醫(yī)學(xué)科研設(shè)計-醫(yī)學(xué)診斷試驗設(shè)計

1、診斷試驗研究診斷試驗研究天津醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院天津醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)教研室衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)教研室蘆文麗蘆文麗診斷試驗研究設(shè)計診斷試驗研究設(shè)計 v診斷試驗的意義診斷試驗的意義 v診斷實驗（試驗）研究的基本方法診斷實驗（試驗）研究的基本方法 v診斷試驗研究的步驟診斷試驗研究的步驟 v診斷試驗研究的評價指標(biāo)診斷試驗研究的評價指標(biāo) v診斷試驗研究的評價診斷試驗研究的評價 診斷試驗的意義診斷試驗的意義v診斷性實驗是指臨床醫(yī)生用物理學(xué)、診斷性實驗是指臨床醫(yī)生用物理學(xué)、生物化學(xué)、血清免疫學(xué)、影像學(xué)的生物化學(xué)、血清免疫學(xué)、影像學(xué)的檢查以及臨床檢查。檢查以及臨床檢查。v診斷試驗研究是指采用金標(biāo)準(zhǔn)對診診斷

2、試驗研究是指采用金標(biāo)準(zhǔn)對診斷試驗方法進行比較評價的研究。斷試驗方法進行比較評價的研究。 診斷試驗研究的基本方法診斷試驗研究的基本方法v依據(jù)診斷某病的金標(biāo)準(zhǔn)作盲法和同步依據(jù)診斷某病的金標(biāo)準(zhǔn)作盲法和同步試驗的比較。試驗的比較。v評價的主要內(nèi)容是這種方法的準(zhǔn)確度，評價的主要內(nèi)容是這種方法的準(zhǔn)確度，精密度和實用性。精密度和實用性。v理想的診斷試驗應(yīng)該是準(zhǔn)確、精密度理想的診斷試驗應(yīng)該是準(zhǔn)確、精密度高，安全，無不適感，作用迅速、簡高，安全，無不適感，作用迅速、簡便易行且價格低廉。其中準(zhǔn)確度是最便易行且價格低廉。其中準(zhǔn)確度是最重要的指標(biāo)重要的指標(biāo)。 診斷試驗研究的步驟診斷試驗研究的步驟 v確定金標(biāo)準(zhǔn)確定金標(biāo)

3、準(zhǔn) v選擇研究對象選擇研究對象 v同步測試同步測試 v計算評價指標(biāo)計算評價指標(biāo)確定金標(biāo)準(zhǔn)確定金標(biāo)準(zhǔn) 金標(biāo)準(zhǔn)是用來與新的診斷方法相比較的，金標(biāo)準(zhǔn)是用來與新的診斷方法相比較的，是評價新診斷試驗的參照物，是當(dāng)前醫(yī)是評價新診斷試驗的參照物，是當(dāng)前醫(yī)學(xué)界公認(rèn)的最可靠、準(zhǔn)確度相當(dāng)高的診學(xué)界公認(rèn)的最可靠、準(zhǔn)確度相當(dāng)高的診斷方法。斷方法。 診斷試驗中常用的金標(biāo)準(zhǔn)有：病理學(xué)檢診斷試驗中常用的金標(biāo)準(zhǔn)有：病理學(xué)檢查（活檢、尸解）；手術(shù)或診斷性操作查（活檢、尸解）；手術(shù)或診斷性操作中所見；高科技精密儀器（中所見；高科技精密儀器（CT,BCT,B超，超，MRIMRI等）的診斷；長期隨訪臨床觀察所得的等）的診斷；長期隨訪

4、臨床觀察所得的結(jié)論。結(jié)論。 選擇研究對象選擇研究對象 經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確定的陽性組（患病經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確定的陽性組（患病組）：陽性組應(yīng)具有反應(yīng)該病的組）：陽性組應(yīng)具有反應(yīng)該病的全部特征全部特征 ; ;經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確定無該病的陰性組經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確定無該病的陰性組（患者或參照人群）：無該病的（患者或參照人群）：無該病的患者是指可能患有其他疾病的病患者是指可能患有其他疾病的病人。人。 同步測試同步測試 應(yīng)用新的診斷試驗方應(yīng)用新的診斷試驗方法對陽性組和陰性組作盲法對陽性組和陰性組作盲法同步測試法同步測試 診斷試驗研究的評價指標(biāo)診斷試驗研究的評價指標(biāo) 診斷試驗與金標(biāo)準(zhǔn)相互比較數(shù)診斷試驗與金標(biāo)準(zhǔn)相互比較數(shù)據(jù)的據(jù)的2 2* *2

5、 2四格表四格表 敏感性和特異性敏感性和特異性 評價診斷試驗效率的統(tǒng)計學(xué)指評價診斷試驗效率的統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)標(biāo)診斷試驗與金標(biāo)準(zhǔn)相互比較數(shù)據(jù)的診斷試驗與金標(biāo)準(zhǔn)相互比較數(shù)據(jù)的2 2* *2 2四格表四格表 表表 1 診斷試驗的評價結(jié)果診斷試驗的評價結(jié)果 金標(biāo)準(zhǔn)金標(biāo)準(zhǔn) 陽性組陽性組+ 陰性組陰性組- 合計合計 陽性組陽性組+ a真陽性真陽性 b 假陽性假陽性 a+b 診斷試驗診斷試驗 陰性組陰性組- c 假陰性假陰性 d 真陰性真陰性 c+d 合計合計 a+c b+d N 敏感性和特異性敏感性和特異性適用于臨床診斷的任何試驗，都必適用于臨床診斷的任何試驗，都必須具備敏感性和特異性兩個基本特征：須具備敏感性

6、和特異性兩個基本特征：l敏感性：按照金標(biāo)準(zhǔn)，本試驗方法敏感性：按照金標(biāo)準(zhǔn)，本試驗方法可以檢出本病的效能。可以檢出本病的效能。l特異性：按照金標(biāo)準(zhǔn)，本試驗方法特異性：按照金標(biāo)準(zhǔn)，本試驗方法可以檢出非本病的效能?？梢詸z出非本病的效能。 敏感度敏感度(sensitivity,Pa)l定義：反映診斷試驗敏感性的指標(biāo)，即金標(biāo)準(zhǔn)定義：反映診斷試驗敏感性的指標(biāo)，即金標(biāo)準(zhǔn)確診有病，而本次試驗檢查結(jié)果也是陽性的頻確診有病，而本次試驗檢查結(jié)果也是陽性的頻率，又稱真陽性率。率，又稱真陽性率。l公式為公式為 Pa=a/(a+c) Pa=a/(a+c) l敏感度反映本次試驗?zāi)軌蛘_識別本病的能力，敏感度反映本次試驗?zāi)軌?/p>

7、正確識別本病的能力，敏感度與漏診率的和為敏感度與漏診率的和為1 1（100%100%）。研究者應(yīng)）。研究者應(yīng)選敏感度高的診斷方法，避免漏診。選敏感度高的診斷方法，避免漏診。 特異度（特異度（specificity，Pd）特異度是反映診斷試驗特異性的指標(biāo)，即金標(biāo)特異度是反映診斷試驗特異性的指標(biāo)，即金標(biāo)準(zhǔn)確診未患該病而本次試驗檢查結(jié)果為陰性的準(zhǔn)確診未患該病而本次試驗檢查結(jié)果為陰性的頻率，又稱真陰性率。頻率，又稱真陰性率。公式為公式為 Pd=d/(c+d)Pd=d/(c+d)特異度反映本次試驗?zāi)軌蛘_鑒別未患本病的特異度反映本次試驗?zāi)軌蛘_鑒別未患本病的效能。特異度與誤診率之和為效能。特異度與誤診率

8、之和為1 1（100%100%）。研）。研究者應(yīng)選用特異度高的指標(biāo)，避免誤診。究者應(yīng)選用特異度高的指標(biāo)，避免誤診。假陰性率假陰性率&假陽性率假陽性率假陰性率（假陰性率（PcPc）: :經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確診為患有本病的經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確診為患有本病的患者而在本次試驗中檢查結(jié)果為陰性的頻率，患者而在本次試驗中檢查結(jié)果為陰性的頻率，又稱漏診率。計算公式又稱漏診率。計算公式Pc=c/(a+c)=1- PaPc=c/(a+c)=1- Pa假陽性率（假陽性率（PdPd）: :經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)去診未患該病的人經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)去診未患該病的人群而本次試驗檢查結(jié)果為陽性的頻率。計算公群而本次試驗檢查結(jié)果為陽性的頻率。計算公式：式：Pb

9、Pb=b/(b+d)=1- Pd=b/(b+d)=1- Pd陽性預(yù)測值陽性預(yù)測值&陰性預(yù)測值陰性預(yù)測值l陽性預(yù)測值（陽性預(yù)測值（predictive value +predictive value +）：經(jīng)本次試）：經(jīng)本次試驗為陽性結(jié)果的人群中，真正患病的頻率（概驗為陽性結(jié)果的人群中，真正患病的頻率（概率）。預(yù)測值是在診斷試驗結(jié)果（陽性和陰性）率）。預(yù)測值是在診斷試驗結(jié)果（陽性和陰性）的條件下，證實有無患病的頻率。陽性預(yù)測值的的條件下，證實有無患病的頻率。陽性預(yù)測值的計算公式計算公式 P Pv v+=a/(a+b)+=a/(a+b)l陰性預(yù)測值（陰性預(yù)測值（predictive val

10、ue -predictive value -）：經(jīng)本次試）：經(jīng)本次試驗為陰性結(jié)果的人群中，真正未患病的頻率（概驗為陰性結(jié)果的人群中，真正未患病的頻率（概率）。陰性預(yù)測值的計算公式率）。陰性預(yù)測值的計算公式 P Pv v-=d/(c+d)-=d/(c+d)陽性似然比&陰性似然比陽性似然比（陽性似然比（likelihood ratio +likelihood ratio +，L LR R+ +）：是指本）：是指本次診斷是嚴(yán)重真陽性率與假陽性率之比。計算公式為次診斷是嚴(yán)重真陽性率與假陽性率之比。計算公式為L LR R+= a/(a+c)/ b/(b+d)= Pa /Pb+= a/(a+c)/

11、 b/(b+d)= Pa /Pb陰性似然比（陰性似然比（likelihood ratio -likelihood ratio -，L LR R- -）：是指本）：是指本次診斷試驗中假陰性率與真陰性率的比，公式為：次診斷試驗中假陰性率與真陰性率的比，公式為：L LR R-= c/(a+c)/ d/(b+d)= Pc /Pd-= c/(a+c)/ d/(b+d)= Pc /Pd依據(jù)兩個比值判斷試驗結(jié)果的可靠程度。依據(jù)兩個比值判斷試驗結(jié)果的可靠程度。L LR R+ +越大，越大，L LR R- -越小，診斷價值越高。越小，診斷價值越高。 準(zhǔn)確度（準(zhǔn)確度（accuracy CAaccuracy CA）

12、l準(zhǔn)確度（準(zhǔn)確度（accuracy CAaccuracy CA）: :又稱總一致性，又稱總一致性，是指診斷試驗中的真陽性數(shù)與真陰性數(shù)是指診斷試驗中的真陽性數(shù)與真陰性數(shù)之和占總檢查人數(shù)的比例。在一定程度之和占總檢查人數(shù)的比例。在一定程度上反映診斷試驗的效能，這種效能是敏上反映診斷試驗的效能，這種效能是敏感性與特異性的綜合表現(xiàn)。計算公式為：感性與特異性的綜合表現(xiàn)。計算公式為：CA=(a+d)/N CA=(a+d)/N 患病率（患病率（prevalence rate）l患病率（患病率（prevalence rateprevalence rate）：）：檢查總?cè)藬?shù)中經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確診檢查總?cè)藬?shù)中經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確診

13、患病的強度。計算公式為：患病的強度。計算公式為：P Pr r=(a+c)/N =(a+c)/N 調(diào)整一致性調(diào)整一致性l調(diào)整一致性：對總一致性進行數(shù)值調(diào)整一致性：對總一致性進行數(shù)值的技術(shù)性處理，使評價的真實性更的技術(shù)性處理，使評價的真實性更高。計算公式為：高。計算公式為： %/10041dbddcdcaabaa調(diào)整一致性Youden指數(shù)lYoudenYouden指數(shù)（指數(shù)（YoudenYouden index,Y index,Yi i）：是指）：是指診斷試驗中的真陽性率和真陰性率之和診斷試驗中的真陽性率和真陰性率之和減去基數(shù)（減去基數(shù)（1 1或或100%100%）。計算公式為：）。計算公式為：

14、1dbdcaaYi 研究胎甲球篩檢診斷原發(fā)性肝癌的價值，以肝穿刺活檢研究胎甲球篩檢診斷原發(fā)性肝癌的價值，以肝穿刺活檢組織病理診斷作為金標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果見表。計算胎甲球篩檢診斷組織病理診斷作為金標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果見表。計算胎甲球篩檢診斷方法的評價指標(biāo)方法的評價指標(biāo) 肝肝穿穿刺刺 患患病病組組+ 未未患患病病組組- 合合計計 異異常常組組+ 205 31 236 胎胎甲甲球球 正正常常組組- 29 37 66 合合計計 234 68 302 表 診斷試驗指標(biāo)的參數(shù)估計 樣本指標(biāo) 樣本標(biāo)準(zhǔn)誤 參數(shù)可信區(qū)間 敏感度 3/caacSpa paaSUP 特異度 3/dbbdSpd pddSUP 陽性預(yù)測值 3/baab

15、Spv pvvSUP 陰性預(yù)測值 3/dccdSpv pvvSUP 總一致性 3/NcbbaSCA CASUCA Youden 指數(shù) 33dbbdcaacSYi iYiSUY 表 診斷試驗指標(biāo)的假設(shè)檢驗 計算公式 準(zhǔn)確度比較 CASCACAU21 2221CACACASSS Youden 指數(shù)比較 2121YYSYYU 222121YYYYSSS 診斷試驗的設(shè)計原則診斷試驗的設(shè)計原則l確定合適的金標(biāo)準(zhǔn)確定合適的金標(biāo)準(zhǔn)l選擇合適的實驗對象選擇合適的實驗對象l診斷試驗的可靠性（可重復(fù)性）診斷試驗的可靠性（可重復(fù)性）l盲法判定試驗結(jié)果盲法判定試驗結(jié)果l如實報告試驗結(jié)果如實報告試驗結(jié)果l樣本含量的確定

16、樣本含量的確定l確定診斷試驗的閾值確定診斷試驗的閾值樣本含量的確定l配對計數(shù)資料樣本含量計算l根據(jù)代評價診斷試驗的敏感度和特異度，總體率樣本含量計算法22/ )1 (ppun22121/22pppppppzpun2/221pppp診斷試驗的設(shè)計原則診斷試驗的設(shè)計原則l確定合適的金標(biāo)準(zhǔn)確定合適的金標(biāo)準(zhǔn)l選擇合適的實驗對象選擇合適的實驗對象l診斷試驗的可靠性（可重復(fù)性）診斷試驗的可靠性（可重復(fù)性）l盲法判定試驗結(jié)果盲法判定試驗結(jié)果l如實報告試驗結(jié)果如實報告試驗結(jié)果l樣本含量的確定樣本含量的確定l確定診斷試驗的閾值確定診斷試驗的閾值確定診斷試驗的閾值確定診斷試驗的閾值l均數(shù)加減標(biāo)準(zhǔn)差法均數(shù)加減標(biāo)準(zhǔn)差

17、法l百分位數(shù)法百分位數(shù)法lROC曲線法曲線法ROC曲線曲線 ROC ROC曲線是反映此敏感性和特異性連續(xù)曲線是反映此敏感性和特異性連續(xù)變量的綜合指標(biāo)。變量的綜合指標(biāo)。ROCROC曲線真陽性率為縱坐曲線真陽性率為縱坐標(biāo)標(biāo), ,假陽性率為橫坐標(biāo)假陽性率為橫坐標(biāo), ,在坐標(biāo)上由無數(shù)個在坐標(biāo)上由無數(shù)個臨界值求出的無數(shù)對真陽性率和假陽性率臨界值求出的無數(shù)對真陽性率和假陽性率作圖構(gòu)成作圖構(gòu)成, ,計算計算ROCROC曲線下面積曲線下面積AUCROCAUCROC來評來評價診斷效率。價診斷效率。 診斷試驗研究的評價診斷試驗研究的評價 金標(biāo)準(zhǔn)的純度如何金標(biāo)準(zhǔn)的純度如何? ? 是否將診斷試驗與金標(biāo)推進行了是否將診斷試驗與金標(biāo)推進行了比較比較? ? 是否應(yīng)用了盲法是否應(yīng)用了盲法? ? 研究對象的代表性如何研究對象的代表性如何? ? 診斷試驗研究的評價診斷試驗研究的評價樣本量的含量是否足夠樣本量的含量是否足夠?