Aufgabe 1

Aufgabenstellung

Betrachten Sie das Beispiel aus Kapitel 9 (Folien 30-33), in dem es um den Zusam- menhang zwischen dem Auftreten von Endometriumkarzinom und der Einnahme von Östrogenen geht. Gehen Sie zunächst davon aus, dass der unadjustierte Zusammen- hang zwischen dem Auftreten von Endometriumkarzinom und der Einnahme von Östrogenen mittels konditionaler logistischer Regression geschätzt werden soll.

Fälle → Konrollen →

Anzahl
10000
10010
10011
211000
1811010
11001
31011
20100
10110
10101
61100
41110
11101
21111

a) Likelihood und nicht benötigte Fall-Kontroll-Paare

Stellen Sie die zugehörige Likelihood für die Daten auf. Welche Fall-Kontroll-Paare werden nicht zur Schätzung des Koeffizienten benötigt? Gehen Sie nun davon aus, dass das Vorhandensein einer Krankheit der Gallenblase ein möglicher Confounder ist und mit in das Modell einbezogen werden soll.

Likelihood und nicht benötigte Fall-Kontroll-Paare

Likelihood-Funktion

Für den unadjustierten Zusammenhang (nur Östrogeneinnahme ) lautet die partielle Likelihood der konditionalen logistischen Regression:

Nicht benötigte Fall-Kontroll-Paare

Die folgenden Fall-Kontroll-Paare tragen nicht zur Schätzung von bei, da (kein Kontrast in der Exposition):

ZeileFall Kontrolle Grund
1(0,0)(0,0)Beide unexponiert ()
5(1,0)(1,0)Beide exponiert ()
8(0,1)(0,0)Beide unexponiert ()
10(0,1)(0,1)Beide unexponiert ()
12(1,1)(1,0)Beide exponiert ()
14(1,1)(1,1)Beide exponiert ()

Einbezug des Confounders (Gallenblasenerkrankung)

Wird die Gallenblasenerkrankung () als Confounder ins Modell aufgenommen, erweitert sich die Likelihood um einen zusätzlichen Parameter :

Nicht benötigte Paare sind nun nur noch die, bei denen sowohl als auch gilt (z. B. Zeile 1 und 14).


Zusammenfassung

  • Die Likelihood wird nur von Paaren mit unterschiedlicher Östrogenexposition bestimmt.
  • Beim Adjustieren für Confounder müssen auch Unterschiede im Confounder-Status berücksichtigt werden.
  • Die Tabelle zeigt deutlich, dass viele Paare keinen Beitrag leisten – ein typisches Phänomen in gepaarten Studien.

b) Nicht benötigte Paare bei Berücksichtigung eines Confounders Welche Fall-Kontroll-Paare werden nun nicht zur Schätzung benötigt? Begründen Sie.

Paare, die weder in der Exposition noch im Confounder diskordant sind ( und ), tragen nicht zur Schätzung bei.

Die nicht benötigten Paare sind Zeilen 1, 5, 10 und 14, da sowohl als auch gilt.

Korrektur:

  • Zeile 1: (0,0) vs. (0,0)
  • Zeile 5: (1,0) vs. (1,0)
  • Zeile 10: (0,1) vs. (0,1)
  • Zeile 14: (1,1) vs. (1,1)

Begründung:
Diese Paare tragen nicht zur Schätzung der Koeffizienten bei, da es keinen Kontrast in den Expositions- oder Confounder-Variablen gibt.

c) Interpretation des R-Outputs

Verwenden Sie den R-Output zur Interpretation der Effekte für Östrogen und Krankheit der Gallenblase (Folie 33). Gibt es einen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Endometriumkarzinom und der Einnahme von Östrogenen bzw. zwischen dem Auftreten von Endometriumkarzinom und einer Krankheit der Gallenblase?

Schritt 1: Analyse der Schätzer

Der R-Output der konditionalen logistischen Regression liefert folgende Ergebnisse für die Variablen Östrogen und Gallenblasenerkrankung:

VariableCoef (β)exp(coef) (OR)se(coef)p-Wert
Estrogen2.2099.110.6100.00029
Gallenblase0.6952.000.6160.26000

Schritt 2: Interpretation der Effekte

  1. Östrogen:

    • Odds Ratio (OR): .
    • Interpretation: Die Einnahme von Östrogenen ist mit einem 9,11-fach erhöhten Risiko für Endometriumkarzinom assoziiert.
    • Signifikanz: Der Effekt ist höchst signifikant ().
      • Statistische Schlussfolgerung: Es besteht ein starker positiver Zusammenhang zwischen Östrogeneinnahme und Endometriumkarzinom.
  2. Gallenblasenerkrankung:

    • OR: .
    • Interpretation: Eine Gallenblasenerkrankung ist mit einem 2-fach erhöhten Risiko assoziiert.
    • Signifikanz: Der Effekt ist nicht signifikant ().
      • Statistische Schlussfolgerung: Nach Adjustierung für Östrogen zeigt sich kein signifikanter Zusammenhang zwischen Gallenblasenerkrankung und Endometriumkarzinom.

Schritt 3: Gesamtmodell-Bewertung

  • Likelihood-Ratio-Test:
    Der Test für das Gesamtmodell ergibt , was auf eine hohe Modellgüte hinweist.
    • Interpretation: Das Modell mit beiden Variablen erklärt die Daten signifikant besser als ein Nullmodell ohne Prädiktoren.

Schritt 4: Konfidenzintervalle (KI)

Obwohl nicht direkt im Output angegeben, lassen sich die 95%-KI aus den Standardfehlern berechnen:

  1. Östrogen:

    • Untergrenze: ,
    • Obergrenze: .
    • 95%-KI: [2.75, 30.1].
    • Interpretation: Das Risiko liegt zwischen 2,75-fach und 30,1-fach erhöht. Das KI enthält nicht den Wert 1 → signifikanter Effekt.
  2. Gallenblasenerkrankung:

    • Untergrenze: ,
    • Obergrenze: .
    • 95%-KI: [0.60, 6.70].
    • Interpretation: Das KI enthält den Wert 1 → kein signifikanter Effekt.

Zusammenfassung

VariableZusammenhang mit EndometriumkarzinomSignifikanz
Östrogen9,11-fach erhöhtes RisikoJa (p < 0.001)
Gallenblase2,00-fach erhöhtes RisikoNein (p = 0.26)

Fazit:

  • Östrogeneinnahme ist ein starker Risikofaktor für Endometriumkarzinom.
  • Gallenblasenerkrankung zeigt keinen signifikanten Effekt, nachdem für Östrogen adjustiert wurde.

Aufgabe 2

Aufgabenstellung

In einer Fall-Kontroll-Studie wurden 109 Patienten mit Demenz unter 65 Jahren anhand von Krankenhausprotokollen ermittelt. Jede/r Patient/in wurde einer gesunden Kontrolle vom selben Geschlecht und Alter zugeordnet. Es wurden 37 diskordante Paare gezählt, wovon bei 25 an Demenz erkrankten Patienten bereits Familienmitglieder Demenz hatten. Unter den konkordanten Paaren gab es 6 Paare, bei denen Demenz in der Familie aufgetreten ist.

a)Was ist die Einfluss- und was ist die Zielgröße? Stellen Sie die gematchten Daten in einer geeigneten Kreuztabelle dar.

  • Zielgröße: Auftreten von Demenz (Fall vs. Kontrolle).
  • Einflussgröße: Familienanamnese für Demenz (ja/nein).

Gematchte Kreuztabelle (McNemar-Format):

Kontrolle: ExponiertKontrolle: Nicht exponiert
Fall: Exponiert6 (beide exponiert)25 (nur Fall exponiert)
Fall: Nicht exponiert12 (nur Kontrolle exponiert)66 (beide nicht exponiert)

Erklärung:

  • 6 Paare: Fall und Kontrolle haben beide eine Familienanamnese.
  • 25 Paare: Nur der Fall hat eine Familienanamnese.
  • 12 Paare: Nur die Kontrolle hat eine Familienanamnese.
  • 66 Paare: Weder Fall noch Kontrolle haben eine Familienanamnese.

b) Testen Sie, ob es einen Zusammenhang zwischen der Einfluss- und der Zielgröße gibt.

McNemar-Test für gepaarte Daten:

  • Teststatistik:
  • Kritischer Wert (χ², 1 df, α = 0.05): 3.84.
  • Ergebnis: Da , besteht ein signifikanter Zusammenhang (p < 0.05).

c) Schätzen Sie das Odds Ratio und geben Sie ein 95%-Konfidenzintervall für das Odds Ratio an.

  • OR für gepaarte Daten:
  • 95%-Konfidenzintervall:
    1. Standardfehler von :
    2. Intervall für :
  1. Exponentierte Grenzen:
  • 95%-KI: [1.03, 4.18].

Interpretation:

  • Das Risiko für Demenz ist bei positiver Familienanamnese 2,08-fach erhöht.
  • Das KI schließt den Wert 1 nicht ein → signifikanter Effekt.

d) Ignorieren Sie nun die Paarbildung und stellen Sie die Daten für die nicht-gematchte Analyse in einer geeigneten Tabelle dar. Schätzen Sie das Odds Ratio für die nicht-gematchte Analyse. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse.

2x2-Tabelle (ohne Matching):

Fall (n=109)Kontrolle (n=109)
Exponiert3118
Nicht exponiert7891
  • OR für nicht-gematchte Daten:
  • Vergleich:
    • Gematchtes OR: 2,08
    • Nicht-gematchtes OR: ≈2,01
    • Die Ergebnisse sind nahezu identisch. Das Matching (Alter/Geschlecht) hat kein relevantes Confounding verursacht.

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