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 BMJ小小統計問題(72):

How to read a forest plot

(如何解讀森林圖)

                                 

前言:

本期是統合分析最核心圖形---森林圖的解讀說明。另外,有趣的是,所使用示例之四篇個別試驗結果RR值均無顯著,但合併後的總效果量估計值就有顯著。如同內文所言:這是統合分析的優點之一。通過合併不同研究的結果,匯總研究參與者的數量,從而提供一個整體的估計值,提高了統計檢力和精確度。意味著在整體上可以看到在任何單獨研究中都沒有看到的顯著影響。Hope u enjoy it.

                           

題目

研究人員進行一項統合分析,比較針對無合併症之急性闌尾炎病人進行抗生素治療與闌尾切除術治療之安全性和有效性。隨機對照試驗包括對經血液學和放射學檢查診斷為無合併症急性闌尾炎的成年患者之調查。主要結局指標是併發症的產生,包括傷口感染、穿孔性闌尾炎或腹膜炎。收錄四個隨機對照試驗。

      

對於與跌倒相關傷害的統合分析,下列敘述何者正確?

a)四項試驗中沒有一項顯示抗生素治療和闌尾切除術在併發症風險方面有顯著差異。

b)森林圖是按線性尺度(linear scale)繪製的。

c)相對危險性小於1.0表示抗生素治療的併發症風險較闌尾切除術降低。

d)併發症的統合分析顯示,與闌尾切除術相比,抗生素治療的相對危險性降低31%。

e)母群體之相對危險性的樣本估計值之間不存在顯著異質性。

     

答案:

a,c,d,e正確,b錯誤。

                   

詳細說明:

  四項隨機對照試驗比較抗生素治療與闌尾切除術治療對無併發症急性闌尾炎病人的療效。每個試驗的主要結果都是併發症。每一項試驗都得出RR為比較抗生素治療與闌尾切除術之併發症風險指標。RR已在前面的問題介紹[2,3]。每個樣本的RR都是母群體參數之估計值,亦即,若將抗生素治療與闌尾切除術在所有無併發症急性闌尾炎的成年人之母群體內進行比較,所觀察到的RR。統合分析目的是將四項試驗的結果進行合併,對抗生素治療與闌尾切除術母群體之併發症比較後的RR之單一估計。

   

  森林圖是以圖形的方式展示統合分析的結果。試驗結果在左側為主要作者標識。對於四個試驗中的每個治療組,有併發症的參與者人數和每組總人數顯示在“事件/總數”(Events/total)一欄中。這些資料用於計算估計的RR和95% CI,顯示在每個試驗的右側,並在中間以圖形表示。因為抗生素治療的“Events/total”資料在前,闌尾切除術資料在後,因此,所顯示的RR代表相對於闌尾切除術,抗生素治療併發症之風險。樣本相對風險用正方形表示,其相關的95% CI為水平線。每個方格的大小與試驗的樣本量成正比。

   

  在所有四項試驗中,母群體RR的95% CI均跨過1.0,因此,沒有一項試驗表明治療組間併發症風險有顯著差異(a正確)。假設檢定時RR的95% CI與5%顯著性水準之間的關係之前已經介紹過[4]。

   

  樣本RR和相關95% 95%的圖形表示為使用對數尺度(logarithmic scale)上繪製(b錯誤)。由於95% CI最初是在對數尺度上計算的,因此,在森林圖中的樣本RR會顯得對稱。圖中央的分隔號是“無效果線”,即RR為1.0,表示抗生素治療和闌尾切除術間的風險沒有差異。相對風險小於1.0意味著相對於闌尾切除術,抗生素治療的併發症風險降低(c正確),而若RR大於1.0,風險會增加。因此,如森林圖所示,RR小於1.0的“傾向於抗生素治療”(Favours abtibiotic treatment),而相對風險大於1.0的“傾向於闌尾切除術”(Favours appendicetomy)。

   

  通過合併四項試驗的RR,得出了母群體RR的總估計值。然而,試驗對合併結果的貢獻並不相等,因為總估計值並非單個估計值之平均值。每個試驗的貢獻在“權重(%)” (Weight %)標題下顯示。試驗貢獻的權重百分比由其母群體參數樣本估計的精度(precision)決定,估計更精確的試驗(信賴區間較窄的試驗)貢獻更多。

   

  母群體RR的總估計值顯示在標記為“total”的行中,數值為0.69(95% CI 0.54-0.89),使用菱形表示;菱形的中心等於母群體的RR,而兩端點表示95% CI的極限。通過菱形和圖表中心的垂直虛線表示母群體估計的RR。因此,併發症的統合分析顯示,與闌尾切除術相比,抗生素治療的相對風險降低了31% (d正確)。由於95% CI不包括1.0,因此,總效果量估計值在5%的顯著性水準上是顯著的,換句話說,在併發症風險方面,治療間存在顯著差異。總效果量估計顯著性檢驗之P值為0.004,如正文“Test for overall effect: z=2.91, P=0.004”所示,證實了95% CI的推論。z值是來自用於推導P值的統計檢定之檢驗統計量。

   

  統合分析必須納入異質性的統計檢定,以評估樣本估計值間的變異程度[5]。若樣本RR在程度上相似,並且在從同一母群體中取樣時,它們間的變化不超過期望值,也就是說,它們之間的任何變化都是最小的,如此統計同質性就會存在。若統計同質性不存在,就會出現統計異質性,樣本估計值就會有很大差異。異質性統計檢定的結果會影響如何獲得總效果量估計。此外,異質性的存在可能表明人群中子群體間併發症的RR會不相同。

   

  異質性的統計檢定結果見“Test for heterogeneity:χ2=1.08, df=3, P=0.78, I2=0%”。檢定執行方式與傳統的統計假設檢定類似,有一個虛無假設和對立假設。簡單地說,虛無假設表明存在同質性,而對立假設表明存在異質性。異質性檢定的P值為0.78,表明沒有證據可以拒絕虛無假設,支持對立假設。因此,結論是樣本估計值間存在同質性(e正確)。χ2的值是用於推導P值的統計檢定的檢定統計量。自由度(“df”)等於試驗次數減1,並與檢定統計量一起用於計算P值。

   

  Higgins I2統計量也常用於檢定異質性。這一統計資料代表了由於異質性導致的樣本估計值之間的變異百分比,範圍從0%~100%,其中0%表示樣本估計值之間存在統計同質性。I2≥50%常被認為存在顯著的統計學異質性。上述例子中的I2值為0%,證實統計檢定存在統計同質性的推論(e正確)。

   

  由於樣本估計值間存在統計同質性,因此,進行固定效果統合分析;在森林圖的標題中有說明。若統計異質性存在(即統計同質性不存在),則進行隨機效果統合分析。這些方法不同之處在於用於計算總效果量的方法不同。與固定效果統合分析相比,隨機效果統合分析對總效果量產生更寬的信賴區間,從而導致總效果量較不準確。

   

  四項試驗中沒有一項表明,在無併發症的急性闌尾炎病人的併發症風險方面,不同治療方法有顯著差異。然而,統合分析的總效果量估計證實,與闌尾切除術相比,抗生素治療的併發症風險顯著降低。這是統合分析的優點之一。通過合併不同研究的結果,匯總研究參與者的數量,從而提供一個整體的估計值,提高了統計檢力和精確度。意味著在整體上可以看到在任何單獨研究中都沒有看到的顯著影響。

   

  研究人員得出結論,抗生素是有效和安全的,值得考慮作為無併發症急性闌尾炎病人的主要治療方法。

       

Reference:

[1] Varadhan KK, Neal KR, Lobo DN. Safety and efficacy of antibiotics compared with appendicectomy for treatment of uncomplicated acute appendicitis: meta-analysis of randomised controlled trials. BMJ 2012;344:e2156.

[2] Sedgwick P, Marston L. Relative risks. BMJ 2010;341:c3983.

[3] Sedgwick P. Absolute and relative risks. BMJ 2012;345:e5613.

[4] Sedgwick P. Confidence intervals and statistical significance: rules of thumb. BMJ 2012;345:e4960.

[5] Sedgwick P. Meta-analyses: tests of heterogeneity. BMJ 2012;344:e3971.

                      

Cite this as: BMJ 2012;345:e8335

https://www.bmj.com/content/345/bmj.e8335 

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