Bài giảng Chọn mẫu và cỡ mẫu trong nghiên cứu y học

12/15/14 1 CHỌN MẪU VÀ CỠ MẪU TRONG NGHIấN CỨU Y HỌC PGS.TS. Lưu Ngọc Hoạt Viện ĐT YHDP và Y tế Cụng cộng Đại học Y Hà Nội Mục tiờu bài học Kết thỳc khúa học, học viờn cú khả năng: 1.  Phõn biệt được cỏc phương phỏp chọn mẫu cơ bản ỏp dụng trong nghiờn cứu khoa học; 2.  Nếu được ưu, nhược điểm của từng phương phỏp chọn mẫu và chỉ định ỏp dụng trong từng nghiờn cứu cụ thể; 3.  Phõn biệt được cỏc loại cụng thức tớnh cỡ mẫu thường ỏp dụng và cỏc thành phần cơ bản nờu trong cụng thức tớnh cỡ mẫu. 4.  Lựa chọn được cụng thức tớnh cỡ mẫu thớch hợp cho một nghiờn cứu cụ thể. Quần thể Mẫu! Lựa chọn ngẫu nhiên! Ngoại suy ra quần thể thông qua các tham số mẫu ! Quần thể ! Mẫu! Lựa chọn có chủ đích! Kết luận về quần thể thông qua ý kiến của các đối tượng NC ! Định lượng Định tính (Bao nhiêu? Bằng nào?) Cái gì? Như thế nào? Tại sao? Khác nhau về chọn mẫu QUẦN THỂ ĐÍCH Quần thể nghiờn cứu Mẫu Tham số quần thể (à, σ, P...) Mẫu xỏc suất  Ngẫu nhiờn đơn  Ngẫu nhiờn hệ thống  Mẫu phõn tầng  Mẫu chựm  Mẫu nhiều bậc Mẫu khụng xỏc suất  Mẫu kinh nghiệm  Mẫu thuận tiện  Mẫu chỉ tiờu  Mẫu cú mục đớch. Chọn mẫu Ước lượng •  Điểm •  Khoảng Kiểm định giả thuyết Suy luận thống kờ(chỉ ỏp dụng cho mẫu xỏc suất với cỡ mẫu đủ lớn) Kết luận ngoại suy Cỏc test thống kờ Gớa trị p Lựa chọn Mụ tả cỏc tham số mẫu (trỡnh bày kết quả nghiờn cứu) Tham số mẫu ( , s, p...) Biến số Thống kờ mụ tả Thống kờ suy luận Vai trũ của chọn mẫu và cơ mẫu trong NC 12/15/14 2 Mẫu trong nghiên cứu định tính Quần thể ! Vấn đề ! Mẫu 1 ! Mẫu 4 ! Mẫu 2 ! Mẫu 3 ! Kiểm tra chéo để hiểu sâu sắc về vấn đề và ý kiến của các đối tượng! Tại sao?! Kiểm tra chộo thụng tin bằng cỏc phương phỏp thu thập số liệu khỏc nhau Quần thể ! 1 vấn đề ! Phỏng! vấn! Vẽ bản đồ! Quan sát! Thảo luận! Kiểm tra tính trung thực của thông tin! Tại sao?! Các khái niệm liên quan đến quần thể và mẫu. " Quần thể đích. " Quần thể nghiên cứu. ! " Mẫu nghiên cứu. ! " Đơn vị mẫu. " Đơn vị nghiên cứu.! " Khung mẫu. " Một số khái niệm khác.!  Quần thể ! Là 1 tập hợp của nhiều đơn vị hay nhiều cá thể có cùng 1 đặc trưng nào đó  Quần thể đích ! Là quần thể mà người nghiên cứu muốn kết luận cho kết quả nghiên cứu của mình  Quần thể nghiên cứu! Là quần thể mà từ đó 1 mẫu nghiên cứu được lấy ra. 12/15/14 3 Mẫu nghiên cứu !   Là 1 tập hợp con của 1 quần thể nghiên cứu.   Có các đặc điểm đại diện cho quần thể nghiên cứu ! Một mẫu tốt là mẫu có thể cho phép ngoại suy (ước lượng) các đặc điểm cần quan tâm của quần thể từ mẫu với độ chính xác và tính kinh tế cao nhất. Đơn vị mẫu !   Là 1 tập hợp hay 1 cá thể thuộc quần thể nghiên cứu mà là cơ sở cho việc chọn mẫu. Đơn vị nghiên cứu: !   Là chủ thể mà các đo lường, nghiên cứu triển khai trên chủ thể đó. Khung mẫu!   Là 1 tập hợp các đơn vị mẫu.   Nó có thể là 1 danh sách hay 1 bản đồ.   được chuẩn bị trước cho một số kỹ thuật chọn mẫu. Bốn yêu cầu khi lấy mẫu nghiên cứu. !   Tính đại diện.!   Thực hiện nhanh   Thực thi được.!   Kinh tế ! ! Thiết kế chọn mẫu nghiên cứu ! Bốn tiêu chuẩn khi lấy mẫu nghiên cứu.! !   Mỗi đơn vị hay cá thể trong quần thể có cùng cơ hội như nhau được chọn vào mẫu (same opportunity).   Phương phỏp chọn mẫu cú thể mụ tả được (describable).   Phương pháp ít có sai số (unbiased).!   Thích hợp với thiết kế nghiên cứu (appropriate). 12/15/14 4 Hai thiết kế chọn mẫu cơ bản.!   Mẫu xác suất,   Mẫu không xác suất PP chọn mẫu xác suất chủ yếu:! 1.  Ngẫu nhiên đơn. 2.  Ngẫu nhiên hệ thống. 3.  Ngẫu nhiên phân tầng. 4.  Ngẫu nhiên theo chùm. 5.  Ngẫu nhiên nhiều giai đoạn Chọn mẫu theo phương pháp PPS (Probability Proportionate to Size) Phân biệt chọn mẫu và phân bổ mẫu Quần thể nghiên cứu (10,000) Mẫu NC (500) Chọn mẫu Mẫu NC (500) Nhóm NC (250) Chứng (250) Phân bổ mẫu Bài  tập   " Một  người  nghiờn  cứu  muốn  điều  tra  tỡnh   trạng  dinh  dưỡng  của  trẻ  em  dưới  5  tuổi  tại   huyện  A  mà  tại  đú  cú  2  thị  trấn  một  số  xó   miền  nỳi,  một  số  xó  đồng  bằng,  một  số  xó   ven  biển.   Hỏi:  Theo  Anh/Chị  cỏch  chọn  mẫu  nào  là  thớch   hợp  nhất?  Tại  sao?   1. Mẫu ngẫu nhiên đơn (simple random sampling) Là mẫu mà mỗi cá thể trong quần thể có cùng cơ hội như nhau được chọn vào mẫu. Phương pháp:   Quyết định đơn vị mẫu là gì?   Lập danh sách đơn vị mẫu (khung mẫu) và đánh số từng đơn vị mẫu .   Xác định số đơn vị mẫu cần có.   Xác định một số ngẫu nhiên (= PP ngẫu nhiên)   Lấy đơn vị mẫu có số trùng số ngẫu nhiên vào mẫu. Chọn mẫu xác xuất ! 12/15/14 5 Sơ đồ chọn mẫu ngẫu nhiên đơn! Chọn ngẫu nhiên! Quần thể với cỡ N ! Mẫu với cỡ n p s P! à ! σ ! X Vớ dụ về bảng số ngẫu nhiờn 1. Mẫu ngẫu nhiên đơn (tiếp) Ưu điểm:   Đơn giản, dễ làm.   Có tính ngẫu nhiên và đại diện cao.   Là kỹ thuật chọn mẫu xác suất cơ bản sử dụng ở các kỹ thuật chọn mẫu khác. Hạn chế:   Cần cú khung mẫu và đơn vị mẫu   Đơn vị mẫu phõn tỏn nờn phải đi lại nhiều   Do yếu tố may rủi nờn nhiều khi số cỏ thể chọn vào mẫu khụng đại diện cho dõn số 2. Mẫu hệ thống! Đơn vị mẫu đầu được chọn ngẫu nhiên. Đơn vị mẫu tiếp theo được chọn có hệ thống (một khoảng hằng định theo sau 1 sự bắt đầu ngẫu nhiên) Phương pháp:   Xác định và đánh số đơn vị mẫu (khung mẫu)   Khoảng cách mẫu k, k = Số cá thể trong quần thể N/ cỡ mẫu n, (k= N/n).   Đơn vị mẫu đầu tiên (i) nằm giữa 1 và k bằng PP ngẫu nhiên đơn.   Đơn vị mẫu tiếp theo: Cộng k với đơn vị mẫu đầu tiên, tiếp tục cho đến khi đủ số mẫu: i + 1k; i + 2k; i + 3k... 12/15/14 6 Sơ đồ chọn mẫu ngẫu nhiên hệ thống! Số ngẫu nhiên được chọn giữa 1 và k i i + k i + 2k i + 3k i + (n-1)k k k k k k k 2. Mẫu hệ thống (tiếp) ! Ưu điểm:   Nhanh và dễ áp dụng.   Không cần có khung mẫu trước.   Đơn giản trong điều kiện thực địa Hạn chế:   Số liệu có tính chu kỳ, ước tính sẽ hạn chế.   Đơn vị mẫu không xếp ngẫu nhiên hoặc trùng với k, thiếu đại diện. 3. Chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng! •  Chia cá thể từ quần thể thành các nhóm được gọi là tầng (strata) hay lớp (layer) có chung các đặc điểm và chọn 1 mẫu ngẫu nhiên trong mỗi tầng. Phương pháp:   Phân quần thể thành tầng đồng nhất tùy đặc điểm.   Chọn đơn vị mẫu trong mỗi tầng bằng PP ngẫu nhiên đơn. Sơ đồ chọn mẫu phân tầng! Tất cả bệnh viện! B/V lớn! B/V vừa ! B/V nhỏ! n1 n2 n3 12/15/14 7 3. Chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng (tiếp)! Ưu điểm:   Dễ phân các tầng với các yếu tố đồng nhất.   Tham số mẫu dễ tính   Có tính đại diện cao Hạn chế:   Thiếu chính xác khi đơn vị mẫu ít ở mỗi tầng.   Phải có trước danh sách cá thể mỗi tầng. 4. Mẫu ngẫu nhiên theo chùm! Một quần thể đã được nhóm thành các chùm theo các tiêu thức khác nhau, đơn vị mẫu là chùm, từ đó N/C trên cá thể của chùm đã được chọn ngẫu nhiên. Phương pháp   Xác định chùm thích hợp.   Lập danh sách chùm (khung mẫu).   Chọn chùm ngẫu nghiên từ danh sách.   Chọn các cá thể bằng 2 cách: - Lấy tất cả các cá thể (nếu không có danh sách) của các chùm (chùm 1 bậc)! - Lập danh sách, chọn cá thể bằng PP ngẫu nhiên đơn hoặc hệ thống (chùm 2 bậc).! ! Sơ đồ chọn mẫu chùm ! n1 n2 n3 4. Mẫu ngẫu nhiên theo chùm (tiếp) ! Ưu điểm:   Có thể điều tra phạm vi rộng, phân tán, không có được danh sách các đơn vị nghiên cứu.   Khung mẫu đơn giản (danh sách các chùm), dễ lập.   điều tra dễ & nhanh vì đối tượng nghiên cứu được nhóm lại theo cụm.   Có hiệu quả kinh tế (kinh phí, thời gian).   WHO khuyến cáo dùng trong TCMR, CDD, lao và sốt rét. 12/15/14 8 4. Mẫu ngẫu nhiên theo chùm (tiếp) ! ! Hạn chế:   Tính chính xác và tính đại diện thấp   Cỡ chùm lớn tính đại diện thấp, đặc biệt bệnh hiếm.   Số chùm > 30 là tốt nhất.   Khó xác định mối quan hệ căn nguyên   Không phù hợp trong đo lường thay đổi về tình trạng SK, dịch vụ y tế, nguồn lực... Phương pháp WHO khuyến nghị (PPS) áp dụng trong N/C cộng đồng khi P lớn và không đều. 1. Chọn huyện   Liệt kê đơn vị huyện cần nghiên cứu.   Chọn huyện = PP ngẫu nhiên hoặc không ngẫu nhiên. 2. Chọn xã   Danh sách và dân số xã của huyện đã chọn.   Tính dân số cộng dồn (tích lũy) của các xã.   Tính khoảng cách mẫu (k) = Dân số / 30 chùm.   Chọn 1 số ngẫu nhiên (i) nằm từ 1 đến (k), (i < k).   Chọn xã chứa chùm thứ nhất có dân số cộng dồn ≥ i.   Xã chứa chùm thứ 2 có dân số cộng dồn ≥ (i) + (k).   Xã chứa chùm tiếp theo bằng cách cộng liên tiếp i + 2k; i + 3k;...) đến khi đạt 30 chùm. Phương phỏp PPS (tiếp) 3. Chọn cá thể.!   Xác định số cá thể cần cho mỗi chùm = Cỡ mẫu/ 30   Chọn các cá thể bằng 2 cách: - Lấy tất cả các cá thể (nếu không có danh sách) của các chùm! - Lập danh sách, chọn cá thể bằng PP ngẫu nhiên đơn hoặc hệ thống.! 5. Mẫu ngẫu nhiên nhiều giai đọan! ! Nhóm tất cả các đơn vị mẫu trong quần thể thành các nhóm có thứ bậc. Ví dụ: Các hộ gia đình, các thôn, các huyện, các tỉnh... Lấy ra: %1 mẫu tỉnh 1 mẫu huyện 1 mẫu thôn, 1 mẫu hộ gia đình, 1 mẫu các cá thể. 12/15/14 9 II/ Cỡ mẫu và cỏch ước tớnh cỡ mẫu cho một nghiờn cứu cụ thể Yếu tố ảnh hưởng đến cỡ mẫu " Loại thiết kế nghiên cứu, nghiên cứu dọc hay ngang. " Cách chọn mẫu: mẫu chùm có cỡ mẫu lớn hơn. " Vấn đề nghiên cứu càng hiếm thì cỡ mẫu càng lớn. " Số liệu càng phân tán thì cỡ mẫu càng lớn. " Mức độ sai lệch cho phép giữa tham số mẫu và tham số quần thể càng nhỏ thì cỡ mẫu càng lớn. " Phân tích đa biến, phân tích tầng cần mẫu lớn hơn. " Khả năng thực thi của nghiên cứu: Một số nguyên tắc tính cỡ mẫu " Cỡ mẫu chỉ tính cho biến phụ thuộc, trừ nghiên cứu bệnh chứng. " Khi 1 nghiên cứu có nhiều biến phụ thuộc thì phải tính cỡ mẫu cho tất cả các biến, sau đó chọn cỡ mẫu lớn nhất. Cỡ mẫu ước lượng 1 tỷ lệ • n: Cỡ mẫu nghiên cứu cần có ! • p: Tỷ lệ đối tượng có bệnh (từ NC trước hoặc NC thử) • (1-p): Tỷ lệ đối tượng không có bệnh • Δ: Khoảng sai lệch mong muốn giữa tham số mẫu và tham số quần thể.! • α: Mức ý nghĩa thống kê thường là 0,05 hoặc 0,01. ! •  Giá trị Z thu được từ bảng Z ứng với giá trị α. • ε Mức chính xác tương đối hoặc 12/15/14 10 Cỡ mẫu ước lượng 1 giá trị trung bình • n: Cỡ mẫu nghiên cứu cần có! • s: Độ lệch chuẩn (từ NC trước hoặc NC thử)! • Δ: Khoảng sai lệch mong muốn giữa tham số mẫu và tham số quần thể.! • α: Mức ý nghĩa thống kê thường là 0,05 hoặc 0,01.! •  Giá trị Z thu được từ bảng Z ứng với giá trị α. •  Giá trị trung bình (từ NC trước hoặc NC thử) • ε Mức chính xác tương đối hoặc • n1 = n2 = n: Cỡ mẫu nghiên cứu cần có ! • p1,p2: Tỷ lệ mắc bệnh tương tự như nhóm 1 và 2 (theo NC trước hoặc nghiên cứu thử) • Δ: Khoảng sai lệch mong muốn giữa 2 tham số quần •  thể (P1 – P2) ! • α: Mức ý nghĩa thống kê thường là 0,05 hoặc 0,01. ! •  Mức sai lầm loại 2 cho phép •  Giá trị Z thu được từ bảng Z ứng với giá trị Cỡ mẫu kiểm định 2 tỷ lệ hoặc Cỡ mẫu kiểm định 2 giá trị trung bình • n1=n2=n: Cỡ mẫu nghiên cứu cần có ! • s: Độ lệch chuẩn từ NC trước hoặc NC thử = [(s1+s2)/2]! • Δ: Khoảng sai lệch mong muốn giữa 2 tham số quần •  thể ! • α: Mức ý nghĩa thống kê thường là 0,05 hoặc 0,01. ! •  Mức sai lầm loại 2 cho phép •  Giá trị Z thu được từ bảng Z ứng với giá trị hoặc Điều chỉnh cỡ mẫu với QT hữu hạn " Cần lưu ý rằng, cỡ mẫu tớnh được từ cỏc cụng thức nờu trờn là cỡ mẫu tớnh cho cỏc nghiờn cứu khi quần thể nghiờn cứu lớn (cũn gọi là quần thể vụ hạn). Trong trường hợp cỡ mẫu này vượt quỏ 5% kớch thước của quần thể thỡ khi đú quần thể được gọi là hữu hạn và cỡ mẫu trờn cần được điều chỉnh cho hợp lý hơn. " Cụng thức điều chỉnh như sau: " Trong đú: nf = (n*N)/(n+N) –  nf: Cỡ mẫu điều chỉnh cho quần thể hữu hạn –  N: Kớch thước của quần thể hữu hạn –  n: Cỡ mẫu tớnh theo cụng thức 12/15/14 11 Cỡ mẫu trong nghiên cứu bệnh chứng - p1: Tỷ lệ phơi nhiễm với yếu tố nguy cơ được ước lượng cho nhóm bệnh. - p0: Tỷ lệ phơi nhiễm với yếu tố nguy cơ được ước lượng cho nhóm chứng (p1 và p0 được lấy từ kết quả của nghiên cứu trước hoặc nghiên cứu thử). - ε: %Mức độ chính xác mong muốn (chênh lệch cho phép giữa tỷ suất chênh (OR) thực của quần thể OR thu được từ mẫu). Cỡ mẫu trong nghiên cứu thuần tập p1: Tỷ lệ mắc bệnh được ước lượng trong nhóm tiếp xúc với yếu tố nguy cơ p0: Tỷ lệ mắc bệnh được ước lượng cho nhóm không tiếp xúc với yếu tố nguy cơ. Tỷ lệ p1 và p0 được lấy từ kết quả của NC trước hoặc NC thử. ε: Mức độ chính xác mong muốn (chênh lệch cho phép giữa nguy cơ tương đối (RR) thực của quần thể và RR thu được từ mẫu).