匯東華統計顧問有限公司

"匯東華-認真作好每件事"
~統計，不再是阻力，而是助力~

BMJ小小統計問題(70)：

Meta-analyses: tests of heterogeneity

(統合分析：異質性檢定)

前言：

Christmas and happy new year. ❄❄❄

Wishing you a beautiful holiday season filled with joy and laughter.

BY 匯東華統計顧問有限公司

題目： 　　　

研究人員調查食用白米與2型糖尿病間之關係。他們對前瞻性世代研究進行一項統合分析(meta-analysis)。這些研究報告食用白米導致2型糖尿病的相對危險性(RR，高v低)。共選擇4篇論文，包括在亞洲和西方人群中進行的7項不同的前瞻性世代分析。在352,384名追蹤4 ~ 22年的參與者中，共有13,284例新發2型糖尿病。

每項研究中，研究人員均確定白米攝取量高與攝取量低相比之2型糖尿病RR。對7個樣本估計值進行異質性檢驗(Cochran 's Q檢驗，P=0.001;I² = 72.2%)。總效果量為1.27(95%信賴區間1.04 ~ 1.54)。研究人員得出結論，白米攝取量較高與患2型糖尿病的風險會顯著較高。

下列針對異質性之統計檢定敘述何者正確?

a)虛無假設：作為母群體參數估計值之樣本RR間存在異質性。

b)母群體RR的7個樣本估計值間存在統計學異質性。

c)隨機效果模型適用於母群體RR的計算。

答案：

b和c正確，a錯誤。

詳細說明：

　　統合分析合併白米攝取量高與低相比，2型糖尿病相對風險性的7個樣本估計值之母群體參數。2型糖尿病母群體RR的總效果量估計值比任何個體樣本估計值更精確。如下圖所示為統合分析之森林圖。總體RR為1.27(1.04 ~ 1.54)，在圖的底部顯示為“總體:I²=72.2%，P=0.001”。森林圖顯示每項研究中白米攝取量的高低組別。

　　統合分析必須納入異質性的統計學檢定，以評估7個樣本估計值間之變異程度。如果樣本相對危險性大小相似，並且從同一母群體中抽取而得，則樣本間的差異在期望值內，即樣本間的差異極小，那麼就存在統計學同質性。若不存在統計學同質性，則存在統計學異質性，樣本估計值將有顯著差異。由於各種原因，樣本估計值間可能會出現差異。母群體可能在子群間(如，不同種族)的大小不同。異質性統計檢定結果會影響總效果量的計算。

　　異質性的傳統統計學檢定採用Cochran 's Q檢定。檢定的執行與傳統之統計假設檢定相似，存在一個虛無假設和一個對立假設。假設檢定始於統計同質性成立(Showme說明：即檢定虛無假設：組間具有同質性)。以本例而言，虛無假設認為母群體參數之樣本估計值間存在同質性(a錯誤)；任何存在的差異都是由於從同一母群體中抽取樣本的差異所造成(Showme說明：即抽樣誤差)，或者可能是研究方法上的細微差異所造成。對立假設則顯示樣本估計值間存在異質性。

　　Cochran's Q檢定的P值為0.001。因此，在5%的臨界顯著性水準上，虛無假設被拒絕，而支持對立假設。得出的結論為，樣本估計值間存在統計異質性(b正確)。Cochran 's Q檢定的P值顯示於森林圖中標題為“總體:I²=72.2%，P=0.001”。

　　Cochran 's Q檢定對檢測樣本估計值間異質性可能不完全準確，因此，Higgins I²統計量也經常被使用。此一統計量表示樣本估計值間由於異質性而產生的變異百分比，數值範圍從0%~100%，0%表示不存在統計異質性。若I²為50%或以上，通常被認為存在顯著異質性。在森林圖中總效果量之I²顯示為標題:“總體:I²=72.2%，P=0.001”，證實由Cochran Q檢定結果存在統計異質性的推論(b正確)。

　　由於存在統計異質性，因此採用隨機效果meta-analysis(c正確)。若統計異質性不存在(即統計同質性存在)，則會採用固定效果模式。兩方式用於計算總效果量的方法不同。存在異質性時，隨機效果模式相較於固定效果模式之總效果量會有更寬的信賴區間，導致總效果不太準確。雖然隨機效果法在計算總效果量估計值時考慮異質性的存在，但七個樣本估計值是否應該組合成一單一的總效果是值得懷疑的。異質性的存在表明，食用白米與2型糖尿病間的關係可能在母群體的子群間存在差異。這些研究被分為兩個子群——亞洲人和西方人——目的是確定這些子群內樣本估計值間是否存在同質性(圖)。據報導，西方和亞洲人種在攝取白米與罹患2型糖尿病風險間的關係存在差異。亞洲人(RR為1.55,1.20-2.01)之相關性強過西方人(1.12,0.94-1.33)。研究人員得出結論，兩個子群之樣本估計不存在異質性。Cochran's Q檢定對兩子群均無統計學意義(P值分別為0.127和0.172)。對於西方人，Higgin 's I²統計值為40.0%，而對於亞洲人，它表明弱異質性存在(I²=51.6%)。雖然兩個子群內均具有統計同質性是合理的假設，但我們仍然採用隨機效果模型執行分析。在同質性成立的情況下，隨機效果模型與固定效果模型具有相同的小計(subtotal)估計及95%信賴區間。

Reference:

[1]Hu EA, Pan A Malik V, Sun Q. White rice consumption and risk of type 2 diabetes: meta-analysis and systematic review. BMJ 2012;344:e1454

Cite this as: BMJ 2012;344:e3971

https://www.bmj.com/content/344/bmj.e3971