Unter Biostatistik versteht man die Gesamtheit der Methoden mathematischer Statistik in den Biowissenschaften. Vor allem für die biologische, agrarwissenschaftliche und medizinische Forschung vermittelt die Biostatistik das notwendige Instrumentarium, um die Erhebung, Beschreibung, Analyse und Interpretation von Daten korrekt und zielführend vorzunehmen. Dabei bedient sie sich zur Auslese, Gewichtung, Bündelung und zweckgerechten Darstellung gewonnener Daten bewährter Verfahren der deskriptiven Statistik, während für ergebnisbasierte Deutungen und Schlussfolgerungen auf das Methodenarsenal der schließenden Statistik zurückgegriffen wird.
Die hochqualifizierten, praxiserfahrenen Statistiker von Novustat helfen Ihnen gerne bei allen statistischen Problemen im Zusammenhang mit Ihrem biowissenschaftlichen Projekt oder Ihrer Studie weiter. Von der Versuchsplanung bis zur Ergebnisdarstellung können wir Sie kompetent und effektiv in allen Phasen Ihrer Arbeit unterstützen oder die statistische Abwicklung auch komplett übernehmen. Nutzen Sie einfach unser Kontaktformular für eine kostenlose Beratung und ein unverbindliches Angebot oder rufen Sie uns an.

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Galten lange Zeit „Biostatistik“ und „Biometrie“ als Synonyme, wird seit Einführung der europäischen Reisepässe mit integrierten biometrischen Merkmalen und des dadurch popularisierten Verständnisses von Biometrie als Technik zur Identifizierung von Personen anhand ihrer unverwechselbaren körperlichen Merkmale von einer Gleichsetzung der beiden Begriffe zunehmend Abstand genommen.

Unentbehrlicher Werkzeugkasten für Versuche und Studien

Statistisches Know-how ist die Schlüsselkompetenz zur erfolgreichen methodischen Fundierung und Abwicklung von biowissenschaftlichen Forschungsvorhaben. Damit die Durchführung von Versuchen sinnvolle Ergebnisse für die Beantwortung der initialen Fragestellung liefern kann, sind bereits bei der Planung biostatistische Prinzipien zu berücksichtigen. So muss im Hinblick auf die spätere Datenauswertung bereits beim Design des Versuchs klar sein, welche Merkmale (Variablen) untersucht werden sollen und welcher Skalentyp auf sie anzuwenden ist. Ferner hat der Versuchsplan u.a. Art und Umfang der Stichproben festzuschreiben, um eine methodisch einwandfreie Analyse sicherzustellen. Bei großen Untersuchungspopulationen hat sich für den Bereich der Biowissenschaften das Randomisierungskonzept bewährt, also die Auswahl der Untersuchungseinheiten nach dem Zufallsprinzip.
Nach abgeschlossener Erhebung sind mithilfe von Verfahren der deskriptiven Statistik die relevanten Variablen aus der gewonnenen Datenmenge mittels statistischer Maßzahlen zu extrahieren und zu veranschaulichen, etwa in Form von Tabellen oder Diagrammen. Je nachdem, ob die der Datenaufbereitung nachfolgende Analyse der Bildung neuer oder der Prüfung vorgegebener Hypothesen dienen soll, gelangen explorative oder inferenzstatistische Methoden zum Einsatz.

Methodenklassiker der Biostatistik

Ein häufiger Anwendungsfall der Biostatistik ist die Erarbeitung von Modellen für Gesetzmäßigkeiten, die zufälligen Abweichungen, etwa Mutationen oder ungewöhnlichen morphologischen Veränderungen von Individuen der gleichen Art, zugrunde liegen. Hierbei bedient sie sich der Regeln der Wahrscheinlichkeitstheorie, um z.B. Erwartungswerte, Varianzen und Quantile zu berechnen.
Sollen Erkenntnisse über die Eigenschaften der Population bzw. Grundgesamtheit gewonnen werden, aus der die Stichprobe entnommen wurde, vermitteln Punktschätzungen Anhaltspunkte für bisher unbekannte Populationsparameter. Konfidenzintervalle ermöglichen dann als Bereichsschätzungen Aussagen über die Genauigkeit der Ergebnisse.
Zahlreiche biowissenschaftliche Untersuchungen wollen einen Zusammenhang von zwei oder mehr Merkmalen einer Population (z.B. zwischen Stickstoffgehalt des Bodens und Ernteertrag auf vergleichbaren Parzellen) oder Abweichungen von bekannten mittleren Merkmalsausprägungen bei jeweils anders beeinflussten Teilpopulationen nachweisen (z.B. unterschiedliche mittlere Blütezeit von Pflanzen unterschiedlicher Bereiche des gleichen Beets mit und ohne Lärmeinwirkung). Hier kann die Biostatistik eine mathematische Legitimation für bloße Annahmen (Forschungsfragen) schaffen, also statistische Hypothesen aus inhaltlichen ableiten.
Mit Signifikanztests, z.B.

  • parametrischen Tests für normalverteilte Populationen,
  • Tests zum Prüfen von Voraussetzungen wie dem Levene-Test für die Varianzhomogenität, dem Kolmogorov-Smirnov-Test für die Normalverteilung oder der Q-Q-Plot-Überprüfung der Normalverteilung,
  • Tests für ordinalskalierte Merkmale bei unabhängigen und verbundenen Stichproben (exakter und asymptotischer U-Test bzw. exakter und asymptotischer Wilcoxon-Test) oder
  • Tests für nominalskalierte Merkmale bei unabhängigen und verbundenen Stichproben mittels exakter und asymptotischer Tests

  • können Populationsmittelwerte, Lagen oder Häufigkeitsverteilungen von Stichproben verglichen und so mögliche Einflussgrößen herausgearbeitet werden.
    Schließlich kann Zusammenhängen von mehr als zwei Merkmalen (etwa Nitratkonzentration, Sauerstoffkonzentration und Wasserqualität) mithilfe der partiellen Korrelationsanalyse und der multiplen Regressionsanalyse nachgegangen werden; geeignete Methoden dafür sind u.a. die Rangkorrelation nach Spearman oder der Chi-Quadrat-Test und Kontingenzkoeffizient.
    Geht es darum, in Versuchsanordnungen Wirkungen von Einflussfaktoren auf die Ausprägungen einer abhängigen Variablen sowie die Interdependenzen dieser Faktoren zu untersuchen, fördert die Biostatistik mit Varianzanalysen bzw. multiplen Vergleichen (Bonferroni-Prinzip, Holm-Prozedur etc.) neue Erkenntnisse zutage.

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