利用spssau繪制ROC曲線

1、ROC 曲線ROC曲線，也稱受試者工作特征曲線，感受性曲線；ROC曲線最初是運(yùn)用在軍事 上，當(dāng)前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域使用非常廣泛，用于研究X對(duì)于Y的預(yù)測準(zhǔn)確率情況。雷達(dá)兵的任務(wù)在于監(jiān)視雷達(dá)，觀察是否有敵機(jī)來襲，當(dāng)然如果有飛鳥來襲，也會(huì)出 現(xiàn)信號(hào)，如果過于謹(jǐn)慎有信號(hào)就報(bào)告，會(huì)增加誤報(bào)風(fēng)險(xiǎn)，但如果過于大膽，凡是信號(hào)都 認(rèn)為是飛鳥這會(huì)出現(xiàn)很大風(fēng)險(xiǎn)。 ROC 曲線正是解決此類問題，即用于盡最大可能研究 敵機(jī)信號(hào)和飛鳥信號(hào)之間的區(qū)別，以增加預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。核心在于研究漏報(bào)和誤報(bào)之間的 概率分布情況，橫坐標(biāo)表示飛鳥信息不報(bào)告的概率，縱坐標(biāo)表示敵機(jī)信息報(bào)告的概率即 正確報(bào)告的概率，將對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連成曲線，這條曲線就是ROC曲

2、線。專業(yè)上稱橫坐標(biāo)X軸為1 -特異性（特異性指飛鳥信息但不報(bào)告的概率，1-特 異性即為飛鳥信息報(bào)告的概率即誤報(bào)率）；縱坐標(biāo)Y軸稱為敏感度，即敵機(jī)信息進(jìn)行報(bào) 告的概率。橫坐標(biāo) X 軸越小，意味著誤報(bào)率越低；縱坐標(biāo) Y 軸越大，意味著敏感度越高。因 而 ROC 曲線越靠左上角，意味著誤報(bào)率（特異性）越低，并且敏感度越高（即正確報(bào) 告的概率越高）。ROC曲線下面可以計(jì)算面積，即稱為AUC,該值表示預(yù)測準(zhǔn)確性， AUC 值越高說明預(yù)測準(zhǔn)確率越高，反之越小說明預(yù)測準(zhǔn)確率越低。ROC曲線最初運(yùn)用于軍事上，當(dāng)前ROC曲線在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的使用。醫(yī)學(xué)上 更多稱為“陽性”（比如敵機(jī)）或“陰性”（比如飛鳥），對(duì)

3、應(yīng)著X軸即1-特異性也稱為 假陽性率（誤報(bào)率），該值越小越好；Y軸敏感度也稱為真陽性率（敏感度），該值越大 越好。關(guān)于 ROC 曲線涉及的幾個(gè)術(shù)語名詞進(jìn)行概括如下：名詞說明特異性陰性人群中，檢測出陰性的幾率。也稱真陰性率。1 -特異性陰性人群中，檢測為陽率的幾率。也稱假陽性率。（誤報(bào)率）敏感度陽性人群中，檢測出陽性的幾率。也稱真陽性率。（敏感度）假陰性率陽性人群中，檢測為陰性的幾率，也稱假陰性率。ROC曲線以1-特異性（誤報(bào)率）為X軸，敏感度為Y軸，繪制的曲線。AUCROC曲線下的面積，表示預(yù)測準(zhǔn)確率。越大越好。由于在醫(yī)學(xué)“金標(biāo)準(zhǔn)”中，關(guān)注點(diǎn)在于“陽性”，因而更多關(guān)注于特異性和敏感度指標(biāo)。而R

4、OC曲線正是以1-特異性為X軸，以特異性作為Y軸而建立的拆線圖。特別提示：軟件并不知道“金標(biāo)準(zhǔn)”是什么，因而需要進(jìn)行設(shè)置，即通過切割點(diǎn)進(jìn) 行設(shè)置，大于或等于切割點(diǎn)為“陽性”，小于切割點(diǎn)為“陰性”。默認(rèn)切割點(diǎn)為數(shù)字1（即 大于等于數(shù)字1 為“陽性”，小于數(shù)字1 為“陰性”），此處通常情況下需要進(jìn)行設(shè)置。SPSSAU 操作示例如下：ROC 曲線案例Contents TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1 背景3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2 理論3 HYPERLINK

5、l bookmark8 o Current Document 3 操作54 SPSSAU 輸出結(jié)果 5. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 5 文字分析7 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 6 剖析8背景當(dāng)前進(jìn)行一項(xiàng)影響“低出生體重兒”的研究，希望研究產(chǎn)婦年齡，產(chǎn)婦體重對(duì)于“低 出生體重兒”的預(yù)測準(zhǔn)確率。針對(duì)“低出生體重兒”列，數(shù)字 1 表示低出生體重兒，0 表示不是低出生體重。此處“低出生體重兒”默認(rèn)為兩類，1代表“陽性”，0 代表“陰 性”，即“金標(biāo)準(zhǔn)”為 1。數(shù)據(jù)格式如下：備注：非真實(shí)收集

6、數(shù)據(jù)僅作案例使用理論ROC曲線當(dāng)前在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域使用非常廣泛，用于研究X （檢驗(yàn)變量）對(duì)于Y （狀態(tài)變量）的預(yù)測準(zhǔn)確率情況。比如本案例中產(chǎn)婦年齡，產(chǎn)婦體重這兩項(xiàng)對(duì)于“低出生體重兒” 的預(yù)測準(zhǔn)確率。此處兩個(gè)X分別是產(chǎn)婦年齡，產(chǎn)婦體重；Y為“低出生體重兒” Y需 要進(jìn)行“金標(biāo)準(zhǔn)”設(shè)置，即告訴SPSSAU如何劃分“陽性”或“陰性”特別提示：SPSSAU提供“金標(biāo)準(zhǔn)”設(shè)置，事實(shí)上將Y拆分成兩組，大于或等于切割點(diǎn)為“陽 性”，小于切割點(diǎn)為“陰性”。默認(rèn)切割點(diǎn)為數(shù)字1 ，此處通常情況下需要進(jìn)行設(shè)置。ROC曲線是以1 -特異性即誤報(bào)率為X軸，以特異性（敏感度）作為Y軸而建立 的拆線圖。ROC曲線以下的面積值代表

7、著預(yù)測的準(zhǔn)確率情況，稱其為AUC值。顯然， AUC越大，意味著預(yù)測準(zhǔn)確率越高，反之說明預(yù)測準(zhǔn)確率越低。AUC值介于0到1之 間，關(guān)于 AUC 值的判斷說明如下：AUCvO.5：不符合實(shí)際情況，預(yù)測診斷比隨機(jī)性猜測還差，實(shí)際情況中不應(yīng)該出現(xiàn)；AUC=0.5 :說明完全無預(yù)測診斷價(jià)值，預(yù)測準(zhǔn)確率和猜測效果一樣；0.5vAUCv0.7 :預(yù)測診斷價(jià)值很低，此種情況相對(duì)較常見；0.7v=AUCv0.9 :預(yù)測診斷價(jià)值高，此種情況較常見；AUC=0.9:說明預(yù)測診斷價(jià)值高，此種情況較好；AUC = 1，是完美預(yù)測沒有瑕疵，絕大多數(shù)情況下，不存在完美的預(yù)測診斷。特別提示:針對(duì)出現(xiàn)AUC小于0.5時(shí)，通常原

8、因在于“陽性”和“陰性”的區(qū)分有問題，SPSSAU 以大于等于切割點(diǎn)作為“陽性”，小于切割點(diǎn)作為“陰性”，默認(rèn)切割點(diǎn)為數(shù)字1。請(qǐng)確 認(rèn)設(shè)置是否有問題，如果“陽性”或“陰性”設(shè)置有誤，可重新設(shè)置，或者重新上傳正 確的數(shù)據(jù)。針對(duì)ROC曲線的X （檢驗(yàn)變量）和Y （狀態(tài)變量）的進(jìn)一步說明，X（檢驗(yàn)變量）和Y （狀態(tài)變量）可為任意數(shù)據(jù)類型（定量和定類數(shù)據(jù)均可）；有以下兩點(diǎn)需要特別提示:可能問題原因可能異?！苯Y(jié)果X （檢驗(yàn)變量）為定類數(shù)據(jù)ROC曲線的拆線會(huì)很少Y （狀態(tài)變量）金標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，即切割點(diǎn)設(shè)置有誤導(dǎo)致ROC曲線下面積即AUC值小于0.5操作本案例研究產(chǎn)婦年齡，產(chǎn)婦體重這兩項(xiàng)對(duì)于“低出生體重兒”的預(yù)

9、測準(zhǔn)確率，針對(duì) 低出生體重兒”列，數(shù)字1 表示低出生體重兒，0 表示不是低出生體重。數(shù)字1 表示陽性”數(shù)字0表示“陰性”因此切割點(diǎn)設(shè)置為1, SPSSAU操作截圖如下：4 SPSSAU輸出結(jié)果分析樣本處理低出生體重兒頻數(shù)百分比陽性13068.78%陰性5931.22%總計(jì)189100%從上表可知，針對(duì)產(chǎn)婦年齡，產(chǎn)婦體重共2項(xiàng)構(gòu)造ROC曲線，用于判斷其對(duì)于“低出生體重兒”的診斷預(yù)測價(jià)值，首先進(jìn)行“金標(biāo)準(zhǔn)”的設(shè)置。以數(shù)字1 作為切割點(diǎn)， 1及以上為陽性， 1 以下作為陰性。最終從上表可可以看出：陽性（此處即為“低出生體重兒”）比例為 68.78%，陰性（此處即為“非低出生體重兒”）比例為 31.2

10、2%。ROC結(jié)果AUC匯總標(biāo)題AUC標(biāo)準(zhǔn)誤P95%CI(L)95%CI(U)產(chǎn)婦年齡0.5490.0440.2620.4630.635產(chǎn)婦體重0.6010.0450.025*0.5130.690* p0.05 *p0.05）。5 文字分析具體文字分析例子如下：針對(duì)產(chǎn)婦年齡，產(chǎn)婦體重共2項(xiàng)構(gòu)造ROC曲線，用于判斷其對(duì)于“低出生體重兒” 的診斷預(yù)測價(jià)值，首先進(jìn)行金標(biāo)準(zhǔn)”的設(shè)置。以數(shù)字1作為切割點(diǎn)， 1及以上為陽性，1 以下作為陰性。最終從上表可可以看出：陽性（此處即為低出生體重兒”）比例為 68.78%，陰性（此處即為非低出生體重兒”）比例為31.22%。分析顯示：產(chǎn)婦年齡對(duì)應(yīng)的AUC值為0.54

11、9,意味著產(chǎn)婦年齡對(duì)于低出生體重兒的 診斷價(jià)值比較低。產(chǎn)婦體重對(duì)應(yīng)的 AUC 值為 0.601，并且呈現(xiàn)出 0.05 水平的顯著性 （P=0.025v0.05）意味著產(chǎn)婦體重對(duì)于低出生體重兒的診斷價(jià)值明顯高于0.5,但診斷價(jià) 值依舊比較低。產(chǎn)婦年齡，產(chǎn)婦體重共2項(xiàng)的對(duì)就看AUC值均低于0.7,意味著它們對(duì) 于低出生體重兒的診斷價(jià)值較低。針對(duì)產(chǎn)婦年齡,其最佳界值出現(xiàn)在敏感度為0.277,特異度為0.881（1-特異度為0.119 時(shí),即在該點(diǎn)時(shí),最靠近左上角（此時(shí)整體最優(yōu)）,針對(duì)產(chǎn)婦體重,其最佳界值出現(xiàn)在 敏感度為 0.785,特異度為 0.407（1-特異度為 0.593）時(shí),即在該點(diǎn)時(shí),最靠

12、近左上角 （此時(shí)整體最優(yōu)）。最后針對(duì)產(chǎn)婦年齡，產(chǎn)婦體重這兩項(xiàng)的AUC面積是否呈現(xiàn)出顯著性差異進(jìn)行檢驗(yàn)， 最終顯示 產(chǎn) 婦年齡, 產(chǎn) 婦體重 這兩 項(xiàng) 的 AUC 值并沒有顯 著性差異 （Z=-0.8357，P=0.40330.05）。6 剖析特別提示：SPSSAU提供“金標(biāo)準(zhǔn)”設(shè)置，事實(shí)上將Y拆分成兩組，大于或等于切割點(diǎn)為“陽 性”,小于切割點(diǎn)為“陰性”。默認(rèn)切割點(diǎn)為數(shù)字1,此處通常情況下需要進(jìn)行設(shè)置。特別提示：針對(duì)出現(xiàn)AUC小于0.5時(shí)，通常原因在于“陽性”和“陰性”的區(qū)分有問題,SPSSAU 以大于等于切割點(diǎn)作為“陽性”，小于切割點(diǎn)作為“陰性”，默認(rèn)切割點(diǎn)為數(shù)字1。請(qǐng)確 認(rèn)設(shè)置是否有問題，如果“陽性”或“