第六章-诊断试验-流行病与卫生统计学系-教学课件

第六章诊断试验流行病与卫生统计学系教学课件第六章诊断试验流行病与卫生统计学系教学课件第一节概念诊断试验的定义：诊断试验（diagnostictest）是指应用各种实验、医疗仪器等手段或方法对患者进行检查，以对疾病作出诊断的试验，即应用一定的诊断方法把前来就诊的人区分为患某病的病人和非病人第一节概念诊断试验的定义：诊断试验（diagno本章重点学习诊断试验的设计、评价指标及评价方法诊断试验评价的主要内容依据设计要求：包括选择适宜的金标准作比较；选择适合数量的研究对象；盲法收集试验结果资料；评价分析诊断试验的真实性、可靠性和收益；掌握诊断试验评价的原则。本章重点学习诊断试验的设计、评价指标及评价方法第二节诊断试验评价的设计一、确定金标准(goldstandard)：当前公认最好的、准确性相对好的、可靠的诊断方法。常用的金标准：手术、病理解剖、特殊影像等目的：区分有病人群和无病人群，防止错误分类偏倚第二节诊断试验评价的设计一、确定金标准(golds二、选择研究对象病例组人群和对照组人群选择应采用随机化原则，保证样本的代表性及结果的外推性。病例组：应包括研究疾病的各型病例或患者对照组：应选择需要没有目标疾病但与目标疾病易混淆的其它病例二、选择研究对象病例组人群和对照组人群选择应采用随机化原则，三、样本量的估计预先估计诊断试验的灵敏度和特异度显著性水平允许误差根据公式计算(教科书89页)三、样本量的估计预先估计诊断试验的灵敏度和特异度四、盲法判定和比较试验结果收集和分析待评价诊断试验的结果时，特别是试验结果为弱阳性或弱阴性时，应用盲法观察结果，以减少人为的主观偏差，保证比较结果的真实性。四、盲法判定和比较试验结果收集和分析待评价诊断试验的结果时，五、评价指标的统计分析和结果报告金标准与待检的研究试验结果差异比较全面分析、评价和报告诊断试验的真实性、可靠性和收益评价、分析、处理诊断试验中可能出现的偏倚五、评价指标的统计分析和结果报告金标准与待检的研究试验结果差第三节诊断试验的观察指标及判断标准观察指标：主观指标、客观指标介于两者之间的半主观指标界值或截断值：试验结果从阴性变化为阳性的分界点。不同判断标准或分界值会对诊断试验的结果产生明显影响。改变界值会影响试验的灵敏度和特异度以及阳性预测值和阴性预测值。第三节诊断试验的观察指标及判断标准观察指标：主观指标、客观一、观察指标客观指标：可用客观的仪器或试剂进行测定，很少依赖医生的主观判断和病人的主诉主观指标：主要是病人的主诉半主观指标：主要是凭借医生的主观感觉或判断一、观察指标客观指标：可用客观的仪器或试剂进行测定，很少依赖二、确定观察指标判断标准的方法原则：要求诊断标准的确定是达到最小的误诊率和漏诊率确定方法：①统计学方法：百分位数法、正态分布法②临床判断法：③以疾病预后的严重性规定的数值：④ROC曲线法(受试者工作特征曲线)：二、确定观察指标判断标准的方法原则：要求诊断标准的确定是达到ROC曲线法(受试者工作特征曲线)：以某不同分界点上的1-特异度(假阳性率)为横坐标，以灵敏度为纵坐标所得的曲线，即为受试者工作特征曲线(ROC曲线)界值确定：是取灵敏度和特异度之和的最大值。ROC曲线优点为方法简单、直观，可通过图形观察分析方法的准确性，反映某分析方法的灵敏度和特异度的关系；缺点是ROC曲线图上显示的不是真正的判断值，作图和显著性检验比较繁琐。ROC曲线法(受试者工作特征曲线)：以某不同分界点上的1-特表1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表1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图1餐后2小时糖尿病人及正常人血糖试验的ROC曲线ROC曲线用途之一：用来决定正常与异常最佳临界值（点）图1餐后2小时糖尿病人及正常人血糖试验的ROC曲线R

ROC曲线用途之二：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优选。

CT和放射性核素脑扫描诊断脑瘤的ROC曲线ROC曲线用途之二：可用来比较两种和两种以上诊断试验第四节诊断试验的评价一、诊断试验的真实性评价二、诊断试验的可靠性评价三、诊断试验的收益评价四、诊断试验的统计推断第四节诊断试验的评价一、诊断试验的真实性评价一、诊断试验的真实性评价是指测量值和实际值符合的程度。真实性：

诊断试验的评价资料整理为如下四格表一、诊断试验的真实性评价是指测量值和实际值符合的程度。真实灵敏度(Sen)：指一项诊断试验能将实际(真正)

有病的人正确诊断为病人的能力灵敏度又称敏感度或真阳性率，只与病例组有关漏诊率：指一项诊断试验将实际有病的人错误诊断为非病人的比率。漏诊率(假阴性率)=1-灵敏度灵敏度越高，漏诊越少(sensitivity)(一)灵敏度与漏诊率灵敏度(Sen)：指一项诊断试验能将实际(真正)(sens(二)特异度和误诊率特异度(Spe):一项诊断试验能将实际(真正)无病的人正确诊断为非病人的能力特异度又称真阴性率，只与非病例组有关误诊率：指一项诊断试验将实际无病的人错误诊断为病人的比率误诊率(假阳性率)=1-特异度约登指数(正确诊断指数)=灵敏度+特异度-1

(specificity)(二)特异度和误诊率特异度(Spe):一项诊断试验能将实际(诊断试验的评价诊断结果实际有病实际无病合计阳性阴性真阳性A真阴性D假阴性C假阳性BA+BC+DA+CB+DN灵敏度=A/A+C*100%特异度=D/D+B*100%合计诊断试验的评价诊断结果实际有病实际无病合计阳（三）诊断比值比诊断比值比（diagnosticoddsradio,DOR）：是评价诊断试验效能综合指标；概念：是病例组阳性比值与非病例组阳性比值之

比；计算公式教材92页意义：DOR值越大，诊断效率越好。（三）诊断比值比诊断比值比（diagnosticodds（四）约登指数（Youden'sindex）约登指数：又称正确诊断指数，是灵敏度和特异率之和减去1；计算公式：教材92页意义：表示诊断试验发现真正患者和非患者的总能力；数值越大，诊断试验的正确度越高。（四）约登指数（Youden'sindex）约登指数：又(五)似然比阳性似然比(﹢LR)：在诊断试验中，真阳性率与假阳性率的比值，表明诊断试验为阳性时患病与不患病机会的比值，比值越大，患病的概率越大阴性似然比(﹣LR)：在诊断试验中，假阴性率与真阴性率比值，表明在诊断试验为阴性时，患者检出阴性概率是与非患者的多少倍。(五)似然比阳性似然比(﹢LR)：在诊断试验中，真阳性率与假似然比的临床应用：在确定某项检验或某项体征的阳性似然比后，可根据患者的病史、体征作出验前概率的估计，再根据检测结果，应用似然比，可计算该病例患病的验后概率。方法如下：验前比=

验后比=验前比×似然比验后概率=验前概率1-验前概率验后比1+验后比例题93页似然比的临床应用：在确定某项检验或某项体征的阳性似然比后，可似然比是对诊断试验进行综合评价的重要指标，它综合了灵敏度和特异度的特征，是一个相对稳定的指标，不受患病率的影响，能够反映真实性的指标，在选择诊断试验时选择阳性似然比较高的方法。似然比是对诊断试验进行综合评价的重要指标，它综合了灵敏度和特二、诊断试验可靠性评价可靠性(reliability)：是指在相同条件下同一诊断试验对相同人群重复试验获得相同结果的稳定程度可靠性高，说明试验结果受随机误差的影响小，试验方法较好。二、诊断试验可靠性评价可靠性(reliability)：是指(一)符合率符合率(精密度、一致率或正确分类率)：指一项诊断试验正确诊断的病人数与非病人数之和占所有进行诊断人数的比率。指标：①符合率=②a+da+b+c+d(一)符合率符合率(精密度、一致率或正确分类率)：指一项诊断(二)诊断试验的一致性分析----Kappa分析Kappa值是一个测量分类变量的可靠性指标Kappa值的取值范围为-1~+1之间

K=-1，说明两医生的判断结果完全不一致

K=0，表示观察一致率完全由机遇所致

K=+1，两位医生的判断结果完全一致

K≤0.4时，表明一致性差；K≥0.75时，表明一致性极好。(二)诊断试验的一致性分析----Kappa分析Kappa值（三）计量指标的一致性分析－组内相关系数组内相关系数（intra-classcorrelationcoefficient，ICC）：表示测量对象个体差异的方差占总方差的比例。0≤ICC≤1，越接近1，说明个体差异对总方差的影响越大，测量误差影响越小，反之亦然；ICC≥0.75时，说明测量结果的重复性好。计算公式：教材95页（三）计量指标的一致性分析－组内相关系数组内相关系数（int(四)影响诊断试验可靠性的因素试验方法与条件的差异观察者的变异被观察者的变异(四)影响诊断试验可靠性的因素试验方法与条件的差异三、诊断试验的收益评价（一）诊断试验的绩效（performance）：包括预测值(predictivevalue)和正确分类率预测值(PV)：是指在已知试验结果的条件下，表

明有无疾病的概率阳性预测值：是指试验阳性结果中真正有疾病的

概率阴性预测值：是指试验阴性结果中真正无疾病的

概率三、诊断试验的收益评价（一）诊断试验的绩效（performa计算公式：计算公式：（二）经济学评价①成本效益分析：分析诊断成本包括试验所花的费用；效益是指通过诊断所节约的医疗费用②成本效果分析：效果是指通过试验所取得的社会效益，如延长寿命、生命质量提高。当试验花费一定的成本后，能取得大于成本的的效益或显著的社会效果时，试验才值。③成本效用分析：（二）经济学评价（三）影响试验效益的主要因素①疾病的患病率：影响预测值和新发现的病例数量。现患率高，阳性预测值高，新发现的病例数越多，效益越大。②灵敏度和特异度：可影响试验的预测值，还会直接影响试验的效益。③早期发现病例对预后的改善程度：（三）影响试验效益的主要因素四、诊断试验评价的统计推断表诊断试验评价指标的区间估计四、诊断试验评价的统计推断表诊断试验评价指标的区间估计表诊断试验评价指标的假设检验表诊断试验评价指标的假设检验第五节提高诊断试验效率的方法一、提高患病率(验前概率)当诊断试验的灵敏度和特异度不变时，阳性预测值随着患病率的升高而加大；或似然比固定时，验前概率提高，验后概率也会增大，验后概率越大，医生诊断疾病的把握性也越大。提高患病率的方法：询问病史、筛查高危人群、职业人群和特殊暴露人群、设立专科门诊等第五节提高诊断试验效率的方法一、提高患病率(验前概率)二、联合试验平行试验(并联试验)：几个试验中只要有一个试验呈阳性即诊断为阳性

优点：提高灵敏度、漏诊率降低

缺点：特异度降低，误诊率增高系列试验(串联试验)：几个试验中有一个阴性即诊断为阴性，全部阳性才诊断为阳性

优点：提高特异度，误诊率降低

缺点：灵敏度降低、漏诊率增高二、联合试验平行试验(并联试验)：几个试验中只要有一个试验呈联合试验的方式联合试验指标的计算教材99页，例题6-6。联合试验的方式联合试验指标的计算教材99页，例题6-6。三、联合试验的多元分析临床疾病表现复杂多样，故疾病诊断通常是综合临床症状、体征、化验及检测等多方面的结果作出，临床医生可利用多元回归、Logistic回归、判别分析、综合评价（如评分法）等方法对疾病进行综合计量诊断。联合试验多元分析见教材99页，例题6-7。三、联合试验的多元分析临床疾病表现复杂多样，故疾病诊断通常是第六节诊断试验的评价原则与金标准进行同步盲法比较观察对象的代表性样本量的大小诊断试验的重复性(可靠性)观察指标的判断标准的合理性(界值的确定)诊断试验的真实性联合试验的评价诊断试验的具体步骤诊断试验的实用性第六节诊断试验的评价原则与金标准进行同步盲法比较思考题简述诊断试验设计的基本内容。如何对诊断试验进行评价？如何提高诊断试验的效率？怎样对诊断试验的评价指标进行统计推断？如何评价诊断试验？思考题简述诊断试验设计的基本内容。第六章-诊断试验---流行病与卫生统计学系-教学课件第六章诊断试验流行病与卫生统计学系教学课件第六章诊断试验流行病与卫生统计学系教学课件第一节概念诊断试验的定义：诊断试验（diagnostictest）是指应用各种实验、医疗仪器等手段或方法对患者进行检查，以对疾病作出诊断的试验，即应用一定的诊断方法把前来就诊的人区分为患某病的病人和非病人第一节概念诊断试验的定义：诊断试验（diagno本章重点学习诊断试验的设计、评价指标及评价方法诊断试验评价的主要内容依据设计要求：包括选择适宜的金标准作比较；选择适合数量的研究对象；盲法收集试验结果资料；评价分析诊断试验的真实性、可靠性和收益；掌握诊断试验评价的原则。本章重点学习诊断试验的设计、评价指标及评价方法第二节诊断试验评价的设计一、确定金标准(goldstandard)：当前公认最好的、准确性相对好的、可靠的诊断方法。常用的金标准：手术、病理解剖、特殊影像等目的：区分有病人群和无病人群，防止错误分类偏倚第二节诊断试验评价的设计一、确定金标准(golds二、选择研究对象病例组人群和对照组人群选择应采用随机化原则，保证样本的代表性及结果的外推性。病例组：应包括研究疾病的各型病例或患者对照组：应选择需要没有目标疾病但与目标疾病易混淆的其它病例二、选择研究对象病例组人群和对照组人群选择应采用随机化原则，三、样本量的估计预先估计诊断试验的灵敏度和特异度显著性水平允许误差根据公式计算(教科书89页)三、样本量的估计预先估计诊断试验的灵敏度和特异度四、盲法判定和比较试验结果收集和分析待评价诊断试验的结果时，特别是试验结果为弱阳性或弱阴性时，应用盲法观察结果，以减少人为的主观偏差，保证比较结果的真实性。四、盲法判定和比较试验结果收集和分析待评价诊断试验的结果时，五、评价指标的统计分析和结果报告金标准与待检的研究试验结果差异比较全面分析、评价和报告诊断试验的真实性、可靠性和收益评价、分析、处理诊断试验中可能出现的偏倚五、评价指标的统计分析和结果报告金标准与待检的研究试验结果差第三节诊断试验的观察指标及判断标准观察指标：主观指标、客观指标介于两者之间的半主观指标界值或截断值：试验结果从阴性变化为阳性的分界点。不同判断标准或分界值会对诊断试验的结果产生明显影响。改变界值会影响试验的灵敏度和特异度以及阳性预测值和阴性预测值。第三节诊断试验的观察指标及判断标准观察指标：主观指标、客观一、观察指标客观指标：可用客观的仪器或试剂进行测定，很少依赖医生的主观判断和病人的主诉主观指标：主要是病人的主诉半主观指标：主要是凭借医生的主观感觉或判断一、观察指标客观指标：可用客观的仪器或试剂进行测定，很少依赖二、确定观察指标判断标准的方法原则：要求诊断标准的确定是达到最小的误诊率和漏诊率确定方法：①统计学方法：百分位数法、正态分布法②临床判断法：③以疾病预后的严重性规定的数值：④ROC曲线法(受试者工作特征曲线)：二、确定观察指标判断标准的方法原则：要求诊断标准的确定是达到ROC曲线法(受试者工作特征曲线)：以某不同分界点上的1-特异度(假阳性率)为横坐标，以灵敏度为纵坐标所得的曲线，即为受试者工作特征曲线(ROC曲线)界值确定：是取灵敏度和特异度之和的最大值。ROC曲线优点为方法简单、直观，可通过图形观察分析方法的准确性，反映某分析方法的灵敏度和特异度的关系；缺点是ROC曲线图上显示的不是真正的判断值，作图和显著性检验比较繁琐。ROC曲线法(受试者工作特征曲线)：以某不同分界点上的1-特表1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表1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图1餐后2小时糖尿病人及正常人血糖试验的ROC曲线ROC曲线用途之一：用来决定正常与异常最佳临界值（点）图1餐后2小时糖尿病人及正常人血糖试验的ROC曲线R

ROC曲线用途之二：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优选。

CT和放射性核素脑扫描诊断脑瘤的ROC曲线ROC曲线用途之二：可用来比较两种和两种以上诊断试验第四节诊断试验的评价一、诊断试验的真实性评价二、诊断试验的可靠性评价三、诊断试验的收益评价四、诊断试验的统计推断第四节诊断试验的评价一、诊断试验的真实性评价一、诊断试验的真实性评价是指测量值和实际值符合的程度。真实性：

诊断试验的评价资料整理为如下四格表一、诊断试验的真实性评价是指测量值和实际值符合的程度。真实灵敏度(Sen)：指一项诊断试验能将实际(真正)

有病的人正确诊断为病人的能力灵敏度又称敏感度或真阳性率，只与病例组有关漏诊率：指一项诊断试验将实际有病的人错误诊断为非病人的比率。漏诊率(假阴性率)=1-灵敏度灵敏度越高，漏诊越少(sensitivity)(一)灵敏度与漏诊率灵敏度(Sen)：指一项诊断试验能将实际(真正)(sens(二)特异度和误诊率特异度(Spe):一项诊断试验能将实际(真正)无病的人正确诊断为非病人的能力特异度又称真阴性率，只与非病例组有关误诊率：指一项诊断试验将实际无病的人错误诊断为病人的比率误诊率(假阳性率)=1-特异度约登指数(正确诊断指数)=灵敏度+特异度-1

(specificity)(二)特异度和误诊率特异度(Spe):一项诊断试验能将实际(诊断试验的评价诊断结果实际有病实际无病合计阳性阴性真阳性A真阴性D假阴性C假阳性BA+BC+DA+CB+DN灵敏度=A/A+C*100%特异度=D/D+B*100%合计诊断试验的评价诊断结果实际有病实际无病合计阳（三）诊断比值比诊断比值比（diagnosticoddsradio,DOR）：是评价诊断试验效能综合指标；概念：是病例组阳性比值与非病例组阳性比值之

比；计算公式教材92页意义：DOR值越大，诊断效率越好。（三）诊断比值比诊断比值比（diagnosticodds（四）约登指数（Youden'sindex）约登指数：又称正确诊断指数，是灵敏度和特异率之和减去1；计算公式：教材92页意义：表示诊断试验发现真正患者和非患者的总能力；数值越大，诊断试验的正确度越高。（四）约登指数（Youden'sindex）约登指数：又(五)似然比阳性似然比(﹢LR)：在诊断试验中，真阳性率与假阳性率的比值，表明诊断试验为阳性时患病与不患病机会的比值，比值越大，患病的概率越大阴性似然比(﹣LR)：在诊断试验中，假阴性率与真阴性率比值，表明在诊断试验为阴性时，患者检出阴性概率是与非患者的多少倍。(五)似然比阳性似然比(﹢LR)：在诊断试验中，真阳性率与假似然比的临床应用：在确定某项检验或某项体征的阳性似然比后，可根据患者的病史、体征作出验前概率的估计，再根据检测结果，应用似然比，可计算该病例患病的验后概率。方法如下：验前比=

验后比=验前比×似然比验后概率=验前概率1-验前概率验后比1+验后比例题93页似然比的临床应用：在确定某项检验或某项体征的阳性似然比后，可似然比是对诊断试验进行综合评价的重要指标，它综合了灵敏度和特异度的特征，是一个相对稳定的指标，不受患病率的影响，能够反映真实性的指标，在选择诊断试验时选择阳性似然比较高的方法。似然比是对诊断试验进行综合评价的重要指标，它综合了灵敏度和特二、诊断试验可靠性评价可靠性(reliability)：是指在相同条件下同一诊断试验对相同人群重复试验获得相同结果的稳定程度可靠性高，说明试验结果受随机误差的影响小，试验方法较好。二、诊断试验可靠性评价可靠性(reliability)：是指(一)符合率符合率(精密度、一致率或正确分类率)：指一项诊断试验正确诊断的病人数与非病人数之和占所有进行诊断人数的比率。指标：①符合率=②a+da+b+c+d(一)符合率符合率(精密度、一致率或正确分类率)：指一项诊断(二)诊断试验的一致性分析----Kappa分析Kappa值是一个测量分类变量的可靠性指标Kappa值的取值范围为-1~+1之间

K=-1，说明两医生的判断结果完全不一致

K=0，表示观察一致率完全由机遇所致

K=+1，两位医生的判断结果完全一致

K≤0.4时，表明一致性差；K≥0.75时，表明一致性极好。(二)诊断试验的一致性分析----Kappa分析Kappa值（三）计量指标的一致性分析－组内相关系数组内相关系数（intra-classcorrelationcoefficient，ICC）：表示测量对象个体差异的方差占总方差的比例。0≤ICC≤1，越接近1，说明个体差异对总方差的影响越大，测量误差影响越小，反之亦然；ICC≥0.75时，说明测量结果的重复性好。计算公式：教材95页（三）计量指标的一致性分析－组内相关系数组内相关系数（int(四)影响诊断试验可靠性的因素试验方法与条件的差异观察者的变异被观察者的变异(四)影响诊断试验可靠性的因素试验方法与条件的差异三、诊断试验的收益评价（一）诊断试验的绩效（performance）：包括预测值(predictivevalue)和正确分类率预测值(PV)：是指在已知试验结果的条件下，表

明有无疾病的概率阳性预测值：是指试验阳性结果中真正有疾病的

概率阴性预测值：是指试验阴性结果中真正无疾病的

概率三、诊断试验的收益评价（一）诊断试验的绩效（performa计算公式：计算公式：（二）经济学评价①成本效益分析：分析诊断成本包括试验所花的费用；效益是指通过诊断所节约的医疗费用②成本