第七章-诊断试验的评价优秀PPT.ppt

筛检和诊断试验筛检和诊断试验武汉高校公共卫生学院武汉高校公共卫生学院流行病与卫生统计学系流行病与卫生统计学系 向向 浩浩 1第一节第一节 概概 述述一、筛检(Screening)通过通过快速的快速的试验、检查或其他方法，在试验、检查或其他方法，在健康健康人人群中将那些群中将那些可能有病但表面健康的人可能有病但表面健康的人，同那些，同那些可能无病的人鉴别开来可能无病的人鉴别开来。二、诊断试验(diagnostic test)是指应用各种检查手段对病人进行检查，以确定和解除疾病的试验方法。广义的诊断试验包括各种试验室检查、仪器诊断以及病史、体检所获得的各种临床资料。2图图7-1 筛检与诊断试验示意图筛检与诊断试验示意图诊断试验诊断试验3二、二、筛检的分类筛检的分类按按对对象范象范围围整群整群筛检筛检(mass screening)(mass screening)对对确定范确定范围围内内人群的全体人群的全体对对象象开开展普遍展普遍筛查筛查，也，也称称普普查查。选择选择性性筛检筛检(selective screening)(selective screening)依据流行病依据流行病学学特征特征选择选择高危人群高危人群进进行行筛检筛检。4按项目多少按项目多少单项筛检（单项筛检（single screening)single screening)用一种筛检试验用一种筛检试验检查某一疾病。检查某一疾病。多项筛检（多项筛检（multiple screening)multiple screening)同时运用多项筛同时运用多项筛检试验方法筛查多个疾病。检试验方法筛查多个疾病。5从疾病防治的过程来看，它属于疾病二级预防；从疾病防治的过程来看，它属于疾病二级预防；从对象和目的来看，它具有突出的公共卫生意义；从对象和目的来看，它具有突出的公共卫生意义；从实施来看，它要求检测方法快速、简便、经济、从实施来看，它要求检测方法快速、简便、经济、平安。平安。三、筛检的意义：三、筛检的意义：6 通过在健康人群中开展某种疾病或健康的通过在健康人群中开展某种疾病或健康的危急因素的筛查，可以确定疾病的高危人群，危急因素的筛查，可以确定疾病的高危人群，早期发觉潜在的病人，通过相应的干预可以起早期发觉潜在的病人，通过相应的干预可以起到变更和降低危急因素的暴露水平，减缓或阻到变更和降低危急因素的暴露水平，减缓或阻挡疾病的发生和发展，降低疾病的发病率。挡疾病的发生和发展，降低疾病的发病率。它对于爱护人类健康，防止各种特殊疾病它对于爱护人类健康，防止各种特殊疾病的发生具有重要意义。筛查也反映了医学的进的发生具有重要意义。筛查也反映了医学的进步以及人类健康观的变更。步以及人类健康观的变更。三、筛检的意义：三、筛检的意义：7四四 筛检的目的筛检的目的 1）早期发觉病例：可提高治愈率，降低死亡率。）早期发觉病例：可提高治愈率，降低死亡率。2）筛检高危人群：）筛检高危人群：3）探讨疾病的自然史：）探讨疾病的自然史：4）开展流行病学监测：）开展流行病学监测：8五五 对诊断试验进行评价的目的对诊断试验进行评价的目的对诊断试验的应用价值进行科学评价对诊断试验的应用价值进行科学评价为临床合理选用诊断试验方法供应科学为临床合理选用诊断试验方法供应科学依据，取舍或敏捷应用新的诊断试验依据，取舍或敏捷应用新的诊断试验（试剂、药物、方法）（试剂、药物、方法）9筛检试验筛检试验诊断试验诊断试验对象对象健康人或健康人或无症状的病人无症状的病人病人病人目的目的把病人及可疑病人与把病人及可疑病人与无病者区分开来无病者区分开来病人与可疑有病但实病人与可疑有病但实际无病的人区分开来际无病的人区分开来 要求要求快速、简便、快速、简便、高灵敏度高灵敏度科学性、准确性科学性、准确性费用费用简单、廉价简单、廉价一般花费较贵一般花费较贵处理处理阳性者须进一步作诊阳性者须进一步作诊断试验以便确诊断试验以便确诊结果阳性者要随之以结果阳性者要随之以治疗治疗六、筛检试验与诊断试验的区分六、筛检试验与诊断试验的区分10七、实施筛检试验的原则七、实施筛检试验的原则 该地区当前的重大公共卫生问题该地区当前的重大公共卫生问题 确诊后有可行的治疗方法确诊后有可行的治疗方法 有可识别的早期症状和体征有可识别的早期症状和体征 了解疾病的自然史了解疾病的自然史 快速、经济、有效快速、经济、有效 群众易接受群众易接受 保证筛检阳性者进一步诊疗保证筛检阳性者进一步诊疗 统统一治一治疗标疗标准准 考虑成本与效益考虑成本与效益 连续性连续性11 平安、牢靠、特异度和灵敏度要高，能正确平安、牢靠、特异度和灵敏度要高，能正确区分病人和非病人。区分病人和非病人。快速、简洁、简洁进行快速、简洁、简洁进行 尽量削减受试者苦痛。尽量削减受试者苦痛。八、实施诊断试验的原则八、实施诊断试验的原则12九、筛检的伦理学问题九、筛检的伦理学问题 敬重个人意愿敬重个人意愿 有益无害有益无害 公正公正 13其次节其次节 筛检和诊断试验的筛检和诊断试验的评价方法评价方法14筛检和诊断试验评价的基本原理筛检和诊断试验评价的基本原理 把待评价的筛检和诊断试验与诊断目标把待评价的筛检和诊断试验与诊断目标疾病的标准方法疾病的标准方法“金标准金标准”进行同步进行同步盲法的比较，判定对疾病盲法的比较，判定对疾病“诊断诊断”的真实的真实性和价值。性和价值。15金标准金标准金标准金标准特特特特定定定定人人人人群群群群病人病人病人病人非病非病非病非病人人人人待评价的试待评价的试待评价的试待评价的试验方法验方法验方法验方法阳阳阳阳性性性性阴阴阴阴性性性性阳性阳性阳性阳性阴性阴性阴性阴性金标准金标准 待评价的试验待评价的试验 患者患者非患者非患者合计合计 阳性阳性真阳性真阳性A假阳性假阳性BA+B阴性阴性假阴性假阴性C真阴性真阴性DC+D合计合计A+CB+DA+B+C+D(N)16筛检和诊断试验评价的设计筛检和诊断试验评价的设计（一）金标准的确定：（一）金标准的确定：一般接受当前医学界公认的确诊疾病最牢一般接受当前医学界公认的确诊疾病最牢靠的方法。靠的方法。活检活检 手术发觉手术发觉 微生物培育微生物培育尸检尸检 特殊检查和影像诊断特殊检查和影像诊断长期随访的结果长期随访的结果17（二）探讨对象的确定（二）探讨对象的确定:病例：金标精确诊的的确有病的人病例：金标精确诊的的确有病的人 应包括各种类型的病人应包括各种类型的病人 比照：金标准证明的的确无病的人比照：金标准证明的的确无病的人 应包括各种与目标疾病简洁混淆的疾病的应包括各种与目标疾病简洁混淆的疾病的病例，从而体现临床鉴别诊断的价值病例，从而体现临床鉴别诊断的价值18（三）样本含量估计（三）样本含量估计1920第三节第三节 筛检和诊断试验的评价指标筛检和诊断试验的评价指标u真实性真实性u牢靠性牢靠性u好用性好用性21 评价筛检和诊断试验的四格表模式评价筛检和诊断试验的四格表模式金标准金标准 待评价的试验待评价的试验 患者患者非患者非患者合计合计 阳性阳性真阳性真阳性A假阳性假阳性BA+B阴性阴性假阴性假阴性C真阴性真阴性DC+D合计合计A+CB+DA+B+C+D(N)22（一）真实性（一）真实性（validityvalidity）测量值与实际值相符合的程度，亦称测量值与实际值相符合的程度，亦称效度，又称精确性（效度，又称精确性（accuracyaccuracy）。包括：）。包括：灵敏度与假阴性率灵敏度与假阴性率特异度与假阳性率特异度与假阳性率正确指数正确指数似然比似然比23灵敏度灵敏度(sensitivity)(真阳性率真阳性率)将实际有病的人正确地判为患者的实力。将实际有病的人正确地判为患者的实力。金标准金标准 待评价的试验待评价的试验 患者患者非患者非患者合计合计 阳性阳性真阳性真阳性A假阳性假阳性BA+B阴性阴性假阴性假阴性C真阴性真阴性DC+D合计合计A+CB+DN假阴性率假阴性率(false negative rate)(漏诊率漏诊率)实际有病而被诊断试验错误的判为无病实际有病而被诊断试验错误的判为无病的百分率的百分率24特异度特异度(specificity)(真阴性率真阴性率)将实际无病的人正确地判为非患者的实力将实际无病的人正确地判为非患者的实力金标准金标准 待评价的试验待评价的试验 患者患者非患者非患者合计合计 阳性阳性真阳性真阳性A假阳性假阳性BA+B阴性阴性假阴性假阴性C真阴性真阴性DC+D合计合计A+CB+DN假阳性率假阳性率(false positive rate)(误诊率误诊率)即实际无病，但依据该诊断标准被定为即实际无病，但依据该诊断标准被定为有病的百分率有病的百分率253 3、约登指数、约登指数（Youdens index）也称正确指数,是灵敏度和特异度之和减去1。约登指数约登指数(灵敏度十特异度灵敏度十特异度)1 1 l l(假阳性率十假阴性率假阳性率十假阴性率)26图图7-1 A.志向的正常人群与糖尿病人血糖水平分布志向的正常人群与糖尿病人血糖水平分布 B.现实的正常人群与糖尿病人血糖水平分布现实的正常人群与糖尿病人血糖水平分布CDE2728选择诊断标准的原则：考虑误诊、漏诊所造成后果的严峻程度考虑误诊、漏诊所造成后果的严峻程度若同等重要，则把诊断标准定为若同等重要，则把诊断标准定为“灵敏灵敏度度=特异度特异度”的分界处的分界处29确定诊断试验的分界值确定诊断试验的分界值方法：方法：（1）统计学方法：）统计学方法：正态正态 偏态偏态（2）临床推断法）临床推断法（3）ROC曲线曲线30三、受试者工作曲线三、受试者工作曲线（ReceiverOperatorCharacteristiveCurveROC曲线）是用真阳性率和假阳性率作图得出的曲线，它可是用真阳性率和假阳性率作图得出的曲线，它可表示灵敏度和特异度之间的关系表示灵敏度和特异度之间的关系31图图7-3 不同诊断界值时灵敏度与特异度间的平衡不同诊断界值时灵敏度与特异度间的平衡0204060801005060708090100百分率（）百分率（）特异度灵敏度32图图7-1 A.志向的正常人群与糖尿病人血糖水平分布志向的正常人群与糖尿病人血糖水平分布 B.现实的正常人群与糖尿病人血糖水平分布现实的正常人群与糖尿病人血糖水平分布CDE33表表7-1 糖尿病血糖试验不同血糖水平的灵敏度和特异度分布糖尿病血糖试验不同血糖水平的灵敏度和特异度分布餐餐后后2小小时时血血糖糖（mg/100ml）灵敏度（）灵敏度（）特异度（）特异度（）7098.68.88097.125.59094.347.610088.669.811085.784.112071.492.513064.396.914057.199.415050.099.616047.199.817042.9100.018038.6100.019034.3100.020027.1100.034图图7-4 糖尿病血糖试验的糖尿病血糖试验的ROC曲线曲线(李立明李立明 2002)70908011010012013014015016020017019035jROC曲线的意义曲线的意义 从上图从上图7-4可见，可见，ROC曲线越向左上偏，曲线下的面积越大，其筛检试曲线越向左上偏，曲线下的面积越大，其筛检试验的识别病人和非病人越高。（见图验的识别病人和非病人越高。（见图E线）。线）。图图7-4 ROC曲线的含义曲线的含义 36不同分界点上的不同分界点上的1-特异度（假阳性率）和灵敏度（检出率）两个参特异度（假阳性率）和灵敏度（检出率）两个参数是有亲密联系的。所得的曲线称为受试者工作曲线（数是有亲密联系的。所得的曲线称为受试者工作曲线（ROC曲线）曲线），该曲线用于优化特异性和灵敏度（见下图）。，该曲线用于优化特异性和灵敏度（见下图）。图图 9-3 ROC曲曲 线线37j多项检验项目ROC曲线之间的统计学比较 对检查结果的ROC曲线，统计上的变更会含有确定的误差。因此各ROC曲线的AUC亦有标准误（SE）的问题。将两条要进行比较的ROC曲线的“AUC差”除以“差的标准误”所得的值Z，是呈正态分布的。例如：例如：画出试验画出试验1和试验和试验2的的ROC曲线，可分别得到曲线，可分别得到AUC1和和AUC2，对其差的检验按下式进行。，对其差的检验按下式进行。式中SE（AUC1-AUC2）为两个AUC的标准误。其计算式为：38式中式中AUC的的SE为为:式中式中nA 为样本中患者的人数，为样本中患者的人数，nN是非患者人数。是非患者人数。Q1=AUC/（2-AUC）；）；Q2=2AUC2/（1+AUC）。）。r为相关系数。为相关系数。上述上述AUC1与与AUC2各自用各自用SE1和和SE2表示误差。假如各表示误差。假如各个试验是在完全不同的对象进行的话，两者的误差具有相关性。个试验是在完全不同的对象进行的话，两者的误差具有相关性。这就是两个这就是两个AUC相关系数的依据。在计算相关系数的依据。在计算r时，首先分别计算时，首先分别计算患病组和非患病组的相关系数，然后求出两个相关系数的均值患病组和非患病组的相关系数，然后求出两个相关系数的均值（rA+rB）/2）,再求出两再求出两AUC的均值。依据这两个值查相的均值。依据这两个值查相关系数表。关系数表。39 左图中试验左图中试验C的曲线偏左的曲线偏左上，试验上，试验D偏右下。这两个偏右下。这两个检查都有明显的特征，在相检查都有明显的特征，在相同水平的同水平的FPR对两者进行比对两者进行比较时，在较时，在2条曲线交叉点左条曲线交叉点左上侧的试验上侧的试验C的的TPR高（但高（但FPR高）。高）。位于右下侧的试验位于右下侧的试验D的的TPR变高（变高（FPR处于低水平）。处于低水平）。假如目的在于尽量发觉新假如目的在于尽量发觉新患者，假阳性增加也没有关患者，假阳性增加也没有关系的状况下，试验系的状况下，试验C是适宜是适宜的，相反，假如须要尽量削的，相反，假如须要尽量削减假阳性，则试验减假阳性，则试验D是好的。是好的。图图 两条相互交叉、两条相互交叉、AUC基本相等的基本相等的ROC曲线曲线 40j优点：优点：j 1、方法简洁、直观，通过图形可视察分析方法的、方法简洁、直观，通过图形可视察分析方法的临床精确性，并可用肉眼作出推断。临床精确性，并可用肉眼作出推断。j 2、可精确反映某分析方法灵敏度和特异度的关系，、可精确反映某分析方法灵敏度和特异度的关系，（因为（因为ROC曲线是由灵敏度和特异度绘制的）。曲线是由灵敏度和特异度绘制的）。j 3、与阳性预料值不同的是、与阳性预料值不同的是ROC曲线评价方法与群曲线评价方法与群体发病率无关。体发病率无关。j j局限性：局限性：ROC曲线图上显示的不是真正的推断值。曲线图上显示的不是真正的推断值。j j ROC曲线的优点与局限性曲线的优点与局限性 41424、预料值（、预料值（predictive value）又称诊断价值，它是）又称诊断价值，它是表示试验能做出正确推断的概率。也表示试验结果表示试验能做出正确推断的概率。也表示试验结果的实际临床意义。的实际临床意义。阳性预料值（阳性预料值（positive predictive valuepositive predictive value）：）：是指筛检试验阳性者患目标疾病的可能性是指筛检试验阳性者患目标疾病的可能性阴性预料值（阴性预料值（negative predictive valuenegative predictive value）：）：是指筛检试验阴性者不患目标疾病的可能性是指筛检试验阴性者不患目标疾病的可能性 43预料值与灵敏度、特异度、患病率的关系：预料值与灵敏度、特异度、患病率的关系：灵敏度越高，阴性预料值越高灵敏度越高，阴性预料值越高特异度越高，阳性预料值越高特异度越高，阳性预料值越高与受检人群目标疾病患病率（与受检人群目标疾病患病率（P P）亲密相关）亲密相关 44图图7-2 患病率与预料值的关系患病率与预料值的关系45表表7-3 7-3 灵敏度、特异度和患病率不同水平常某人群糖尿病诊断的结果灵敏度、特异度和患病率不同水平常某人群糖尿病诊断的结果465 5、似然比、似然比(likelihood ratio,LR)(likelihood ratio,LR)是同时反映灵敏度和特异度的复合指标是同时反映灵敏度和特异度的复合指标有病者中得出某一筛检试验结果的概率与无病者得出这一概率有病者中得出某一筛检试验结果的概率与无病者得出这一概率的比值的比值47阳性似然比：阳性似然比：诊断试验结果的真阳性率与假阳性率之比诊断试验结果的真阳性率与假阳性率之比阴性似然比阴性似然比诊断试验结果的假阴性率与真阴性率之比诊断试验结果的假阴性率与真阴性率之比4849 似然比应用步骤似然比应用步骤1 1、从文献中找出某一症状的似然比或找出不同诊断水平的似然比、从文献中找出某一症状的似然比或找出不同诊断水平的似然比以及联合诊断的似然比；以及联合诊断的似然比；2 2、确定其可行性和诊断试验在理论上的结果；、确定其可行性和诊断试验在理论上的结果；3 3、估计病人的验前概率，应用公式及似然比计算出第一个诊断试、估计病人的验前概率，应用公式及似然比计算出第一个诊断试验后的验后概率；验后的验后概率；501 1、验前比、验前比（pretest oddspretest odds）=验前概率验前概率/（1-1-验前概率）验前概率）2 2、验后比（、验后比（post-test oddspost-test odds，检查机遇），检查机遇）=验前比验前比似然比似然比3 3、验后概率（、验后概率（post-test probabilitypost-test probability）=验后比验后比/（1 1验后比）验后比）51例例152例例2、18岁女性，病史及外周血检查提示患缺铁性贫岁女性，病史及外周血检查提示患缺铁性贫血的可能性为血的可能性为20%（验前概率）应用血清铁蛋白（验前概率）应用血清铁蛋白12g/L作为诊断缺铁标准，此时灵敏度作为诊断缺铁标准，此时灵敏度65%，特异，特异度度99%，该患者血清铁蛋白，该患者血清铁蛋白40g/L，计算如下：，计算如下：验前概率验前概率=20%，验前比，验前比=0.2/（10.2）=1/4 验后比验后比=验前比验前比LR=1/4 0.35=0.0875 验后概率验后概率=0.0875/（10.0875）=8%结论：作血清铁试验后，该妇女患缺铁性贫血的结论：作血清铁试验后，该妇女患缺铁性贫血的可能性削减。可能性削减。53临床实践中似然比应用得到的粗略原则：临床实践中似然比应用得到的粗略原则：1 1，似然比，似然比1010或或0.10.1，使验前概率到验后概率发生确定性的变更，基本可，使验前概率到验后概率发生确定性的变更，基本可确定或解除诊断；确定或解除诊断；2 2，似然比，似然比510510或或0.10.20.10.2，验前概率向验后概率发生中等度变更；，验前概率向验后概率发生中等度变更；3 3，似然比，似然比2525或或0.20.50.20.5，使患病率发生较小程度的变更；，使患病率发生较小程度的变更；4 4，似然比，似然比1212或或0.510.51使患病概率基本不发生变更。使患病概率基本不发生变更。54 在患病概率在患病概率10%10%时，不做试验不治疗；时，不做试验不治疗；患病概率患病概率7070，不做试验干脆治疗；仅在，不做试验干脆治疗；仅在10107070之间需做试验后再确定是否须要之间需做试验后再确定是否须要治疗；做试验后患者如验后概率治疗；做试验后患者如验后概率2525，需，需治疗。治疗。55诊断试验患病状况合计患者非患者+16580245-45730775合计2108101020表表7-2 7-2 某病患病状况与诊断试验结果的关系某病患病状况与诊断试验结果的关系56计算结果计算结果灵敏度灵敏度=165/=165/（165+45165+45）100%=78.6%100%=78.6%特异度特异度=730/=730/（80+73080+730）100%=90.1%100%=90.1%假阴性率假阴性率=45/=45/（165+45165+45）100%=21.4%100%=21.4%假阳性率假阳性率=80/=80/（80+73080+730）100%=9.9%100%=9.9%正确指数正确指数=0.786+0.901-1=0.687=0.786+0.901-1=0.687阳性似然比阳性似然比=78.6%/9.9%=7.94=78.6%/9.9%=7.94阴性似然比阴性似然比=21.4%/90.1%=0.24=21.4%/90.1%=0.2457影响牢靠性的因素：影响牢靠性的因素：1.被视察者的个体生物学变异被视察者的个体生物学变异 2.视察者的变异视察者的变异 3.试验条件的影响试验条件的影响(二）牢靠性二）牢靠性(reliability)(reliability)又称重复性又称重复性(repeatability)或精密度或精密度(precision)，指某一诊断试验方法在相同条件，指某一诊断试验方法在相同条件下，重复测量同一受试者时，所获结果的一样下，重复测量同一受试者时，所获结果的一样性。性。581、变异系数（coefficientofvariance）：假如试验测量的是诸如血压、血糖等计量指标，则可用变异系数来表示牢靠性。变异系数越小，牢靠性越好。592 2、符合率、符合率（agreement/consistency rate）又称精确度或一样率，是诊断试验判定的结果与标准诊断的结果相同的人数占总受检人数的比例 603 3、KappaKappa分析：分析：考虑了机遇因素对一样性的影响考虑了机遇因素对一样性的影响 Kappa Kappa值值=实际一样性实际一样性/非机遇一样性非机遇一样性61Kappa值值 一致性强度一致性强度 0弱弱00.2轻轻0.210.40尚好尚好 0.410.60中度中度 0.610.80高度高度0.811最强最强表表7-3 Kappa值推断标准值推断标准 62符合率=（165+730）/1020100%=87.7%Kappa指数=0.6563三、好用性分析三、好用性分析 临床意义、好用性、正确诊断的收益、临床意义、好用性、正确诊断的收益、错误诊断的可能后果等。错误诊断的可能后果等。64第四节第四节 提高诊断试验效率的方法提高诊断试验效率的方法 1 1、选择患病率高的人群（即高危人群）绽开诊、选择患病率高的人群（即高危人群）绽开诊断试验断试验652 2、接受联合试验、接受联合试验 平行（并联）试验：只要有任何一项平行（并联）试验：只要有任何一项诊断试验结果为阳性就可定为阳性。该诊断试验结果为阳性就可定为阳性。该法可以提高灵敏度。法可以提高灵敏度。系列（串联）试验：全部诊断试验结系列（串联）试验：全部诊断试验结果均为阳性者才定为阳性。该法可以提果均为阳性者才定为阳性。该法可以提高特异度。高特异度。66试验结果尿糖血糖糖尿病病人非糖尿病病人1410331111721357599合计1997641表7-4 联合试验诊断糖尿病的结果串联：全阳为阳，否则为阴串联：全阳为阳，否则为阴并联：一阳即阳，全阴才阴并联：一阳即阳，全阴才阴67血糖试验血糖试验 75.3899.58尿糖试验尿糖试验 65.8399.59串联串联试验试验 58.7999.73并联并联试验试验 82.4199.45试验方法试验方法 灵敏度（灵敏度（%）特异度（特异度（%）68（三）联合试验方法的选择（三）联合试验方法的选择1.遇到以下状况时，可用并联方法：遇到以下状况时，可用并联方法：（1）急需快速作出诊断，如对急症，复诊困难的急需快速作出诊断，如对急症，复诊困难的外地病人外地病人（2）单项试验灵敏度不高，须要一种灵敏的试验单项试验灵敏度不高，须要一种灵敏的试验2.遇到以下状况时可用串联方法：遇到以下状况时可用串联方法：（1）单项试验特异度不高）单项试验特异度不高（2）不需快速作出诊断，如长期随访的病人）不需快速作出诊断，如长期随访的病人（3）某些试验昂贵或有危急性时，先做简洁平安）某些试验昂贵或有危急性时，先做简洁平安的试验。的试验。69 谢谢 谢！谢！tjmuyoyotom 70