biostatistics i - med.cmu.ac.th · ordinal scale rank-ordered ... scales of measurement numerical...

Biostatistics I

รศ.นพ. เกรยงไกร ศรธนวบญชย

ภาควชาเวชศาสตรชมชน

26 ม.ค. 2559

Topic outline

Statistical concepts in medical practice

Quantitative and qualitative data

Types of variables

Frequency distribution

Measures of central tendency

Measures of dispersion

ASSOC. SARITA TEERAWATSAKUL

Statistical concepts in medical practice

ประชากรและกลมตวอยาง (population and sampling)

Population

Sample

Inferential statistics Probability and randomness

Statistics

Descriptive Analytic

ประโยชนของการเรยนรเรองระบาดวทยา สถต และการวจยเชงปรมาณ

เปนพนฐานของ Evidence-based Medicine (EBM) เขาใจและประเมนคณคารายงานการวจยทางการแพทย เลอกแนวทางการวนจฉยและใหการรกษาพยาบาลผปวย พนฐานในการท าการวจยทางการแพทย

Quantitative and qualitative data

ลกษณะหรอคณสมบตทสนใจรวมกนของประชากร

ตวแปร (variable) ขอมล (data)

สญลกษณหรอตวเลขทบอกลกษณะหรอปรมาณ

ของตวแปรทศกษา

ตวแปร (variable)

ขอมล (data) ลกษณะของขอมล

น าหนก 53.5 kg., 63.8 kg.,… บอกปรมาณ

(Quantitative)จ านวนบตร 1, 2, 3, 4, 5,…

Heart murmurs intensity

Grade I - VI

บอกลกษณะ (Qualitative)HIV status positive,

negative

Types of variable

Two basic types of variables in analytic studies

Independent variables (predictor) : the variables that can take different values and can cause corresponding changes in other variables

Dependent variables (outcome): the variable that can take different values only in response to an independent variable.

Nominal scale

Unordered, dichotomous, either-or, non-numeric or have no value.

Table 1. Survival status of propranolol-treated and control patients with myocardial infarction

Status 28 days after admission

propranolol-treated patients

Control patients

Dead 7 17

Alive 38 29

Total 45 46

Survival rate 84% 63%Data by Snow from statistics in Medicine,1974

Ordinal scale

rank-ordered

variables where the order matters but the differences do not matter

Grade Risk of Stroke

Social class Stage of cancer

A Low 1 wealthy 1

B moderate 2 upper middle class 2

C high 3 middle class 3

D 2 lower middle class 4

5 poor

Interval scale

The differences or distance between two number has meaning

Not only difference but also relative differences between the objects

The zero point and the unit of measurement are arbitrary (untrue zero)

Example oF = 9/5 oC+32

Celsius

-18 0 10 30 100

Fahrenheit

0 32 50 86 212

Ratio on differences between temperature on scale is equal.Ex. Celsius : (30-10)/(10-0) = 2

Fahrenheit: (86-50)/(50-32)= 2

Interval scale (cont.)

Ratio scale

Scale has all characteristics of an interval scale. True zero scale Ex. Height, weight, west circumference, age,

income(baht/month), no. of WBC, no. bacteria colonies

Variable Nominal Ordinal interval Ratio

weight obese Below normal <18.5 (BMI) True weight

Non obese Normal 18.5-22.9 ex. 45, 50, 24.5,...

Pre-obesity 23-24.9

obesity 25-29.9

Severs obesity

30 and over

Discrete or continuous?

Numerical discrete scale (count)

ex. no. of bacteria colonies on plate

no. of birth (parity)

no. of heart beat/min

no. episode of illness

Numerical continuous scale (measure)

ex. Weight, height, age, income

Serum cholesterol level, blood pressure,

serum uric acid …

ตวแปร(variable)

อตราสวน(ratio)

มอนดบ(ordinal)บอกลกษณะ

(qualitative)

ชวง(interval)

บอกปรมาณ(quantitative)

ไมมอนดบ(nominal)

Heart murmurs

Tumor stagingระดบการศกษา

HIV statusเพศBlood group

Scales of measurement

Numerical discrete scale

Numerical continuous scale

quantitative data

qualitative data

Bone density

Blood sugar

BMI

Temperature(oF,oC)

Knowledge score

Frequency distributions

Distribution

Qualitative data

การมชวตของบดา มารดา ของเดกทไดรบผลกระทบจากเอดส

16

63

15

84

0

20

40

60

80

100

ทงคมชวต บดาเสยชวต มารดาเสยชวต ทงคเสยชวต

จ านว

น

ทงคมชวต, 16, 9%

บดาเสยชวต, 63, 35%

มารดาเสยชวต, 15, 8%

ทงคเสยชวต, 84, 48%

Bar diagram Pie diagram

Distribution

Quantitative data: Frequency table, Range, IQR, Standard deviation (SD)

20.0015.0010.005.00

age

60

50

40

30

20

10

0

Freq

uenc

y

age

fre

qu

en

cy

Histogram Frequency polygon

Probability

โอกาสการเกดเหตการณทสนใจในอนาคต จากความเปนไปไดทงหมด มคาอยระหวาง 0 ถง 1

ม 2 ลกษณะ Classical Probability

Relative Frequency Probability

แพทยใชหลกความนาจะเปนในการตรวจวนจฉย และตดสนใจเลอกการรกษาใหผปวย

P (E) =number of times E occurs

number of times E can occurs

Probability distribution

Normal distribution

ส าคญ และใชบอยทสดใชกบขอมลตอเนอง

มลกษณะเปนรประฆงคว า สมมาตร

Binomial distribution

ขอมลทมความเปนไปไดเพยงสองอยาง (Proportion)

Poisson distribution

ขอมลจ านวนนบ (counts), อตรา (Rates)

Measure of central tendency

Central tendency

Mean (คาเฉลยเลขคณต) Median (มธยฐาน) Mode (ฐานนยม)

Mean (คาเฉลยเลขคณต)

เปนผลเฉลยของขอมลทกตวในขอมลชดนนตวอยาง 2 6 6 8 9 9 10

mean = (2 + 6 + 6 + 8 + 9 + 9 +10) / 7

= 50 / 7 = 7.14

เปน measure of central tendency ทใชบอยทสด ใชคกบ SD

ขอเสย Sensitive ตอ outliers

ตวอยาง 6 7 7 8 8 8 9 32

mean = 10.62

Median (มธยฐาน)

ขอมลตวทอยตรงกลางของขอมลชดนนเมอเรยงจากนอยไปมาก หรอจากมากไปนอย

ถาขอมลชดนนเปนจ านวนค median คอขอมลทอยตรงกลางตวอยาง 2 6 6 8 9 9 10

median = 8

ถาขอมลชดนนเปนจ านวนค median คอคาเฉลยของขอมลสองตวทอยตรงกลาง

ตวอยาง 3 4 5 6 7 8

median = (5+6) / 2 = 5.5

Mode (ฐานนยม)

คาของขอมลในชดนนทมความถหรอมคาซ ากนมากทสดตวอยาง 2 6 6 8 9 9 9 10

mode = 9

ขอมลชดหนงอาจจะไมมฐานนยมเลยตวอยาง 3 4 5 6 7 8

หรออาจมฐานนยมหลายคาตวอยาง 2 3 4 4 5 7 7 9

มฐานนยมสองคา ไดแก 4 และ 7

การเลอกใช mean, median, mode

ขนกบลกษณะของขอมล mean ใชเมอขอมลมการแจกแจงแบบโคงปกต median ใชเมอขอมลมการแจกแจงแบบเบซาย หรอเบขวา mode

มทใชนอยในการศกษาเชงปรมาณ ใชไดกบขอมลทง qualitative และquantitative

เหมาะกบขอมลทมการแจกแจงแบบ bimodal

Measures of dispersion

Measure of dispersion

How the data is spread out (how stretched or squeezed a distribution is)

Also known as: variability, scatter, or spread

Example: range, SD, IQR

Variability

Biologic variation (ความไมแนนอนทางชวภาพ) True biologic variation (ความไมแนนอนทางชวภาพแท ) Temporal biologic variation (ความไมแนนอนจากเวลาการวด)

Measurement variation (ความไมแนนอนจากการวด) Random measurement error (เชงสม) Systematic measurement error (Bias) (เชงระบบ)