医学研究之相关分析的样本量计算——Spearman秩相关系数的置信区间法

发布于 2022年3月19日 星期六 12:28:24 浏览:5506
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前面介绍了“医学研究之相关分析的样本量计算——Pearson相关系数的置信区间法”,本文主要介绍Spearman秩相关系数的置信区间(Confidence Intervals for Spearman’s Rank Correlation)的样本量估计。Spearman秩相关系数rs又称等级相关系数,是一个非参数性质(与分布无关)的秩统计参数,由Spearman在1904年提出,用来度量两个变量之间联系的强弱,其样本量计算过程及注意事项如下。

一、案例数据

某医生欲研究新生儿缺氧缺血性脑病(hypoxic-ischemic encephalopathy,HIE)临床分度(轻、中、重度)与其出生后第7天血浆MDA含量的关系,预期两者的秩相关系数rs为0.89,希望其95%CI宽度为0.2,试估计所需的样本含量。

二、案例分析

本研究中新生儿缺氧性脑病临床分度为等级资料,欲研究其与新生儿出生后第7天血浆MDA含量的关系,可采用秩相关系数来描述两随机变量间的相关方向和程度,其中秩相关系数的置信区间样本量计算需要以下几个参数:

1. 双侧置信区间宽度,本例中为0.2。

2. 秩相关系数的估计值,本例为0.89。

3. 检验水准α (通常取0.01至0.1,本研究取0.05)。

4. 置信度/可信度CL(即1-α,常用0.95或0.99,本研究取0.95)。

5. 脱失率DR (通常不宜超过20%,本研究取10%)。

三、软件操作

(一) 方法选择

在左侧界面中依次选择“Procedures (程序)”—“Correlation (相关)”—Confidence Interval (置信区间法)”—“Confidence Intervals for Spearman’s Rank Correlation (置信区间法检验Spearman秩相关系数)”,见图1。

图1

(二) 参数设置

在“Design (设置)”模块中按以下参数设置相应选项(图2):

①Solve For:选择“Sample Size”,表示本分析的目的是用于计算样本量。

②Interval Type:选择“Two-Sided”,表示使用双侧置信区间。

③Confidence Level(1-Alpha):表示置信度CL,即为1-α,填写“0.95”。

④Width of Confidence Interval:表示双侧置信区间宽度,即从置信下限到置信上限的距离,范围介于0~2。本例填“0.2”。

⑤r (Sample Spearman’s Rank Correlation):即样本Spearman秩相关系数的估计值,可以从既往研究、专家意见或预调查中获得,范围介于-1~1。本例填“0.89”。

图2

(三) 脱失率设置

在“Reports (结果报告)”模块中,勾选“Show Dropout-Inflated Sample Size Report (报告脱失样本量)”,在“Dropout Rate”中填写“10%”(图3),表示按照10%的脱失率计算样本量。设置好上述参数后点击“Calculate (计算)”。

图3

四、结果及解释

图4列出了该研究设计的相关参数和样本量计算结果,可知计算的样本例数(N)为31。

图4

图5“References (参考文献)”列出了该计算过程中参考的相关文献;“Report Definitions (报告定义)”列出了各个参数的具体解释;“Summary Statements (报告概述)”为整个分析报告的摘要。

图5

图6“Dropout-Inflated Sample Size (脱失样本量)”为考虑了脱失率的样本量(N'),也是研究实际开展过程中需要达到的最低样本量,本研究中为35。

图6

图7为此次样本量估算整个过程的详细参数设置汇总。

图7

五、结论

本研究中新生儿缺氧缺血性脑病临床分度为等级资料,因此使用了Spearman秩相关系数来描述临床分度与血浆MDA含量的相关方向和程度。已知双侧置信区间宽度为0.2,若取检验水准0.05,预期秩相关系数为0.89,则至少需要31例研究对象。若考虑10%的脱失率,则至少需要35例研究对象。

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