理学療法士がまとめたノート

統計学備忘録(R言語のメモ)

since2016 ときどきTEXのメモ

Rで簡単(二元配置分散分析:データには対応なし、繰り返し数は5)

投稿2016.11.17 最終更新日2019.6.5

検定は帰無仮説が大切です!
商品のの主効果:帰無仮説カップ麺でもインスタント麺でも評価の母平均は等しい
スープの主効果:帰無仮説=スープが違っても評価の母平均は等しい
商品とスープの主効果:帰無仮説=商品とスープの組合せと評価は関係ない

商品 スープ 評価
カップ とんこつ 10
カップ とんこつ 11
カップ とんこつ 11
カップ とんこつ 9
カップ とんこつ 9
カップ 醤油 11
カップ 醤油 8
カップ 醤油 10
カップ 醤油 8
カップ 醤油 8
カップ みそ 7
カップ みそ 3
カップ みそ 5
カップ みそ 2
カップ みそ 3
インスタント とんこつ 11
インスタント とんこつ 11
インスタント とんこつ 10
インスタント とんこつ 9
インスタント とんこつ 10
インスタント 醤油 9
インスタント 醤油 7
インスタント 醤油 9
インスタント 醤油 8
インスタント 醤油 8
インスタント みそ 4
インスタント みそ 4
インスタント みそ 2
インスタント みそ 3
インスタント みそ 3

コピーしてRに読み込みます

x<-read.table("clipboard",header=T)
summary(aov(x$評価~x$商品*x$スープ))

                Df Sum Sq Mean Sq F value   Pr(>F)    
x$商品           1   1.63    1.63   1.077    0.310    
x$スープ         2 231.67  115.83  76.374 3.93e-11 ***
x$商品:x$スープ  2   1.67    0.83   0.549    0.584    
Residuals       24  36.40    1.52                     
---
Signif. codes:  0***0.001**0.01*0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

スープによる主効果あり!
次の式でも同じ結果になります

summary(aov(x$評価~x$商品+x$スープ+x$商品:x$スープ))

ベクトルを使用した方法

評価<-c(x$評価)
商品<-factor(c(rep("カップ",15),rep("インスタント",15)))
スープ<-factor(rep(c(rep("とんこつ",5),rep("醤油",5),rep("みそ",5)),2))
summary(aov(x$評価~x$商品*x$スープ))

検証するために図を描きましょう!

par(mfrow=c(1,2)) 
interaction.plot(商品,スープ,評価)
interaction.plot(スープ,商品,評価)
par(mfrow=c(1,1)) 

f:id:yoshida931:20190606143049p:plain

 

 

相関行列と共分散行列

相関行列

x1 <- c(93, 89, 115, 90, 75)
x2 <- c(121, 136, 121, 161, 125)
x3 <- c(101, 115, 118, 122, 106)

#データフレームにすること
dat <- data.frame(x1, x2, x3)       
 
cor(dat)

           x1         x2        x3
x1  1.0000000 -0.2220449 0.3981155
x2 -0.2220449  1.0000000 0.6767614
x3  0.3981155  0.6767614 1.0000000

散布図

pairs(dat)

f:id:yoshida931:20190604112501p:plain:w400

共分散行列

これもデータフレームで    
var(dat)

       x1     x2    x3
x1 207.80 -54.15 49.80
x2 -54.15 286.20 99.35
x3  49.80  99.35 75.30

参考

install.packages("psych")
library(psych)
x <- rnorm(100,5,3)
y <- rnorm(100,15,8)
z <- rnorm(100,2,0.5)
dat2 <- data.frame(x,y,z)
pairs.panels(dat2)

f:id:yoshida931:20190604113119p:plain:w400

生存時間解析の基本

パッケージのインストール

install.packages("survival")
library(survival) 

survivalのデータセットheartを使用します

head(heart)

start, stop, event:  Entry and exit time and status for this interval of time
age:     age-48 years
year:    year of acceptance (in years after 1 Nov 1967)
surgery:     prior bypass surgery 1=yes#バイパス手術あり
transplant:  received transplant 1=yes#移植を受けている
id:  patient id

バイパス手術あり&なしの中央値

pfit <- survfit(Surv(stop-start,event) ~ surgery, heart)

Call: survfit(formula = Surv(stop - start, event) ~ surgery, data = heart)
            n events median 0.95LCL 0.95UCL
surgery=0 143     66    102      64     280
surgery=1  29      9    897     322      NA

バイパス手術あり&なしで生存曲線を描く、赤(あり)vs黒(なし)

plot(pfit, col = 1:2)


バイパス手術あり&なしの有意差検定 log-rank test
rho = 0 (デフォルト)this is the log-rank or Mantel-Haenszel test
rho = 1 it is equivalent to the Peto & Peto modification of the Gehan-Wilcoxon test.

diff_surg <- survdiff(Surv(stop-start,event)~surgery , heart, rho = 0) 

Call:
survdiff(formula = Surv(stop - start, event) ~ surgery, data = heart, 
    rho = 0)
            N Observed Expected (O-E)^2/E (O-E)^2/V
surgery=0 143       66     57.8      1.15      5.17
surgery=1  29        9     17.2      3.87      5.17
 Chisq= 5.2  on 1 degrees of freedom, p= 0.02 

p値のみを算出

pchisq(diff_surg <- survdiff(Surv(stop-start,event)~surgery , heart, rho = 0)$chisq, 1, lower.tail=FALSE )
[1] 0.02294185

surgeryを1にすれば、全体の曲線と95%信頼区間をプロットする

pfit2 <- survfit(Surv(stop-start,event) ~ 1, heart)
plot(pfit2, col = c(1,4,4))

年齢で比較 48歳以上と48歳未満で検定

diff_age1 <- survdiff(Surv(stop-start,event)~ age<0 , heart, rho = 0) 

Call:
survdiff(formula = Surv(stop - start, event) ~ age < 0, data = heart, rho = 0)
               N Observed Expected (O-E)^2/E (O-E)^2/V
age < 0=FALSE 81       39     32.5     1.283      2.29
age < 0=TRUE  91       36     42.5     0.983      2.29
 Chisq= 2.3  on 1 degrees of freedom, p= 0.1 

年齢で比較 50歳以上と40以下

sub <- subset(heart,  age>=2 | age <= -8)
diff_age2 <- survdiff(Surv(stop-start,event)~ age>=2 , sub, rho = 0) 

Call:
survdiff(formula = Surv(stop - start, event) ~ age >= 2, data = sub, rho = 0)
                N Observed Expected (O-E)^2/E (O-E)^2/V
age >= 2=FALSE 33       10     18.2      3.67      6.82
age >= 2=TRUE  57       31     22.8      2.92      6.82
 Chisq= 6.8  on 1 degrees of freedom, p= 0.009 

カテゴリー変数がある場合の層別 カテゴリー変数名をAとします。Aには1,2,3,4が含まれており、1と3を比較します

x<-1; y<-3
cat <- subset(heart,==x |==y, data=heart )
diff_c <- survdiff(Surv(stop-start,event)~"カテゴリ-変数名" , cat)

COX比例ハザードモデル

cox_age_sur <- coxph(Surv(stop-start,event) ~ age + surgery, data=heart) 
summary(cox_age_sur)
Call:
coxph(formula = Surv(stop - start, event) ~ age + surgery, data = heart)

  n= 172, number of events= 75 

            coef exp(coef) se(coef)      z Pr(>|z|)  
age      0.02941   1.02985  0.01384  2.125   0.0336 *
surgery -0.82104   0.43997  0.35872 -2.289   0.0221 *
---
Signif. codes:  0***0.001**0.01*0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1

        exp(coef) exp(-coef) lower .95 upper .95
age          1.03      0.971    1.0023    1.0582
surgery      0.44      2.273    0.2178    0.8887

Concordance= 0.603  (se = 0.039 )
Rsquare= 0.062   (max possible= 0.975 )
Likelihood ratio test= 10.96  on 2 df,   p=0.004
Wald test            = 9.77  on 2 df,   p=0.008
Score (logrank) test = 10.17  on 2 df,   p=0.006

生存率の予測

fit_surv <- survfit(cox_age_sur)
plot(fit_surv,col = c(2,3,3))
haz50 <- summary(fit_surv)

Call: survfit(formula = cox_age_sur)

   time n.risk n.event survival std.err lower 95% CI upper 95% CI
    0.5    172       1    0.995 0.00537       0.9842        1.000
    1.0    171       2    0.984 0.00926       0.9659        1.000
    2.0    166       3    0.967 0.01314       0.9421        0.994
    3.0    160       4    0.945 0.01703       0.9124        0.979
    5.0    150       1    0.939 0.01792       0.9050        0.975
    6.0    147       2    0.928 0.01962       0.8900        0.967
    8.0    144       1    0.922 0.02042       0.8826        0.963
    9.0    141       1    0.916 0.02121       0.8750        0.958
   10.0    140       1    0.910 0.02197       0.8675        0.954

subset関数で層別化したデータセット

以下のようなデータセットを男女で層別したセットに変更します

id   年齢  性 身長
1  39162.6
2  39161.4
3  41174.1
4  41154.7
5  42184.7
6  43169.3
7  43163.2
8  43164.4
9  44167.8
10 44168.5
11 44154.8
12 45158.5
13 45162.9
14 45161.4
15 45165.9
16 46171.4
17 46172.6
18 47167.6
19 47171.5
20 48166.4
21 48169.2
22 48165.3
23 48167.2
24 48170.2
31 50153.6
32 50163.6
34 51156.6
35 51152.4
36 52146.8
37 52160.7

上記のデータをコピーしてRにペーストします

data <- read.table("clipboard", header=T)

男性のみのデータセット data_m、女性のみのデータセット data_f

data_m <- subset(data, data$=="男")
data_f <- subset(data, data$=="女")

男性で身長160cm台のデータセット data_m_160

mh01 <- subset( data,=="男" & 身長 >= 160 & 身長 < 170 )

男性で身長165cm以下と170cm以上の群

mh02 <- subset( data,=="男" & 身長 <= 165 | 身長 >= 170 )

男性で身長160cm台の人数
それぞれのデータセットのn(行数)を確認する

nrow(mh01);nrow(mh02)

身長の差の検定 年齢40未満 vs 年齢48より上

d45 <- subset(data,年齢<45)
d48 <- subset(data,年齢>48)
t.test(d45$身長,d48$身長)
#subset使用せずに、次のように書くことも可能
t.test(data[data[,2]<45,4],data[data[,2]>48,4])