診斷實驗解析課件

1、(Diagnosis Test)第七章 診斷試驗1第1頁，共54頁。診斷試驗(Diagnosis Test)診斷試驗是應用各種實驗（生化、血液學、細菌學、病毒學、免疫學、病理學等）、醫(yī)療儀器（心電圖、纖維內(nèi)鏡等）等手段對病人進行檢查，以確定或排除疾病的實驗方法。概 述2第2頁，共54頁。 診斷試驗評價的設計診斷試驗的評價就是將待評價的診斷試驗與診斷目標疾病的標準方法即“金標準”(gold standard)進行同步盲法比較，判定該方法對疾病“診斷”的真實性和價值。3第3頁，共54頁。確定金標準：臨床醫(yī)學界公認的診斷疾病的最可靠的方法。 選擇研究對象 樣本量的估計資料的整理，評價指標的分析質(zhì)量控

2、制病例組對照組4第4頁，共54頁。確定金標準 金標準：是指當前臨床醫(yī)學界公認的診斷疾病的最可靠的方法，也稱為標準診斷。 通常包括：活檢、手術發(fā)現(xiàn)、微生物培養(yǎng)、尸檢、特殊檢查和影像診斷，以及長期隨訪的結(jié)果。5第5頁，共54頁。冠心病: 冠狀動脈造影腫瘤: 病理學檢查腎結(jié)石: 手術發(fā)現(xiàn)例： 金標準具有創(chuàng)傷性，因此探求一些新的診斷方法（診斷試驗），并比較其與金標準的差別、得失及推廣價值有現(xiàn)實意義。 6第6頁，共54頁。選擇研究對象 （1）病例組：是指用金標準確診有病的病例，應包含典型的、不典型病例，早、中、晚期病例，輕、中、重病例，有和無并發(fā)癥的患者。 （2）對照組：是指用金標準證實沒有目標疾病的其

3、他病例，特別是與該病容易混淆的病例。7第7頁，共54頁。 樣本大小的計算 與診斷試驗研究的樣本量有關的因素： 顯著性水平：值越小，樣本含量越大，一般取0.05。 容許誤差：越小，樣本含量越大；越大，樣本含量越小，一般在0.050.10。 靈敏度或特異度的估計值：病例組樣本含量由靈敏度估計，對照組樣本含量由特異度估計。 8第8頁，共54頁。整理分析資料選定界值：界值（cut off value）又稱截斷點，即將定量資料劃分為兩部分數(shù)值，將定量測定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成陽性（異常）和陰性（正常）兩類定性結(jié)果。界值一般就是正常值的界值，在診斷試驗中可根據(jù)診斷目的進行調(diào)整。9第9頁，共54頁。評價指標的分析與金

4、標準同步盲法比較，評價診斷試驗真實性可靠性實用性10第10頁，共54頁。金標準目標人群病人非病人待評價診斷方法評價指標診斷試驗的評價與選擇程序11第11頁，共54頁。診斷試驗的評價一、真實性二、可靠性三、實用性診斷試驗評價四格表診斷試驗金標準合計有病無病陽性aba + b陰性cdc +d合計a + cb + dN12第12頁，共54頁。一、真實性（validity）(有效性)指所獲得的數(shù)值與實際值的符合程度。在診斷試驗的評價中，真實性是指待評價診斷試驗的測量結(jié)果與“金標準”測量結(jié)果的吻合程度。一般情況下，只能間接地評價真實性，即與常用的標準試驗或檢驗方法（金標準）進行比較。13第13頁，共54

5、頁。診斷試驗評價模式診斷試驗金標準有病無病合計陽性a（TP）b（FP）陰性c（FN）d（TN）a+bc+d合計a +cb+d實際有病，被判定為陽性者實際無病被判定為陽性者實際無病，被判定為陰性者實際有病被判定為陰性者True positiveFalse positiveFalse negativeTrue negativeN14第14頁，共54頁。按所定診斷標準將人群分組按所定診斷標準按“金標準”診斷有病無病陽性a（真陽性）b（假陽性）陰性c（假陰性）d（真陰性）靈敏度（sensitivity）：實際有病且按該診斷試驗被正確地判為有病的概率，即真陽性率。 靈敏度（%）= a/（a+c）100%

6、特異度（specificity） ：實際無病按該診斷試驗被正確地判為無病的概率，即真陰性率。 特異度（%）= d/（b+d）100%15第15頁，共54頁。假陽性率（false positive rate）（誤診率）： 實際無病，但根據(jù)診斷標準被確定有病的百分率。 假陽性率 = b/（b+d）100% = 1-特異度假陰性率(false negative rate )（漏診率）： 實際有病，但根據(jù)診斷標準被確定無病的百分率 假陰性率= c/（a+c）100% = 1-靈敏度按所定診斷標準將人群分組按所定診斷標準按“金標準”診斷有病無病陽性a（真陽性）b（假陽性）陰性c（假陰性）d（真陰性）16

7、第16頁，共54頁。約登指數(shù)（Youdens index, YI）又稱正確指數(shù)： 表示診斷試驗能夠正確地判斷病人和非病人的綜合能力。 約登指數(shù)是靈敏度與特異度之和減。 約登指數(shù)靈敏度特異度 約登指數(shù)越接近于，診斷試驗的真實性越好，反之越差。17第17頁，共54頁。符合率（agreement rate）：該指標是指試驗結(jié)果的真陽性和真陰性人數(shù)占受試者總?cè)藬?shù)的比例。真陽性和真陰性值愈大，一致性愈接近于，假陽性和假陰性愈小，該項試驗價值愈高。18第18頁，共54頁。似然比（likelihood ratio, LR）: 即病人中出現(xiàn)某種試驗結(jié)果的概率與非病人中出現(xiàn)相應結(jié)果的概率之比，是反映真實性的一種

8、指標，可以同時反映靈敏度和特異度的復合指標。 是一個相對較穩(wěn)定的指標，不受患病率的影響，在選擇診斷試驗時應選擇陽性似然比較高的方法。按所定診斷標準將人群分組按所定診斷標準按“金標準”診斷有病無病陽性a（真陽性）b（假陽性）陰性c（假陰性）d（真陰性）19第19頁，共54頁。 （1）陽性似然比： 診斷試驗中，真陽性在有病患者中的比例與假陽性在無病例數(shù)中比例的比值。真陽性率/假陽性率 說明患者中該診斷試驗出現(xiàn)陽性結(jié)果的機會是非患者的多少倍 +LR=a/(a+c)/b/(b+d)=靈敏度/(1-特異度) （2）陰性似然比 診斷試驗中，假陰性在有病例數(shù)中的比例與真陰性在無病例數(shù)中比例的比值。假陰性率/

9、真陰性率 說明患者中該診斷試驗出現(xiàn)陰性結(jié)果的機會是非患者的多少倍 -LR=c/(a+c)/d/(b+d)=(1-靈敏度)/特異度陽性似然比越大，診斷試驗的真實性越好；陰性似然比越小診斷試驗的真實性越好。20第20頁，共54頁。二、可靠性（reliability）概念：又稱可重復性、信度 用同一種診斷實驗在同樣條件下，對相同的人群進行一次以上的檢查，獲得試驗結(jié)果的穩(wěn)定程度。影響診斷方法可靠性的因素有：方法的差異：試驗結(jié)果受試劑穩(wěn)定性、試劑質(zhì)量、配制方法、溫度濕度等因素影響。儀器未校正或受外環(huán)境因素的影響，可使測量值發(fā)生誤差。被觀察者的個體生物學變異觀察者的變異（觀察者自身的變異與觀察者間的變異）

10、21第21頁，共54頁。評價指標變異系數(shù) (Coefficient of variance, CV)符合率 (Agreement rate)診斷試驗的一致性分析同一批研究對象兩次診斷結(jié)果均為陽性與均為陰性的人數(shù)之和/所有進行診斷試驗人數(shù)(a+d)/(a+b+c+d) 100%觀察一致性機遇一致性非機遇一致性實際一致性Kappa值測定值標準差/測定值均數(shù)22第22頁，共54頁。判斷臨床意見一致性的分析kappa值 觀察一致率：（observed agreement,Po ） 乙醫(yī)生診斷甲醫(yī)生診斷合計肺門淋巴結(jié)核正常肺門淋巴結(jié)核46（a）10（b）56（r1）正常12（c）32（d）44（r2）合

11、計58（c1）42（c2）100（N）甲、乙兩醫(yī)生閱讀100張胸部X線片診斷結(jié)果23第23頁，共54頁。機遇一致率（Pc，agreement expected on the base of chance）:非機遇一致率（potential agreement beyond chance）=1-Pc=100%-51%=49%實際一致率（actual agreement beyond chance,Po-Pc）=78%-51%=27%24第24頁，共54頁。 Kappa值： 25第25頁，共54頁。Kappa值在-1到+1之間。 如為負數(shù)，證明觀察一致率比機遇造成的一致率還?。籏appa值= -1

12、，為兩醫(yī)生的判斷完全不一致； Kappa值=0，表示觀察一致率完全由機遇所致；Kappa值0，表示觀察的一致程度大于因機遇一致的程度； Kappa值=1，表明兩醫(yī)生的判斷完全一致。.表示高度一致 .有極好一致性.4表明一致性差26第26頁，共54頁。預測值（predictive value, PV）：表示試驗結(jié)果的實際臨床價值。是指已知試驗結(jié)果（陽性或陰性）的條件下，表明有無疾病的概率，即說明試驗結(jié)果為陽性（或陰性）時，有多少概率有?。ɑ驘o?。Ｈ?、診斷試驗的收益27第27頁，共54頁。陽性預測值 (positive predictive value)（+PV）試驗陽性者中患病的概率 陽性預測

13、值a/(a+b)100% 患病率靈敏度 -100% 患病率靈敏度 + (1-患病率) (1-特異度)按所定診斷標準將人群分組按所定診斷標準按“金標準”診斷有病無病陽性a（真陽性）b（假陽性）陰性c（假陰性）d（真陰性）28第28頁，共54頁。陰性預測值 (negative predictive value) （-PV）按所定診斷標準將人群分組按所定診斷標準按“金標準”診斷有病無病陽性a（真陽性）b（假陽性）陰性c（假陰性）d（真陰性）指試驗陰性者中無病的概率 陰性預測值d/(c+d)100% (1-患病率)特異度-100% (1-患病率)特異度 + 患病率(1靈敏度)29第29頁，共54頁。按

14、所定診斷標準將人群分組按所定診斷標準按“金標準”診斷有病無病陽性a（真陽性）b（假陽性）陰性c（假陰性）d（真陰性）患病率相同時：靈敏度 愈高，假陰性，-PV高特異度 愈高，假陽性，+PV高在診斷試驗的靈敏度和特異度不變的情況下：試驗的陽性預測值隨著診斷人群患病率的升高而升高陰性預測值隨患病率的升高而降低；30第30頁，共54頁。動脈造影與分級踏旋器應力試驗診斷冠狀動脈狹窄的比較：靈敏度=a/(a+c)=55/104=53%特異度=d/(b+d)=84/91=92% YI=53%+92%-1=0.45陽性預測值=a/(a+b)=55/62=89%陰性預測值=d/(c+d)=84/133=63%

15、患病率高的男病人組中運動后心電圖與冠狀動脈造影的比較運動后心電圖異常冠狀動脈造影顯示75%狹窄合計+-+55（a）7（b）62-49（c）84（d）133合計1049119531第31頁，共54頁。檢出新病例及其預后衛(wèi)生經(jīng)濟學評價成本-效果分析（投入-生物學效果）成本-效益分析（投入-節(jié)約醫(yī)療費用）成本-效用分析（投入-健康改善）三、診斷試驗的收益32第32頁，共54頁。 例：某醫(yī)院共收治360名疑似心肌梗塞病人，經(jīng)臨床及心電圖等檢查，確診230名心肌梗塞病人，又對每個疑似患者進行肌酸磷酸激酶（CPK)含量測定，結(jié)果見表，試評價肌酸磷酸激酶診斷的真實性。CPK心肌梗塞病人非心肌梗塞病人合計陽性

16、215（a)16(b)231陰性15(c)114(d)129合計230130360肌酸磷酸激酶試驗結(jié)果33第33頁，共54頁。靈敏度特異度假陽性率 =假陰性率 =約登指數(shù) =符合率 =陽性預測值 陰性預測值 =陽性似然比=陰性似然比=CPK心肌梗塞病人非心肌梗塞病人合計陽性215(a)16(b)231陰性15(c)114(d)129合計23013036034第34頁，共54頁。靈敏度a/(a+c)100%=215/230 100%=93%特異度d/(b+d) 100%=114/130 100%=88%假陽性率 = b/(b+d) 100%= 1-特異度=12% 假陰性率 = c/(a+c)10

17、0%= 1-靈敏度=7%約登指數(shù) =(靈敏度+特異度)-1=0.81符合率 =(a+d)/(a+b+c+d) 100% =329/360 100%=91陽性預測值 a/(a+b) 100%=215/231 100% =93%陰性預測值 =d/(c+d) 100%=114/129 100% =88%陽性似然比= a/(a+c) / b/(b+d)= 93%/12% =7.6陰性似然比= c/(a+c) / d/(b+d) = 7%/88% =0.07435第35頁，共54頁。診斷試驗界值的確定 理想的診斷試驗，其靈敏度、特異度均應接近100%。但在實際工作中很難達到，往往表現(xiàn)為靈敏度或則特異度或

18、。 兩者高低的轉(zhuǎn)換與確定診斷試驗陽性結(jié)果的截斷值(cut off point)或臨界點的選擇密切相關。36第36頁，共54頁。血糖水平mg/dl 靈敏度% 特異度% 80 100 1.2 90 98.6 7.3 100 97.1 25.3 110 92.9 48.4 120 88.6 68.2 130 85.7 82.4 140 74.3 91.2 150 64.3 96.1 160 55.7 98.6陽性分界點改變，靈敏度、特異度也改變。分界點越高，靈敏度越低，特異度越高。37第37頁，共54頁。選擇診斷標準（界值）時，一般要遵循以下原則有些嚴重疾病，如能早期診斷則可獲得較好的治療效果，否則

19、后果嚴重，此時應該選擇靈敏度高的診斷標準。治療效果不理想的疾病，確診及治療費用較貴時，則可選擇特異度較高的診斷標準。當假陽性和假陰性的重要性相等時，一般可把診斷標準定在“特異性=靈敏度”的分界線處，或定在正確診斷指數(shù)最大處。38第38頁，共54頁。正常人和病人某項診斷指標的理想分布圖測定值頻率%正常人病人界值39第39頁，共54頁。測定值頻率%正常人病人誤診假陽性界值40第40頁，共54頁。測定值頻率%正常人病人漏診假陰性界值41第41頁，共54頁。正常人和病人某項診斷指標的實際分布圖測定值頻率%正常人病人界值42第42頁，共54頁。確定與判斷界值的方法生物統(tǒng)計學方法：均數(shù)加減標準差（正態(tài)分布

20、） 百分位數(shù)法（偏態(tài)分布）臨床判斷法ROC曲線法43第43頁，共54頁。受試者工作特征曲線（receiver operator characteristic curve, ROC）ROC曲線 是以不同診斷標準的診斷試驗的靈敏度作為縱坐標，假陽性率作為橫坐標所得的曲線。 ROC曲線常用來決定最佳臨界點，通常最接近左上角那一點，可定為最佳臨界點，此時診斷的靈敏度和特異度均較好，且誤診率和漏診率最小。44第44頁，共54頁。橫軸表示假陽性率(1-特異度)縱軸表示真陽性率(靈敏度)點代表診斷試驗的特定陽性標準值相對應的靈敏度和特異度對子45第45頁，共54頁。 ROC曲線是一種全面、準確評價診斷試驗非

21、常有效的方法，并可以比較兩種或多種診斷試驗的診斷價值，除了直觀方法比較外，還可以計算ROC曲線下的面積，來比較幾種診斷試驗的診斷效率（越接近于1，真實性越好；越接近于0.5，真實性越差）。靈敏度%1-特異度（%）100100臨床應用價值增加AUCROC46第46頁，共54頁。提高診斷試驗效率的方法提高試驗效率時應注意：選擇合適而正確的指標, 對計量指標應選擇恰當?shù)慕財帱c(cut-off point)盡量運用客觀指標對指標的測量，要把方法及可能影響結(jié)果的步驟及條件都要標準化47第47頁，共54頁。聯(lián)合試驗 在實際工作中為了提高診斷試驗的靈敏度和特異度，常聯(lián)合兩項或多項以上的試驗以診斷同一疾病。這種聯(lián)合有兩種主要的形式，即串聯(lián)和并聯(lián)。串聯(lián)試驗（serial test ）：亦稱為系列試驗，可提高特異度，但靈敏度降低，容易漏診。主要用于慢性病的診斷。 只有當一個人經(jīng)過一系列診