Elementy metodologii badań empirycznych w medycynie i Zastosowania statystyki w badaniach biomedycznych Celem studiów jest przekazanie podstawowej wiedzy i kształcenie umiejętności w zakresie projektowania badań empirycznych w medycynie, przygotowywania publikacji naukowych, umiejętności wyboru odpowiednich metod opracowania wyników badań, poprawnej interpretacji wyników analiz oraz ich prezentacji w publikacjach naukowych. W części poświęconej praktycznym zastosowaniom biostatystyki analizy będą ilustrowane przykładami w środowisku programów z rodziny STATISTICA oraz innych wolno dostępnych w sieci programów do analizy danych. Studia są przeznaczone dla osób zajmujących się różnymi aspektami badań empirycznych w medycynie oraz tych, które zamierzają zajmować się tą problematyką. Zarys programu studiów Soboty (8 godzin): 10-11.30, 11.45-13.15, 14.00-15.30, 15.45-17.15 Niedziele (6 godzin): 10-11.30, 11.45-13.15, 14.00-15.30 weekend 1: sobota 18-10-2014 Blok II: Badania i publikacje w naukach medycznych Planowanie i prowadzenie badań empirycznych w medycynie (UMed, Wojciech Młynarski, Wojciech Fendler, Michał Nowicki, Cezary Watała) Badanie naukowe (Cezary Watała) 1 godz. Projektowanie eksperymentu naukowego w medycynie (plan i algorytm badania) 1 godz. (Wojciech Fendler) Rodzaje i specyfika badań klinicznych (Wojciech Młynarski) Badania obserwacyjne i badania eksperymentalne 2 godz. (Wojciech Młynarski) Medycyna oparta na faktach (EBM) 1 godz. (Wojciech Młynarski) 8 godz. sobota Blok I: Przygotowanie danych i zastosowania biostatystyki w opracowywaniu wyników badań medycznych weekend 1: niedziela 19-10-2014 Wprowadzenie do obsługi programu STATISTICA 2 godz. Przygotowanie danych na potrzeby analiz (Janusz Wątroba Statsoft) Źródła danych Gromadzenie danych (bazy danych, excel, STATISTICA) Techniki próbkowania
Wybrane zaawansowane metody próbkowania, np. propensity score matching, covariate matching Metody czyszczenia danych i ich przekształcanie, brakujące dane; różne metody imputacji danych korzyści i niebezpieczeństwa; zastępowanie średnią, medianą; metody MAR, MCAR czy EM, metody regresyjne i ANOVA Zmiany układu danych, tworzenie podzbiorów Weryfikacja danych odstających (3t+3p) weekend 2: sobota 25-10-2014 Wybrane elementy rachunku prawdopodobieństwa i metody statystyki opisowej (G. Harańczyk Statsoft lub J, Wątroba StatSoft) Podstawy rachunku prawdopodobieństwa uwzględniające zagadnienia przydatne w kontekście randomizacji prób i wnioskowania statystycznego (tutaj można się skupić na przypomnieniu zagadnień związanych z wnioskowaniem statystycznym, jak prawdopodobieństwo klasyczne, i warunkowe (bayesowskie), zmienna losowa, rozkład prawdopodobieństwa, etc., ale można także rozważyć przypomnienie podstawowych prostych zagadnień kombinatoryki i rachunku prawdopodobieństwa: permutacje, kombinacje, wariacje bez powtórzeń, wariacje z powtórzeniami, dwumian Newtona), twierdzenie Bayesa, itp. Pojęcie rozkładu empirycznego zmiennej i sposoby jego badania Podstawowe charakterystyki liczbowe rozkładu zmiennej weekend 2: niedziela 26-10-2014 Blok II: Badania i publikacje w naukach medycznych 2t +4p Badania niekliniczne przygotowywanie i prowadzenie (UMED, Wojciech Młynarski, Wojciech Fendler, Cezary Watała) Specyfika badań na modelach zwierzęcych (Cezary Watała) Specyfika badań na układach modelowych in vitro (Wojciech Młynarski, Wojciech Fendler) 3 godz. Przygotowywanie publikacji naukowych z badań medycznych (UMed, Wojciech Młynarski, Wojciech Fendler, Michał Nowicki, Cezary Watała) 3 godz. Publikacja naukowa, rodzaje oraz język (1-2t) (Michał Nowicki) Zasady cytowania literatury (1t) (Michał Nowicki) Punktacja publikacji naukowych (0.5t) (Michał Nowicki) Proces recenzji publikacji naukowej i przygotowywanie odpowiedzi na recenzje (1-1.5t) (Wojciech Fendler) 2
Błędy spotykane w pracy naukowo-badawczej i publikacjach naukowych (2t) (Wojciech Fendler) Wyszukiwanie informacji naukowej i biomedyczne bazy literatury naukowej (1t) (Michał Nowicki) Prawo autorskie a publikacje naukowe. Problem plagiatu (1t) (Michał Nowicki) 6 godz. niedziela Blok I: Przygotowanie danych i zastosowania biostatystyki w opracowywaniu wyników badań medycznych weekend 3: sobota 15-11-2014 Wprowadzenie do wnioskowania statystycznego (dr Janusz Wątroba Statsoft, UMed, Cezary Watała) Podstawowe pojęcia statystyki indukcyjnej Zagadnienie estymacji Weryfikacja hipotez statystycznych i jej znaczenie w kontekście hipotez badawczych Testy statystyczne i ich zastosowanie do weryfikacji hipotez badawczych weekend 3: niedziela 16-11-2014 (4t+4p) Zagadnienie mocy testu i wielkość próby (dr Janusz Wątroba Statsoft) Obliczanie mocy testu i jej zastosowania Szacowanie liczebności próby w różnych badaniach: - porównywanie średnich (dla pomiarów sparowanych i niesparowanych, dla dwóch i więcej prób) - porównywanie proporcji (dla pomiarów sparowanych w układzie krzyżowym [matched case-control] i niesparowanych [independent casecontrol], dla dwóch i więcej prób) w badaniach kliniczno kontrolnych i kohortowych (independent cohort, paired cohort) - dla badań typu superiority, equality, non-inferiority - w badaniach populacyjnych (population survey) - porównanie czasów przeżycia - badaniach asocjacji (korelacji) weekend 4: sobota 6-12-2014 Wybrane metody analizy danych jakościowych (mgr Andrzej Stanisz, CMUJ) Wprowadzenie - skale pomiarowe Przypomnienie podstawowych technik analizy danych Analiza wskaźników struktury 3
o Przedział ufności dla wskaźników struktury o Porównanie dwóch wskaźników struktury Tabele kontyngencji o Tabele dwudzielcze Miary powiązania i wielkości efektu Testy statystyczne dla tabel dwudzielczych Test dokładny Fishera Test McNemary i Q Cochrana dla zmiennych powiązanych Test Mantela Haenszela o Tabele trójdzielcze o Paradoks Simsona o Tabele kontyngencji dowolnych rozmiarów Analiza korespondencji o Przykład analizy korespondencji o Wielowymiarowa analiza korespondencji Analiza log-liniowa o Analiza log liniowa dla tabel dwudzielczych o Analiza log-liniowa dla tabel trójdzielczych o Analiza log-liniowa dla zmiennych porządkowych weekend 4: niedziela 7-12-2014 Wybrane metody analizy analizy danych jakościowych oraz wyników badań populacyjnych i diagnostycznych (mgr Andrzej Stanisz, CMUJ, doc W. Fendler UMed) Mgr A. Stanisz, CMUJ Ocena procedur diagnostycznych o Czułość i swoistość o Krzywa ROC o Wartość predykcyjna dodatnia i wartość predykcyjna ujemna o Współczynnik zgodności Dr hab. Wojciech Fendler, UMED Metody wykorzystywane w badaniach populacyjnych i diagnostycznych Miary zapadalności i umieralności Oceny czynników ryzyka w medycynie i epidemiologii o Ryzyko względne, iloraz szans, ryzyko przypisane, ARR, RRR, NNT, ARI, RRI, NNH, ABI, RBI 4
weekend 5: sobota, 10-01-2015 Bardziej zaawansowane techniki wielowymiarowe: Przygotowanie narzędzia badawczego i analiza rzetelności (sobota, prof. Adam Sagan, Uniwersytet Ekonomiczny, Kraków) Zasady budowy kwestionariusza (formy komunikacji z badanymi, proces budowy kwestionariusza, formy pytań, efekty stylu i nastawienia odpowiedzi) Budowa skal prostych: skale nieporównawcze i porównawcze, skale ocen, skale rangowe i skale porównań parami, transformacja skal rangowych, skale o sumie stałej; Budowa skal złożonych i ocena rzetelności: procedura C-OAR-SE, skala Likerta, Guttmana, dyferencjału semantycznego, wskaźniki refleksywne i formatywne, proces budowy skali ze wskaźnikami refleksywnymi, ocena wymiarowości skali, ocena rzetelności i trafności skali; Statystyczne metody oceny wymiarowości skal: analiza głównych składowych, analiza korespondencji, eksploracyjna analiza czynnikowa; Metody ocen zgodności i jednorodności skal: współczynniki zgodności sędziów, metoda połówkowa, współczynnik -Cronbacha weekend 5: niedziela, 11-01-2015 Bardziej zaawansowane techniki wielowymiarowe: Zaawansowane metody statystyczne w skalowaniu i analizie danych - modelowanie równań strukturalnych (niedziela, prof. Adam Sagan, Uniwersytet Ekonomiczny, Kraków) Ocena rzetelności w podejściu modelowym - konfirmacyjna analiza czynnikowa: identyfikacja modelu czynnikowego, dobroć dopasowania wskaźniki opisowe, przyrostowe, populacyjne, resztowe i informacyjne, ocena parametrów modelu; Wskaźniki rzetelności AVE Fornella i Omega Mc Donalda; Konfirmacyjna analiza czynnikowa dla danych binarnych: korelacje tetrachoryczne, wartości progowe; Ocena równoważności pomiarowej w wielogrupowych modelach CFA; Wykorzystanie skal opartych na czynnikach w modelach ścieżkowych (budowa indeksów, identyfikacja modelu strukturalnego, ocena parametrów modelu, ocena efektów mediacyjnych w modelu); Ogólny model strukturalny (etapy budowy modelu ogólnego, interpretacja części pomiarowej i strukturalnej, respecyfikacja modelu); Wprowadzenie do symulacji MonteCarlo w modelach strukturalnych 6 godz. (niedziela) weekend 6: sobota i niedziela 24-25 stycznia 2015 5
Wybrane zagadnienia statystycznego planowania eksperymentów i techniki opracowywania ich wyników (Janusz Wątroba, StatSoft) Podstawowe pojęcia doświadczalnictwa Podstawowe schematy randomizacji (seryjna, w niezależnych grupach/układach ciągłych, alokacja krzyżowa, schemat blokowy, kwadraty łacińskie i grecko-łacińskie, itp.) Podstawowe układy doświadczalne wykorzystywane w badaniach medycznych Omówienie wybranych układów niestandardowych Zastosowania różnych modeli analizy wariancji w opracowywaniu wyników badań medycznych - analiza jedno- i wieloczynnikowa, problem interakcji - modele efektów głównych, czynnikowych, zagnieżdżone ANOVA (ustalanie hierarchiczności) - z powtarzanymi pomiarami - dwuczynnikowa z powtórzeniami - problem sferyczności i homogenności wariancji - testy post-hoc dla ANOVA grup niepowiązanych i powiązanych (testy dla grupy kontrolnej, testy kontrastów) - wybrane odpowiedniki nieparametryczne analizy wariancji i testów porównań wielokrotnych ich zastosowania i ograniczenia Analiza dyskryminacyjna (dr Małgorzata Misztal, Uniwersytet Łódzki) - wprowadzenie do metod dyskryminacyjnych podstawowe pojęcia, konieczne założenia. - konstrukcja funkcji dyskryminacyjnych - podstawy metodologiczne, dobór zmiennych do modelu, liczba funkcji dyskryminacyjnych. Interpretacja współczynników funkcji dyskryminacyjnej. - klasyfikacja obiektów - funkcje klasyfikacyjne, prawdopodobieństwa klasyfikacji, odległości Mahalanobisa. - zastosowania analizy dyskryminacyjnej do analizy danych medycznych z wykorzystaniem programu STATISTICA (moduły: Analiza dyskryminacyjna i Ogólne modele analizy dyskryminacyjnej). (3t+5p) 8 + 6 godzin (sobota i niedziela) weekend 7: sobota: 7-02-2015 Wprowadzenie do metod analizy współzależności zjawisk (prof. Jerzy Moczko, Uniwersytet Medyczny, Poznań) Miary powiązania danych jakościowych Analiza korelacyjna 1t+2p Wprowadzenie do metod modelowania statystycznego Analiza regresji liniowej prostej Analiza regresji liniowej wielorakiej Ogólne i uogólnione modele liniowe i nieliniowe gdzie przydatne? 6
Ogólne metodologiczne podstawy badania zjawisk okresowych (m.in. analiza spektralna parametryczna i nieparametryczna, analiza kosinorowa, filtracja sygnałów biomedycznych) 1t+4p weekend 7: niedziela 8 luty 2015 Wprowadzenie do metody Data Mining oraz program STATISTICA Data Miner (Grzegorz Harańczyk, Statsoft) Wprowadzenie teoretyczne z procedurami typu Data Mining 2 godz. Zapoznanie z programem Data Miner 4 godz. weekend 8: sobota 28 luty 2015 Wybrane zagadnienia metaanalizy i metaregresji jak czytać wyniki metaanalizy (Michał Kusy, Statsoft) Przygotowanie danych do metaanalizy 1 godz. Metaanaliza dla danych ciągłych i dyskretnych 2 godz. Standaryzacja pośrednia i bezpośrednia 1 godz. Analiza niejednorodności 1 godz. Analiza w grupach i metaregresja 2 godz. Analiza wrażliwości i ocena błędu publikacji 1 godz. weekend 8: niedziela 01-03-2015 Metody analizy przeżycia (prof. Andrzej Sokołowski, Uniwersytet Ekonomiczny, Kraków) Szacowanie funkcji przeżycia: tabele przeżycia w wersji pełnej (follow-up) i skróconej (abridged) Testy dla porównywania przeżyć: różnice, korzyści i przewagi Model regresji Coxa model ze zmiennymi harmonicznymi zależnymi od czasu (wymaga dopracowania w Zestawie, wiesza się moduł stepwise) 2t+4p weekend 9: sobota 14 marca 2015 Wybrane zaawansowane metody analizy współzależności zjawisk (Grzegorz Migut, StatSoft) Modele regresji nieliniowej Metody skoringowe Analiza regresji logistycznej zaawansowany moduł analizy regresji logistycznej z Zestawu Medycznego 7
3t+5p weekend 9: niedziela 15-03-2015 Zastosowanie metod data mining do analizy wyników badań medycznych I (dr hab. Agata Smoleń, UMed Lublin) Wprowadzenie do metod data mining Omówienie wybranych metod i przykłady ich zastosowań Przykłady analiz data mining w środowisku programu STATISTICA Data Miner - zastosowanie metod data mining w badaniach biomedycznych - dokładny program do ustalenia Model multivariate adaptive regression splines (MAR Splines) metoda analizy danych o rozkładach reszt niespełniających warunku normalności weekend 10: sobota 28-03-2015 Zastosowanie metody automatyczne sieci neuronowe do analizy wyników badań medycznych (doc. Maciej Szaleniec, AGH Kraków, ewentualnie, część praktyczna Statsoft, mgr Grzegorz Migut proszę o zadeklarowanie preferencji) Wprowadzenie do metody sieci neuronowych 4 godz. Zastosowanie metody sieci neuronowych w metodach regresyjnych przykłady analiz w środowisku programu STATISTICA 2 godz. Zastosowanie metody sieci neuronowych w metodach klasyfikacyjnych przykłady analiz w środowisku programu STATISTICA 2 godz. weekend 10: niedziela 29-03-2015 4+4 godzin (sobota) Zastosowanie metod data mining do analizy wyników badań medycznych II (dr dr Anna Justyna Milewska, UMed Białystok) Omówienie metodyki podejścia regresyjnego i klasyfikacyjnego w metodzie Data Mining Analiza składowych gównych Analiza skupień (aglomeracja, metoda k-średnich, sieci Kohonena) Analiza koszykowa Analiza korespondencji 3 Przykłady analiz Data mining na wybranych przykładach danych badan medycznych 8
Blok III: Case studies (UMed: prof. Michał Nowicki, prof. Wojciech Młynarski i dr hab. Wojciech Fendler z zespołem) jako przykłady dobrej i złej statystyki Cztery projekty omówione analitycznie krok po kroku z wyegzekwowaniem procedur i obliczeń wiodących do wyników końcowych, 1 projekt /weekend, tematyka do ustalenia, po 6 godzin na blok w sobotę i niedzielę (12 godz./ weekend) weekend 11: sobota i niedziela 11 i 12-04-2015 Badanie z wykorzystaniem analizy przeżycia; wprowadzenie teoretyczne/terminologiczne stricte medyczne, umożliwiające zapoznanie z wybranymi miarami typu event-free survival, progression-free survival itp.; bardzo pożądane przykłady, gdzie można będzie pokazać efekty manipulacji/symulacji tychże (Wojciech Młynarski) po 5 godzin (sobota i niedziela) weekend 12: sobota i niedziela 25 i 26-04-2015 Badanie z estymacja markerów diagnostycznych, analizą krzywych ROC, selekcja optymalnych markerów o dużej wiarygodności diagnostycznej (Wojciech Fendler) weekend 13: sobota i niedziela 16 i 17-05-2015 po 5 godzin (sobota i niedziela) Analiza wielkoskalowa, wykorzystanie analizy składowych głównych (PCA), liniowej analizy dyskryminacyjnej (LDA) i grupowania (clustering) (STATSOFT) weekend 14: sobota i niedziela 30 i 31-05-2015 po 5 godzin (sobota i niedziela) Przykład źle wykonanej analizy wzorzec przykład negatywny: np. "pseudogenetyczne" badanie polimorfizmów, z analizą zawierającą liczne błędy statystyczne, ze wskazaniem czego nie robić oraz w jaki sposób nie analizować (Wojciech Młynarski, Wojciech Fendler) po 5 godzin (sobota i niedziela) weekend 15: sobota i niedziela 13-14 czerwca 2015 r. Przykład analizy z wykorzystaniem sieci neuronowych (ANN) dr hab. Maciej Szaleniec; tytul i treści do ustalenia po 5 godzin (sobota i niedziela) 9
weekend 16: sobota i niedziela 20 i 21-06-2015 Zaliczenie w dwóch blokach: poprawna analiza własnych danych/przygotowanie eksperymentu pod kątem zagwarantowania odpowiedniej mocy statystycznej, istotności, oszacowanie minimalnej liczności próby badanej oraz prezentacja w taki sposób aby mogła się odbyć konstruktywna dyskusja każdego projektu przez uczestników. (dr hab. Wojciech Fendler, prof. Wojciech Młynarski, dr Janusz Wątroba, prof. Cezary Watała, oraz wszyscy inni biorący udział w szkoleniu, którzy wyrażą zainteresowanie uczestniczeniem) po 8 godzin (sobota i niedziela) weekend 17: sobota i niedziela 27 i 28-06-2015 Zaliczenie w dwóch blokach: poprawna analiza własnych danych/przygotowanie eksperymentu pod kątem zagwarantowania odpowiedniej mocy statystycznej, istotności, oszacowanie minimalnej liczności próby badanej oraz prezentacja w taki sposób aby mogła się odbyć konstruktywna dyskusja każdego projektu przez uczestników. (dr hab. Wojciech Fendler, prof. Wojciech Młynarski, dr Janusz Wątroba, prof. Cezary Watała, oraz wszyscy inni biorący udział w szkoleniu, którzy wyrażą zainteresowanie uczestniczeniem) po 8 godzin (sobota i niedziela) w sumie: minimum 17 spotkań weekendowych w wymiarze łącznym 225 godz. 10