筛查与诊断试验

1、西安交通大学1西安交通大学2概述概述筛检和诊断试验的评价筛检和诊断试验的评价提高筛检效率方法提高筛检效率方法西安交通大学3 筛查起源于筛查起源于19世纪的结核病预防。一直世纪的结核病预防。一直以来广泛运用于慢性病的早期诊断。从疾病以来广泛运用于慢性病的早期诊断。从疾病防治的过程来看，它属于一级和二级预防；防治的过程来看，它属于一级和二级预防；从对象和目的来看，它具有突出的公共卫生从对象和目的来看，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、意义；从实施来看，它要求检测方法快速、简便、经济、安全。简便、经济、安全。 全面撒网，重点捕捞。通过点面结合，全面撒网，重点捕捞。通过点面结合

2、，获得经济实效，达到疾病防控的疏而不漏。获得经济实效，达到疾病防控的疏而不漏。西安交通大学4定义定义 通过快速的试验和其他检测措施，通过快速的试验和其他检测措施，在健康的人群中去主动发现那些未被识在健康的人群中去主动发现那些未被识别的病人或有缺陷的人。筛检仅是一个别的病人或有缺陷的人。筛检仅是一个初步检查，对筛检试验阳性者必须进一初步检查，对筛检试验阳性者必须进一步确诊，对确诊病人再采取必要的治疗步确诊，对确诊病人再采取必要的治疗措施。措施。第一节第一节 概述概述西安交通大学5西安交通大学6 按对象范围按对象范围 整群筛检整群筛检(mass screening)(mass screening)

3、 对一定范围内人群的全体对象开展普对一定范围内人群的全体对象开展普遍筛查，也称普查。遍筛查，也称普查。 选择性筛检选择性筛检(selective screening) (selective screening) 根据流行病学特征选择高危人群进行根据流行病学特征选择高危人群进行筛检。筛检。筛检的分类筛检的分类西安交通大学7 按项目多少按项目多少 单项筛检（单项筛检（single screeningsingle screening) ) 用一种筛检试验检查某一疾病。用一种筛检试验检查某一疾病。 多项筛检（多项筛检（multiple screeningmultiple screening) )同时使

4、用多项筛检试验方法筛查同时使用多项筛检试验方法筛查多个疾病。多个疾病。 西安交通大学8筛检的目的筛检的目的 达到二级预防：达到二级预防：“三早三早”措施措施 达到一级预防：危险因素的筛检可使达到一级预防：危险因素的筛检可使某些慢性病达到一级预防某些慢性病达到一级预防 了解疾病的自然史，开展流行病学监了解疾病的自然史，开展流行病学监测测西安交通大学9筛检试验筛检试验诊断试验诊断试验对象不同健康人或无症状的健康人或无症状的病人病人病人病人 目的不同把病人及可疑病人把病人及可疑病人与无病者区分开来与无病者区分开来 病人与可疑有病但病人与可疑有病但实际无病的人区分实际无病的人区分开来开来 要求不同快速

5、、简便、高灵快速、简便、高灵敏度敏度科学性、准确性科学性、准确性 费用不同简单、廉价简单、廉价 一般花费较贵一般花费较贵 处理不同阳性者须进一步作阳性者须进一步作诊断试验以便确诊诊断试验以便确诊 结果阳性者要随之结果阳性者要随之以治疗以治疗 筛检试验与诊断试验的区别筛检试验与诊断试验的区别西安交通大学10筛检的疾病应是重大的社会问题，即劳动力的丧筛检的疾病应是重大的社会问题，即劳动力的丧失、资源的消耗、对家庭和社会的影响较大的严失、资源的消耗、对家庭和社会的影响较大的严重病、多发病重病、多发病 。当地应有一定的卫生资源。卫生资源应用到迫切当地应有一定的卫生资源。卫生资源应用到迫切需要解决且能通

6、过有限的卫生资源实现控制的疾需要解决且能通过有限的卫生资源实现控制的疾病上。病上。 在筛检的患者身上应有可识别的早期症状、体征在筛检的患者身上应有可识别的早期症状、体征及生理、生化、免疫或病理学改变。并且，超前及生理、生化、免疫或病理学改变。并且，超前期（期（leading timeleading time）要足够长。）要足够长。 筛检实施的原则或条件筛检实施的原则或条件西安交通大学11筛检出的阳性者应能得到进一步的诊断和治疗。筛检出的阳性者应能得到进一步的诊断和治疗。并且，筛检出的疾病应有有效的治疗方法。并且，筛检出的疾病应有有效的治疗方法。筛检方法必须有高的准确性和可靠性，且方法简筛检方法

7、必须有高的准确性和可靠性，且方法简便、价廉、安全性好，易为检查者掌握并为被检便、价廉、安全性好，易为检查者掌握并为被检查者乐于接受。查者乐于接受。 效益要高于成本，筛检费用要与整个医疗费用相效益要高于成本，筛检费用要与整个医疗费用相平衡。平衡。 筛检工作应是一项连续性工作，而不应该是一次筛检工作应是一项连续性工作，而不应该是一次性的计划。性的计划。 西安交通大学12 造成巨大的卫生资源的浪费，如筛检疾病的发病造成巨大的卫生资源的浪费，如筛检疾病的发病率、死亡率很低时。率、死亡率很低时。给病人或高危人群带来很大的精神压力，如被筛给病人或高危人群带来很大的精神压力，如被筛检的疾病无有效的治疗方法。

8、检的疾病无有效的治疗方法。给社会造成压力。从社会、经济、人文等多方面给社会造成压力。从社会、经济、人文等多方面考虑。考虑。 不适宜筛检条件不适宜筛检条件西安交通大学13研究方法研究方法 1. 选择标准方法（金标准）选择标准方法（金标准）（Gold Standard） 指的是一种公认的，可靠的能将有病指的是一种公认的，可靠的能将有病和无病分开的标准方法。和无病分开的标准方法。将研究人群准确地分为有病和无病两组将研究人群准确地分为有病和无病两组西安交通大学14q 冠心病冠心病: 冠状动脉造影冠状动脉造影q 肿瘤肿瘤:病理学检查病理学检查q 肾结石肾结石:手术发现手术发现 金标准具有创伤性，因此探求

9、一些新的金标准具有创伤性，因此探求一些新的诊断方法（诊断试验），并比较其与金标准诊断方法（诊断试验），并比较其与金标准的差别、得失及推广价值有现实意义。的差别、得失及推广价值有现实意义。 西安交通大学152. 选择病例选择病例临床各型临床各型 ( 轻、中、重轻、中、重 ) 临床各期临床各期 ( 早、中、晚早、中、晚 ) 有无并发症有无并发症3. 选择对照选择对照*需要与研究疾病鉴别的其他病人需要与研究疾病鉴别的其他病人*健康人健康人西安交通大学164 4 样本大小的计算样本大小的计算样本量有关的因素样本量有关的因素 灵敏度灵敏度 特异度特异度 显著性检验水平显著性检验水平 容许误差容许误差西安

10、交通大学17西安交通大学18式中：式中：n：表示所需样本量表示所需样本量 ：正态分布中累计概率等于：正态分布中累计概率等于/2时的时的u值，值， ：表示容许误差表示容许误差 P : 为待评价筛检或诊断方法的灵敏度和特为待评价筛检或诊断方法的灵敏度和特异度的估计值，计算病例组时异度的估计值，计算病例组时P为灵敏度，为灵敏度，ppun1)/(2u西安交通大学19西安交通大学20例例 B B型超声波对胆石症诊断的估计灵敏度为型超声波对胆石症诊断的估计灵敏度为80%80%，估计特异度为，估计特异度为60%60%，试计算该诊断试验，试计算该诊断试验病例组和对照组各需多少例研究对象？病例组和对照组各需多少

11、例研究对象？设设=0.08故诊断试验病例组有故诊断试验病例组有97人，对照组有人，对照组有145人人971 .9680. 080. 0180. 0)96. 1 (221n 1451 .14408. 060. 0160. 096. 1222n西安交通大学21第二节第二节 筛检试验的评价筛检试验的评价 将待评筛检试验与诊断目标疾病的标准方将待评筛检试验与诊断目标疾病的标准方法法-“金标准金标准”进行同步盲法比较，判定对疾进行同步盲法比较，判定对疾病病“诊断诊断”的真实性和价值。的真实性和价值。 西安交通大学22西安交通大学23l一般评价一般评价 对人体无害、简便易行l真实性、可靠性及应用价值真实性

12、、可靠性及应用价值 灵敏度、特异度、正确诊断指数l收获收获 预测值、预后、卫生经济学评价预测值、预后、卫生经济学评价 西安交通大学24金标准金标准 筛检试验筛检试验 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BR1阴性阴性假阴性假阴性C真阴性真阴性DR2合计合计C1C2N表表1 1 筛检试验评价整理表筛检试验评价整理表西安交通大学25筛检试验的评价方法筛检试验的评价方法可行性与科学性可行性与科学性筛检试验筛检试验 评价指标评价指标 准确性准确性 （真实性）（真实性）重复性重复性 （可靠性）（可靠性）灵敏度灵敏度特异度特异度测量测量生物学生物学仪器、试剂仪器、试剂观察者观察

13、者同一观察者同一观察者不同观察者不同观察者个体本身差异个体本身差异 西安交通大学26 筛检试验评价的指标筛检试验评价的指标（一）真实性（validity） 测量值与实际值相符合的程度测量值与实际值相符合的程度, ,亦亦称效度，又称准确性称效度，又称准确性。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符合率符合率 西安交通大学27灵敏度与假阴性率灵敏度与假阴性率 灵敏度灵敏度(sensitivity)(sensitivity)(真阳性率真阳性率) ) 即实际有病而按该筛检标准被正确即实际有病而按该筛检标准被正确地判为有病的百分率地判为有病的百分

14、率 假阴性率假阴性率(false negative rate)(false negative rate)(漏诊漏诊率、第二类错误率、第二类错误) ) 即实际有病，但根据该筛检标准被即实际有病，但根据该筛检标准被定为非病者的百分率定为非病者的百分率 %CAA100灵敏度%CAC100假阴性率西安交通大学28特异度与假阳性率特异度与假阳性率 特异度特异度(specificity)(specificity)(真阴性率真阴性率) ) 实际无病按该诊断标准被正确地判为无实际无病按该诊断标准被正确地判为无病的百分率病的百分率 假阳性率假阳性率(false positive rate)(false posi

15、tive rate)(误诊率、第一类误诊率、第一类错误错误) ) 即实际无病，但根据该诊断标准被定为即实际无病，但根据该诊断标准被定为有病的百分率有病的百分率 %100DBD特异度%DBB100假阳性率西安交通大学293.正确诊断指数（约登指数正确诊断指数（约登指数Youdens index） r 1（假阳性率假阴性率）（假阳性率假阴性率） （灵敏度特异度）（灵敏度特异度）1r值范围在值范围在01之间。之间。r越大，准确性越越大，准确性越高，与实际越符合。高，与实际越符合。西安交通大学304.4.似然比似然比(likelihood ratio, LR)(likelihood ratio, LR

16、) 是同时反映灵敏度和特异度的是同时反映灵敏度和特异度的复合指标复合指标 有病者中得出某一筛检试验结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果的概率与无病者得出这一概率的比值比值 西安交通大学31 阳性似然比：阳性似然比： 筛检试验结果的真阳性率与假阳性筛检试验结果的真阳性率与假阳性率之比率之比 阴性似然比阴性似然比 筛检试验结果的假阴性率与真阴性率筛检试验结果的假阴性率与真阴性率之比之比特异度灵敏度真阴性率假阴性率1LR特异度灵敏度假阳性率真阳性率1LR西安交通大学32( (二）可靠性二）可靠性( (reliability) ) 又称信度，指某一筛检方法在相同条件又称信度，指

17、某一筛检方法在相同条件下重复测量同一受试者时，所获结果的一致性。下重复测量同一受试者时，所获结果的一致性。 影响因素影响因素 受试对象生物学变异受试对象生物学变异 观察者观察者 实验室条件实验室条件 西安交通大学335.5.符合率（符合率（agreement/consistency rateagreement/consistency rate） 又称一致率，是筛检试验判定的结果与标又称一致率，是筛检试验判定的结果与标准诊断的结果相同的数占总受检人数的比例准诊断的结果相同的数占总受检人数的比例 %100DCBADA一致率西安交通大学34)()()(221122211CRCRNCRCRDANKap

18、pa KappaKappa分析：考虑了机遇因素对一致性的影响分析：考虑了机遇因素对一致性的影响 KappaKappa值值= =实际一致性实际一致性/ /非机遇一致性非机遇一致性西安交通大学35Kappa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2 Kappa值判断标准值判断标准 西安交通大学36筛检试验筛检试验 患病状况患病状况 合计合计患者患者非患者非患者+ +16580245- -45730775合计合计2108101020表表3 3 某病患病状况与筛检结果的关系某病患病状况与筛检结果的关

19、系西安交通大学37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%正确指数正确指数=78.6%+90.1%-1=68.7%=78.6%+90.1%-1=68.7%阳性似然比阳性似然比=78.6%/9.9%=7.94=78.6%/9.9%=7.94符合率符合率= =（165+730165+730）/1020 /1020 100%=87.7%100%=87.7%假阴性率假阴性率=45/=45/（165+45165+45） 1

20、00%=21.4%100%=21.4%假阳性率假阳性率=80/=80/（80+73080+730） 100%=0.24100%=0.24KappaKappa指指=0.65=0.65西安交通大学38（三）预测值（三）预测值 阳性预测值阳性预测值（positive predictive positive predictive valuevalue）：是指筛检试验阳性者患目标是指筛检试验阳性者患目标疾病的可能性疾病的可能性 阴性预测值阴性预测值（negative predictive negative predictive valuevalue）： 是指筛检试验阴性者不患是指筛检试验阴性者不患目标疾

21、病的可能性目标疾病的可能性 西安交通大学39筛检的效率（诊断价值）评价指标筛检的效率（诊断价值）评价指标 筛检试验结果筛检试验结果 有病有病 无病无病 合计合计 阳性阳性 （疾病可能存在）（疾病可能存在） A （真阳性）（真阳性） B （假阳性）（假阳性） A+B 阴性阴性 （疾病可能不存在）（疾病可能不存在） C （假阴性）（假阴性） D （真阴性）（真阴性） C+D 合计合计 A+C B+D A+B+C+D %100 BAA阳性预测值阳性预测值 %100 DCD阴性预测值阴性预测值 )1)(1(现患率现患率特异度特异度现患率现患率灵敏度灵敏度现患率现患率灵敏度灵敏度阳性预测值阳性预测值 西

22、安交通大学40v灵敏度越高，阴性预测值越高灵敏度越高，阴性预测值越高v特异度越高，阳性预测值越高特异度越高，阳性预测值越高v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）密切相关密切相关 患病率灵敏度患病率特异度患病率特异度阴性预测值)1 ()1 ()1 ()1)(1 (特异度患病率患病率灵敏度患病率灵敏度阳性预测值西安交通大学41预测值与现患率的关系：预测值与现患率的关系： 现患率现患率 20%，灵敏度、特异度均为，灵敏度、特异度均为 95% 疾病疾病 合计合计 190 40 230 筛检结果筛检结果 10 760 770 合计合计 200 800 1000 阳性预测值阳性预测

23、值190/230100%82.6% 阴性预测值阴性预测值760/770100%98.7% 西安交通大学42现患率现患率 1%，灵敏度、特异度均为，灵敏度、特异度均为 95% 疾病疾病 合计合计 19 99 118 筛检结果筛检结果 1 1881 1882 合计合计 20 1980 2000 阳性预测值阳性预测值19/118100%16.1% 阴性预测值阴性预测值1881/1882100%99.9% 西安交通大学43灵灵敏敏度度、特特异异度度均均为为 95%，不不同同现现患患率率的的阳阳性性与与阴阴性性预预测测值值： 现现患患率率(%) 阳阳性性预预测测值值(%) 阴阴性性预预测测值值(%) 1

24、 16.1 99.9 2 27.9 99.9 5 50.0 99.7 10 67.9 99.4 20 82.6 98.7 59 95.0 95.0 75 98.3 83.7 100 100.0 西安交通大学44患病率患病率(%)(%)灵敏灵敏度度(%)(%)特异特异度度(%)(%)筛检筛检结果结果诊断诊断 合计合计 阳性阳性预预测值测值(%)(%)阴性预阴性预测值测值(%)(%)糖尿病糖尿病非糖尿病非糖尿病1.522.999.834205463.01169830994698.8合计合计1509850100001.544.399.0669816440.2849752983699.1合计合计150

25、9850100002.544.399.01119720853.31399653979298.6合计合计250975010000摘自摘自( (流行病学进展流行病学进展第第4 4卷，施侣元，卷，施侣元，1986)1986) 灵敏度、特异度和患病率不同时糖尿病筛检结果灵敏度、特异度和患病率不同时糖尿病筛检结果西安交通大学4570 例例 真真 性性 糖糖 尿尿 病病 病病 人人 ，510 例例 非非 糖糖 尿尿 病病 病病 人人 ，在在 口口服服 葡葡 萄萄 糖糖 后后 2 小小 时时 的的 血血 糖糖 监监 测测 结结 果果 ： 血血 糖糖 水水 平平 糖糖 尿尿 病病 人人 非非 糖糖 尿尿 病病

26、 人人 合合 计计 110m g/100m l （ 诊诊 断断 阳阳 性性 ） 65 263 328 110m g/100m l （ 诊诊 断断 阴阴 性性 ） 5 247 252 合合 计计 70 510 580 灵灵 敏敏 度度 =65/70100% =92.9% 特特 异异 度度 =247/510100% =48.4% 假假 阴阴 性性 率率 =5/70100% =7.1% 假假 阳阳 性性 率率 =263/510100% =51.6% 约约 登登 指指 数数 =(92.9% +48.4% )-1=0.413西安交通大学4670 例真性糖尿病病人，例真性糖尿病病人， 510 例非糖尿病病

27、人， 在口服葡萄糖后例非糖尿病病人， 在口服葡萄糖后 2 小时小时不同血糖水平的灵敏度和特异度：不同血糖水平的灵敏度和特异度： 血糖水平血糖水平 (mg/100ml) 灵敏度灵敏度 (检出糖尿病病人检出糖尿病病人%) 特异度特异度 (检出正常人检出正常人%) 80 100.0 1.2 100 97.1 25.3 120 88.6 68.2 140 74.3 91.2 160 55.7 98.5 180 50.0 99.8 200 37.1 100.0 西安交通大学47 采采用用不不同同血血糖糖标标准准所所致致灵灵敏敏度度和和特特异异度度正正常常 正正常常人人 糖糖尿尿病病病病人人 血血糖糖 人

28、人数数 灵灵敏敏度度最最高高 正正常常 正正常常人人 糖糖尿尿病病病病人人 血血糖糖 人人数数 误误差差 最最小小 正正常常 糖糖尿尿病病 正正常常人人 糖糖尿尿病病病病人人 血血糖糖 人人数数 特特异异度度最最高高 误误诊诊 漏漏诊诊 误误诊诊 糖糖尿尿病病 糖糖尿尿病病 漏漏诊诊 西安交通大学48在选择阳性诊断标准时，是选择高灵敏度？还是在选择阳性诊断标准时，是选择高灵敏度？还是高特异度？需要权衡假阳性与假阴性的代价而加以高特异度？需要权衡假阳性与假阴性的代价而加以取舍。一般可按下列原则选定：取舍。一般可按下列原则选定：严重疾病（致残率、病死率高），如能严重疾病（致残率、病死率高），如能早

29、期诊断可获得较好的治疗效果，否则早期诊断可获得较好的治疗效果，否则后果严重，此时应选择灵敏度高的诊断后果严重，此时应选择灵敏度高的诊断标准，保证所有的病人尽可能被筛检出。标准，保证所有的病人尽可能被筛检出。西安交通大学49治疗效果不理想，确诊和治疗费用较高，无好治疗效果不理想，确诊和治疗费用较高，无好的治疗方法，假阳性易造成焦虑不安，则可选的治疗方法，假阳性易造成焦虑不安，则可选择特异度较高的诊断标准。择特异度较高的诊断标准。 当假阳性与假阴性的重要性相当时，一般可把当假阳性与假阴性的重要性相当时，一般可把诊断标准定在诊断标准定在“灵敏度特异度灵敏度特异度”的分界线处，的分界线处，或定在正确诊

30、断指数最大处。或定在正确诊断指数最大处。西安交通大学50受试者工作特性曲线受试者工作特性曲线(ROC)(ROC) 是用真阳性率和假阳性率作图得出的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曲线，它可表示灵敏度和特异度之间的关系关系.西安交通大学51西安交通大学52 ROC曲线也可用来比较两种和两种以上诊断曲线也可用来比较两种和两种以上诊断试验的诊断价值，从而帮助临床医师作出最佳选试验的诊断价值，从而帮助临床医师作出最佳选择。择。西安交通大学53选择患病率高的人群展开筛检选择患病率高的人群展开筛检选用高灵敏度的筛检试验选用高灵敏度的筛检试验联合试验联合试验第三节第三节 提

31、高试验效率的方法提高试验效率的方法西安交通大学54前前列列腺腺酸酸性性磷磷酸酸酶酶对对前前列列腺腺癌癌的的试试验验阳阳性性预预测测值值 （灵灵敏敏度度 70%，特特异异度度 90%） 检检测测对对象象 现现患患率率 (1/10 万万) 阳阳性性预预测测值值 (%) 男男性性一一般般人人群群 3.5 0.4 75 岁岁以以上上男男性性 500 5.6 有有可可疑疑前前列列腺腺结结节节者者 50000 93.0 患病率高的人群展开筛检患病率高的人群展开筛检西安交通大学55联合试验联合试验 串联：全部串联：全部筛检试验结果均为阳性筛检试验结果均为阳性者才定为阳性。该法可以提高特异度。者才定为阳性。该

32、法可以提高特异度。 并联：只要有任何一项筛检试验结并联：只要有任何一项筛检试验结果为阳性就可定为阳性。该法可以提果为阳性就可定为阳性。该法可以提高灵敏度。高灵敏度。西安交通大学56平行试验与系列试验对灵敏度、特异度及预测值的影响平行试验与系列试验对灵敏度、特异度及预测值的影响 （现患率（现患率 20%） 灵敏度灵敏度 (%) 特异度特异度 (%) 阳性预测值阳性预测值 (%) 阴性预测值阴性预测值 (%) A 试验试验 80 60 33 92 B 试验试验 90 90 69 97 A 或或 B(平行平行) 98 54 35 99 A 和和 B(系列系列) 72 96 82 93 西安交通大学57平行试验：平行试验：总灵敏度灵总灵敏度灵(A)灵灵(B)灵灵(A)灵灵(B)总特异度特总特异度特(A)特特(B)系列试验：系列试验：总灵敏度灵总灵敏度灵(A)灵灵(B)总特异度特总特异度特(A)特特(B)特特(A)特特(B)西安交通大学58举例十万人口人群，某肿瘤现患率为十