第八章筛检与诊断试验的评价ppt课件.pptx

第八章 筛检与诊断试验的评价,本 章 内 容,筛检与诊断的定义和区别 筛检与诊断试验的评价指标 筛检与诊断试验的设计与实施 如何提高筛检与诊断试验的效率 筛检与诊断试验中的偏倚,第一节 概 述,一、概 念,（一）筛检（screening） 筛检是运用快速、简便的检验或其他措施将那些可能有病或有缺陷的但表面健康的人同那些真正无病或无缺陷的人区别开来。 筛检用到的各种手段和方法称为筛检试验。,（二）诊断（diagnosis）,诊断是指用各种公认的诊断标准对患病和非患病状况做出确切的结论，即把病人与可疑有病但实际无病者区别开来。 用于诊断的各种检查方法称为诊断试验。,3,1,2,2,3,筛检 诊断 治疗,筛检试验阴性无该病,筛检试验阳性经诊断后无该病,筛检试验阳性确诊患该病,筛检及诊断步骤示意图,1,治疗,筛检试验与诊断试验的区别,按筛检对象的范围分类 整群筛检(mass screening) 对一定范围内人群的全体对象开展普遍筛查，也称普查。 目标筛检(targeted screening) 根据流行病学特征选择高危人群进行筛检，也称选择性筛检。,二、筛检的分类,按所用筛检方法的多少分类 单项筛检（single screening) 用一种筛检方法检查某一疾病。 多项筛检（multiple screening) 同时使用多项筛检方法筛查，可同时筛检多个疾病。,二、筛检的分类,三、筛检的应用原则,筛检项目应当是公认确实需要的。2.明确筛检的目的。3.明确目标人群。4.具备有效的科学证据。5.筛检项目应与教育、检测、临床服务及项目管理相结合。,6. 筛检项目应该有质量保证机制，使筛检的潜在风险降至最小。 7.筛检项目应做到知情同意，保护隐私，并尊重筛检对象的自主选择权利。 8. 应保障筛检目标人群的公平性和可及性。 9. 项目开始时应规划项目的评价。 筛检的总体益处应大于危害。,三、筛检的应用原则,第三节 筛检与诊断试验的评价,将待评价诊断试验与诊断目标疾病的标准方法 “金标准”进行盲法重复试验，判定该诊断试验对疾病“诊断”的真实性和价值。,诊断试验的评价程序,评价指标,阳性,阴性,阳性,阴性,诊断试验的评价,诊断试验的结果与金标准的判定结果并不完全一致。,对诊断试验的评价，考虑以下几个方面： 真实性 可靠性 收益 简便性 价格,一、真实性（validity）,又称准确性、有效性、效度, 指诊断试验的测量值与实际情况相符合的程度，即正确判定受试者有病与无病的能力。,评价真实性的指标：,灵敏度和假阴性率 特异度和假阳性率 约登指数 似然比 符合率 Kappa分析（见可靠性评价） ROC曲线（见设计与实施）,1.灵敏度和假阴性率,（1）灵敏度 (Sensitivity，Se) 又称真阳性率，指诊断试验能将实际有病的人正确地判为患者的概率，反映了该诊断试验发现病人的能力。,是 否阳性 a b阴性 c d,Se =a/(a+c) 100%,（2）假阴性率(false negative rate , FNR),又称漏诊率，指诊断试验将实际有病的人错判为非患者的概率。,FNR = c/(a+c) 100% = 1-Se,是 否阳性 a b阴性 c d,2. 特异度和假阳性率 （1）特异度 (Specificity，Sp) 又称真阴性率，指诊断试验能将实际无病的人正确判为非患者的概率，反映了该诊断试验甄别非病人的能力。,Sp =d/(b+d) 100%,是 否阳性 a b阴性 c d,（2）假阳性率 (false positive rate，FPR）,又称误诊率，指诊断试验将实际无病的人错判为患者的概率。,FPR = b/(b+d) 100% =1-Sp,是 否阳性 a b阴性 c d,理想状态下，病人和非病人之间应有一严格的界限，将病人与非病人完全区分开来。,灵敏度与特异度有何关系？,正常,病人,A B,C,某诊断指标的数值,频数,实际情况：,A B,A B,A B,C,C,C,灵敏度和特异度的关系,糖尿病血糖试验不同血糖水平的灵敏度和特异度分布,灵敏度和特异度的关系,当试验方法和阳性标准固定时，每个诊断试验的灵敏度和特异度是恒定的。改变诊断试验正常和异常的临界点会影响灵敏度和特异度。Se升高，Sp就降低； Sp升高，Se就降低。,3.约登指数/正确诊断指数（Youden index, YI） 表示试验方法发现真正病人与非病人的总能力。 YI值范围在01之间，YI越大，诊断试验的真实性越好。,YI （灵敏度特异度）1 1（假阳性率假阴性率）,4. 似然比 (likelihood ratio, LR）, 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。阳性似然比阴性似然比,阳性似然比（LR+）： 说明病人中某诊断试验出现阳性结果的机会是非病人中出现阳性结果的多少倍。说明正确判断阳性的可能性是错误判断阳性可能性的多少倍。LR+ 值越大，试验结果阳性时为真阳性的概率越大，诊断价值越高。,阴性似然比（LR-）： 表明病人中诊断试验结果呈阴性的机会是非病人中呈阴性机会的多少倍。表示错误判断阴性的可能性是正确判断阴性可能性的多少倍。LR- 值越小，试验结果阴性时为真阴性的可能性越大，诊断价值越高。,5. 符合率（agreement rate), 又称准确度、一致率，指诊断试验中真阳性和真阴性之和占总受检人数的比例。,符合率=(a+d)/(a+b+c+d) 100%,反映了正确诊断患者与排除非患者的能力。,是 否阳性 a b阴性 c d, 指在相同条件下，诊断试验对同一研究对象重复检测结果的稳定程度，又称信度，精确度，可重复性，稳定性，重现性。 影响因素: 受试对象生物学变异、观察者变异、实验方法和条件的差异。,二、可靠性（reliability）,可靠性的评价指标： 定量指标 标准差、变异系数 定性指标 符合率、 诊断试验的一致性检验 Kappa分析,1. 标准差（S）和变异系数（CV）,用于定量测定诊断方法的可靠性评价。比值越小，可靠性越好。,2. 符合率（agreement rate),又称一致率，准确度，是指同一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受检人数的比率。,符合率=(a+d)/(a+b+c+d) 100%,用于定性测定诊断方法的可靠性评价。比值越大，可靠性越好。,甲检验师 + - + a b - c d,乙检验师,3. 诊断试验的一致性检验 Kappa分析,Kappa分析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。,两位检验师对100份手术标本检测的一致性分析,例：甲乙两检验师对100份手术标本检测的一致性结果见下表。,观察一致性(Po)机遇一致性(Pc) 实际一致性 =PoPc = 78% 51% = 27%,从上述分析可知，上表资料尽管观察一致性较高（78%），但由机遇所致的一致性达51%，实际一致性仅为27%。,观察一致性=机遇一致性+实际一致性,=,本例 kappa = 27% / 49% = 0.55,非机遇一致性 = 1Pc =100%51% = 49%,Kappa值判断标准,kappa值愈高，表示诊断试验的可靠性愈好。,一个诊断试验，具有较好的真实性，不一定具有较好的可靠性；可靠性较好，不一定真实性也好。在选择诊断试验是既要考虑其真实性，也绝不可忽略其可靠性。, 指诊断试验在人群中的应用效果。,三、诊断试验的收益,评价指标：预测值生物学效果卫生经济学评价,1. 预测值（predictive value，PV),指应用诊断试验的结果估计受检者患病或不患病可能性的大小，又称验后概率。 PV表示诊断试验能做出正确判断的概率，也表示试验结果的实际临床意义。,预测值：阳性预测值(PPV)指诊断试验结果为阳性的对象中真正病人所占的概率，反映了诊断试验阳性者真正患目标疾病的可能性。,是 否 阳性 a b 阴性 c d,(PPV) =a/(a+b) 100%,预测值：阴性预测值(NPV)指诊断试验结果为阴性的对象中真正无病者的概率，反映诊断试验阴性者真正未患目标疾病的可能性。,是 否 阳性 a b 阴性 c d,(NPV) =d/(c+d) 100%,预测值与灵敏度、特异度、患病率的关系,灵敏度和特异度 当患病率稳定时，Se越高，-PV越大；Sp越高，+PV越大。患病率 当Se、Sp不变时，不同患病率的人群中，预测值不同。患病率越高，+PV越大；患病率降低，-PV越大。,预测值的影响因素,通过P、Se、Sp计算预测值,PSe PSe(1-P)(1Sp),PPV =,(1-P)Sp(1-P)SpP(1Se),NPV =, 100%, 100%,判断一个筛检/诊断试验的应用价值时，一定要综合考虑试验的灵敏度、特异度以及受试人群的患病率。 报告诊断试验研究成果时必须说明进行研究的场所及研究对象来源。,2. 生物学效果,3. 卫生经济学评价 1）成本效益分析 成本：试验的全部费用 效益：经济效益 2）成本效果分析 效果：生物学效果 3）成本效用分析 效用：生活质量改善,第二节 设计与实施,筛检/诊断试验的评价程序,评价指标,阳性,阴性,阳性,阴性,一、确定金标准,金标准（Gold Standard） 公认的、可靠的、准确度最高的、能将有病和无病分开的标准方法。目的： 将研究人群准确地分为有病和无病两组。,常用金标准：病理学标准(组织活检和尸体解剖)外科手术或诊断性操作影像学检查微生物培养权威机构颁布的综合诊断标准,冠心病:冠状动脉造影肿瘤:病理学检查肾结石:手术发现,金标准是相对的，应结合临床具体情况选择。,金标准往往有创伤性，且费用高、耗时长，因此需探求一些新的诊断方法（诊断试验）或筛检方法，并比较其与金标准的差别、得失及推广价值等。,二、选择研究对象,总原则：研究对象应该能够代表诊断试验可能应用的目标人群。1. 病例组 选自经金标准证实的患有目标疾病的病人 反映该疾病的全部特征（典型和不典型、不同病情、不同病程阶段、并发症、有无治疗）,2. 对照组 选自经金标准证实的未患目标疾病的病人* 需要与研究疾病鉴别的其他病人* 注意对照组与病例组的可比性,二、选择研究对象,三、样本量的估计,与样本量有关的因素： 灵敏度 特异度 显著性检验水平 容许误差,n：所需样本量 ：正态分布中累计概率等于 /2时的u值：容许误差 p ：待评价筛检或诊断方法的灵敏度或特异度的估计值，计算病例组时p为灵敏度，计算对照组时p为特异度。,当Se和Sp均接近50%时：,对率进行平方根反正弦转换,当Se或Sp80%时：,n=57.3 /sin-1 ( / p ( 1-p ) 2,四、与金标准同步进行盲法比较,同步：同时、同地、同人群,（一）试验指标 1. 主观指标 2. 半客观指标 3. 客观指标,五、确定诊断试验的分界值,诊断指标确定后，应当确定一个分界值（也叫截断点，临界点），用以判定阳性与阴性（区分正常与异常）。诊断界值的确定影响率的计算。,（二）确定界值(cut off value)的原则,无病,有病,某诊断指标的数值,频数,理想状态下，病人和非病人之间应有一严格的界限，将病人与非病人完全区分开来。,正常,病人,A B,C,某诊断指标的数值,频数,实际情况：,A B,A B,A B,C,C,C,1.当早诊断有利于疾病治疗或康复，漏诊可能导致严重后果时，应选择灵敏度高的诊断标准，尽量检测出病人。此时特异度下降，假阳性率上升，导致确诊成本增大。,通常确定诊断界限的原则：,2.治疗效果不理想，且确诊和治疗费用较昂贵，误诊易导致对病人精神及肉体上的严重危害时，应选择特异度高的诊断标准。此时灵敏度下降，漏诊率上升。,正常,病人,A B,C,3. 当误诊和漏诊同等重要时，一般可把诊断标准定在病人与非病人分布的分界处，即灵敏度与特异度均高的位置，或正确诊断指数最大处。,（三）确定诊断试验界值的方法,1. 临床判断法 2. 正态分布法 标准正态分布 对数正态分布：对数变换后再计算 3. 百分位数法 偏态分布、分布类型不确定 4. ROC曲线法,受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve, ROC曲线), 是用诊断试验的不同诊断界值所对映的真阳性率和假阳性率作图得出的曲线，可表示灵敏度和特异度之间的关系。,糖尿病血糖试验不同血糖水平的灵敏度和特异度分布,血糖测定诊断糖尿病的ROC曲线,1） ROC曲线上最靠近左上角的点所对应的Se和Sp都较大，常以此点所对应的诊断界值作为最佳诊断界值。,2）比较两种及两种以上诊断试验的诊断价值时，ROC曲线下的面积越大，相应的诊断试验的准确度越高。,ROC曲线下的面积 (Area Under Curve，AUC)反映诊断试验的准确性。,优点： 1.可准确反映某试验方法灵敏度和特异度的关系，综合反映了诊断试验的准确性。 2.简单、直观，通过图形可观察试验方法的临床准确性，并可用肉眼作出判断。 3. ROC曲线评价方法不受患病率的影响。 局限性： ROC曲线图上显示的不是真正的判断值。,ROC曲线的优点与局限性,第四节 提高诊断试验效率的方法,同时既有高灵敏度又有高特异度的诊断试验很少。 提高诊断试验效率的方法：选择患病率高的人群采用联合试验,一、选择患病率高的人群,选择患病率高的人群：,一方面可使阳性预测值升高； 另一方面可使新发现的病例数增加，试验成本下降。,二、联合试验,系列（串联）试验（series test),平行（并联）试验（parallel test),1. 平行试验（并联试验）,阳性结果判断：只要有一项试验为“+”，就判断为“+” 。 阴性结果判断：所有试验均为“-” 时，即判断为“-” 。,并联试验提高了诊断试验的灵敏度和阴性预测值，漏诊率下降，但降低了特异度，假阳性率（误诊率）上升。,平行试验的灵敏度 =SeA+ SeB（1- SeA ） 平行试验的特异度 = SpA SpB,适用情况：,1.疾病对人群的影响很大，但尚无一种很敏感的试验，只有几种不太敏感的试验；2.急需迅速做出诊断的疾病。,阳性结果判断：各项试验均为“+”时，即判断为 “+”。 阴性结果判断：只要有一项试验为“-”，即判断为 “-”。,2、系列试验（串联试验）,串联试验提高了诊断试验的特异度和阳性预测值，假阳性率（误诊率）下降，但降低了灵敏度，漏诊率上升。,串联试验的灵敏度 =SeA SeB 串联试验的特异度 = SpA+ SpB（1- SpA ）,适用情况：,1.各单项试验的特异度均不高；2.不急于做出诊断，需要增加诊断的正确性；3.某种试验较昂贵或有创伤、有危险性的情况下，先选择简单、安全的试验，认为可疑时，再做昂贵或有危险的试验。,某联合试验对灵敏度、特异度及预测值的影响,第五节 筛检与诊断试验中 常见的偏倚,1. 领先时间偏倚,领先时间,1. 领先时间偏倚领先时间(lead time):是指从筛检发现可疑疾病到该病人出现症状而被常规诊断的时间间隔。领先时间偏倚(lead time bias)：指筛检诊断时间和临床诊断时间之差被解释为因筛检延长的生存时间。这种表面上延长的生存时间，实际上是筛检导致诊断时间提前所致的偏倚。,2. 病程长短引起的偏倚,病程长的疾病被筛检出的可能性高于病程短的病。,本 章 回 顾,比较筛检与诊断的不同筛检与诊断试验评价 掌握评价的三个方面及评价指标的计算、 主要指标间的关系诊断试验评价的设计 研究对象选择注意事项、确定阳性截断值的原则和方法（ROC曲线）熟悉提高试验效率的方法认识特有偏倚,