流行病學教學課件診斷試驗和篩檢試驗

1、流行病學Epidemiology診斷試驗和篩檢試驗（Diagnosis and Screening）A normal individual is a person who has not been sufficiently examined.目的要求掌握評價試驗真實性、可靠性及效益的各項指標的計算方法及意義。熟悉提高診斷試驗和篩檢試驗效率的方法，串聯(lián)、并聯(lián)試驗對試驗真實性的影響。硬結的直徑（mm）人數(shù)圖1：結核菌素反應的分布(Adapted from Edwards LB, Palmer CE, Magnus K: BCG Vaccination: Studies by the WHO Tub

2、erculosis Research Office, Copenhagen. WHO Monograph No. 12. Geneva, WHO, 1953.)圖2 多種危險因素干預試驗的男性收縮壓分布（mmHg）(Data from Stamler J, Stamler R, Neaton JD: Blood pressure, systolic and diastolic, and cardiovascular risks: U.S. population data. Arch InternMed 153:598615, 1993.)第一節(jié) 概述一、概念（一）篩檢（二）診斷篩檢(scree

3、ning) 運用快速、簡便的檢驗、檢查或其它措施，在健康人群中，發(fā)現(xiàn)那些表面健康，但可疑有病或有缺陷的人。篩檢(screening) 運用快速、簡便的檢驗、檢查或其它措施，在健康人群中，發(fā)現(xiàn)那些表面健康，但可疑有病或有缺陷的人。健康+處于臨床前期的無癥狀病人、尚未診斷篩檢(screening) 運用快速、簡便的檢驗、檢查或其它措施，在健康人群中，發(fā)現(xiàn)那些表面健康，但可疑有病或有缺陷的人。篩檢試驗: 簡單、廉價、快速、安全、易于被群眾接受、良好的可靠性與精確性篩檢(screening) 運用快速、簡便的檢驗、檢查或其它措施，在健康人群中，發(fā)現(xiàn)那些表面健康，但可疑有病或有缺陷的人。篩檢試驗診斷試驗

4、診斷(diagnostic test) 指在臨床上醫(yī)務人員通過詳盡的檢查機調查等方法收集各種信息，經(jīng)過整理加工后對病人病情的基本認識和判斷。診斷試驗包括：各種實驗室檢查放射線超病史體檢目標人群篩檢試驗診斷試驗治療定期再篩檢試驗陽性確診患病或具備危險因素試驗陽性經(jīng)診斷后無病或不具備危險因素 試驗陰性無該病圖22-1篩檢與診斷實驗流程示意圖第二節(jié) 診斷試驗和篩檢試驗的評價診斷或篩檢試驗的設計與評價程序待測定人群金標準病人(a+c)非病人(b+d)待評價診斷試驗或篩檢試驗陽性a陽性b陰性c陰性d診斷試驗或篩檢試驗所獲結果與“金標準”診斷結果進行比較，并用一系列指標來評價篩檢試驗對某病的診斷標準價值。

5、診斷試驗或篩檢試驗的評價金標準(gold standard)：公認的最可靠、最權威的、可以反映有病或無病實際情況第二節(jié) 診斷試驗和篩檢試驗的評價一、基本步驟（一）選擇金標準常用的有：病理學檢查、外科手術所見、長期隨訪病例所得的結論和等。（二）選擇研究對象待測定人群金標準病人(a+c)非病人(b+d)（二）選擇研究對象病例組：選擇有代表性的各類型病例 如性別、年齡、疾病類型、病情輕重等 非病例組：對照與病例要在人口學特征和生理狀態(tài)等方面有均衡性和可比性非病例組：健康者（診斷） 易與被研究疾病相混淆的其他疾病 患者（鑒別診斷） （三）確定樣本含量樣本含量的計算公式（了解） 例5-1 估計B超診斷膽

6、石癥的靈敏度為70%、特異度為80%，設為0.05、為5%，若評價B超診斷膽石癥的臨床使用價值，試問病例組和非病例組各需多少例研究對象？已知靈敏度=70%，特異度=80%，=0.05，則u0.05=1.96，=5%，代入公式（22.1）：得 若預期的特異度或靈敏度接近于0%或100%時 （四）盲法同步測試（五）整理分析資料表5-1 評價試驗的整理表試驗金標準確診合計病例非病例陽性a (真陽性)b (假陽性)a + b陰性c (假陰性)d (真陰性)c + d合計a + cb + dN（六）質量控制二、評價指標真實性可靠性 收益（一）評價試驗的真實性 真實性（validity）效度、準確性（ac

7、curacy）是指試驗的測量值與實際值（金標準的測量值）符合的程度，即正確地判定受試者有病與無病的能力。 真實性測量值與實際值符合的程度靈敏度(sensitivity)假陰性率 (false negative rate)特異度(specificity)假陽性率(false positive rate)約登指數(shù)(Youdens index)一致性(agreement)診斷試驗或篩檢試驗的評價靈敏度(sensitivity)將實際有病的人正確判斷為患者的能力試驗判斷為陽性的人數(shù)占真正有病人數(shù)的比例（真陽性率）評價試驗的真實性假陰性率(false negative rate)評價試驗的真實性真正有病

8、但被試驗判斷為陰性的人數(shù)占有病者的比例（漏診率）特異度(specificity)將實際無病的人正確地判為非患者(排除正常人)的能力試驗判斷為陰性的人數(shù)占真正無病人數(shù)的比例（真陰性率）評價試驗的真實性假陽性率(false positive rate)評價試驗的真實性真正無病但被試驗判斷為陽性的人數(shù)占無病者的比例（誤診率）評價試驗的真實性綜合指標約登指數(shù)（Youdens index）又稱正確指數(shù)，是靈敏度和特異度之和減1 。試驗發(fā)現(xiàn)真正病人與非病人的總能力指數(shù)越大，試驗的真實性越好粗一致性（crude agreement）又稱符合率，是試驗所檢出的真陽性和真陰性例數(shù)之和占受試人數(shù)的百分比。（二）評

9、價試驗可靠性可靠性（reliability）亦稱信度或重復性（repeatability）、精確性（precision），是指在相同條件下重復試驗獲得相同結果的穩(wěn)定程度。（二）評價試驗可靠性1.影響試驗可靠性的因素1.受試對象自身生物學變異。 2.觀察者變異。3.試驗方法的差異。2.評價試驗可靠性的指標 （1）變異系數(shù)（coefficient of variance） 該指標適用于計量資料的可靠性分析。 評價試驗可靠性的指標（2）符合率 ：兩次檢測結果相同的人數(shù)占受試者總數(shù)的百分比?？煽啃栽u價的資料歸納表第二次試驗第一次試驗合計陽性 陰性陽性a ba+b(r1)陰性c dc+d(r2)合計a+

10、c(c1) b+d(c2)N符合率 =（a+d）/ N100% （3）Kappa值 例6-3 臨床醫(yī)生分別檢查100名病人有無心臟雜音表6-5 兩位臨床醫(yī)生對100名病人判定心臟雜音的一致性比較臨床醫(yī)生2臨床醫(yī)生1合計有雜音 無雜音有雜音 30（a） 7（b）37(r1)無雜音 3（c） 60（d）63(r2)合計33(c1) 67(c2)100（N）觀察的一致性(observed agreement，A0)= a+d=90最大可能的一致性（maximum possible agreement，N）=a+b+c+d=100a的機遇一致性=(a+c)(a+b)/(a+b+c+d)=(c1r1)/

11、N=12.2d的機遇一致性=(c+d)(b+d)/(a+b+c+d)=(c2r2)/N=42.2總機遇一致性（Ac）=(c1r1)/N+(c2r2)/N=54.4臨床醫(yī)生2臨床醫(yī)生1合計有雜音 無雜音有雜音 30（a） 7（b）37(r1)無雜音 3（c） 60（d）63(r2)合計33(c1) 67(c2)100（N）RELATIONSHIP BETWEEN VALIDITYAND RELIABILITYGraph of hypothetical test results that arereliable, but not valid.Graph of hypothetical test r

12、esults that are valid, but not reliable.Graph of hypothetical test results that are both valid and reliable.（三）評價試驗的收益預測值（predictive value）又稱預告值，是試驗結果表明有無疾病的概率。陽性預測值(positive predictive value, PV+)陰性預測值(negative predictive value, PV-)陽性預測值（positive predictive value） 指真陽性人數(shù)占試驗結果陽性人數(shù)的百分比。它表示試驗結果陽性者屬于真

13、病例的概率。陰性預測值（negative predictive value） 指真陰性人數(shù)占試驗結果陰性人數(shù)的百分比。它表示試驗結果陰性者屬于非病例的概率。 診斷試驗的預測值與試驗的靈敏度、特異度、及受試人群中所研究疾病的患病率有關 預測值與患病率、靈敏度和特異度的關系 （三）評價試驗的收益似然比（likelihood ratio）：是指患者人群中試驗結果的概率與無病人群中試驗結果概率之比。只涉及靈敏度、特異度，不受患病率的影響陽性似然比(positive likelihood ratio)陰性似然比(negative likelihood ratio) 似然比陽性似然比（positive l

14、ikelihood ratio, LR+） 是試驗結果真陽性率與假陽性率之比。其值越大，試驗結果陽性者為真陽性的概率越大。 似然比陰性似然比（negative likelihood ratio, LR-） 是診斷試驗假陰性率與真陰性率之比。其值越小，試驗結果陰性者為真陰性的可能性越大。 驗后概率（Post-test probbolity)診斷試驗為陽性（或陰性）時研究對象患慢?。ɑ蛭椿寄巢。┑母怕黍炃氨?驗前概率/（1-驗前概率）驗后比=驗前比LR驗后概率=驗后比/（1+驗后比）例6-4患者男，60歲，有間歇性的胸前絞痛，當?shù)蒯t(yī)生懷疑心肌梗死，根據(jù)該病病例統(tǒng)計，此年齡段有該癥狀的男性患心肌梗死

15、可能性為60%。實驗室進一步作血清肌酸激酶檢查，結果為異常。血清肌酸激酶試驗的靈敏度為90%，特異度為83%。該患者患急性心肌梗死的概率是多少？驗前概率=患病率=0.60驗前比=驗前概率/（1-驗前概率） =0.60/(1-0.60)=1.5陽性似然比=真陽性率/假陽性率 =0.9/(1-0.83)=5.3驗后比=驗前比LR=1.55.3=7.95驗后概率=驗后比/（1+驗后比）=7.95/(1+7.95)=0.8883經(jīng)濟效益成本效果分析（cost-effectiveness analysis）成本效益分析（cost-benefit analysis）成本效用分析（cost-utility

16、analysis）例5-3 某醫(yī)生對360例疑似心肌梗死的患者經(jīng)臨床、心電圖檢查后，確診其中230名為心肌梗死患者。為評價CPK試驗的真實性，又對每人進行了血液CPK檢測。該試驗以CPK80IU/L為陽性，80IU/L為陰性，結果列于表5-5。請對該試驗的真實性及收益進行評價。約登指數(shù)93+88-10081該人群的患病率=230/360*100%=63.89%若在500名患病率為10%的人群中使用該診斷試驗，有多少陽性者和陰性者？陽性似然比=（215/230）/（16/130） =0.9348/0.1231=7.6驗前概率=患病率=0. 6389驗前比=驗前概率/（1-驗前概率） =0.638

17、9/(1-0.6389)=1.7693驗后比=驗前比LR=1.76937.6=13.4467驗后概率=驗后比/（1+驗后比）=13.4467/(1+13.4467)=0.93Tests of Continuous Variables三、試驗陽性結果截斷值的確定截斷值( cutoff value)：即判斷試驗陽性與陰性的界值。 均數(shù)加減標準差法、百分位數(shù)法、從治療和預防的實際出發(fā)確定截斷值、ROC曲線 A, Distribution ofblood sugar levels in hospital patientswith diabetes and without diabetes.B, Whe

18、n a blood sugar cutpoint of80 mg/dL is used to define diabetesin this population, sensitivity of thescreening test is 100%, but specificityis low. C, When a blood sugar cut-point of 200 mg/dL is used to definediabetes in this population, sensitivityof the screening test is low, but speci-ficity is 1

19、00%.The choice of a high or a low cutoff level for screening therefore depends on the importance we attach to false positives and false negatives.False positives are associated with costsemotional and financial.False positive results pose a major burden to the health care system.False negative resul

20、ts, serious disease might possibly be missed at an early treatable stage. 受試者工作特征曲線（receiver operator characteristic curve） ROC曲線 最佳點ROC曲線第三節(jié) 提高試驗效率的方法優(yōu)化試驗方法選擇患病率高的人群作為受試對象 方法有：設立?？崎T診和專科醫(yī)院；主動轉診病人；選擇有某些生理特征、特殊臨床表現(xiàn)的人；暴露于某些危險因素者為受試對象等。 第三節(jié) 提高試驗效率的方法聯(lián)合試驗應用(USE OF MULTIPLE TESTS) 并聯(lián)試驗（parallel tests）又稱平行

21、試驗，是指同時應用多項試驗，其中任何一項陽性即視為陽性。 串聯(lián)試驗（serial tests）又稱系列試驗，是指同時應用多項試驗，當每一項試驗均為陽性時才視為陽性。例題：某腫瘤醫(yī)院對前來就診的疑似乳腺癌病人進行了聯(lián)合試驗，檢測方法包括觸診和紅外線掃描，結果見下表。 獨立試驗的靈敏度和特異度觸診： 例題：某腫瘤醫(yī)院對前來就診的疑似乳腺癌病人進行了聯(lián)合試驗，檢測方法包括觸診和紅外線掃描，結果見下表。 獨立試驗的靈敏度和特異度紅外線掃描： 并聯(lián)試驗的靈敏度和特異度 串聯(lián)試驗的靈敏度和特異度 并聯(lián)試驗 可提高靈敏度、降低特異度；即減少漏診率，增加誤診率。當診斷或篩檢某疾病的幾種方法的靈敏度均不理想或醫(yī)

22、生急需對病人做出診斷時才采用此方法。聯(lián)合靈敏度(并聯(lián))=A靈敏度+(1-A靈敏度)B靈敏度聯(lián)合特異度(并聯(lián))=A特異度B特異度 串聯(lián)試驗 可提高特異度、降低靈敏度；即降低誤診率、升高漏診率。當診斷或篩檢某疾病的幾種方法的特異度均不理想時，或對那些不需馬上做出診斷的病人常應用此法。 聯(lián)合靈敏度(串聯(lián))=A靈敏度B靈敏度 聯(lián)合特異度(串聯(lián))=A特異度(1-A特異度)B特異度 應用原則（一）篩檢的應用原則(自學第14章，P226）1被篩檢的疾病或缺陷是當?shù)刂卮蟮男l(wèi)生問題2對被篩檢的疾病或缺陷有進一步確診的方法與條件。3對發(fā)現(xiàn)并確診的病人及高危人群有條件進行有效的治療和干預，且標準應該統(tǒng)一規(guī)定。4了解被篩檢疾病的自然史,被篩檢的疾病或缺陷或某種危險因素有可供識別的早期癥狀和體征或測量的標志。5.篩檢試驗必須要快速、簡便、經(jīng)濟、可靠、安全、有效及易為群眾接受（二）診斷的應用原則1靈敏度、特異度要高。2快速、簡單、價廉、容易進行。3安全、可靠、盡量減少損傷和痛苦。診斷試驗和篩檢試驗的區(qū)別篩檢試驗診斷試驗目的區(qū)別病人及可疑病人與無病者區(qū)別病人與可疑有病但實際無病的人觀察對象健康或表面