Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin Helmut Küchenhoff, Christian Heumann Wintersemester 2006/07 Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

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

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). Epidemiologische Methoden (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

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 2004/05 Schriftenreihe des Instituts für Biometrie,Epidemiologie und Informationsverarbeitung der Tierärztlichen Hochschule Hannover Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006

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 - Daten Ergebnisse: 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

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

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

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

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

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

Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006 Gliederung (1.Teil) Einführung: Statistik in der Tiermedizin Wahrscheinlichkeitsbegriff Elementare Wahrscheinlichkeitsrechnung Zufallsgrößen und Verteilungen Epidemiologische Grundbegriffe Messung, Skalen Gütekriterien Deskriptive Statistik: Kennwerte Graphische Darstellung von Daten Vorlesung Biometrie für Studierende der Veterinärmedizin 19.10.2006