诊断试验.ppt

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1、诊断试验及其评价 diagnostic test,Department of Epidemiology in Shanxi Medical University Junni Wei,2,定义 评价设计 诊断试验的评价 提高诊断试验效率的策略,定 义,筛检试验与诊断试验 筛检试验（screening test）是通过快速的检验、检查或其他方法，将有病或可能有病但表面上健康的人，同那些可能无病的人区分开来。 筛检试验不是诊断试验，而仅是一种初步检查，对筛检试验阳性者还需进一步确诊。 诊断试验（diagnostic test）是指应用各种实验、医疗仪器等手段对病人进行检查，以对疾病作出诊断的试验。即

2、将就诊者分为患者和非患者，并对患者进行治疗。,3,4,筛检试验,诊断试验,治疗,疾病预防,再次筛检,试验阴性 无 病 者,试验阳性 无 病 者,试验阳性 确诊患该病,疾病筛检与诊断试验流程示意图,诊断试验的用途 疾病诊断 疾病筛检 治疗和随访的监测,5,诊断试验评价的设计,金标准的确定 研究对象的选择 样本量的估计 观察指标与判断标准 质量控制,6,7,一、确定金标准 金标准（gold standard） 标准诊断（standard diagnosis） 指目前医学界公认的诊断某种疾病最准确的方法。 金标准能正确区分研究对象是否患病 通常，一种疾病有一个国际或国内公认的标准的诊断方法，是能够肯

3、定或排除某种疾病的最可靠的诊断方法 病理学检查、手术、尸体解剖、特殊的影像学诊断以及微生物学培养、生物学标志检测是普遍意义的金标准。,8,二、确定研究对象 研究对象包括两组人，一组是经金标准确诊的某病病例 病例组：金标准证实的患研究疾病的病例 临床类型: 轻、中、重型，早、中、晚期 非病例组或对照组：金标准证实未患所研究疾病外， 其它因素和特征上应与病例组可比 未患研究疾病的健康人 其它疾病病例组成,9,三、估计样本含量 影响样本大小的因素 显著性水平： 容许误差： 灵敏度或特异度的估计值： 病例组样本含量由灵敏度估计， 对照组样本含量由特异度估计。,10,病例组样本量： n=(U/)2 (1

4、灵敏度）灵敏度 非病例组样本量： n= (U/ )2 (1特异度）特异度即在此,公式法,11,例：一项以静脉造影为“金标准”评价腿部扫描筛检下肢深部静脉栓塞的研究，据查阅文献腿部扫描方法的灵敏度为50%，特异度为90%，规定0.05，=0.05，估计病例组和非病例组的样本含量。 病例组样本量：n=(1.96/0.05)2 (150）0.50=384.16 非病例组样本量：n=(1.96/0.05)2 （190 ）0.90=138.30 即在此项研究中需静脉造影确诊的下肢静脉栓塞患者（病例组）384名，非该病患者（非病例组）138名。 筛检的样本含量的估计也可以通过查阅下表获得，在0.050，0

5、.50相交处，得384；在0.050，0.90相交处，得138，与公式计算所得两组样本量结果一致。,12,p 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 0.200 24 24 23 22 20 18 15 0.180 30 29 28 27 25 22 19 0.160 38 37 36 34 32 28 24 0.140 49 49 47 45 41 37 31 25 0.120 67 66 64 61 56 50 43 34 0.10

6、0 96 95 92 87 81 72 61 49 0.090 119 117 114 108 100 89 76 60 43 0.080 150 149 144 137 126 113 96 77 54 0.070 196 194 188 178 165 147 125 106 71 0.060 267 264 256 243 224 200 171 136 96 0.050 384 380 369 350 323 288 246 196 138 73 0.045 474 470 455 432 398 356 304 242 171 90,对率作抽样调查时所需样本大小 n ( a=0.05

7、),查表法,四、诊断试验的观察指标及判断标准,观察指标 客观指标 主观指标 半主观指标,13,观察指标判定标准的确定 统计学方法 百分位数和正态分布法的均数加 减2倍标准差。 临床判断法 大量观察得到的经验值或预期值。 疾病预后的严重性 ROC（receiver operator characteristic curve）曲线,14,15,ROC曲线示意图,ROC曲线越向左上偏，曲线下面积越大，诊断试验识别病人和非病人的能力越强,16,五、质量控制 采用盲法判断试验结果避免或减少偏差。 试验所用的仪器型号、试验条件、试验步骤、试 剂质量等要统一、标准化。试验所涉及的方法须 反复测试。 观察指标

8、要客观、特异，判断结果的标准要明确 具体。 严格培训调查的研究者。,诊断试验的评价,真实性 validity 可靠性 reliability 收益 yield,17,诊断试验真实性评价,诊断试验评价资料整理表 按“金标准”诊断 诊断试验 病人 非病人 合计 阳性 a b a+b 阴性 c d c+d 合计 a+c b+d a+b+c+d,18,真实性是指測量值與真實值之間的一緻性,1. 灵敏度（sensitivity） 又称真阳性率（true positive rate），即在全部病人中诊断结果阳性者所占的比例，反映该诊断方法发现病人的能力。 灵敏度= a /（a+c） 100% 2. 假阴性

9、率(false negative rate)，又称漏诊率，即全部病人中诊断结果阴性者所占的比例，反映该诊断方法漏诊病人的情况。 假阴性率= c /（a+c） 100% 假阴性率=1-灵敏度,19,3. 特异度（specificity） 又称真阴性率（true negative rate），即在全部非病人中诊断结果阴性者所占的比例，反映该诊断方法确定非病人的能力。 特异度 = d /（b+d） 100% 4. 假阳性率(false positive rate)，又称误诊率，即全部非病人中诊断结果阳性者所占的比例，反映该诊断方法误诊病人的情况。 假阳性率= b /（b+d） 100% 假阳性率=1

10、-特异度,20,5. 约登指数（Youdens index） 又称正确诊断指数 约登指数=灵敏度+特异度-1 在诊断试验结果得到正确解释的前提下，灵敏度与特异度之和不会小于1，故约登指数取值范围在01之间，其值越接近1，诊断试验的真实性越好。,21,6.受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve, ROC curve） 在上述指标中，灵敏度、特异度分别从不同的侧面来评价诊断试验的真实性，而约登指数则被用以对真实性进行综合评价，但这些指标都与诊断方法的界值选取有关。为了更全面地评价诊断方法的真实性，必须考虑不同界值下诊断试验的真实性，这时就

11、需要进行ROC曲线分析。,22,受试者工作特征曲线 receiver operating characteristic curve, ROC,1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1,23,Se,1- Sp,完全无价值的诊断试验其ROC曲线与机会线重合，而ROC曲线越偏离机会线，ROC曲线下面积就越大，则诊断试验的真实性也就越好。,ROC曲线下面积（记为Az）的取值范围为0.51,即完全无价值的诊断Az=0.5，完全理想的诊断Az=1。 一般认为Az在0.500.70之间，表示诊断价值较低；在0.700.90之间，表示诊断价值中等；高于0.90表示诊断价值较高

12、。,24,7. 似然比（likelihood ratio，LR） 阳性似然比 =灵敏度/（1-特异度） = 真阳性率/假阳性率 意义 表示正确判断为阳性的概率是错判为阳性概率的倍数，表明试验结果呈阳性时患病与不患病机会的比例，比值越大，患病的可能性越大。,25,阴性似然比=（1-灵敏度）/特异度 = 假阴性率/真阴性率 意义 表示错判为阴性的概率是正确判为阴性概率的倍数，表明试验结果呈阴性时患病与不患病机会的比例。比值越小，诊断价值越高。,26,验前概率，验后概率,实习,27,8一致性 分为粗一致性（crude agreement）和调整一致性(adjusted agreement) 粗一致性

13、=,A + D,A+B+C+D,100,调整一致性=,1,4,（,A,A+B,+,A,A+C,+,D,B+D,+,D,C+D,粗一致性和调整一致性说明筛检试验阳性与阴性结果均正确的百分比。它表示筛检试验的真实性。,),100,28,例 例糖尿病患者及例正常人在口服葡萄糖小时后进行血糖试验，若以血糖1mg /100ml为阳性标准，其检测结果如表，用上述指标对此试验的真实性进行评价。 糖尿病的诊断试验,29,灵敏度 62 / ( 62 + 8 )100%88.57% 确诊的糖尿病病人中血糖试验阳性或异常人数所占的比例为88.57% 特异度348 /（162 + 348 ）100%68.24% 正常

14、人中血糖试验阴性或正常人数所占的比例为68.24% 假阴性率8 /（62 + 8 ）100%11.43% 确诊的糖尿病病人中血糖试验为阴性或正常的人数所占的比例为 假阳性率162（162 + 348 ）100%31.76% 正常人中血糖试验阳性或异常的人数所占的比例为31.76% 约登指数88.57%68.24%10.57,30,粗一致性( 62 + 348 ) /（62 + 162 + 8 + 348）100%80.39% 调整一致性1/462/（62+162）+62/（62+8）+348/（8+348） +348/（162+348）100=70.56 粗一致性说明血糖筛检试验阳性与阴性结果

15、均正确的百分比为80.39%。经调整得70.56%。 阳性似然比 88.57% / 31.76%=2.79 说明糖尿病病人中出现血糖检测结果阳性的概率是正常人的2.79倍。 阴性似然比11.43% / 68.24%=0.17 说明糖尿病病人中出现血糖检测结果阴性的概率是正常人的0.17倍。,31,上述分析可见，该血糖测试的真实性有待改善，受特异度偏低的影响较大。从各项指标来看，灵敏度较好，但特异度较低，假阳性率较高（误诊率较高），约登指数、一致性和阳性似然比偏低，阴性似然比略高。,诊断试验可靠性评价,可靠性（reliability）又称信度或重复性(repeatability) 指用某一筛检方

16、法重复测量同一受试者时，所获得结果的稳定程度。 影响可靠性的因素： 测量员的测量变异： 测量仪器、试剂等试验条件变异： 受试对象的生物学变异,32,评价指标 符合率（agreement，consistency）指一项诊断试验正确诊断的病人和非病人占全部诊断对象的比例，也叫粗一致性。 符合率=（a+d）/（a+b+c+d） 100%,33,34,Kappa 值 用于测量分类变量可靠性的指标。该值考虑了机遇因素对一致性的影响。 Kappa 值 = 实际一致性 / 非机遇一致性 实际一致性 = 观察一致性 机遇一致性 观察一致性 = 粗一致性 机遇一致性 = （Ea+Ed）/（a+b+c+d） 非机

17、遇一致性 = 1- 机遇一致性,35,Kappa 值范围：-1 +1。 K= -1 表示两观察者的判断完全不一致 K= +1 表示两观察者的判断完全一致 K=0 表示观察一致性完全由机遇造成 K 0 表示观察一致性大于机遇一致 一般认为Kappa值在0.40.75为有中、高度一致性， 0.75为有极好的一致性。,36,37,诊断试验效果的评价,生物学效果评价 个体生物学效果评价 社区生物学效果评价 社会经济效益评价 成本效果分析 成本效益分析 成本效用分析,诊断试验效果的评价,诊断试验的生物学效果： 1.个体受益的生物学效果 对受试者的诊断试验结果进行解释。即对于试验阳性者，应说明其患病的概率

18、，对于试验阴性者，应说明其无病的概率。对此可采用预测值（predictive value）来对诊断试验结果的临床意义做出估计。 预测值分为阳性预测值和阴性预测值。,38,阳性预测值：指诊断试验阳性者患病的概率。其值为在试验阳性的受试者中，病人所占的比例。 PV(+) = a / (a+b) 100% 阴性预测值：指诊断试验阴性者未患病的概率。其值为在试验阴性的受试者中，非病人所占的比例。 PV(-) = d /(c+d) 100%,39,40,当诊断试验的灵敏度和特异度保持不变时，患病率越高，阳性预测值越高，而阴性预测值越低；当患病率保持不变时，诊断试验的灵敏度和特异度越高，阳性预测值越高，阴

19、性预测值也越高。 对于同一项诊断试验而言，灵敏度和特异度不可能同时提高，由于阳性预测值在一般情况下对特异度的变化更敏感，故表现为与特异度同向变化，而阴性预测值则一般表现为灵敏度同向变化。,41,2. 社区收益的生物学效果：从诊断试验人群的角度对诊断试验的生物学效果进行评价时，可用病死率、死亡率和生存率等指标进行评价。在以生存率为评价指标时，也应注意是否存在领先时间偏倚和病程长短偏倚的影响。,42,诊断试验的社会经济效益评价 从公共卫生的角度而言，诊断试验计划的效果最终还是应以其产生的经济效益来评价。对试验效果经济效益可用以下三个指标进行评价。,43,1.成本效果分析(cost-effectiv

20、eness analysis) 是对诊断试验投入的费用及所获得的生物学效果的分析。可估计平均每个病例试验成本（包括直接和间接成本），及在健康改善、延长寿命方面取得的效果，并以此计算成本效果的比率（如每延长一年生存期所消耗的成本）。,44,2.成本效益分析(cost-benefit analysis) 是对诊断试验投入的费用及所获得的经济效益的分析。即将诊断试验所取得的生物学效果转换为以货币单位衡量的经济效益。在成本效益分析中，效益与成本之比不应小于1。,45,3.成本效用分析(cost-utility analysis) 是对诊断试验投入的费用与所取得的生命质量的改善之间的分析。 生命质量包括

21、生理、心理和社会幸福感等健康状况，及有关经济、家庭和工作等对社会环境状况的满意程度，以评分法进行定量测量。,提高诊断试验工作效率的策略,界值的选择 联合试验 多重试验,46,47,1. 界值的选择 当筛检试验的指标为连续性变量时，在实际工作中常出现该指标的正常人分布范围与病人的分布范围相重叠。,48,理想的正常人群与糖尿病病人血糖水平分布 现实的正常人群与糖尿病病人血糖水平分布,49,采用不同血糖阳性界值所致假阳性和假阴性,50,病人与非病人某项诊断指标数值分布示意图,51,选择原则 试验的测量值是连续性分布，其试验的灵敏度和特异度是随着试验的阳性界值的不同而变化的，其灵敏度和特异度的变化方向

22、相反。如下表所示 血糖试验不同血糖水平阳性界值的灵敏度和特异度,血糖水平 灵敏度 特异度 血糖水平 灵敏度 特异度 （mg/100ml） （） （） （mg/100ml） （） （ ）,80 100.0 1.2 150 64.3 96.1 90 98.6 7.3 160 55.7 98.6 100 97.1 25.3 170 52.9 99.6 110 92.9 48.4 180 50.0 99.8 120 88.6 68.2 190 44.3 99.8 130 81.4 82.4 200 37.1 100.0 140 74.3 91.2,降低,降低,增加,增加,52,（）选择高灵敏度筛检试验

23、，目的是尽可能发现可疑病人。 某种疾病的早期发现、早期诊断将使病人获得有效 治疗和康复，漏诊或延误诊断将会造成严重后果。 （）选择高特异度筛检试验，避免误诊。 误诊将会对病人造成严重的心理、生理和经济上的 影响。 （3）一般选择灵敏度与特异度均比较高的界值,53,联合试验,串联（in series） 指所有的筛检结果均为阳性才判定为阳性，凡有一项结果阴性者即判定为阴性。串联试验可以提高筛检试验的特异度。 并联（in parallel）指凡有一项结果阳性即判定为阳性，而所有筛检结果均为阴性才判定为阴性。并联试验可以提高筛检试验的灵敏度。,54,联合试验检查糖尿病的结果,55,筛检 试验 糖尿病

24、非病人 灵敏度 特异度 假阴性率 假阳性率 试验 结果 病人 ,单项尿糖 阳性 131 31 65.83 99.59 34.17 0.41 阴性 68 7610,单项血糖 阳性 150 32 75.38 99.58 24.62 0.42 阴性 49 7609,串联试验 阳性 117 21 58.79 99.73 41.21 0.27 阴性 82 7620 合计 199 7641,并联试验 阳性 164 42 82.41 99.45 17.59 0.55 阴性 35 7599 合计 199 7641,单项试验及联合试验检查糖尿病结果,56,尿糖试验的灵敏度= (45+7)/199 100%=26

25、.13% 特异度= (11+7620)/7641 100%=99.87% 血糖试验的灵敏度=(45+23)/199=34.17% 特异度=(3+7620)/7641 100%=99.76% 并联试验灵敏度=(45+7+23)/199 100% =37.69% 并联试验特异度=7620/7641 100% =99.73% 串联试验灵敏度=45/199 100%=22.61% 串联试验特异度=（3+11+7620）/7641 100%=99.91%,57,多重试验 在一次试验中针对所人群的若干种疾病或高危因素进行试验，称多重试验。由于要检察多种疾病或危险因素，发现阳性结果的概率将增加，从而增加试验项目的收益,如抽取静脉血后测量血糖、血脂等多项指标对个体进行糖尿病和高脂血症的检查。,58,The End,