受試者作業(yè)特征曲線

1、作者單位 :210002 南京軍區(qū)南京總醫(yī)院醫(yī)學影像中心受試者作業(yè)特征曲線 (ROC 及其在影像學中的應用王駿 吳虹橋 宋兆祺在每天的影像工作中現已有大量的影像設備可以利用 , 這 就提出了為了 什么目的去應用什么檢測的問題 。正因如此 , 在客觀上需要一種方法去比較各種 影像診斷的精確性 。在過去 的 20年里 , 受試者作業(yè)特征曲線 (ROC 分析法在影像 學領域開 始應用 1 。早在 1950年原先使用是為了雷達信號檢測的分析 ,ROC 分析法在心理物理學研究中率先應用 。 1960年 Lee Lusted首先認識到 ROC 分析法在醫(yī)學判別疾病方面可能會有作用 。 敏感性和特異 性 :

2、需要 ROC 分析法數描述病人 ( (TPF 描述有疾病病人的百分數被正確地判斷為陽性結果 。特異 性 或真陰性率 (T NF 描述在沒有疾病的個體中被判斷為陰性結果 的機率 。 敏感性 和特異性描述在 2 分法中判斷的結果是 :一種 判斷結果不是陽性就是陰性 。根據它們的性質 , 許多影像學檢查不用 2分法判斷 , 而是 提供下列 3種資料中 的一種 : 連續(xù)定量的資料 :病灶的大小 用厘米或病灶的 CT 值用霍斯菲爾德單位 , 在某些情況下 , 能顯 示病灶的病理組織學本質 2, 在一個特定的范圍內這些數據具 有可靠的價值 。 標準率的資料 :標準率用有限的分類數目在 順序方式中表達一 些

3、檢測的信息 。 腎動脈狹窄的程度 (狹窄 <50%, 狹窄 50%74%, 狹窄 75%99%和閉塞 能用于進一步診斷和治療 。 定性資料 :通常不提供定量資料 , 許多應用于 影像學的標準 是形態(tài)學性質的 , 評價病灶的邊緣及位置和鈣化 的出現及性質均能有助于更加明確 的診斷 。綜合這些定性資 料可使診斷的 2 分法得以判定當我們將診斷信息轉化成是或不是 2種回答時 , 我們需要 確定標準或閾值 , 以 告知正?；虍惓?。這種閾值的選擇依賴于 觀察者間和觀察者自身的變化 。我們能 區(qū)分過低和過高的判 讀者 , 可以看出他們對判定使用不同的閾值 。依據臨床情況 , 甚至對同樣的影像學檢查

4、單獨的影像學家將會用不同的閾值 。 這說明診斷測試的 精確度僅用一組敏感性和特異性的值來描 述是不合適的 。 為避免這問題 , 我們需 要不依賴于閾值選擇的 方法來比較診斷的精確性 。ROC 曲線 :基本原理閾值的選擇影響敏感性和特異性 。對于一個理想的診斷 結果的概率分布表明 疾病的存在或不存在并不重疊 , 所選擇閾 值是在兩個分布之間 , 這種結果的敏感性 和特異性都是 100%。 對于大多數診斷來說 , 疾病的概率分布和正常分布是重疊 的。 任何閾值都將導致一些具有疾病的病人錯分為正常 , 或一些沒 有疾病的個體 錯分為病人 , 或兩種情況都有 。應用低的閾值降低假陰性結果的數量 （高敏

5、感性 , 但假陽性的數量增加 （低特 異性 ; 另一方面 , 增加閾值會增加假陰性 （低敏感性 , 且降低 假陽性的數量 （高特異性 。 這樣 , 在敏 感性和特異性之間成互 交的關系 , 一個高的敏感性伴隨著低特異性 , 而一個低的敏 感 性伴有高特異性 。, 水平軸表示 =1-曲線上各個作業(yè)點表示 。在不實際的高 閾值下 , 所有病人都 被當作正常分類 , 導致 TPF 為 0, FPF 為 0（特異性 =1 , 這與 ROC 曲線左下角的作業(yè)點是一致的 。降低閾值既增加 TPF 又增加 FPF （低特異性 。對于可能最低的閾 值 ,TPF 和 FPF 都 是 1（特異性 =0 , 與 R

6、OC 曲線右上角相一致 。ROC 分析法的實際意義對于檢測診斷利用 ROC 分析法既提供連續(xù)資料又提供等 級尺度資料 。 如果 采用 5 種等級種類對于置信度等級判別通 常將產生一個有意義的曲線 3 。許多計 算機程序能通過觀察的作業(yè)點計算出一個平滑的 ROC 曲線。廣泛應用的計算機 軟件包是 Metz 等開發(fā)的 4 。這些計算機程序計算出一個副法線ROC 曲線。此副法線類型對于 ROC 分析法通常是被接受的類型并已顯示強勁的現實意義 1。在構成 ROC 曲線實驗設計中應避免病例樣 本的選擇偏倚 , 它有 2種來源 :偏倚的范圍 ; 疾病證實的偏倚。既使所有病 人利用參考標準評價 , 如果影像

7、學家進行檢測不是盲法則仍然有診斷偏倚的幾 率。ROC 分析法的應用 1. 比較檢測和觀察者們 :有病和沒病的檢測結果 , 其概率分布重疊的數量決定檢測 的識別能力 , 這種重 疊決定 ROC 曲線的形態(tài)及位置。如果有病與沒病的概率分布是相同的 , 也即它們 完全重疊 ,TPF 和 FPF 在任何閾值下都相等 , 這種檢測沒有識別能力也就沒有價值 , 這種檢測的 ROC 曲線從圖的左下角到右上角是直對角線 , 此“曲線”下 的區(qū)域是 0. 5（整體區(qū)域的 50% 。在另一方面 , 一個理想的檢測在分布上沒有重疊 ,ROC 曲線 有最佳作業(yè)點 （即 TPF =1和 FPF =0 , 相當于 ROC

8、 圖的左上角 , 在這 ROC 曲線下的 區(qū)域為 1. 0（全部區(qū)域為 100% 。ROC 曲線下的區(qū)域是檢測的診斷精確性的量度 , 常用于診斷檢測之間和觀察者們之間的比較 1。運用適當的計算機軟 件 , 能夠計算出ROC 曲線下的區(qū)域并對顯著性差異用單一的 Z 2score 檢驗作檢測 4。但曲線下區(qū)域的非參數計算 , 對于比較 ROC 曲線下的 區(qū)域非參數方法比 Z 2score 檢驗更合適 。因此 , ROC 曲線下區(qū)域差異的意義可隨 分析方法的改變而改變 。依據 ROC 曲線下區(qū)域的比較檢測的主要優(yōu)勢是不依賴于102? 1994-2008 China Academic Journal

9、Electronic Publishing House. All rights reserved. 診斷標準 , 這樣在敏感性和特異性評價上消除了閾值的影響 。 但這樣做法會 出現另一個問題 ,ROC 曲線的一大部分是由臨床 不相關的 TPF 和 FPF 的組成 。 ROC 曲線的末端角落表示高的 敏感性和低的特異性組合或反之亦然 。在許多臨床 資料中這 些組合是沒用的 。 如果 2種不同檢測的 ROC 曲線相交此問題 尤為相 關 。 無論何時臨床上要求高的敏感性 , 我們要應用檢測 高的敏感性范圍內一個高 的 ROC 曲線 。然而 , 在 ROC 曲線相 交時 , 如比較檢測的診斷精確性 ,

10、 則曲線下區(qū) 域的用處有限 5。 為了這個問題 , 對于 ROC 曲線的局部評價提出了 2種方法 。 McG lish 主張依據 FPF 值的一定范圍作一部分 ROC 曲線的分 析 6, 此法允許在預 置的特異性區(qū)域內對檢測的診斷能力作出 比較 。 Jiang 等提出部分區(qū)域指數 (PAI ,域 7 。 PAI 的計算 :感興趣的 ROC(上 。 , 0 到 1,。2. 最佳的閾值 :ROC 曲線的另一個潛在的作用是檢測的最佳閾值 。 ROC 曲線包含在所有可會 。概括地說 ,ROC 分 析法對于比較影像學檢測和觀察者的診斷精確性是一種有 用 的技術 。 由于閾值的影響被排除 , 曲線下的區(qū)域

11、提供一種檢測 診斷精確性的客 觀參數 , 優(yōu)于單純比較敏感性和特異性 。因為 只有 ROC 曲線的一部分代表臨床相 關的敏感性和特異性組合 , 在相關的敏感性和特異性范圍中比較 ROC 曲線比比較 曲線下 的全部區(qū)域還好 。3. 應用 : 監(jiān)視器 (CRT 21 采用傳統(tǒng)模擬的 、 高分辨力的視頻監(jiān)視 器 ; 監(jiān)視器 22 為 影像數據的數字傳遞 8。作者用 ROC 分析法 , 采用模擬人胸部的體模對其進行評 價 。對每種 CRT 的 100幅 影像由 5 位觀察者參與評定 。 從相同設備 100 個不同 的體模曝 光中產生這些影像 。從單個專家的數據和全體專家們的數據 依據標準步 驟計算出

12、ROC 的點 。 在正常概率圖中每個 ROC 曲線下方區(qū)域 , 參數 AZ , 由 S wets 和 Pickett 修正的 D orfman 和 Alf 計 算程序 , 給出由最小二乘擬合法得到的點 對最大似然估計量 AZ 的 ROC 點的 ROC 曲線 。 用 t 檢驗計算其顯著性 。 結果 : 左上肺 小型不規(guī)則球形病灶 (0. 8 0. 78 , 上縱隔大型球形病灶 (0. 83 0. 82 , 右上 肺氣胸結構 (0. 91 0. 90 , 兩者間在統(tǒng)計學上無顯著 性差異 。 結論 :在 ROC 試驗 中用擬人胸部體模 ,2種 CRT 在仿, 80%與先前的 X , 。在數字 X X

13、 線照片減去先前的 X 線照片產 。為此 , 作者 對即時 減影圖像進行了客觀評價 9 。觀察者測試了 50 個病例 ,11個 放射學家充 當觀察者 , 對當前和先前影像以及即時減影圖像組 成比較 。 用最大似然估計量的 方法使副法線 ROC 適合于各個 觀察者的置信度等級 。 當它在單位方格紙上被描 繪時 , 在副法 線 ROC 曲線下的區(qū)域代表指數 AZ , 并對每個相應的曲線作計 算 。 對一組數據應用曲線二端 T 檢驗于閱讀者各自的 AZ 值 , 證明用和不用即時減影所 獲取的 ROC 曲線在統(tǒng)計學上具有顯 著差異 。 為了表達一組觀察者總體診斷精確 , 通過不同判讀者 各自曲線的平均

14、斜率計算復合 ROC 曲線 。 結果 :和即時減影圖 像一起觀察成對的先前和當前數字胸部 X 線照片時 , 單個和復 合 ROC 曲線證實對 提高診斷的精確度具有顯著改善 。判讀者 各自 ROC 曲線下區(qū)域的 AZ 值 , 用即時 減影平均 AZ 值從 0. 89增加接近 0. 98。 結論 :觀察成對數字化先前和先前胸部 X 線照 片以及即時減影圖像時 , 數字減影技術對于胸部 X 線照片能改 善診斷的精 度 。 (1999205231 收稿綜覽 外傷后脊髓空洞癥很多嚴重脊髓外傷患者得以長期存活 , 然而可能出現不 少并發(fā)癥 , 這包括外傷 后空洞 、 微小囊性變性或蛛網膜囊腫形 成 。 脊

15、髓空洞的平均形成時間是 58 年 (2個月32年。隨 著 MRI 使用的增多 , 脊髓空洞的診斷也漸增多 ,1976年在截癱 和四癱患者為 2. 3%,1985年為 3. 2%。在另一組患者自 1991 年至 1993 年增加了 50%;1995年有報告其發(fā)病率為 4. 45%。 作者醫(yī)院最近收治了 440例脊髓空洞癥 , 其中 140 例是外傷后 引起 。 形成脊髓空洞的因素包括出血 、 缺血 、 脊髓周圍通 路受 阻和局部脊膜纖維化 。臨床表現主要是感覺障礙 、 運動功能 喪失 , 疼痛和深 肌腱反射變化 。 MRI 所見為外傷上下的脊髓 內縱行囊性空洞 ,T 1WI 低信號而 T 2WI 高信號 。為了治療設計 MRI 應注意包括其上端和下端 。郭俊淵摘譯自 M Freund. R F o 171,1999,4172423心 肌梗死 MRI 的作用 ?MRI 近年來對心臟的診斷有較大進展 。它將使冠心病和 心肌梗死的無創(chuàng)性評 價成為現實 。 本文對評價心梗后的心肌 解剖 、功能 、 灌注和冠脈解剖的現狀和潛力作一綜覽 。電影 MRI 對局灶和全面的 心壁運動障礙提供高時間 /空間分辨率 的可靠分析 。 標記 (T agging 技術 (譯者注 : 圖像上顯示清晰或 模糊的網