O documento apresenta um programa de bioestatística básica que aborda os seguintes tópicos: importância da bioestatística, variáveis, população e amostras, apresentação de dados em tabelas, medidas de tendência central, distribuição normal, correlação e regressão, risco relativo/odds ratio, testes de hipóteses, análise de evidências em medicina, escolha de testes estatísticos e testes não paramétricos.
1. Bioestatística Básica Secretaria de Estado de Saúde do Distrito Federal Fundação de Ensino e Pesquisa em Ciências da Saúde (FPECS) Escola Superior de Ciências da Saúde (ESCS) Paulo Roberto Margotto Prof. Do Curso de Medicina da ESCS www.paulomargotto.com.br
2. Bioestatística Básica Programa: Importância da Bioestatística Variáveis População e Amostras Apresentação dos dados em tabelas Medidas de Tendência Central Distribuição Normal Correlação e Regressão Risco Relativo / Odds Ratio Teste de Hipóteses Exercício de Medicina Baseado em Evidências Teste de Fisher Teste t Estadígrafo de Sandler Análise de Variância (ANOVA) Escolha de Teste Estatístico Testes Estatísticos não Paramétricos Sensibilidades/Especificidade Margotto, PR (ESCS)
5. Comparação entre dois ou mais grupos ou amostras (grupo tratado / grupo controle)Avaliação da eficácia do tratamento (significação) Estar alerta a: variáveis interferentes nos resultados ¤ Variações mostrais ¤ Diferenças entre grupos Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
6. Bioestatística Básica Os testes estatísticos são utilizados para: ¤ Comparar amostras (houve modificação dos grupos inicialmente semelhantes após o início da intervenção) ¤ Detectar variáveis interferentes ¤ Analisar se o tratamento depende de outras variáveis (peso, idade, sexo) Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
7. Bioestatística Básica A ciência não é um conhecimento definitivo sobre a realidade, mas é um conhecimento hipotético que pode ser questionado e corrigido. Ensinar ciências não significa apenas descrever fatos, anunciar leis e apresentar novas descobertas, mas Ensinar o método científico Maneira crítica e racional de buscar conhecimento Vieira S., 1991. Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
25. Bioestatística Básica Nascidos vivos no Maternidade do HRAS segundo o ano de registro Título Cabeçalho (separado do corpo por um traço horizontal) Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
26. Bioestatística Básica Tabela de Contingência ou de Dupla Entrada (cada entrada é relativa a um dos fatores) Gestantes sem pré-natal/gestantes com pré-natal e mortalidade perinatal Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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30. Bioestatística Básica Medidas de Tendência Central (Valor de ponto em torno do qual os dados se distribuem) Variância e Desvio Padrão: avalia o grau de dispersão quanto cada dado se desvia em relação a média) Média aritmética:soma dos dados nº deles (dá a abscissa do centro de gravidade do conjunto de dados) A média aritmética (representa-se por X é: 2,5+3,0+3,5+ ... 4,0 = 2,45 10 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
31. Bioestatística Básica Medidas de Tendência Central Média Aritmética Cálculo da média de dados em Tabela de Distribuição de Frequência n=100 Média (X): ponto médio de cada classe x respectiva freqüência divido pelo n X = 1,75x3 + 2,25x16 + ... 4,25x4 + 4,75x1 = 300 3 Kg 100 100 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
35. Bioestatística Básica Medidas de Tendência Central Variância Soma dos quadrados dos desvios A soma do quadrado dos desvios não é usada como medida de dispersão, porque o seu valor cresce com o nº de dados Grupo I: 60, 70 e 80 Kg - Grupo II: 60, 60, 70, 70, 80, 80 Kg Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
36. Bioestatística Básica Medidas de Tendência Central Variância Cálculo da soma dos quadrados dos desvios Então, para medir a dispersão dos dados em relação à média, usa-se a variância (S2) que leva em consideração o n S2 = soma dos quadrados dos desvios n – 1 Para os dados: 0, 4, 6, 8 e 7 a S2 = 40 = 40 = 10 5 –1 4 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
37. Bioestatística Básica I Medidas de Tendência Central Desvio Padrão Raiz quadrada da variância, sendo representava por S; tem a mesma unidade de medida dos dados Ex.: 0,4,6,8,7. S2 (variância) = 10 s (desvio padrão): √10 = 3,16 Coeficiente de variância (CV) Razão entre o desvio padrão a a média x 100 CV = 6 x 100 X Ex.: Grupo I: 3,1,5 anos (x = 3 anos; s2 = 4; s=2) : CV = 66,7% Grupo II: 55,57,53 anos (x = 55 anos; s2 = 4; s = 2) : CV = 3,64% Vejam à dispersão dos dados em ambos os grupos é a mesma, mas os CV são diferentes (no grupo I a dispersão relativa é ALTA) Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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39. Gráficos com 2 extremos um máximo e um mínimo e entre eles, uma distribuição gradativa (maioria dos valores ao redor da média) : Curva de Gauss: As medidas que originam a estesgráficos são variáveis com distribuição normal Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
42. O Gráfico da distribuição normal é uma curva em forma de sino, simétrico em torno da média () (se lê “mi”).
43. A área total da curva vale 1, significando que a probabilidade de ocorrer qualquer valor real é 1.
44. Pelo fato da curva ser simétrica em torno da média, os valores maiores do que a média e os valores menores do que a média ocorrem com igual probabilidade.Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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46. Bioestatística Básica Distribuição Normal Predicção de uma valor Usar tabela de Distribuição Normal Como usar esta tabela? Localizar na 1a coluna o valor 1,2 Na 1a linha, está o valor 5. n0 1,2 compõe com o algarismo 5, o n0 z = 1,25. No cruzamento da linha 1,2 com a coluna 5 está o número 0,3944. Está é a probabilidade (39,44%) do ocorrer valor entre zero e z= 1,25. Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
52. Bioestatística Básica Na Tabela de Distribuição Normal, a probabilidade de ocorrer valor maior que a média 0 é 0,5;então, a probabilidade pedida é : 0,5 – 0,1915 = 0,3085 ou 38,85% Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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54. X = Horizontal (eixo das abscissas): variável independente ou explanatória
55. Y = Vertical (eixo das ordenadas) : variável dependenteA correlação quantifica quão bem o X e Y variam em conjunto Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
57. Bioestatística Básica Correlação / Regressão Observem que à medida que o comprimento dos cães aumenta (variável explanatória) o peso aumenta (variável dependente) Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
76. INTERPRETAÇÃO DO RISCO RELATIVO/ODDSRATIO EM PERINATOLOGIA/TESTE DE HIPÓTESES 272 310 280 302 582 Taxa de eventos no grupo estudo: (a/(a+b) Taxa de eventos no grupo controle: (c/(c=d) Risco relativo: a/(a+b) / c(c+d) Redução do risco relativo (RRR) Redução do risco absoluto Número Necessário p/tratamento www.paulomargotto.com.br (Objeto Planilia-Editar) www.braile.com.br
81. INTERPRETAÇÃO DO RISCO RELATIVO/ODDSRATIO EM PERINATOLOGIA/TESTE DE HIPÓTESES O Intervalo de Confiança 95% significa que há 95% de probabilidade de que o intervalo calculado contenha o verdadeiro valor do parâmetro estudado. Por exemplo RISCO RELATIVO de 1,6 com IC95% de 1,2 a 2,05. Isto quer dizer que no experimento realizado o valor encontrado foi de 1,6 e que há 95% de probabilidade que o verdadeiro valor seja um número qualquer entre 1,2 E 2,05. Quando o intervalo de confiança contém o valor 1,00 significa que não há diferença estatística entre o grupo estudado e o grupo controle. Quando o valor máximo do IC95% é menor que 1,00 o grupo de estudo se comportou de modo significativamente melhor que o grupo de controle e quando o valor mínimo do IC95% for maior que 1,00 significa que o grupo de estudo foi significativamente pior que o grupo controle. www.braile.com.br www.paulomargotto.com.br
88. INTERPRETAÇÃO DO RISCO RELATIVO/ODDSRATIO EM PERINATOLOGIA/TESTE DE HIPÓTESES www.braile.com.br www.paulomargotto.com.br
89. INTERPRETAÇÃO DO RISCO RELATIVO/ODDSRATIO EM PERINATOLOGIA/TESTE DE HIPÓTESES (Cálculos usando o Programa DPP Braile Biomédica) Estudo Controle www.paulomargotto.com.br (Objeto Planília-Editar) www.braile.com.br
93. Hipótese alternativa (H1): há diferençaHipótese: resposta presumida e provisória que de acordo com critério será ou não rejeitada Processo para testar hipótese: 1. Estabelecer Ho 2. Estabelecer H1 3. Determinar tamanho da amostra 4. Colher dados 5. Estudo estabelecido para verificar se o H0 é verdadeiro 6. Rejeitar ou não a H0 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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97. MBE – uso consciencioso da melhor evidência na tomada de decisões integrado com a experiência Sem experiência clínica – as práticas correm o risco de ser tiranizadas pela evidência Estratégia poderosa: busca eletrônica -www.pubmed.com -www.cochrane.org: compêncio de reevisões sistemáticas dos estudos randomizados de todos os campos da medicina (Na medicina neonatal: www.nichd.nih.gov/cohrane) -www.bireme.br -www.paulomargotto.com.br -www.neonatology.org Margotto, PR (ESCS)
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99. INTERPRETAÇÃO DO RISCO RELATIVO/ODDSRATIO EM PERINATOLOGIA/TESTE DE HIPÓTESES 272 310 280 302 582 Taxa de eventos no grupo estudo: (a/(a+b) Taxa de eventos no grupo controle: (c/(c=d) Risco relativo: a/(a+b) / c(c+d) Redução do risco relativo (RRR) Redução do risco absoluto Número Necessário p/tratamento www.paulomargotto.com.br Objeto Planília-Editar www.braile.com.br
100. Bioestatística Básica MRE RR = 1 (sem efeito no tratamento) RR < 1 ( o risco de evento é menor no grupo tratado) Ex.: Redução do DAP (ductus arteriosus patente) no grupo exposto a menor ou maior oferta hídrica RR = 0,40 (IC 95% : 0,26 – 0,63): não contém 1 (é significativo) RRR = 1 – RR = 1 – 0,40 = 0,60 x 100 = 60 % (redução de 60% do DAP no grupo com menor oferta hídrica) DR: - 0,19 NNT = 5,3 ( o nº necessário para tratar com restrição hídrica para prevenir um caso de DAP é 5,3 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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102. A restrição hídrica diminui a HP/HIV (não significativo)
103. É necessário restringir líquido em 90,9 RN para evitar a ocorrência de 1 caso de HP/HIVQuanto melhor o tratamento, menor o NNT Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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105. Bioestatística Básica MRE A apresentação dos Dados: Vejam a apresentação dos resultados: RR (95% IC) Ingesta hídrica menor x maior Ductus arteriosus patente Hemorragia peri/intraventricular Efeitos colaterais do uso da dexametasona na DBP Hiperglicemia Hipertrofia do miocárdio Quando a linha horizontal estiver a esquerda (RR<1) redução do evento; quando à direita (RR> 1): aumento do evento Toda vez que a linha horizontal tocar a linha vertical significa qu o RR não é significativo 1 1 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
118. n < 20 / n > 20 < 40Ex.: a) célula da matriz de decisão com o valor 0 Suposição de uma determinada enzima em pessoas submetidas a uma reação sorológica P = (a+b!) x (C=d!) x (a+c!) x (b+d!) n! x 1 / a! b! c! d! P = [ (6! 3! 5! 4! / 9!] x [1/5! 1! 0! 3!) P = 0,046 = 4,76% P < 5%: as pessoas submetidas a uma reação sorológica apresentam significativamente uma determinada enzima (afastamos a H0) Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
119. Bioestatística Básica Teste de Fisher ou da Probabilidade Exata Fatoriais dos números de 0 a 20 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
120. Bioestatística Básica Teste de Fisher ou da Probabilidade Exata b) Se não houver célula c/ valor zero na matriz de decisão Calcular a porbabilidade idêntica ao escrito acima Construir outra tabela 2x2, subtraindo-se uma unidade dos valores da diagonal que contenha o menor número de casos e adicionando esta unidade aos valores da outra diagonal Calcular novamente a probabilidade Este processo continuará até que se atinja o valor 0 Somar todas as probabilidades calculadas Exemplo: supondo que os valores obtidos sejam: Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
121. Bioestatística Básica Teste de Fisher ou da Probabilidade Exata Calculariamos: P = (8! 7! 7! 8!/15) )1/5! 3! 2! 5!) P = 0,1828 P = (8! 7! 7! 8!/15) )1/6! 3! 2! 6!) P = 0,0305 P = (8! 7! 7! 8!/15) )1/0! 7! 1! 7!) P = 0,0012 p = 0,1828 + 0,0305 + 0,0012 = 0,2145 = 21,45% p> 5%: as pessoas submetidas a reação sorológica NÃO apresentam significativamente determinada enzima (aceitamos a H0) Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
126. Bioestatística Básica Teste t t0 (t calculado) tc (t crítico: obtido na tabela de valores de t) Significa que as médias não são iguais, podendo se afastar a H0 Ex.: 1) Verificar se duas dietas para emagrecer são igualmente eficientes ou se determinada dieta foi melhor (produziu significativamente menor perda de peso) Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
127. Bioestatística Básica Perda de peso em Kg segundo a dieta Inicialmente, vamos estabelecer o nível de Significância: = 5% Cálculos: Média de cada grupo X1 = 12 + 8 + ... + 13 = 120 = 12 10 10 X2 = 15 + 19+ ... 15 = 105 = 15 7 7 Variância de cada grupo: S12 = 4 S22 = 5 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
128. Bioestatística Básica TESTE t Verificação de duas dietas (continuação) Variância ponderada: S22 = 9x4 + 6x5 = 4,4 9+6 Cálculo do valor de t: t= 15 – 12 = 2,902 √ 4,4 1 + 1 10 7 Graus de liberdade: n1 + n2 – 2 = 10 +7 – 2 = 15 (Correção em função do tamanho da amostra e do nº de combinações possíveis) Na tabela de valores de t : t0 > tc: a dieta 2 produziu maior perda de peso (significativo):rejeitamos a H0 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
129. Bioestatística Básica TESTE t Valores de t, segundo os graus de liberdade e o valor de Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
130. Bioestatística Básica TESTE t Quando as variâncias são desiguais; a fórmula do teste t é: X2 – X1 t = S21 + S22 √n1 n2 O número de graus de liberdade é o nº inteiro mais próximo do g obitido pela fórmula: Para saber se as variâncias são iguais: se a maior variância for 4 vezes menor, admite-se que as duas populações têm variâncias iguais Ex.: S21 = 15,64; S22 = 6,80 15,64 < 4 (as variâncias 6,8 são iguais) S21+ S222 n1 n2 g =S21 2+ S222 n1+ n2 n1 - 1 n2 - 1 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
131. Bioestatística Básica TESTE t Ex.: Um médico aplicou uma dieta a um grupo de pacientes e o outro (controle) continuou com os mesmos hábitos alimentares. Houve maior perda de peso com a dieta ? Nível de significância estabelecido: = 5% média de cada grupo: X1 = 12 X2 = 0,5 variância de cada grupo: S21 = 5,0 S22 = 0,23 Para saber se as variâncias são ou não iguais: S21 5 S22 = 0,25 = 20 ( 4 – são desiguais ) Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
132. Bioestatística Básica TESTE t Avaliação de um grupo com dieta e outro não para emagrecimento: Continuação: Cálculo do t com variâncias desiguais: t = 0,5 – 12 t = 11,5 = 13,28 √5,0 + 0,25√5,25 7 7 7 O nº de graus de liberdade: 5,0 + 0,252 7 7 g = 5,0 2+ 0,252 7 7 6 + 6 g = 0,5625 = 6,6 7 graus de liberdade 0,085247 t0 > tc: rejeitamos a H0 de que as médias são iguais ou seja,a perda de peso é significativamente maior no grupo com a dieta Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
137. Bioestatística Básica Teste t para observações pareadas b) média das diferenças: d = 30 / 9 = 3,333 c) Variância das diferenças: 300 – (30)2 S2 =9= 25 9 - 1 d) Valor de t t= - 3,333 = - 2,0 √25/9 Graus de liberdade: n – 1 9 – 1 = 8 graus de liberdade tc = 3,36 (1%;8 graus de liberdade) t0 < tc: o tratamento não tem efeito significativo a 1% (aceitamos a H0) Não tem jeito Tem que malhar !!! Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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139. Bioestatística Básica Exemplo : 10 estudantes assistiram um filme. Houve mudança de comportamento? A = D2 = 511= 0,373 D2 (-37) 2 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
140. Bioestatística Básica Na tabela, os valores críticos de A, para um = 0,05 (5%) é 0,368 para 9 graus de liberdade.Aobs(0,373) > Ac (0,368): assim não rejeitamos a H0ou seja o filme não ocasionou mudança na atitude dos estudantes Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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143. Determinar a variabilidades das médias dentro de cada amostra e a variabilidade entre as médias das amostrasF = estimação da variância ENTRE os grupos estimação da variância DENTRO dos grupos F – distribuição F e R A Fisher F obs F crítico: rechaça a H0 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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146. Bioestatística Básica ANOVA Realizando os cálculos ; temos: Cálculo de (a):entre os grupos: (a) = (46)2+ (78)2 + (34)2 + (158)2= 235,11 + 676 + 128,49 + 924,60 9 9 9 27 (a) = 114,96 Cálculo de (b): total dos grupos (b) = 292 + 756 + 168 + (46+78+34)2 = 1216 – 924,6 27 (b) = 291,4 Cálculo de (c): dentro dos grupos (c) = b – a = 291,4 – 114,96 = 176,45 Estimação da variância entre os grupos: a = 14,96 = 57,48 k – 1 3 – 1 Estimação da variância dentro dos grupos: c = 176,45 = 7,35 N – K 27 - 3 F = estimação da variância (a) = 57,48 = 7,82 estimação da variância (c) 7,35 g = K – 1 = 2 (numerador) :ENTRE / N – K = 24/denominador (DENTRO) Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
147. Bioestatística Básica ANOVA Valores de F p/ 2,5% - segundo o número de graus de liberdade do numerador e do denominador Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
148. Bioestatística Básica ANOVA Valores de F p/ =5% segundo o nº de graus de liberdade do numerador e do denominador Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
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150. Fórmula:d.m.s = q variância estimada dentro dos grupos (c) N (nº de individuos em cada estudo ou nº de repetições de cada tratamento) q: valor obtido em Tabela nível significância e graus de liberdade: q K1, N – K, (K1: numerador/ N – K: denominador) Para = 5, graus de liberdade 3 e 24,00 t = 3,53 Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br
151. Bioestatística Básica ANOVA Teste de Turkey Valores da amplitude total estudentizada (q) para = 5%, segundo o nº de tratamentos (K) e os graus de liberdade Margotto, PR (ESCS) www.paulomargotto.com.br