Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Biometriefür

Studierende der Veterinärmedizin

Helmut Küchenhoff, Christian Heumann

Wintersemester 2006/07

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Termin: Do 13 -15 Uhr

Homepage: http://www.stat.uni-muenchen.de/~helmut/Übung: Jede 4. Stunde Schein: Klausur

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Literatur

Fahrmeir, L., Künstler, R., Pigeot, I., Tutz, G. (2004). Statistik.Der Weg zur Datenanalyse. Springer.

Kreienbrock, L. und Schach, S. (2000). EpidemiologischeMethoden (3. Aufl.) Spektrum, Heidelberg.

Lorenz, R. (1996). Grundbegriffe der Biometrie (4. Aufl.).Fischer, Stuttgart.

Petrie, A. and Watson, P. (1999). Statistics for Animal Science.Blackwell, Oxford.

Rosner, B. (2000). Fundamentals of Biostatistics. Duxbury.

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Literatur (2)

Kreienbrock, L., Metzler, S., Berke, O. .Grundlagen der verinärmedizinischen Biometrie und

Epidemiologie (Biomathematik)

Inhalte der Vorlesung WS 2004/05Schriftenreihe des Instituts für

Biometrie,Epidemiologie und Informationsverarbeitung der Tierärztlichen Hochschule Hannover

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Definition Biometrie

• griechisch: Bio = Leben und Metron = Maß • Angewandte Statistik und Mathematik in den Biologie,

Human - und Veterinärmedizin, Landwirtschaft und verwandten Wissenschaften

• Ziel ist die Beschreibung, Modellierung und Beurteilung biologischer Daten und Phänomene

• Begriff („neue Biometrie“, „biometrische Merkmale“) leider auch verwendet für die Methodik zur Identifizierung von Menschen anhand bestimmter Merkmale

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Wasserversorgung von Mastenten

Doktorarbeit von Felix Remy ( Institut für Tierschutz, Verhaltenskunde und Tierhygiene, LMU)

Fragestellung: • Welche Form der Trinkwasserversorgung von Mastenten ist tierartgerecht?• Haben unterschiedliche Tränkeformen einen Einfluss auf Blutparameter,

Sauberkeit und Zustand des Gefieders der Tiere?

Versuchsaufbau: • 12 identische Stallabteile (eingeteilt in Tränkebereich

und Einstreubereich) jeweils mit 87 Tieren bestückt.• Jedes Abteil mit einer Tränkevariante ausgestattet.• Insgesamt 4 Tränkevarianten bei 12 Abteilen also mit 3 Wiederholungen.

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Wasserversorgung von Mastenten (2)

Datenerfassung:• Anzahl Tiere, die Trinken über 24h• Anzahl Tiere mit Badeverhalten über 24h etc.• Blut-/ Beurteilungsparametern von 10 Tieren/Abteil SPSS - DatenErgebnisse:• Es gibt keine nachweisbaren Einflüsse der Tränkeform auf die

Blutparametern.• Die Tränkeform hat aber einen nachweisbaren Einfluss auf

Sauberkeit und Zustand des Gefieders.

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

EKG bei Leguanen

Doktorarbeit von Miriam Dahhan, Institut für Zoologie, Fischereibiologie und Fischkrankheiten, LMU Fragestellung:• Welche Werte ergeben sich im Durchschnitt für Herzfrequenz

und andere Größen im EKG (z.B. RT-Intervall, RT-Strecke, P-Höhe etc.)

• Haben Gewicht, Geschlecht, Temperatur oder Narkose Einfluss auf diese Größen?

Daten: • 40 Tiere wurden elektrokardiographisch untersucht:• Zeiten, Amplituden und Frequenzen• Körpertemperatur, Geschlecht, Gewicht und die Größe• Blutuntersuchung.• Zusätzlich: 15 Tiere unter Narkose

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

EKG bei Leguanen (2)

Ergebnisse:• Es gibt nachweisbare Zusammenhänge von Temperatur

und Gewicht mit den EKG Parametern• Narkose und Geschlecht haben überwiegend keinen

nachweisbaren Effekt auf die Parameter des EKG

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Salmonellen-Lebendimpfstoff bei Saugferkeln

Fragestellung:• Untersuchung auf Verträglichkeit,

Wirksamkeit und Unbedenklichkeit eines Salmonella Typhimurium Lebendimpfstoffes in oraler Form bei Saugferkeln

• 4 Gruppen von ca 60 Tieren mit verschiedenen Dosiswerten (10fach, Kontrolle, normale Dosis, Kontrolle)

Doktorarbeit von Matthias Eddicks (Klinik für Schweine, LMU)

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Fleischproben vom Schlachthof und aus dem Supermarkt

Fragestellung:• Weisen Fleischproben aus dem Supermarkt oder

vom Schlachthof öfter Keime auf? (6 unterschiedliche Keime werden untersucht)

• Gibt es Unterschiede zwischen den Fleischproben aus Supermarkt und Schlachthof bei den Antibiotikaresistenzen?

• Je 500 Proben (je 250 Schweinefleisch, je 250 Hähnchenfleisch)

Doktorarbeit von Sabine Huther (Tierhygiene TUM)

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Eier aus ökologischen und konventionellen Betrieben

Fragestellung:• Weisen Eier, die von ökologischen oder konventionellen

Betrieben kommen, öfter Keime auf? (6 unterschiedliche Keime werden untersucht)

• Gibt es Unterschiede zwischen Eiern aus ökologischen und konventionellen Betrieben bei den Antibiotikaresistenzen?

• Je 10 Höfe mit je 4 Probezeitpunkten je 10 Eier (zusammengerührt getestet)

Doktorarbeit von Eva Maria Schmied (Tierhygiene, TUM)

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Rolle der Statistik in den Beispielen

• Planung der Untersuchung

• Datenaufbereitung

• Darstellung der Ergebnisse

• Bewertung der Ergebnisse

• Was bedeutet nachweisbarer Effekt ?

• Statistische Signifikanz ???

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Wozu Statistik ?

• Es genügt nicht einen Leguan zu untersuchen, um Normwerte festzulegen

• Es genügt nicht, 2 Enten bei zwei Tränken zu vergleichen

• Es genügt nicht, je 1 Probe aus einem Supermarkt und eine 1 Probe aus dem Schlachthof zu entnehmen

• Es genügt nicht, ein Medikament an einem Tier zu prüfen

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Biologische Variabilität

• In der belebten Natur gibt es viele Phänomene, die im Einzelfall nicht vorhersehbar sind.

• Verschiedene Menschen und Tiere reagieren verschieden, haben verschiedene Eigenschaften etc.

• Unter exakt gleichen Haltungsbedingungen werden manche Tiere krank, manche bleiben gesund.

• Manche Individuen reagieren auf ein Medikament, manche nicht.

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Biologische Variabilität (2)

Einerseits:• Besonderer Reiz von Phänomenen in der belebten Natur• Weiterentwicklung ohne natürliche Variabilität nicht

möglich

Andererseits:• Erkenntnisse zu gewinnen ist wesentlich schwieriger• Wirkungsmechanismen häufig nicht deterministisch• Absolute Sicherheit bei Prognosen in Einzelfällen oft

unmöglich

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Modell für biologische Variabilität: Wahrscheinlichkeitsrechnung

Aussagen der Form:• „Die Heilungschance ist mit Medikament A

höher als mit Medikament B“• „Nebenwirkungen des Medikaments treten in

1 von 1000 Fällen auf“• „Die Herzfrequenz ist bei schweren

Leguanen im Durchschnitt höher“• „Die Herzfrequenz von gesunden Leguanen

liegt mit einer Wahrscheinlichkeit von 99% unter dem Wert x“

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Statistik

• „Statistics is a body of methods for making wise decisions in the face of uncertainty“ (W.A. Wallis , A.V. Roberts)

• „Unsicheres Wissen + Wissen über die Unsicherheit =

Praktikables Wissen“ (U. Mansmann)

• Statistisches Denken wird eines Tages für mündige Staatsbürger ebenso wichtig sein wie die Fähigkeit zu lesen und zu schreiben“ (H.G. Wells)

• „Glaube keiner Statistik, die du nicht nicht selbst gefälscht hast“

(nicht von W. Churchill)

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Statistik für Tierärztinnen und Tierärzte ??

• Umgang mit Unsicherheit (biologischer Variabilität) in der täglichen Praxis

• Wesentliches Instrument zum Erkenntnisgewinn in der Veterinärmedizin

• Durchführen von eigenen wissenschaftlichen Studien (Dr-Arbeit)

• Beurteilung und Bewertung von veterinärmedizinischen Studien

• Umgang mit Statistiken

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Teilgebiete der Statistik (1)

• Deskriptive Statistik: Effiziente Beschreibung von Daten durch Kennzahlen und Graphiken

• Verwendet keine Wahrscheinlichkeitsrechnung• Kann wichtige Erkenntnisse liefern• Beschreibung der biologischen Variabilität in dem

jeweiligen Datensatz• Wird häufig unterschätzt bezüglich Aussagekraft und

Schwierigkeitsgrad

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Teilgebiete der Statistik (2)

• Induktive Statistik: Schlussfolgerung aufgrund von Daten durch Verwendung von Modellen mit zufälligen Komponenten

• Einfache Vergleichstests („Signifikanz“) • Komplexe Modelle aufgrund von

substanzwissenschaftlichen Überlegungen• Soll biologische Variabilität durch hinreichend viele Daten

und Modellbildung von den Effekten trennen• Adäquate Einbeziehung von möglichen Störfaktoren• Setzt sorgfältige Versuchsplanung bzw. Datenerhebung

voraus

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Epidemiologie

Epidemiologie ist die Wissenschaft der Verteilung von Krankheiten und hat zum Ziel Faktoren, die diese Verteilung beeinflussen herauszufinden

• Aktuell: Infektionsepidemiologie (Vogelgrippe)• Deskriptive Epidemiologie (Krebsatlas)• Modelle zur Auffindung von Risikofaktoren• Genetische Epidemiologie: Zusammenhang zwischen

genetischen Eigenschaften und Krankheiten

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

Gliederung(1.Teil)

1. Einführung: Statistik in der Tiermedizin

2. Wahrscheinlichkeitsbegriff

3. Elementare Wahrscheinlichkeitsrechnung

4. Zufallsgrößen und Verteilungen

5. Epidemiologische Grundbegriffe

6. Messung, Skalen Gütekriterien

7. Deskriptive Statistik: Kennwerte

8. Graphische Darstellung von Daten