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单样本或配对设计均数的样本量计算及PASS软件实现

发布时间:2016-07-04 | 来源: | 责任编辑:嗵嗵e研

 


在研究设计中,我们经常需要去计算研究所需的样本量,样本量的影响因素有以下几个:Ⅰ类错误alpha,Ⅱ类错误beta,容许误差delta,总体的标准差sigma或总体率pi,还有单侧或双侧检验机研究设计类型。


我们讨论过两个样本率比较的样本量计算方法及其变化,本次我们来讨论一下如何通过PASS软件来计算单样本或配对设计均数的样本量需求。样本量计算的类型很多,我们会在日后的文章中陆续推出不同类型的样本量计算方法。


首先来看一下研究类型,单样本或配对设计的研究。所谓的单样本研究就是已知总体的均数,研究证实样本的均数是否与总体均数相同。比如:已知人群中正常人的眼压水平,拟研究使用某类固醇药物是否会升高眼压?


配对设计的研究是指在研究中将研究对象配成对子,再将对子中的两个人随机分配到两组,自身前后对照也算配对。常见的有三类:1、两个成对的研究对象(同质的两个体)随机接受两种不同的处理;2、同一研究对象同时接受不同的处理,如使用两个方法测量某个体的血脂水平;3、同一研究对象接受处理前的水平和接受处理后的水平比较。

针对上述单样本或配对设计均数研究的样本量计算,其公式为:


上述公式中delta为允许误差,sigma为标准差,且是单侧检验,如果是双侧检验把talpha换成talpha/2即可。


细心的你会发现,两个公式有两个不同点:

1、第一个公式中用的是Ⅰ类和Ⅱ类错误的t值,第二个公式中用的是Ⅰ类和Ⅱ类错误的u值,其实两者差别不大。如在自由度=53时,t0.05(53)=1.674,而u0.05=1.645。

2、第二个公式比第一个公式多了,其实这也不大,当alpha=0.05时,=1.35。


综上只想说明,你不必纠结选用哪个公式,它们的计算结果差别并不大。当然两者的假设是不同的,第一个公式假设不知道总体的标准差,第二个公式假设知道总体的标准差。


说了那么多没用的,还是来看看在PASS软中如何实现吧。就像那句小品里说的:“不关心它是怎么来滴,只关心它是怎么没的”。在实际工作中,很多人不需要关心为什么这么算,只关心怎么算就够。言归正传。

1、下载和安装PASS,搜索NCSS-PASS,以下省略。

2、依次打开Means----One Mean----Test(Inequality)----Test For One Mean



3、看见上图,可以进行选择了。

(1)在Find(Solve For)中选择N(Sample Size)。为什么要选它?因为我们要算样本量啊。你也可以选择其它,比如Power And Beta等等,就是我们常说的在研究结束之后可以计算把握度。

(2)在Error Rates中填入Ⅰ类和Ⅱ类错误的值。一般取Power=1-beta=0.9或0.8,alpha=0.05。

(3)在Means中的输入方法,如果已知允许误差delta,Mean0(Null Or Baseline)处输入0,Mean1(Alternative)处输入允许误差delta;如果知道总体的均值和单样本的均值,则在Mean0(Null Or Baseline)处输入总体的均值,Mean1(Alternative)处输入单样本的均值。

(4)在Standard Deviation处,输入标准差sigma。如果勾选Known Standard Deviation,后台计算时则采用Ualpha代替Talpha。大部分情况下由于我们不知道总体的标准差而不勾选Known Standard Deviation,不过两者结果差别不大。

(5)根据单双侧检验,在Alternative Hypothesis中做选择。如果单侧检验,则选Ha:Mean0<Mean1或Ha:Mean0>Mean1;如果是双侧检验则选Ha:Mean0≠Mean1

(6)Nonparam. Adj.(Wilcoxon Test)非参数校正,一般情况下选择Ignore,就是不进行非参数校正。当然你也可以根据你数据的实际分布来选择校正方法,不同的校正方案就是在算得样本量之后乘以相应的校正系数。

(7)Population Size是指人群数量,一般我们选择人群总体无限大,即Infinite。如果是总体是有限总体,那么对标准差做相应的调整就行,即,式中n为样本大小,N为有限总体数量,sigma为原标准差。


4、都选完之后,点击绿色按键RUN,然后就可以看结果了。如下:


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