sterberisiken mit Altersstandardisierung 195  
     10.6 Zensierungen (Censoring) 197  
     10.7 Produkt der Überlebenschancen nach Kaplan & Meier 198  
     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 robusten Standardabweichung 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 ß-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 c-Test 282  
     15.2 c-Anpassungstest 283  
     15.3 Beispiel zum c-Anpassungstest: Häufigkeit nosokomialer Infektionen 285  
     15.4 c-Unabhängigkeitstest 288  
     15.5 Beispiel zum c-Unabhängigkeitstest: Rezidivrate nach Operation einer Leistenhernie 289  
     15.6 Was tun bei kleinen Häufigkeiten? 291  
     15.7 Exakter Fisher-Test 292  
     15.8 Binomialtest, Poissontest 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 Knaben 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 Bypassoperation 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  
  22 Multiples Testen 400  
     22.1 Gespräch zwischen Kliniker und Statistiker 400  
     22.2 Gedankenexperiment: Wahrscheinlichkeit für mindestens eine Signifikanz 400  
     22.3 Wie viele Tests sind an einem Datenmaterial möglich? 401  
     22.4 Wahrscheinlichkeit für mindestens eine Signifikanz bei explorativer Datenanalyse 402  
     22.5 Lokales versus multiples a-Risiko 404  
     22.6 Konfirmatorisches und orientierendes Testen 404  
     22.7 Aufteilen des Signifikanzniveaus nach Bonferroni 406  
     22.8 Holm-Prozedur 408  
     22.9 A priori geordnete Hypothesen 412  
     22.10 Prinzip des Abschlusstests 413  
     22.11 Übungsaufgaben 416  
  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 Sequenziale 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 Kneippund 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 590  
     Mehr oder weniger ernsthafte Literatur zur Statistik 590  
  35 Sachwortregister 591  

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