统计功效分析计算器

根据选定的显著性水平和统计功效,估算检测目标效应所需的样本量。

先验功效分析
针对标准化均值效应的双侧正态近似。

关于统计功效分析

功效分析将影响统计研究的四个量联系起来:效应量、显著性水平、统计功效和样本量。本计算器进行先验分析,即在开始收集数据前估算独立观测值的最低数量。效应量以 Cohen's d 输入,它是以标准差为单位的标准化差异。约 0.2 通常被称为小效应,0.5 为中等效应,0.8 为大效应,但有意义的取值应来自专业知识、既有证据或值得检测的最小效应。 显著性水平通常称为 alpha,用于控制原假设为真时可容忍的假阳性概率,常用值为 0.05。统计功效是指定效应确实存在时将其检出的概率。研究者通常以 0.80 或 0.90 的功效进行规划。提高功效、降低 alpha 或检测更小的效应,都会增加所需样本量,因为研究必须在更严格的证据要求下区分更弱的信号。 计算采用双侧正态近似。将对应 alpha 一半的标准正态临界值与目标功效对应的临界值相加,除以标准化效应量,再平方并向上取整。该模型适合单样本标准化均值检验的早期规划,也可作为相关设计的透明近似。两个独立组的研究通常需要根据分配比例和方差假设,对显示数量进行倍数调整后作为各组样本量,因此正式招募前应采用与设计相符的方法。 结果应视为统计学最低要求,而不是完整招募目标。应针对预期失访、缺失记录、聚类、重复测量、组间分配不均、多个主要结局或效应估计不确定性增加样本量。功效计算无法纠正抽样偏倚、测量质量差或分析模型不当。请在研究方案中记录每项假设,并考虑使用多个合理效应量进行敏感性计算,让相关人员了解不确定性如何改变实际样本需求。

功效分析示例

输入样本量解读
d = 0.50,alpha = 0.05,功效 = 0.8032常规中等效应与 80% 功效。
d = 0.80,alpha = 0.05,功效 = 0.9017较大的效应需要更少的观测值。
d = 0.30,alpha = 0.05,功效 = 0.8088较小的目标效应需要更多观测值。

如何计算统计功效所需样本量

  1. 根据既有研究或有意义的阈值,选择有依据的标准化效应量。
  2. 输入假设检验将使用的显著性水平。
  3. 设置期望检出目标效应的概率。
  4. 计算后考虑失访或设计效应,将招募人数向上取整。

功效分析常见问题

80% 的统计功效是什么意思?

它表示指定效应确实存在时,计划中的检验有 80% 的概率拒绝原假设。它并不表示显著结果有 80% 的概率为真。

为什么较小的效应需要较大的样本?

小效应更难与随机抽样波动区分。更多观测值能降低标准误,使较弱的信号更容易被检测到。

是否应该始终使用 alpha 0.05?

不应如此。alpha 应体现假阳性的后果及研究计划。更严格的水平会减少假阳性,但要维持相同功效就需要更大样本。

显示的样本量是每组人数吗?

该近似描述标准化单样本效应所需的独立观测值。对于两组、配对数据、聚类或回归,应使用设计专用的换算或功效模型。

应如何计入失访?

将统计学最低样本量除以一减去预期失访比例。例如,预期失访率为 20% 时,需除以 0.80 并向上取整。