Al realizar una investigación, muchos investigadores pensarán en la pregunta: "¿Estoy tomando suficientes muestras?" Porque el número de muestras afectará directamente el rigor de la investigación y la confiabilidad de las conclusiones de la investigación. Cuando el número de muestras es demasiado pequeño, los resultados de la investigación serán inestables y el riesgo de obtener resultados "falsos negativos" será alto; cuando el número de muestras es demasiado grande, el costo de la investigación y la dificultad experimental aumentarán.
¿Cómo determinar si el tamaño de la muestra del estudio es razonable? Hoy JMP presentará cómo obtener la cantidad adecuada de muestras mediante análisis de potencia.
La relación entre el número de muestra y la potencia.
Antes de que comience el estudio, necesitaremos saber cuántas muestras realizaremos.
Cuando se trata del número de muestras, debemos mencionar un concepto igualmente importante: el poder, que se denomina poder de prueba estadística, poder de prueba estadística y análisis de desempeño estadístico, al que este artículo se refiere como poder. En pocas palabras, poder significa: si realmente hay una diferencia entre los dos grupos en la práctica, la capacidad de detectar esta diferencia con el número actual de muestras.
Con la condición de que se conozcan otros parámetros, el número de muestras y la potencia se pueden calcular entre sí. Para calcular el número de muestras, se debe establecer la potencia; de manera similar, si se conoce el número de muestras, también se puede calcular la potencia bajo el número actual de muestras. El resultado estadístico del experimento es un resultado negativo. Si la potencia es demasiado baja en este momento, significa que es probable que el número de muestras sea insuficiente, por lo que no se pueden obtener los resultados originalmente diferentes.
¿Cómo calcular el número de muestras con JMP?
El cálculo del número de muestras sólo requiere dos pasos (tan sencillo como meter un elefante en el frigorífico):
El primer paso es consultar documentos históricos para obtener los parámetros necesarios para el cálculo del número de muestra, como media, desviación estándar, tasa, etc.
En el segundo paso, ingrese estos parámetros en JMP y obtenga los resultados.
JMP puede estimar el número de muestras para varias comparaciones comunes entre grupos en ensayos clínicos, como la estimación de valores promedio, la estimación de comparaciones de tasas y la estimación del número de muestras para pruebas de equivalencia. Es simple de operar y altamente interactivo. Lo siguiente se centrará en cómo utilizar JMP para el número de muestras y el cálculo de potencia.
En JMP, seleccione Diseño experimental → Exploradores de tamaño de muestra → potencia (Figura 1). Puede ver que hay múltiples escenarios para calcular la potencia y el número de muestra en el menú de potencia. Puede elegir los específicos correspondientes según el propósito de la investigación. .
Figura 1 Número de muestra y cálculo de potencia de dos grupos de medias de muestra independientes: selección de menú
Las dos situaciones más comunes se presentan a continuación, a saber, comparación de medias de dos grupos y comparación de tasas de dos grupos.
01 Estimar el número de muestras para comparar las medias de dos grupos.
Preparación antes de estimar
Para estimar el número de muestras para comparar las medias de dos grupos, es necesario determinar de antemano los siguientes parámetros:
01 Ya sea que el tipo de prueba sea de una o dos colas, generalmente es de dos colas si no hay requisitos especiales;
Tipo 02: el límite superior del error α, normalmente toma el valor 0,05 (prueba de dos colas) o 0,025 (prueba de una sola cola);
03 error tipo 2 β o potencia1-β, generalmente se recomienda que la potencia sea superior a 0,80;
04. La media (o diferencia entre los dos grupos) y la desviación estándar de cada grupo. Estos datos se pueden obtener revisando la literatura o realizando pruebas previas;
05 La proporción del número de muestras entre cada grupo suele ser 1:1 y, a veces, se puede establecer en 1:2 (según el propósito de la investigación y la situación real);
06 Si se trata de un estudio de seguimiento, también es necesario considerar la tasa de pérdidas durante el seguimiento, que suele ser del 10% (dependiendo de la situación real);
07Al redactar un informe de propuesta o un documento de licitación de investigación, se deben proporcionar los parámetros anteriores para demostrar la viabilidad y confiabilidad de la investigación.
El número estimado de muestras. JMP lograr
Haga clic en la potencia de las dos medias de muestra independientes en la Figura 1 para ingresar a la interfaz de cálculo del número de muestra y la potencia (Figura 2).
Figura 2 Número de muestra y cálculo de potencia de dos conjuntos de medios de muestra independientes: interfaz de operación
El lado izquierdo de la Figura 2 muestra los diversos parámetros involucrados en el cálculo del número de muestras. De arriba a abajo, son el tipo de prueba, los parámetros fijos (alfa y desviación estándar), los parámetros de prueba (incluida la diferencia a probar, el número de muestras y la potencia), y el lado derecho es la curva de estimación del número de muestras.
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En versiones anteriores a JMP 16, si desea calcular el número de muestras, debe ingresar la potencia; de manera similar, si desea calcular la potencia, debe ingresar el número de muestras; en la versión JMP 16, el número La cantidad de muestras (o potencia) se puede ajustar en cualquier momento, y la potencia correspondiente (o número de muestra) cambiará en consecuencia. Además, JMP 16 también proporciona un gráfico de la relación entre el número de muestras y la potencia, que se puede ajustar según corresponda para observar los cambios en el número de muestras (o potencia) bajo diferentes valores de potencia (o número de muestras).
Ejemplo 1: Calcule la potencia conociendo el número de muestras de dos conjuntos de medias:
En un estudio obtuvimos un resultado negativo. En este momento queremos comprender el poder del estudio para ganar credibilidad. En este estudio, las desviaciones estándar de los dos grupos fueron 2 y 3 respectivamente, la diferencia entre las medias fue 2,5 y el número de muestra fue 20 casos en cada grupo. El funcionamiento del cálculo de potencia se muestra en la Figura 3. Se puede observar que la potencia correspondiente es 85,31%.
Figura 3 Animación de cálculo de potencia de la media de dos grupos de muestras independientes
Ejemplo 2: Calcule el número de muestras para la media de dos grupos con potencia conocida:
En un ensayo controlado aleatorio que comparó dos grupos, revisamos la literatura y encontramos que las desviaciones estándar de los dos grupos fueron 1 y 1,5 respectivamente, la diferencia entre las medias fue 1, el error alfa tipo I fue 0,05 y la potencia fue 80. %. Consulte la operación del número de muestra en la Figura 4. Se puede ver que cada grupo requiere 27 muestras.
Figura 4 Una animación del cálculo del número de muestras para la media de dos grupos de muestras independientes.
La ordenada de la curva de estimación del número de muestras en el lado derecho de la Figura 5 es la potencia y la abscisa es el número total de muestras. La intersección de las dos líneas rojas es la potencia y el número de muestras que se muestran actualmente. Esta función ayuda a los investigadores a comprender la relación entre la potencia y el número de muestras mientras calculan el número de muestras, y ayuda a los investigadores a obtener un número factible y confiable de muestras según las condiciones clínicas reales.
En los dos ejemplos anteriores, ingresamos potencia o número de muestra. En la práctica, también podemos obtener el número de muestra o potencia correspondiente arrastrando la Figura 5. Si arrastra la potencia a lo largo de la curva hasta el 80%, puede ver que el número de muestras de la izquierda muestra que cada grupo requiere 27 muestras (Figura 5).
Figura 5 Gráfico animado de la relación de tendencia entre el número de muestra y el poder
02 Estimación del tamaño de la muestra para comparar tasas entre dos grupos.
Preparación antes de estimar
La estimación del número de muestra para comparar las tasas de dos grupos es básicamente la misma que los parámetros necesarios para comparar las medias de dos grupos, excepto que el parámetro (04) es diferente. Aquí, la media y la desviación estándar de cada grupo ya no son necesario, pero es necesario obtener la tasa de cada grupo.
El número estimado de muestras. JMP lograr
Haga clic en la potencia de las dos proporciones de muestra independientes en la Figura 1 para ingresar a la interfaz de operación correspondiente (Figura 6).
Figura 6 Número de muestra y cálculo de potencia de dos grupos de proporciones de muestra independientes: interfaz de operación
Ejemplo 3: Calcule la potencia del número de muestras con tasas conocidas de dos grupos:
Se sabe que las tasas de los dos grupos son 0,6 y 0,8 respectivamente, α es 0,05 y el número de muestras es 50 en cada grupo. ¿Cuál es su potencia? El funcionamiento se muestra en la Figura 7. Se puede observar que la potencia es del 60,88%.
Esta potencia es un poco baja, si queremos alcanzar el 80% de potencia, ¿cuántas muestras se necesitan? Puede ingresar 80 en potencia. Como se muestra en la Figura 8, el número de muestras ha cambiado, lo que indica que si desea que la potencia alcance el 80%, se necesitan al menos 79 muestras en cada grupo.
Figura 7 Animación de cálculo de potencia de dos grupos de frecuencias de muestreo independientes
Figura 8 Una animación del cálculo del número de muestras para dos grupos de tasas de muestreo independientes
Haga clic en Guardar configuración en la Figura 8 para almacenar los parámetros actuales y el número de muestras (Figura 9). Haga clic en la tabla de recopilación de datos preparada en la Figura 2 y JMP creará una nueva tabla de datos (Figura 10) basada en la cantidad actual de muestras, lo que facilitará a los investigadores la recopilación de datos directamente.
Figura 9 Guardar resultados de salida de configuración
Figura 10 Resultados de salida de la tabla de recopilación de datos
Después de leer las operaciones anteriores, ¿no puedes esperar para comenzar tu experimento? ¡Descarga JMP 16 y comienza tu primer análisis!
original: Serie de diseño experimental (1) | Cálculo del tamaño de la muestra y potencia (potencia)
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