中南大學流行病學課件第五章-診斷實驗的研究與評價.ppt

1、,流行病學教研室 李碩頎,第五章 診斷試驗的研究與評價,本章學習要點,診斷試驗評價的設(shè)計 評價真實性的常用指標及其計算方法 可靠性的評價指標及影響可靠性的因素 評價收益的常用指標，預測值的計算方法 似然比的應(yīng)用 提高診斷質(zhì)量的方法 串聯(lián)和并聯(lián),診斷試驗定義應(yīng)用一定的診斷方法把病人與可疑有病但實際無病的人區(qū)別開來。,診斷試驗評價的主要內(nèi)容,是否選用了適宜的金標準作比較？選擇的研究對象是否合理？樣本量是否足夠？是否使用了盲法收集試驗結(jié)果？同時應(yīng)評價診斷試驗的真實性、可靠性和收益。,第二節(jié) 診斷試驗評價的設(shè)計,1、確定金標準 金標準(gold standard)當前公認最好的、準確可靠的診斷方法（病

2、理學檢查、手術(shù)探查、特殊影像學檢查等），或?qū)＜抑贫ú⒌玫焦J的臨床診斷標準。,2、研究對象的選擇,病例組和對照組人群選擇應(yīng)采用隨機化原則，以確保樣本的代表性和試驗結(jié)果對目標人群的 可推論性 3、樣本量的估計 診斷試驗的評價需要選擇足夠的樣本量。樣本量可用公式計算或查相應(yīng)的樣本量表獲得。在用公式進行計算時，要預先設(shè)置診斷試驗的靈敏度和特異度，顯著性水平 以及允許誤差。,4、盲法判定和比較試驗結(jié)果 要求判斷試驗結(jié)果者預先不知道病例被金標準劃分為“有病”或“無病”的情況，可減少人為的主觀偏差，保證比較結(jié)果的真實性。 5、評價指標的統(tǒng)計分析和結(jié)果報告 全面分析、評價和報告診斷試驗的真實性、可靠性和收益

3、。,第三節(jié) 觀察指標和判斷標準的確定,確定診斷標準的方法主要有統(tǒng)計學方法、臨床判斷法和ROC曲線法,1統(tǒng)計學方法 1）百分位數(shù)法： 適用于偏態(tài)分布、分布類型不確定或有極端數(shù)值的數(shù)據(jù)。 2）正態(tài)分布法： 適用于呈正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，通常用平均值加減2倍標準差作為標準值。 2臨床判斷法,3ROC曲線法 ROC曲線或稱為受試者工作特征曲線，是用構(gòu)圖法揭示靈敏度和特異度的相互關(guān)系，它通過將連續(xù)變量設(shè)定出多個不同的臨界值，從而計算出一系列靈敏度和特異度，再以靈敏度為縱坐標、（1-特異度）為橫坐標繪制成曲線，圖中對角線下的面積為隨機診斷產(chǎn)生的曲線下面積。ROC曲線越向左上偏，曲線下面積越大，診斷準確性越高。,

4、表16：B/E不同取值的靈敏度、特異度、約登指數(shù),*：當B/E值為1.010時，靈敏度為0.932，特異度為0.925，約登指數(shù)為0.857（最大）,第四節(jié) 診斷試驗的評價,用某些指標對診斷試驗的真實性、可靠性以及效益進行評價。,陰性 假陰性 C 真陰性 D C+D,試驗結(jié)果 病人 非病人 合計,表1 應(yīng)用診斷試驗檢查某病患者和非患者的結(jié)果模式表,陽性 真陽性 A 假陽性 B A+B,合 計 A + C B + D A+B+C+D=N,一、真實性的評價 又稱為效度，指一項診斷或篩檢試驗所獲得的數(shù)值與實際值的符合程度。 評價真實性的指標有靈敏度、特異度、漏診率、誤診率和正確診斷指數(shù),1、靈敏度

5、指一項診斷或篩檢方法能將實際有病的 人正確地判斷為患者的能力。 靈敏度= 100% 或 靈敏度=1 假陰性率 靈敏度的標準誤計算公式為 95%SenL，SenU=SenUaSsen,A,A+C,2、特異度 是指一項診斷或篩檢方法將實際無病的人正確地判斷為非患者的能力。 特異度= 100% 或 特異度=1假陽性率 特異度的標準誤計算公式為,D,B+D,漏診率：指一項診斷試驗將實際有病的人錯誤診斷為非病人的比例。也稱假陰性率。 漏診率=1-靈敏度， 或 誤診率：指一項診斷試驗將實際無病的人錯誤診斷為病人的比率。誤診率也稱假陽性率。 誤診率=1-特異度 或,正確診斷指數(shù)（Youden指數(shù)） 一項診斷

6、方法發(fā)現(xiàn)真正的病人和非病人的總能力。 約登指數(shù)=（靈敏度+ 特異度 ）1 或 約登指數(shù) = + 1,將靈敏度和特異度合并為一個指標，可更全面地評價、比較各種篩檢試驗的真實性。 指數(shù)范圍從01，指數(shù)愈大，反映的真實性也愈大。 約登指數(shù)的標準誤為,A,A+C,D,B+D,3、符合率（percent agreement)：,一項診斷試驗正確診斷的病人數(shù)與非病人數(shù)之和占所有進行診斷人數(shù)的比率。符合率越高，可靠性越好,4、似然比（likelihood ratio LR）,屬于同時反映靈敏度和特異度的復合指標。即有病者中得出某一試驗結(jié)果的概率與無病者得出這一概率的比值。根據(jù)似然比可以判斷診斷試驗陽性或陰性

7、時患病的概率，以助臨床醫(yī)生的診斷決策。,1）陽性似然比,真陽性率與假陽性率之比，說明正確判斷陽性的可能性是錯判陽性可能性的倍數(shù)，表明診斷試驗呈陽性時患病與不患病機會的比例。比值越大，此診斷方法愈好 陽性似然比(+LR)=靈敏度/(1-特異度)=靈敏度/誤診率 或,2）陰性似然比,是假陰性率與真陰性率之比，表示錯判陰性的可能性是正確判斷陰性的可能性的倍數(shù)，此值越小，該診斷方法愈好 陰性似然比(-LR)=(1-靈敏度)/特異度 =漏診率/特異度 即,根據(jù)似然比判斷試驗陽性或陰性時患病概率的計算：,驗前概率：檢查前病人患某種疾病的可能性 。驗 前 比：檢查前病人患某種疾病的機率。 驗 后 比：檢查后

8、病人患某種疾病的機率。 驗后概率：檢查后病人患某種疾病的可能性。 將驗前概率轉(zhuǎn)換為驗前比 驗前比=驗前概率/(1驗前概率) 通過診斷試驗的似然比計算驗后比 驗后比=驗前比似然比(LR) 將驗后比轉(zhuǎn)換為驗后概率： 驗后概率=驗后比/(驗后比+1),例：某18歲女性因面色蒼白、乏力，被懷疑為嚴重貧血至某醫(yī)院就診，根據(jù)病史及外周血涂片檢查，在該院該年齡段女性患缺鐵性貧血的可能性為40%。在實驗室進一步做血清鐵蛋白檢查，結(jié)果為12mmol/L，該院血液學實驗室以骨髓鐵染色作金標準，用血清鐵蛋白試驗法診斷缺鐵性貧血的閾值為65mmol/L，65mmol/L為缺鐵性貧血，該方法靈敏度為90%，特異度為85

9、%。問該女患缺鐵性貧血的概率是多少？ 解：驗前概率 = 0.40 驗 前 比 = 0.40/（1-0.40）=0.67 陽性似然比 = Sne/(1-Spe)=0.9/(1-0.85)=6 驗 后 比 = 0.676=4.02 驗后概率 = 4.02/（1+4.02）=0.80 該病員患缺鐵性貧血的概率為80%。,當了解許多癥狀、體征在某些病的似然比后，可以利用其進行多重試驗檢驗。在進行診斷時，把前一次檢驗的驗后概率作為下一次檢驗的驗前概率，繼續(xù)運用，直到可下結(jié)論為止。舉例如下。 一位45歲婦女主訴突發(fā)左側(cè)胸痛月余，來門診就醫(yī)。該患者是否患冠心??？ 查胸痛原因很多，如肺或胸膜疾患；上消化道疾病

10、；冠心??；情緒影響；其他原因。僅只按其主訴，她患冠心病的可能（驗前概率）僅為0.01。 驗前比=驗前概率/（1-驗前概率）=0.01/（1-0.01）=0.01。1）進一步詢問其疼痛特點，有放射至左臂內(nèi)側(cè)的特點。其陽性似然比為100， 其驗后比=0.01100=1。此時診斷冠心病的概率（驗后概率）=驗后比/（1驗后比）=1/（11）=0.502）再做心電圖檢查，ST段下降2.2mm，其陽性似然比為11， 驗前比=0.5/（1-0.5）=1。驗后比=111=11。（0.5為前一項放射痛的驗后概率） 驗后概率=11/（111）=11/12=0.91673）再檢驗其血清肌酸磷酸酶（CPK）80單位，

11、此時陽性似然比為7.75。 其驗前比=0.9167/（1-0.9167）=11.0048；驗后比=11.00487.75=85.25。 驗后概率=85.25/（185.25）=0.988經(jīng)過詢問癥狀，心電圖檢查及血清CPK檢查，該病人患冠心病的可能性為98.8，因 此可以明確診斷該病人患冠心病。,二、診斷試驗的可靠性評價,可靠性又稱信度，指同一指標在同一受試者身上重復測量時，獲得結(jié)果的一致性。結(jié)果愈恒定，診斷方法的可靠性愈高,1.診斷試驗的一致性分析Kappa分析,kappa值為實際一致率與非機遇一致率的比，表示不同人判斷同一批結(jié)果，或同一人不同時間判斷同一批結(jié)果的一致性強度。該值考慮了機遇因

12、素對一致性的影響。 Kappa值的取值范圍為-1+1，若K為負數(shù)，說明觀察一致率比機遇造成的一致率還?。籏=-1，為兩醫(yī)生的判斷完全不一致；K=0，表示觀察一致率完全由機遇所致；K0，表示觀察的一致程度大于因機遇一致的程度；K=1，表明兩位醫(yī)生的判斷完全一致；一般認為Kappa值在0.40.75為中、高度一致，Kappa值0.75為極好的一致性。K0.40時，表明一致性差。,例：臨床經(jīng)驗相似的甲乙二醫(yī)生閱片結(jié)果如下: 表1 甲、乙醫(yī)生閱讀胸片診斷結(jié)果 甲醫(yī)生診斷 乙醫(yī)生診斷 肺門淋巴結(jié)核 正常 合 計 肺門淋巴結(jié)核 46（a） 10（b） 56（r1） 正 常 12（c） 32（d） 44（r

13、2） 合 計 58（c1） 42（c2） 100（N） 兩醫(yī)生的觀察一致率（PO ）,機遇一致率（PC ） 非機遇一致率 1機遇一致率 100% 51%49% 實際一致率 觀察一致率 機遇一致率78%51%27%,2.影響診斷試驗可靠性的因素,1）試驗方法與條件的差異 2）觀察者的變異 3）被觀察者的變異,三、收益評價,收益指經(jīng)診斷試驗后能使多少原來未發(fā)現(xiàn)的病人得到及時診斷和治療。以及因此而創(chuàng)造的經(jīng)濟和社會價值。評價收益的常用指標有預測值、成本-效益分析、成本-效果分析等。,1預測值： 是指在已知試驗結(jié)果的條件下，表明有無疾病的概率。,一個診斷方法有一定的靈敏度和特異度，但在診斷患病率不同的人

14、群時，陽性（或陰性）結(jié)果所表示的意義卻不同，如人群的患病率低，即使應(yīng)用特異度高的試驗也會出現(xiàn)相當多的假陽性。 因此，一項試驗要有一個預測值。,陽性預測值指試驗陽性者真正患該病 的可能性。 陰性預測值指試驗陰性者未患該病的 可能性。,195例 運動后心電圖與冠狀動脈造影的比較,冠狀動脈造影顯示75%狹窄,運動后心 電圖異常,+ ,合計,+ 55 (a) 7 (b) 62, 49 (c) 84 (d) 133,合計 104 91 195,1靈敏度 55104100% 52.88% 2假陰性率 49104100% 47.12% 3特異度 8491100% 92.30% 4假陽性率 791100% 7

15、.70% 5約登指數(shù)（0.5288+0.923）1 0.4518 6陽性預測值 5562100% 89% 7陰性預測值 84133100% 63% 8患病率 104195100% 53% 該作者在結(jié)論中說：“陽性結(jié)果預測男性顯著的冠狀動脈 狹窄時是有用的，但陰性結(jié)果并不能用來排除顯著的冠 狀動脈狹窄?！?表3：在患病率低的病人組中運動后心電圖與冠狀動脈造影的比較 運動后心 冠狀動脈造影顯示75%狹窄 電圖異常 55 (a) 42 (b) 97 49 (c) 478 (d) 527 合 計 104 520 624,合 計,1靈敏度55104100%52.88% 2假陰性率49104100% 47

16、.12% 3特異度 8491100% 92.30% 4假陽性率791100% 7.70% 5約登指數(shù)（0.5288+0.923）10.4518 6陽性預測值5597100% 57% 7陰性預測值478527100% 91% 8患病率104624100%17% 當患病率降至17%時，同一試驗陽性預測值下降至57%，陰性預測值上升至91%。此時病人運動試驗為陽性結(jié)果很難預測其有顯著的冠狀動脈狹窄，但陰性結(jié)果則很可能排除顯著的冠狀動脈狹窄。,根據(jù)Bayes條件概率的理論，患病率、靈敏度、特異度與預測值的關(guān)系以下列公式表達,靈敏度和特異度均為99%的試驗在不同患病率人群中的陽性預測值,感染 受檢 實際

17、感 實際未 試驗陽 試驗假 總陽性 陽性預 率 人數(shù) 染人數(shù) 感染人數(shù) 性人數(shù) 陽性人數(shù) 人數(shù) 測值(%),1/萬 100000 10 99990 10 1000 1010 0.99 1 100000 100 99900 99 999 1098 9.02 1% 100000 1000 99000 990 990 1980 50.00 10% 100000 10000 90000 9900 900 10800 91.67,2經(jīng)濟效益,1）成本效益分析 成本指對一項診斷或篩檢試驗所花費的全部費用，包括試驗所花費的人、財、物力及設(shè)備折舊。效益指通過篩檢或診斷試驗所取得的經(jīng)濟效益。 2）成本效果分析

18、效果是指通過篩檢或診斷實驗所取得的社會效益。如延長了壽命，提高了生活質(zhì)量等 3）成本效應(yīng)分析,二、提高診斷質(zhì)量的方法,由于一個診斷方法的診斷標準變動時，如果提高了靈敏度，必然以降低特異度為代價，反之亦然，如果既想提高靈敏度又不降低特異度，或提高特異度又不降低靈敏度，則可選擇多種指標的聯(lián)合試驗。,1并聯(lián)（平行）試驗,同時進行幾項試驗，只要有一項結(jié)果陽性就判為陽性，此種聯(lián)合提高靈敏度，但特異度可有一定降低。此法可減少漏診率。在漏診病人可能導致嚴重后果時，可采取并聯(lián)試驗。,2串聯(lián)（系列）試驗：,用二種以上篩檢或診斷試驗，只有全部結(jié)果均為陽性者才定為陽性，此種聯(lián)合試驗提高了特異度，可以減少誤診率，但卻可增加漏診率。當誤診可造成嚴重后果時，應(yīng)采用串聯(lián)（系列）試驗,例 表4：聯(lián)合試驗篩檢糖尿病的結(jié)果 試 驗 結(jié) 果 糖尿病人 非糖尿病人 尿 糖 血 糖 + - 14 10 - + 33 11 + + 117 21 - - 35 7599 合 計 199 7641,血糖試驗：靈敏度 100%75.38% 特異度 100%99.58% 尿糖試驗：靈敏度 100%65.83% 特異度 100