【流行病学】筛检与诊断试验的评价课件

1、第八章 筛检与诊断试验的评价Evaluation of Screening and Diagnostic Test第1页，共68页。疾病自然史与筛检示意图开始暴露出现症状临床前可检查期 疾病发生临床诊断治疗 如果疾病在临床前期出现一些可以识别的异常特征，如肿瘤的早期标识物（biomarkers）、血压升高、血脂升高等，则可使用一种或多种方法将其查出，并对其做进一步的诊断和治疗，则可延缓疾病的发展，改善其预后。 易感期 临床前期 临床期 残疾、死亡 康 复第2页，共68页。疾病自然史与筛检示意图开始暴露出现症状临床前可检查期 疾病发生临床诊断治疗筛检康 复残疾、死亡 易感期 临床前期 临床期 诊

2、 断 第3页，共68页。学习目的 筛检、诊断试验基本概念ROC曲线确定诊断界值 试验真实性、可靠性和收益指标患病率、灵敏度、特异度和收益的关系 联合试验 第4页，共68页。第一节 概 述第四节 提高试验效率的办法 第三节 筛检与诊断试验的评价第二节 设计与实施第五节 试验中的常见偏倚 第5页，共68页。第一节 概 述一、概念 （一）筛检(screening) 是运用快速、简便的试验、检查或其他措施，在健康人群中将可疑病人或有缺陷但表面健康的人同真正无病的人区别开来。是早期发现可疑病人的一种措施, 不是对疾病做出诊断。第6页，共68页。用于筛检的检测方法称为筛检试验（screening test

3、)方 法：问卷询问、体格检查、内镜检查、X线检查、血清学检查、生物化学、基因检查。第7页，共68页。（二）诊断试验 诊断试验（diagnostic test）是指应用实验、仪器设备等手段检查就诊者，对疾病进行诊断的一切检测方法。包括各种实验室检查（生物化学、免疫学、微生物学、寄生虫学、病理学等）影像诊断（超声波、CT、X线、核磁共振等）仪器检查（心电图、脑电图、核素扫描、内窥镜等），还包括病史询问、体格检查等。 第8页，共68页。筛检试验与诊断试验的区别 筛检试验诊断试验对象不同 健康或表面健康人 患者或可疑患者 目的不同把病人及可疑病人无病者区分开来 病人可疑有病但实际无病的人区分开来要求不

4、同 快速、简便、高灵敏度 科学性、准确性费用不同简单、廉价 一般花费较贵 处理不同阳性者须进一步作诊断试验以便确诊结果阳性者要随之以治疗第9页，共68页。筛检诊断糖尿病肝癌结核病艾滋病第10页，共68页。8-1第11页，共68页。 按筛检对象的范围 按筛检项目的多少整群筛检 (mass screening)目标筛检 (targeted screening)单项筛检(single screening)多项筛检(multiple screening) 分 类 二、筛检分类和实施原则 第12页，共68页。 实施原则 重大的公共卫生问题 有进一步确诊的方法与条件 有条件进行有效的治疗和干预 有可供识别

5、的早期症状和体征或测量的标志 了解被筛检疾病的自然史第13页，共68页。第14页，共68页。第二节 设计与实施金标准待评价试验评价研究对象选择盲法判定结果比较第15页，共68页。一、确定“金标准” “金标准”是指当前临床医学界公认的诊断疾病的最可靠的方法，或者以一种被广泛接受或认可的具有高度灵敏度和特异度的诊断方法。也称为标准诊断。 通常包括：活检、手术发现、微生物培养、尸检、特殊检查和影像诊断，以及长期随访的结果。第16页，共68页。二、选择研究对象 选择受试对象的原则：受试对象应能代表诊断试验可能应用的目标人群。 病例组：指用金标准确诊“有病”的病例。应包含典型的、不典型病例，早、中、晚期

6、病例，轻、中、重病例、有和无并发症的患者。对照组：是指用金标准证实没有目标疾病的其他病例，特别是与该病容易混淆的病例。正常人一般不宜纳入对照组。第17页，共68页。三、盲法判定与结果比较 同步金标准方法与待评价方法同 时间、同地区、同人群中进行； 盲法测量者不了解情况； 比较与金标准的结果进行比较。第18页，共68页。四、确定诊断试验的界值 选用试验指标的类别 主观指标：疼痛 客观指标：血压 半客观指标：肿物的硬度 第19页，共68页。 确定界值的原则 区别正常和异常 mmHg 140 160 120 第20页，共68页。8-2第21页，共68页。病人与非病人某项检测值频数分布示意图 第22页

7、，共68页。选择诊断标准的原则 早期或及时诊断治疗效果理想的疾病，如果漏诊会造成严重后果，需要提高诊断试验的灵敏度；治疗效果不理想的疾病，如果误诊会造成严重后果，需要提高诊断试验的特异度；如果漏诊和误诊同等重要，应将诊断标准定在灵敏度和特异度均较高的位置。第23页，共68页。 均数加减标准差 百分位数法 临床判断法 ROC曲线法 确定诊断试验界值的方法 第24页，共68页。受试者工作特性曲线(receiver operator characteristic curve, ROC) 是以灵敏度为纵坐标，假阳性率（1-特异度）为横坐标作图得出的曲线，是确定诊断界值较为理想的一种方法。ROC曲线被用

8、来直观地确定诊断界值，一般选择曲线上尽量靠近左上方那一点定为截断点即诊断标准，此处试验的灵敏度和特异度均较高，假阳性率和假阴性率最小。第25页，共68页。第26页，共68页。 ROC曲线也可用来比较两种或多种筛检试验的诊断价值。除了直观比较的方法外，还可计算ROC曲线下的面积。 第27页，共68页。第三节 筛检与诊断试验的评价 诊断试验评价就是将待评试验与诊断目标疾病的标准方法，即“金标准”（gold standard），进行同步盲法比较，判定该方法对疾病“诊断”的真实性、可靠性、收益。 第28页，共68页。诊断试验的评价 金标准 待评试验 患者非患者合计 阳性真阳性 A假阳性 BA+B阴性假

9、阴性 C真阴性 DC+D合计A+CB+DN第29页，共68页。一、真实性的评价 真实性的指标 真实性（validity），亦称有效性，指测量值与实际值相符合的程度。用于评价真实性的指标有： 灵敏度与假阴性率 特异度与假阳性率 似然比 正确指数 第30页，共68页。筛检试验 金标准 合计 患者非患者阳性ABR1阴性CDR2合计C1C2N灵敏度(sensitivity)，又称真阳性率(true positive rate)，即实际有病而按该筛检试验的标准被正确地判为有病的百分比。它反映了筛检试验发现病人的能力。 （一）灵敏度与假阴性率 第31页，共68页。筛检试验 金标准 合计 患者非患者阳性AB

10、R1阴性CDR2合计C1C2N假阴性率(false negative rate)，又称漏诊率，指实际有病，根据筛检试验被确定为无病的百分比。它反映的是筛检试验漏诊病人的情况。第32页，共68页。筛检试验 金标准 合计 患者非患者阳性ABR1阴性CDR2合计C1C2N特异度(specificity)，又称真阴性率(true negative rate)，即实际无病按筛检标准被正确地判为无病的百分比。它反映了筛检试验确定非病人的能力。 （二）特异度与假阳性率 第33页，共68页。筛检试验 金标准 合计 患者非患者阳性ABR1阴性CDR2合计C1C2N假阳性率(false positive rate

11、)，又称误诊率，即实际无病，但根据筛检被判为有病的百分比。它反映的是筛检试验误诊病人的情况。 第34页，共68页。（三）似然比似然比（likelihood ratio, LR）属于同时反映灵敏度和特异度的复合指标，即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。该指标全面反映了筛检试验的诊断价值，非常稳定。它的计算只涉及灵敏度与特异度，不受患病率的影响。第35页，共68页。 阳性似然比(positive likelihood ratio,LR)是筛检结果的真阳性率与假阳性率之比。该指标反映了筛检试验正确判断阳性的可能性是错误判断阳性可能性的倍数。比值越大，试验结果阳性时为真阳性

12、的概率越大。 第36页，共68页。阴性似然比是筛检结果的假阴性率与真阴性率之比。该指标表示错误判断阴性的可能性是正确判断阴性可能性的倍数。比值越小，试验结果阴性时为真阴性的可能性越大。 阴性似然比(negative likelihood ratio, LR)第37页，共68页。也称约登指数（Youdens index），是灵敏度与特异度之和减去1，表示筛检方法发现真正病人与非病人的总能力。正确指数的范围在01之间。指数越大，其真实性越高。 正确指数 = (灵敏度 + 特异度) 1 =1 (假阴性率 + 假阳性率)（四）正确指数 第38页，共68页。人群某病患病状况与诊断结果的关系 诊断试验 患

13、病状况 合计患者非患者阳性16580245阴性45730775合计2108101020第39页，共68页。灵敏度=78.6%特异度=90.1%正确诊断指数=68.7%阳性似然比=7.94假阴性率=21.4%假阳性率=9.9%阴性似然比=0.24第40页，共68页。 理想的试验是灵敏度和特异度都为100%，即病人和非病人的检测值之间没有重叠，但实际上大多数医学检查的正常值和异常值在分布上有重叠。（五）灵敏度和特异度的关系 第41页，共68页。如果将诊断界值右移，特异度增高而灵敏度降低，假阴性率（漏诊率）增加；反之，将诊断界值左移，特异度降低而灵敏度增高，假阳性率（误诊率）增加。第42页，共68页

14、。糖尿病血糖试验不同血糖水平的灵敏度和特异度分布 餐后2小时血糖（mg/100ml）灵敏度（）特异度（）7098.68.88097.125.59094.347.610088.669.811085.784.112071.492.513064.396.914057.199.415050.099.616047.199.817042.9100.018038.6100.019034.3100.020027.1100.0第43页，共68页。二、可靠性的评价 可靠性(reliability)又称信度，指某一试验方法在相同条件下重复测量同一受试者时，所获结果的一致性。结果的一致程度越高，表明诊断试验所用检测方

15、法的稳定程度越好，可靠性越高。第44页，共68页。1.标准差和变异系数（coefficient of variance, CV) 标准差和变异系数的值越小，表示可重复性越好，精密度越高。反之，可重复性就越差，精密度越低。变异系数为标准差与算术均数之比。 变异系数(CV) =（标准差/算术均数）100% 第45页，共68页。2.符合率 符合率(agreement/consistency rate)，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。筛检试验 金标准 合计 患者非患者阳性ABR1阴性CDR2合计C1C2N第46页，共68页。3. Kappa值 Kappa值

16、=实际一致性/非机遇一致性筛检试验 金标准 合计 患者非患者阳性ABR1阴性CDR2合计C1C2N该值考虑了机遇因素对一致性的影响并加以校正，提高了判断的有效性。 第47页，共68页。Kappa值 一致性强度 0弱00.2轻0.210.40尚好 0.410.60中度 0.610.80高度0.811最强Kappa值判断标准 第48页，共68页。影响可靠性的因素 受试对象的生物学差异 试验因素所致的差异 观察者的变异 第49页，共68页。三、收 益预测值检出新病例及其预后卫生经济学评价第50页，共68页。1.预测值（predictive value, PV） 阳性预测值 阳性预测值(positiv

17、e predictive value, PPV): 是指试验阳性结果中真正患病(真阳性)的比例。筛检试验 金标准 合计 患者非患者阳性ABR1阴性CDR2合计C1C2N第51页，共68页。阴性预测值 阴性预测值(negative predictive value, NPV)是指筛检试验阴性者不患目标疾病的可能性。 筛检试验 金标准 合计 患者非患者阳性ABR1阴性CDR2合计C1C2N第52页，共68页。以血清肌酸激酶诊断急性心肌梗死试验为例计算PPV和NPV :第53页，共68页。筛检试验的灵敏度越高，阴性预测值越高；筛检试验的特异度越高，阳性预测值越高；预测值还与受检人群目标疾病患病率（P

18、）的高低密切相关。2.预测值与灵敏度、特异度、患病率的关系 第54页，共68页。阳性预测值、阴性预测值与患病率、灵敏度和特异度的关系，可用以下公式表示： 第55页，共68页。在灵敏度、特异度和患病率不同水平时某人群糖尿病筛检的结果患病率(%) 灵敏度(%) 特异度(%) 筛检结果 金标准 合计PPV(%)NPV(%)患者非患者5050502502505005050250250500合计 50050010002050501004005002080100400500合计 2008001000209050180400580319520400420合计 200800100020509010080180

19、5688100720820合计 2008001000第56页，共68页。第四节 提高试验效率的办法选择患病率高的人群采用联合试验第57页，共68页。一、选择患病率高的人群 （即高危人群） 当试验的灵敏度和特异度不变时，阳性预测值随患病率升高而增大，而阳性预测值越大，试验的价值和效率也越高。高危人群中的患病率要明显高于普通人群，显然，将高危人群作为研究对象可提高试验的价值和效率。第58页，共68页。1. 并联试验（parallel test）也称平行试验，是多个试验同时进行，只要有一个阳性就可判为平行试验阳性，认为疾病的证据存在。其优点是灵敏度提高，不易漏诊，缺点是特异度降低，误诊增多。 二、采用联合试验方法 第59页，共68页。2. 串联试验（series test）也称系列试验，是多个试验相继进行，前一个试验结果阳性就接着做下一个试验，一旦出现阴性结果就可判为系列试验阴性，作为无病处理，终止试验。只有各试验结果全部阳性才能判为系列试验阳