Power功效分析之率差

Power功效分析常用于实验研究时样本量的计算(或功效值计算),比如在医学研究中率差计算时功效分析,关于率差计算时的几种类型,具体如下表格所述:

名词 说明
总体率 对比率与总体率差异
两个率 对比两个率差异
卡方拟合优度 对比多个率是否平均
多样本率 对比交叉表时率的差异

比如研究患病率与文献已有数据的差异时则使用‘总体率’,也或者仅仅是对比两个率的差异时则使用‘两个率’,如果有多个比率值,希望查看该多个比率是否存在差异则使用‘卡方拟合优度’,如果研究比如X和Y的差异即使用卡方检验时,则使用‘多样本率’。

SPSSAU进行功效分析时,共包括两项功能,分别是计算样本量和计算功效Power值,具体涉及到Power功效原理,可查阅‘Power原理’内容。接下来以‘多样本率’即卡方检验为例具体讲解操作,如下所述:

  • 1、关于分析Power值

    上图中目的在于计算Power值,并且研究为卡方检验,卡方检验为2*3的结构,即X的类别个数为2以及Y的类别个数为3,并且需要提供效应量指标Cramer’s V为0.1(此处需要注意:如果是2*2则提供Phi效应量),此时基于样本量为30时,想了解对应的Power值是多少,即此时‘错的说成错的’这种情况的概率是多少,结果如下所示:

    计算结果显示,基于I类错误为0.05,样本量为30时的卡方检验(且为3*2结构,效应量Cramer’s V为0.1),在此前提下,计算得到的Power值为0.073,即‘错的说成错的’这种情况的概率是0.73%非常低。

  • 2、关于分析样本量

    上图中目的在于计算样本量,研究为卡方检验即多样本率比较,基于显著性水平alpha值为0.05,R*C结构具体为2*3,使用效应量Cramer’s V为0.1,基于Power值为0.8水平时,此时应该多少样本量才能达到一种科学性平衡呢。最后点击开始分析即可,结果如下:

    计算结果显示,基于I类错误为0.05,II类错误为0.2,Power值为0.8前提下,要想达到上述研究的差异具有科学判断性,此时需要研究样本量为963.469个,向上取整后为964个样本。除此之外,SPSSAU还输入功效与样本量的关系示意图,如下:

    上图展示Power和样本量的关系,横坐标是Power值,纵坐标是样本量,明显的二者关系是递增关系,从图中可以看到比如当Power值为0.81时,此时需要样本量为986.88即987个。研究者可通过该图示查看和了解,研究需要的Power信息前提下需要多少对应的样本量。

  • 1、剖析

    • 涉及以下几个关键点,分别如下:
    • SPSSAU中进行Power功效分析时,如果是卡方检验时,其需要提供效应量指标(如果是2*2结构则提供phi效应量,其它情况提供Cramer’s V指标),该指标在SPSSAU的卡方检验分析方法中均能找到。

  • 2、疑难解惑

    • 如何理解alpha值和power值?
    • I型错误研究‘对的说成错的’的概率,一般最大取0.05,那么此0.05即为alpha值即显著性水平值。II型错误研究‘错的说成对的’的概率,一般最大取0.2,那么此0.2即为beta值,那么Power值=1-beta值即0.8,其则表示为‘错的说成错的’的概率。

    • 更多关于Power功效的原理,可具体参考‘Power原理’帮助手册。