診斷實(shí)驗(yàn)解析課件

1、(Diagnosis Test)第七章 診斷試驗(yàn)1第1頁，共54頁。診斷試驗(yàn)(Diagnosis Test)診斷試驗(yàn)是應(yīng)用各種實(shí)驗(yàn)（生化、血液學(xué)、細(xì)菌學(xué)、病毒學(xué)、免疫學(xué)、病理學(xué)等）、醫(yī)療儀器（心電圖、纖維內(nèi)鏡等）等手段對病人進(jìn)行檢查，以確定或排除疾病的實(shí)驗(yàn)方法。概 述2第2頁，共54頁。 診斷試驗(yàn)評價(jià)的設(shè)計(jì)診斷試驗(yàn)的評價(jià)就是將待評價(jià)的診斷試驗(yàn)與診斷目標(biāo)疾病的標(biāo)準(zhǔn)方法即“金標(biāo)準(zhǔn)”(gold standard)進(jìn)行同步盲法比較，判定該方法對疾病“診斷”的真實(shí)性和價(jià)值。3第3頁，共54頁。確定金標(biāo)準(zhǔn)：臨床醫(yī)學(xué)界公認(rèn)的診斷疾病的最可靠的方法。 選擇研究對象 樣本量的估計(jì)資料的整理，評價(jià)指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn) 金標(biāo)準(zhǔn)：是指當(dāng)前臨床醫(yī)學(xué)界公認(rèn)的診斷疾病的最可靠的方法，也稱為標(biāo)準(zhǔn)診斷。 通常包括：活檢、手術(shù)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(dòng)脈造影腫瘤: 病理學(xué)檢查腎結(jié)石: 手術(shù)發(fā)現(xiàn)例： 金標(biāo)準(zhǔn)具有創(chuàng)傷性，因此探求一些新的診斷方法（診斷試驗(yàn)），并比較其與金標(biāo)準(zhǔn)的差別、得失及推廣價(jià)值有現(xiàn)實(shí)意義。 6第6頁，共54頁。選擇研究對象 （1）病例組：是指用金標(biāo)準(zhǔn)確診有病的病例，應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)證實(shí)沒有目標(biāo)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(jì)算 與診斷試驗(yàn)研究的樣本量有關(guān)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(jì)值：病例組樣本含量由靈敏度估計(jì)，對照組樣本含量由特異度估計(jì)。 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?cái)帱c(diǎn)，即將定量資料劃分為兩部分?jǐn)?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(yàn)中可根據(jù)診斷目的進(jìn)行調(diào)整。9第9頁，共54頁。評價(jià)指標(biāo)的分析與金

4、標(biāo)準(zhǔn)同步盲法比較，評價(jià)診斷試驗(yàn)真實(shí)性可靠性實(shí)用性10第10頁，共54頁。金標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)人群病人非病人待評價(jià)診斷方法評價(jià)指標(biāo)診斷試驗(yàn)的評價(jià)與選擇程序11第11頁，共54頁。診斷試驗(yàn)的評價(jià)一、真實(shí)性二、可靠性三、實(shí)用性診斷試驗(yàn)評價(jià)四格表診斷試驗(yàn)金標(biāo)準(zhǔn)合計(jì)有病無病陽性aba + b陰性cdc +d合計(jì)a + cb + dN12第12頁，共54頁。一、真實(shí)性（validity）(有效性)指所獲得的數(shù)值與實(shí)際值的符合程度。在診斷試驗(yàn)的評價(jià)中，真實(shí)性是指待評價(jià)診斷試驗(yàn)的測量結(jié)果與“金標(biāo)準(zhǔn)”測量結(jié)果的吻合程度。一般情況下，只能間接地評價(jià)真實(shí)性，即與常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)或檢驗(yàn)方法（金標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行比較。13第13頁，共54

5、頁。診斷試驗(yàn)評價(jià)模式診斷試驗(yàn)金標(biāo)準(zhǔn)有病無病合計(jì)陽性a（TP）b（FP）陰性c（FN）d（TN）a+bc+d合計(jì)a +cb+d實(shí)際有病，被判定為陽性者實(shí)際無病被判定為陽性者實(shí)際無病，被判定為陰性者實(shí)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(biāo)準(zhǔn)將人群分組按所定診斷標(biāo)準(zhǔn)按“金標(biāo)準(zhǔn)”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(shí)際有病且按該診斷試驗(yàn)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(shí)際無病按該診斷試驗(yàn)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(shí)際無病，但根據(jù)診斷標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際有病，但根據(jù)診斷標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)將人群分組按所定診斷標(biāo)準(zhǔn)按“金標(biāo)準(zhǔn)”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(yàn)?zāi)軌蛘_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(yàn)的真實(shí)性越好，反之越差。17第17頁，共54頁。符合率（agreement rate）：該指標(biāo)是指試驗(yàn)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(xiàng)試驗(yàn)價(jià)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(yàn)結(jié)果的概率與非病人中出現(xiàn)相應(yīng)結(jié)果的概率之比，是反映真實(shí)性的一種

8、指標(biāo)，可以同時(shí)反映靈敏度和特異度的復(fù)合指標(biāo)。 是一個(gè)相對較穩(wěn)定的指標(biāo)，不受患病率的影響，在選擇診斷試驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇陽性似然比較高的方法。按所定診斷標(biāo)準(zhǔn)將人群分組按所定診斷標(biāo)準(zhǔn)按“金標(biāo)準(zhǔn)”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(yàn)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(yàn)出現(xiàn)陽性結(jié)果的機(jī)會(huì)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(yàn)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(yàn)出現(xiàn)陰性結(jié)果的機(jī)會(huì)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(yàn)的真實(shí)性越好；陰性似然比越小診斷試驗(yàn)的真實(shí)性越好。20第20頁，共54頁。二、可靠性（reliability）概念：又稱可重復(fù)性、信度 用同一種診斷實(shí)驗(yàn)在同樣條件下，對相同的人群進(jìn)行一次以上的檢查，獲得試驗(yàn)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(yàn)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(gè)體生物學(xué)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(jià)指標(biāo)變異系數(shù) (Coefficient of variance, CV)符合率 (Agreement rate)診斷試驗(yàn)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(jìn)行診斷試驗(yàn)人數(shù)(a+d)/(a+b+c+d) 100%觀察一致性機(jī)遇一致性非機(jī)遇一致性實(shí)際一致性Kappa值測定值標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(jì)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(jī)遇一致率（Pc，agreement expected on the base of chance）:非機(jī)遇一致率（potential agreement beyond chance）=1-Pc=100%-51%=49%實(shí)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(fù)數(shù)，證明觀察一致率比機(jī)遇造成的一致率還小；Kappa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(jī)遇所致；Kappa值0，表示觀察的一致程度大于因機(jī)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(yù)測值（predictive value, PV）：表示試驗(yàn)結(jié)果的實(shí)際臨床價(jià)值。是指已知試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果為陽性（或陰性）時(shí)，有多少概率有?。ɑ驘o?。?。三、診斷試驗(yàn)的收益27第27頁，共54頁。陽性預(yù)測值 (positive predictive value)（+PV）試驗(yàn)陽性者中患病的概率 陽性預(yù)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(biāo)準(zhǔn)將人群分組按所定診斷標(biāo)準(zhǔn)按“金標(biāo)準(zhǔn)”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(yù)測值 (negative predictive value) （-PV）按所定診斷標(biāo)準(zhǔn)將人群分組按所定診斷標(biāo)準(zhǔn)按“金標(biāo)準(zhǔn)”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(yàn)陰性者中無病的概率 陰性預(yù)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(biāo)準(zhǔn)將人群分組按所定診斷標(biāo)準(zhǔn)按“金標(biāo)準(zhǔn)”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(shí)：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(yàn)的靈敏度和特異度不變的情況下：試驗(yàn)的陽性預(yù)測值隨著診斷人群患病率的升高而升高陰性預(yù)測值隨患病率的升高而降低；30第30頁，共54頁。動(dòng)脈造影與分級(jí)踏旋器應(yīng)力試驗(yàn)診斷冠狀動(dòng)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(yù)測值=a/(a+b)=55/62=89%陰性預(yù)測值=d/(c+d)=84/133=63%

15、患病率高的男病人組中運(yùn)動(dòng)后心電圖與冠狀動(dòng)脈造影的比較運(yùn)動(dòng)后心電圖異常冠狀動(dòng)脈造影顯示75%狹窄合計(jì)+-+55（a）7（b）62-49（c）84（d）133合計(jì)1049119531第31頁，共54頁。檢出新病例及其預(yù)后衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)評價(jià)成本-效果分析（投入-生物學(xué)效果）成本-效益分析（投入-節(jié)約醫(yī)療費(fèi)用）成本-效用分析（投入-健康改善）三、診斷試驗(yàn)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(gè)疑似患者進(jìn)行肌酸磷酸激酶（CPK)含量測定，結(jié)果見表，試評價(jià)肌酸磷酸激酶診斷的真實(shí)性。CPK心肌梗塞病人非心肌梗塞病人合計(jì)陽性

16、215（a)16(b)231陰性15(c)114(d)129合計(jì)230130360肌酸磷酸激酶試驗(yàn)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(yù)測值 陰性預(yù)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(jì)陽性215(a)16(b)231陰性15(c)114(d)129合計(jì)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(yù)測值 a/(a+b) 100%=215/231 100% =93%陰性預(yù)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(yàn)界值的確定 理想的診斷試驗(yàn)，其靈敏度、特異度均應(yīng)接近100%。但在實(shí)際工作中很難達(dá)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(yàn)陽性結(jié)果的截?cái)嘀?cut off point)或臨界點(diǎn)的選擇密切相關(guān)。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(diǎn)改變，靈敏度、特異度也改變。分界點(diǎn)越高，靈敏度越低，特異度越高。37第37頁，共54頁。選擇診斷標(biāo)準(zhǔn)（界值）時(shí)，一般要遵循以下原則有些嚴(yán)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(yán)重，此時(shí)應(yīng)該選擇靈敏度高的診斷標(biāo)準(zhǔn)。治療效果不理想的疾病，確診及治療費(fèi)用較貴時(shí)，則可選擇特異度較高的診斷標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)假陽性和假陰性的重要性相等時(shí)，一般可把診斷標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)診斷指標(biāo)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(xiàng)診斷指標(biāo)的實(shí)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(jì)學(xué)方法：均數(shù)加減標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的診斷試驗(yàn)的靈敏度作為縱坐標(biāo)，假陽性率作為橫坐標(biāo)所得的曲線。 ROC曲線常用來決定最佳臨界點(diǎn)，通常最接近左上角那一點(diǎn)，可定為最佳臨界點(diǎn)，此時(shí)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(diǎn)代表診斷試驗(yàn)的特定陽性標(biāo)準(zhǔn)值相對應(yīng)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(zhǔn)確評價(jià)診斷試驗(yàn)非

21、常有效的方法，并可以比較兩種或多種診斷試驗(yàn)的診斷價(jià)值，除了直觀方法比較外，還可以計(jì)算ROC曲線下的面積，來比較幾種診斷試驗(yàn)的診斷效率（越接近于1，真實(shí)性越好；越接近于0.5，真實(shí)性越差）。靈敏度%1-特異度（%）100100臨床應(yīng)用價(jià)值增加AUCROC46第46頁，共54頁。提高診斷試驗(yàn)效率的方法提高試驗(yàn)效率時(shí)應(yīng)注意：選擇合適而正確的指標(biāo), 對計(jì)量指標(biāo)應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)慕財(cái)帱c(diǎn)(cut-off point)盡量運(yùn)用客觀指標(biāo)對指標(biāo)的測量，要把方法及可能影響結(jié)果的步驟及條件都要標(biāo)準(zhǔn)化47第47頁，共54頁。聯(lián)合試驗(yàn) 在實(shí)際工作中為了提高診斷試驗(yàn)的靈敏度和特異度，常聯(lián)合兩項(xiàng)或多項(xiàng)以上的試驗(yàn)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(yàn)（serial test ）：亦稱為系列試驗(yàn)，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(dāng)一個(gè)人經(jīng)過一系列診