配对样本平均值比较的样本量估计——MedCalc软件实现

关键词：MedCalc; 样本量估计; 配对样本平均值比较; 配对样本t检验

一、案例介绍

为明确两种测量肺活量的仪器的检测效果，研究者欲征集一批志愿者，用这两种仪器分别测量对这批志愿者的最大呼气率。据早期研究，两配对样本差值的标准差为40.33 L/min，若两种仪器所测的呼气率平均值差为17.17 L/min，取α=0.05，β=0.10，问至少需要招募多少名志愿者？

二、问题分析

呼气率数值为连续性资料，根据正态性检验，人体肺活量水平差值服从正态分布，且本案例中样本为随机样本，因此满足配对样本t检验的要求。配对样本平均值比较的统计方法主要用于定量资料配对样本研究设计，已知两配对总体的平均值差、差值的标准差、检验水准、检验功效，求两个配对总体的均差与指定值相比得出差异有统计学意义的最小样本量，可以使用配对样本t检验的平均值法计算样本量，需要以下几个参数：

• 两配对总体的平均值差D，本例为17.17。
• 两配对样本差值的标准差，本例为40.33。
• 检验水准α，通常取0.01至0.1，本例取0.05。
• 检验功效1-β，通常为0.8或更高，本例取0.9。
• 脱失率DR，通常不宜超过20%，本例取10%。

三、软件操作

点击“采样尺寸”—“成对样本T检验” (图1)

在“成对样本T检验”主对话框中设置如下参数(图2)，并点击计算

• I型误差(Alpha, 显著性)：即双侧的检验水准，一般为0.01至0.1。本例选0.05。
• II型误差(Beta, 1-Power)：常用值为0.1、0.2。本例选0.10。
• 平均值差异：即有统计学差异的假设平均值差值。本例填17.17。
• 标准偏差：即配对样本差值的标准差。本例填40.33。

四、结果及解读

图3列出了该研究设计的样本量计算结果，可知所需样本含量为60例；若考虑10%的脱失率，则需样本60÷(1-0.1)=66.7≈67例。此外I型误差和II型误差对应表可显示与设定值相邻的α和β所需的样本含量。

五、结论

本研究为配对样本平均值的差异性检验样本量计算，用于检验两个配对总体的平均差是否大于、小于或者不等于指定值(通常为0)。已知两种仪器所测的呼气率平均值差为17.17 L/min，差值的标准差为40.33 L/min，若取检验水准0.05、检验功效0.90，要得到一组志愿者使用两种仪器所检测的呼气率平均水平不同的结论，至少需要60名志愿者。若考虑10%的脱失率，则至少需要67名志愿者。

六、分析小技巧

配对样本t检验的平均值法还可以通过PASS软件实现，具体操作过程可参照医学研究之配对样本定量资料样本量计算——平均值法。