第十五章诊断试验评价及疾病筛检

1、预防医学预防医学筛检和诊断试验新乡医学院公共卫生学院李宏彬Email: 预防医学预防医学教学要求教学要求v掌握：掌握：筛检的概念；筛检试验、诊断试筛检的概念；筛检试验、诊断试验的评价指标。验的评价指标。v熟悉：熟悉：提高诊断试验和筛检试验效率的提高诊断试验和筛检试验效率的方法。方法。v了解：了解：疾病筛检疾病筛检筛检和诊断试验2预防医学预防医学筛检筛检(screening)(screening)运用快速简便的检验、检运用快速简便的检验、检查或其他措施，在表面健康的人群中发现那查或其他措施，在表面健康的人群中发现那些些可能患有某病或缺陷者可能患有某病或缺陷者的方法。的方法。筛检试验：筛检试验：用

2、于筛检的各种检查方法。用于筛检的各种检查方法。用于筛检的试验应具备的条件：用于筛检的试验应具备的条件：u安全可靠；安全可靠；u有较高的灵敏度和特异度；有较高的灵敏度和特异度；u价廉容易于群众所接受；价廉容易于群众所接受；u快速、简单和容易进行。快速、简单和容易进行。第一节第一节 概述概述3预防医学预防医学筛检的疾病是当地的重大公共卫生问题筛检的疾病是当地的重大公共卫生问题有进一步确诊的方法与条件有进一步确诊的方法与条件具备有效的治疗或预防方法具备有效的治疗或预防方法该病自然史明确，有较长的潜伏期或领先时间该病自然史明确，有较长的潜伏期或领先时间预期有良好的筛检效益预期有良好的筛检效益应用应用筛

3、检的原则筛检的原则第一节第一节 概述概述4预防医学预防医学诊断诊断（diagnosis）把病人与可疑有病但实际无把病人与可疑有病但实际无病的人区别开来。病的人区别开来。诊断试验诊断试验 各种实验室检查、仪器、临床资料各种实验室检查、仪器、临床资料对病人和健康状况做出确切结论的方法。对病人和健康状况做出确切结论的方法。诊断试验的目的诊断试验的目的： 疾病诊断疾病诊断 病例随访病例随访 疗效考核疗效考核 治疗的副作用监测治疗的副作用监测第一节第一节 概述概述5预防医学预防医学筛检与诊断试验流程示意图 阴性者阴性者（即未患某（即未患某 种病的人）种病的人）阳性者（即可能阳性者（即可能患某种病或将来患

4、某种病或将来有患病危险的人）有患病危险的人）未患病未患病或不具备危险因素或不具备危险因素治疗性干预治疗性干预患病患病或具备危险因素或具备危险因素定定期期再再筛筛检检各种诊断方法各种诊断方法筛检试验筛检试验外表上健康并接受筛检试验的人群（即健康和虽患病但尚未确诊的人）外表上健康并接受筛检试验的人群（即健康和虽患病但尚未确诊的人） 定定期期再再筛筛检检6预防医学预防医学筛检试验筛检试验诊断试验诊断试验对象不同对象不同目的不同目的不同要求不同要求不同费用不同费用不同处理不同处理不同第一节第一节 概述概述筛检试验与诊断试验的区别筛检试验与诊断试验的区别健康人和可疑病人或无健康人和可疑病人或无症状的病人

5、症状的病人筛检阳性者或可疑病人筛检阳性者或可疑病人把病人及可疑病人与无把病人及可疑病人与无病者区分开病者区分开把病人与可疑有病但实把病人与可疑有病但实际无病的人区分开际无病的人区分开快速、简便、高灵敏度快速、简便、高灵敏度科学性、准确性科学性、准确性简单、廉价简单、廉价一般花费较贵一般花费较贵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阳性者要进行相应治疗阳性者要进行相应治疗7预防医学预防医学确立确立“金标准金标准” (gold standard) “金标准金标准”是指当前被是指当前被公认最好的、准确公认最好的、准确性高的、最可靠的诊断方法。性高的、最可靠的诊断方法。也称标

6、准诊断。也称标准诊断。通常包括：活检、手术探查、微生物培养、尸通常包括：活检、手术探查、微生物培养、尸检、特殊的影像学诊断，以及长期随访的结果。检、特殊的影像学诊断，以及长期随访的结果。一、试验评价的基本步骤一、试验评价的基本步骤第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价8预防医学预防医学选择研究对象选择研究对象 病例病例 （1 1）用金标准正确诊断）用金标准正确诊断（2 2）有代表性）有代表性 应包括临床各型、各期、应包括临床各型、各期、严重程度及有或无并发症的病例。严重程度及有或无并发症的病例。对照对照 （1 1）可比性）可比性（2 2）包括健康人、确实未患该病但患有）

7、包括健康人、确实未患该病但患有其他疾病的病例、在临床上极易与该病其他疾病的病例、在临床上极易与该病混淆的病例。混淆的病例。第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价9预防医学预防医学确定样本含量确定样本含量22up(1-p)n =P：病例组例数估计中为灵敏度，对照组：病例组例数估计中为灵敏度，对照组例数估计中为特异度。例数估计中为特异度。第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价10预防医学预防医学同步测试同步测试, ,整理试验结果整理试验结果试验试验按按“金标准金标准”诊断诊断合合 计计 有有 病病无无 病病阳阳 性性 真阳性（真阳性（a a） 假阳性

8、（假阳性（b b） a+ba+b（r r1 1）阴阴 性性合合 计计 假阴性（假阴性（c c） 真阴性（真阴性（d d） c+d c+d（r r2 2） a+c a+c（c c1 1） b+d b+d（c c2 2）N N第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价11预防医学预防医学 质量控制质量控制盲法同步测试盲法同步测试仪器、试剂、方法标准化仪器、试剂、方法标准化尽量采用客观指标尽量采用客观指标调查员培训调查员培训第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价12预防医学预防医学试验的真实性试验的真实性试验的可靠性试验的可靠性预测值预测值二、试验评价的指

9、标二、试验评价的指标 真实性真实性(validity)又称效度、准确度又称效度、准确度(accuracy)，指试验的测量值与实际值（金标准的测量值）符指试验的测量值与实际值（金标准的测量值）符合的程度。合的程度。第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价13预防医学预防医学按所定诊断标准将研究人群分组按所定诊断标准将研究人群分组二、试验评价的指标二、试验评价的指标试验试验按按“金标准金标准”诊断诊断合合 计计 有有 病病无无 病病阳阳 性性 真阳性（真阳性（a a） 假阳性（假阳性（b b） a+b a+b（r r1 1） 阴阴 性性 合合 计计 假阴性（假阴性（c c）

10、真阴性（真阴性（d d） c+d c+d（r r2 2） a+c a+c（c c1 1） b+d b+d（r r2 2）N N似然比似然比灵敏度灵敏度特异度特异度假阴性率假阴性率假阳性率假阳性率正确指数正确指数第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价14预防医学预防医学 灵敏度灵敏度(sensitivity)(sensitivity) 又称真阳性率，是指又称真阳性率，是指金标准确诊的病例被试验判为阳性的百分比。金标准确诊的病例被试验判为阳性的百分比。衡量试验正确地识别患某病者的能力。衡量试验正确地识别患某病者的能力。运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心电图与冠状动脉造

11、影的比较%100caa灵灵敏敏度度运动后心运动后心冠状动脉造影显示冠状动脉造影显示75狭窄狭窄合计合计电图异常电图异常55（a）7（b）6249（c）84（d）133合计合计10491195灵灵敏敏度度53%1001045515预防医学预防医学假假阴阴性性率率47%10010449灵灵敏敏度度假假阴阴性性率率1%100cac假阴性率，又称漏诊率假阴性率，又称漏诊率，是指金标准确诊的病，是指金标准确诊的病例被试验错判为阴性的百分比。例被试验错判为阴性的百分比。运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心运动后心冠状动脉造影显示冠状动脉造影显示75狭窄狭窄合计合计电图异

12、常电图异常55（a）7（b）6249（c）84（d）133合计合计1049119516预防医学预防医学特异度特异度(specificity)(specificity) 又称真阴性率，是指又称真阴性率，是指金标准确诊的非病例被试验判为阴性的百分比。金标准确诊的非病例被试验判为阴性的百分比。衡量试验正确地识别非病例的能力。衡量试验正确地识别非病例的能力。%100dbd特异度特特异异度度92%1009184运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心运动后心冠状动脉造影显示冠状动脉造影显示75狭窄狭窄合计合计电图异常电图异常55（a）7（b）6249（c）84（d）133

13、合计合计1049119517预防医学预防医学假阳性率，又称误诊率，假阳性率，又称误诊率，是指金标准确诊的非是指金标准确诊的非病例被试验错判为阳性的百分比。病例被试验错判为阳性的百分比。特异度假阳性率1%100dbb假阳性率8%100917运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心运动后心冠状动脉造影显示冠状动脉造影显示75狭窄狭窄合计合计电图异常电图异常55（a）7（b）6249（c）84（d）133合计合计1049119518预防医学预防医学55841(0.530.92)10 4510491.= =+ +- -= =+ +- -= =正确指数 （）正确指数又称约

14、登指数正确指数又称约登指数（Youdens index），为，为灵敏度和特异度之和减去灵敏度和特异度之和减去1 1。 是综合评价真实性的指标。是综合评价真实性的指标。1= =- -正确指数 （灵敏度特异度）运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心运动后心冠状动脉造影显示冠状动脉造影显示75狭窄狭窄合计合计电图异常电图异常55（a）7（b）6249（c）84（d）133合计合计1049119519预防医学预防医学似然比（似然比（LRLR）病人中出现某种试验结果的概病人中出现某种试验结果的概率与非病人中出现相应结果的概率之比。说率与非病人中出现相应结果的概率之比。说

15、明病人出现该结果的机会是非病人的多少倍。明病人出现该结果的机会是非病人的多少倍。运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心运动后心冠状动脉造影显示冠状动脉造影显示7575狭窄狭窄合计合计电图异常电图异常55（a）7（b）6249（c）84（d）133合计合计1049119520预防医学预防医学其值越大，试验结果阳性者为真阳性的概率越大。其值越大，试验结果阳性者为真阳性的概率越大。）（）（特异度灵敏度假阳性率真阳性率db/bca/a1阳阳性性似似然然比比63. 608. 053. 091/7104/55阳阳性性似似然然比比阳性似然比：阳性似然比：真阳性率与假阳性率之

16、比。真阳性率与假阳性率之比。说明病人中某种试验出现阳性结果的机会说明病人中某种试验出现阳性结果的机会是非病人的多少倍。是非病人的多少倍。运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心运动后心冠状动脉造影显示冠状动脉造影显示7575狭窄狭窄合计合计电图异常电图异常55（a）7（b）6249（c）84（d）133合计合计1049119521预防医学预防医学其值越小，试验结果阴性者为真阴性的可能性越大其值越小，试验结果阴性者为真阴性的可能性越大）（）（特异度灵敏度真阴性率假阴性率阴性似然比db/dca/c151. 092. 047. 091/84104/49阴性似然比阴性似

17、然比：阴性似然比：假阴性率与真阴性率之比。假阴性率与真阴性率之比。说明病人中某种试验出现阴性结果的机会说明病人中某种试验出现阴性结果的机会是非病人的多少倍。是非病人的多少倍。运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心电图与冠状动脉造影的比较运动后心运动后心冠状动脉造影显示冠状动脉造影显示75狭窄狭窄合计合计电图异常电图异常55（a）7（b）6249（c）84（d）133合计合计1049119522预防医学预防医学试验的真实性试验的真实性试验的可靠性试验的可靠性预测值预测值二、试验评价的指标二、试验评价的指标 可靠性（可靠性（reliability）又称信度：）又称信度： 指在相指在相同条件下重复

18、试验获得相同结果的稳定程度同条件下重复试验获得相同结果的稳定程度。可靠性高，说明实验结果受随机误差的影。可靠性高，说明实验结果受随机误差的影响越小响越小第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价23预防医学预防医学变异系数：变异系数：当某试验是做定量测定时，可当某试验是做定量测定时，可用该指标来表示可靠性。该值越小可靠性用该指标来表示可靠性。该值越小可靠性越好。越好。符合率：符合率：当某试验是做定性测定时，同一当某试验是做定性测定时，同一批研究对象两次诊断结果均为阳性与均为批研究对象两次诊断结果均为阳性与均为阴性的人数之和占所有进行诊断试验人数阴性的人数之和占所有进行诊断试

19、验人数的比率。的比率。第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价24评价指标：评价指标：预防医学预防医学两位眼科医生对两位眼科医生对100100张眼底图像的诊断结果张眼底图像的诊断结果乙医生乙医生甲医生甲医生合计合计轻或无视网膜病轻或无视网膜病中或重度视网膜病中或重度视网膜病轻或无视网膜病轻或无视网膜病46 (a)10 (b)56 (r1)中或重度视网膜病中或重度视网膜病 合计合计12 (c)32 (d)44 (r2)58 (c1)42 (c2)100 (N)%78%1001003246%100NdaP25预防医学预防医学 影响可靠性的因素影响可靠性的因素 测量仪器、试剂、

20、温度等实验条件测量仪器、试剂、温度等实验条件 和实验环境所致的变异。和实验环境所致的变异。 受试对象自身生物学变异受试对象自身生物学变异 观察者的变异观察者的变异第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价26预防医学预防医学试验的真实性试验的真实性试验的可靠性试验的可靠性预测值预测值二、试验评价的指标二、试验评价的指标 预测值又称诊断价值，预测值又称诊断价值， 指试验结果的实指试验结果的实际临床意义。它表示应用试验结果来估计受际临床意义。它表示应用试验结果来估计受试对象真正患病和不患病可能性大小的指标。试对象真正患病和不患病可能性大小的指标。第二节第二节 诊断试验和筛检试验

21、的评价诊断试验和筛检试验的评价27预防医学预防医学阳性预测值阳性预测值（positive predictive value）诊断试验检出的全部阳性者中真正有病所占的诊断试验检出的全部阳性者中真正有病所占的比例。表示试验阳性者真正患有该病的可能性。比例。表示试验阳性者真正患有该病的可能性。阴性预测值阴性预测值（negative predictive value）诊断试验检出的全部阴性者中真正没有患病所诊断试验检出的全部阴性者中真正没有患病所占的比例。表示试验阴性者真正没患该病的可占的比例。表示试验阴性者真正没患该病的可能性。能性。%100baa阳性预测值%100dcd阴性预测值第二节第二节 诊断

22、试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价28预防医学预防医学CPK诊断心肌梗死的真实性评价诊断心肌梗死的真实性评价CPK诊诊断结果断结果金标准金标准心肌梗死心肌梗死非心肌梗死非心肌梗死合合 计计阳阳 性性21516231阴阴 性性15114129合合 计计230130360=215/231100%=93.07%=114/129100%=88.37% 阳性预测值阳性预测值阴性预测值阴性预测值29预防医学预防医学当患病率一定时：当患病率一定时：试验的试验的 灵敏度越高，阴性预测值越好；灵敏度越高，阴性预测值越好；临床医师更有把握判断阴性结果为非病临床医师更有把握判断阴性结果为非病人。人。试验的

23、试验的 特异度越高，阳性预测值越好；特异度越高，阳性预测值越好；临床医师越有理由判断阳性结果为病人。临床医师越有理由判断阳性结果为病人。第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价30预防医学预防医学在在患病率高患病率高的男病人中运动后心电图的男病人中运动后心电图与冠状动脉造影的比较与冠状动脉造影的比较运动后心运动后心电图异常电图异常冠状动脉造影冠状动脉造影合合 计计有有 病病无无 病病阳阳 性性55（a）7（b）62（a+b）阴阴 性性49（c）84（d）133（c+d）合合 计计10491195=a/(a+b)=55/62100%=89%=d/(c+d)=84/13310

24、0%=63% 阳性预测值阳性预测值阴性预测值阴性预测值31预防医学预防医学运动后心运动后心电图异常电图异常冠状动脉造影冠状动脉造影合合 计计有有 病病无无 病病阳阳 性性55（a）42（b）97（a+b）阴阴 性性49（c）478（d）527（c+d）合合 计计104520624=a/(a+b)=55/97100%=57%=d/(c+d)=478/527100%= 91% 阳性预测值阳性预测值阴性预测值阴性预测值在在患病率低患病率低的男病人中运动后心电图的男病人中运动后心电图与冠状动脉造影的比较与冠状动脉造影的比较32预防医学预防医学患病率患病率(%)50灵敏度灵敏度(%)50特异度特异度(%

25、)50筛检筛检 结果结果 诊断诊断 合计合计 500阳性预阳性预测值测值(%)50阴性预阴性预测值测值(%)糖尿病糖尿病250非糖尿病非糖尿病25025025050050 合计合计5005001000 20 50 50 10010040040050050020 80 合计合计2008001000 20 90 5020400420 95 合计合计2008001000 20 50 9010080180 56合计合计1002007208008201000 88在灵敏度、特异度和患病率不同时糖尿病筛检结果在灵敏度、特异度和患病率不同时糖尿病筛检结果33预防医学预防医学试验指标

26、：客观指标、半客观试验指标：客观指标、半客观指标、主观指标指标、主观指标确定诊断界值的原则与方法确定诊断界值的原则与方法三、筛检和诊断试验指标与标准三、筛检和诊断试验指标与标准第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价34预防医学预防医学正态分布法、对数正态分布法及百分位正态分布法、对数正态分布法及百分位数法数法临床判断法，通过大量的临床观察和研临床判断法，通过大量的临床观察和研究人为规定的数值究人为规定的数值受试者工作特征曲线（受试者工作特征曲线（ROC曲线）曲线）确定截断值的方法确定截断值的方法第二节第二节 诊断试验及评价诊断试验及评价35预防医学预防医学36预防医学预

27、防医学37预防医学预防医学 一般情况下，一般情况下，B B图所示位置比较理想，这时假阳性图所示位置比较理想，这时假阳性与假阴性都较少，灵敏度和特异度均较高，但究竟筛检与假阴性都较少，灵敏度和特异度均较高，但究竟筛检试验阳性界值定在哪一点合适，应考虑筛检目的、试验试验阳性界值定在哪一点合适，应考虑筛检目的、试验方法和疾病特点等因素，遵循一定的原则而确定。方法和疾病特点等因素，遵循一定的原则而确定。38预防医学预防医学确定截断值的原则确定截断值的原则 如果疾病的预后差，漏诊会造成严重的后果，目前如果疾病的预后差，漏诊会造成严重的后果，目前又有可靠的治疗方法，此时应选择灵敏度高的诊断又有可靠的治疗方

28、法，此时应选择灵敏度高的诊断标准，尽可能把所有的病人都被诊断出来，但同时标准，尽可能把所有的病人都被诊断出来，但同时特异度降低，假阳性增多。特异度降低，假阳性增多。 如果的预后严重，现有的治疗效果不理想，治疗费如果的预后严重，现有的治疗效果不理想，治疗费用又较昂贵，或者误诊一个非病人为病人时，造成用又较昂贵，或者误诊一个非病人为病人时，造成严重的精神负担，选择特异度较高的诊断标准。严重的精神负担，选择特异度较高的诊断标准。 当误诊和漏诊同等重要时，应将诊断标准定灵敏度当误诊和漏诊同等重要时，应将诊断标准定灵敏度和特异度较高的位置上，可把标准定在非病人的分和特异度较高的位置上，可把标准定在非病人

29、的分布曲线和病人的分布曲线交界线处。布曲线和病人的分布曲线交界线处。39预防医学预防医学 以真阳性率（灵敏度）为纵坐标，假阳以真阳性率（灵敏度）为纵坐标，假阳性率（性率（1-特异度）为横坐标作图所得出的曲特异度）为横坐标作图所得出的曲线，以表示灵敏度与特异度之间相互关系的线，以表示灵敏度与特异度之间相互关系的一种方法。一种方法。确定截断值的方法确定截断值的方法受试者工作特征曲线受试者工作特征曲线（receiver operator characteristic curve，ROC）第二节第二节 诊断试验和筛检试验的评价诊断试验和筛检试验的评价40预防医学预防医学41预防医学预防医学 联联 合合

30、 试试 验验 选择患病率高的人群选择患病率高的人群平行平行试试 验验系列系列试试 验验优优 化化 试试 验验 方方 法法提高试验效率的方法提高试验效率的方法42预防医学预防医学设立专科门诊；设立专科门诊；选择有某些生理特征、特殊临床表选择有某些生理特征、特殊临床表 现或暴露于某些致病因素者为受试现或暴露于某些致病因素者为受试 对象。对象。注意：注意：因患病率升高、阴性预测值降低的因患病率升高、阴性预测值降低的影响。影响。提高试验效率的方法提高试验效率的方法选择高危人群的方法选择高危人群的方法43预防医学预防医学选择患病率高的人群(即高危人群)展开筛检提高试验效率的方法提高试验效率的方法44预防医学预防医学（一）（一）并联试验并联试验（parallel tests）v又称平行试验。同时应用多项试验，其中任又称平行试验。同时应用多项试验，其中任何一项阳性即视为阳性。何一项阳性即视为阳性。v并联试验可以提高灵敏度，降低特异度。并联试验可以提高灵敏度，降低特异度。