ΒΙΟΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ. ΑΛΕΓΚΑΚΗΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ Φυσικός, PH.D. Σχολής Επιστηµών Υγείας

Transcript

1 ΒΙΟΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΛΕΓΚΑΚΗΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ Φυσικός, PH.D. Σχολής Επιστηµών Υγείας Επικοινωνία: Πτέρυγα 4, Τοµέας Κοινωνικής Ιατρικής Εργαστήριο Βιοστατιστικής Τηλ

2 ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Γνωριµία µε την εφαρµοσµένη στατιστική (όπως θα την έβλεπε ένας γιατρός ή ένας επιστήµονας υγείας). Εµβάθυνση στη στατιστική ανάλυση και στη χρήση στατιστικών προγραµµάτων. Γνωριµία µε το προγραµµατισµό, σχεδίαση και ολοκλήρωση µιας ιατρικής έρευνας. Αν κατορθωθεί, θα γίνει πρακτική εξάσκηση σε υπολογιστικά προγράµµατα.

3 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΡΩΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Οργάνωση δεδοµένων σε πίνακες συχνοτήτων Υπολογισµός µέτρων θέσης και διασποράς Παρουσίαση δεδοµένων σε γραφήµατα Βασικές έννοιες συµπερασµατολογίας από δείγµατα σε πληθυσµούς

4 Παράδειγµα 1.2 Ένας ψυχολόγος έχει αναπτύξει ένα τεστ µέτρησης της νηπιακής αντιληπτικής ικανότητας στην ηλικία 9 µηνών. Τα παρακάτω δεδοµένα είναι οι µετρήσεις (επιδόσεις) 50 νηπίων 9 µηνών που επιλέχθηκαν µε τυχαίο τρόπο

5 Οργάνωση δεδοµένων σε πίνακες συχνοτήτων ιάστηµα Συχνότητα (f) Σχετική Συχν. (q) Μέσο ιαστήµατος (c) f x c [ ) 5 0,10 308,5 1542,5 [ ) 7 0,14 313,5 2194,5 [ ) 15 0,30 318,5 4777,5 [ ) 12 0,24 323,5 3882,0 [ ) 9 0,18 328,5 2956,5 [ ) 2 0,04 333,5 667,0 ΣΥΝΟΛΟ 50 1, ,0

6 ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ ΣΕ ΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Γράφηµα διασποράς (scatterplot) Ιστόγραµµα (histogram) Ραβδόγραµµα (Bar chart) Κορµός και ουρές (Box and whisker plot) Κλώνος και φύλλα (Stem and leaf)

7 Γράφηµα διασποράς (scatterplot)

8 Γράφηµα διασποράς(scatterplot) Χαρακτηριστικά Μας δίνει µια οπτική εικόνα της µεταβλητότητας (διασποράς των δεδοµένων µας) και επίσης των ακραίων τιµών µας (ελάχιστη, µέγιστη) Είναι ένα αδρό γράφηµα των τιµών του δείγµατος στον άξονα των y και των ακολουθιακών αριθµών των ατόµων στον άξονα των x (1ο, 2ο, 3ο, 4ο.)

9 Ιστόγραµµα ,5 313,5 318,5 323,5 328,5 333,5

10 Ιστόγραµµα Χαρακτηριστικά Το ιστόγραµµα δίνει µια άµεση εικόνα του γενικού σχήµατος της κατανοµής συχνοτήτων (στενή ή ευρεία διασπορά, συµµετρία ή αποκλίνουσες ουρές, κύρτωση, κλπ.). Μπορούµε να παραστήσουµε τις σχετικές συχνότητες (χρήσιµο όταν για λόγους σύγκρισης δύο κατανοµών συχνοτήτων δύο δειγµάτων διαφορετικού µεγέθους) Ένα µειονέκτηµα των ιστογραµµάτων είναι ότι δεν διατηρούν τα ατοµικά δεδοµένα µετά την οµαδοποίηση.

11 Κλώνος και φύλλα (Stem and leaf) Συχνότ. Κλώνος Φύλλα

12 Κλώνος και φύλλα (Stem and leaf) Χαρακτηριστικά Οµοιότητα µε ιστόγραµµα όµως περιστραµένο κατά 90 ο. Η πρώτη στήλη µας δείχνει τη συχνότητα των µετρήσεων. Η δεύτερη αριστερή στήλη (κλώνος) µας δίνει τα σηµαντικότερα ψηφία (δεκάδες, εκατοντάδες, πεντάδες κλπ). Η τελευταία στήλη (φύλλα) είναι οι αριθµητικές τιµές των µετρήσεων. Τα αποτελέσµατα διατηρούν σε αντίθεση µε το ιστόγραµµα την αρχική πληροφορία.

13 Κορµός και ουρές (Box and whisker plot) N = 50

14 Κορµός και ουρές (Box and whisker plot) Είναι εύκολο και γρήγορο στην κατασκευή του. Μας δίνει πληροφορία για τη διάµεσο και τα τεταρτηµόρια (1ο και 3ο) του δείγµατος µας. Μπορούµε να δούµε αν η κατανοµή µας είναι συµµετρική ή εάν αποκλίνει προς ένα άκρο.

15 Μέτρα θέσης Μέτρα θέσης και διασποράς Ατοµικές παρατηρήσεις Οµαδοποιηµένες παρατηρήσεις Μέση τιµή δείγµατος ιάµεσος Ατοµικές παρατηρήσεις ιατάσσονται σε αύξουσα σειρά µεγέθους (1ο, 2ο, 3ο κλπ). Η διάµεσος θα βρίσκεται στη µεσαία θέση x i i= Οµαδοποιηµένες µε χρήση διαγράµµατος σχετικών αθροιστικών συχνοτήτων. 1ο και 3ο Τεταρτηµόριο: Χωρίζουν τις τιµές στο 25% και 75% των συνολικών τιµών n x = n = x = k i= 1 x x x n fc i i n n

16 Μέτρα διασποράς ιασπορά Μέτρα θέσης και διασποράς Τυπική απόκλιση Τυπική απόκλιση Μέσης τιµής s = n 2 i 1 ( x x) i n 1 2 Ατοµικές παρατηρήσεις s = n i= 1 ( x x) i n 1 2 s n Οµαδοποιηµένες παρατηρήσεις i= 1 Εύρος Ενδοτεταρτηµοριακό εύρος s = k f ( c x) i i n 1 2

17 ΕΚΤΙΜΗΣΗ (ΓΡΑΦΙΚΗ) ΤΗΣ ΙΑΜΕΣΟΥ ΚΑΙ ΤΩΝ ΤΕΤΑΡΤΗΜΟΡΙΩΝ

18 Πίνακας 1.1 Χρόνοι επιβίωσης, σε µέρες, µετά από χειρουργική επέµβαση ποντικών σε δύο οµάδες (θεραπεία και µάρτυρες). Μέγεθος Μέση Τυπική Τυπικό Οµάδα εδοµένα δείγµατος τιµή απόκλιση σφάλµα Θεραπεία ,857 66,767 25,236 Μάρτυρες: ,222 42,417 14,134 ιαφορά 30,635 27,319*

19 ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΕΤΡΩΝ ΘΕΣΗΣ και ΙΑΣΠΟΡΑΣ

20 ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΕΤΡΩΝ ΘΕΣΗΣ και ΙΑΣΠΟΡΑΣ EXCEL Για τον υπολογισµό των µέτρων θέσης χρησιµοποιήθηκαν οι συναρτήσεις του EXCEL: ΜΕΤΡΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ AVERAGE =AVERAGE(A2:J6) ΤΥΠΙΚΗ ΑΠΟΚΛΙΣΗ STDEV =STDEV(A2:J6) ΙΑΜΕΣΟΣ MEDIAN =MEDIAN(A2:J6) ΜΕΓΙΣΤΟ MAX =MAX(A2:J6) ΕΛΑΧΙΣΤΟ ΜΙΝ =ΜΙΝ(A2:J6) ΤΕΤΑΡΤΗΜΟΡΙA QUARTILE =QUARTILE(A2:J6;1) =QUARTILE(A2:J6;3) f i ΟΜΑ ΩΝ FREQUENCY {=FREQUENCY($A$2:$J$6;B10:B15)} Επιπλέον συναρτήσεις SUBTOTAL καθώς επίσης και η χρήση του Tools-Data Analysis-Descriptive

21 ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΕΤΡΩΝ ΘΕΣΗΣ και ΙΑΣΠΟΡΑΣ SPSS Χρήση του Analyze Descriptive Statistics Descriptives NEOGNA Valid N (listwise) Descriptive Statistics Std. N Minimum Maximum Mean Deviation Variance ,12 6,706 44, Descriptives Χρήση του Analyze Descriptive Statistics Explore Επιλογή Display, Both Statistics, Descriptives Plots, Stem-and-leaf NEOGNA Mean 95% Confidence Interval for Mean 5% Trimmed Mean Median Variance Std. Deviation Minimum Maximum Range Interquartile Range Skewness Kurtosis Lower Bound Upper Bound Statistic Std. Error 320,12, ,21 322,03 320,16 320,00 44,965 6, ,50 -,099,337 -,543,662 EXAMINE VARIABLES=neogna /PLOT BOXPLOT STEMLEAF /COMPARE GROUP /STATISTICS DESCRIPTIVES /CINTERVAL 95 /MISSING LISTWISE /NOTOTAL.

22 340 NEOGNA Stem-and-Leaf Plot Frequency Stem & Leaf , , , , , , , N = 50 NEOGNA Stem width: 10 Each leaf: 1 case(s) Graphs Boxplot Επιλογή Simple, Summaries of separate variables EXAMINE VARIABLES=neogna /COMPARE VARIABLE/PLOT=BOXPLOT/STATISTICS=NONE/NOTOTAL /MISSING=LISTWISE.