臨床診斷試驗評價及相關(guān)統(tǒng)計分析

1、 臨床診斷試驗評價及相關(guān)統(tǒng)計分析臨床診斷試驗評價及相關(guān)統(tǒng)計分析匯報人：張賽匯報人：張賽診斷試驗的評價指標(biāo) 1ROC曲線評價方法2假設(shè)檢驗及t檢驗34常見易混概念辨析診斷試驗的評價指標(biāo)診斷試驗的評價指標(biāo) 診斷試驗的研究設(shè)計診斷試驗的研究設(shè)計診斷試驗(diagnostic test)是評價某種疾病診斷方法的臨床試驗。確定金標(biāo)準(zhǔn)；選擇合格的研究對象；盲法評價。確定金標(biāo)準(zhǔn)確定金標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前醫(yī)學(xué)界公認的診斷某疾病最可靠、準(zhǔn)確度最高的診斷方法。常用的金標(biāo)準(zhǔn)包括l 病理學(xué)診斷（活檢、尸檢）病理學(xué)診斷（活檢、尸檢）l 外科手術(shù)或診斷性操作外科手術(shù)或診斷性操作l 特殊的影像學(xué)診斷特殊的影像學(xué)診斷l(xiāng) 權(quán)威機構(gòu)頒布的綜

2、合診斷標(biāo)準(zhǔn)權(quán)威機構(gòu)頒布的綜合診斷標(biāo)準(zhǔn)選擇研究對象選擇研究對象要求：代表性好、盲法試驗組l經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確診為某疾病的患者，具有反應(yīng)該疾病的全部經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)確診為某疾病的患者，具有反應(yīng)該疾病的全部特征，如病情、病程、癥狀體征、并發(fā)癥、治療或未治特征，如病情、病程、癥狀體征、并發(fā)癥、治療或未治療等。療等。對照組l經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)證實未患該疾病的患者（可患其它疾病）或正經(jīng)金標(biāo)準(zhǔn)證實未患該疾病的患者（可患其它疾?。┗蛘Ｈ?。常人。診斷試驗的評價指標(biāo)診斷試驗的評價指標(biāo) 基本指標(biāo)l靈敏度、特異度、誤診率、漏診率靈敏度、特異度、誤診率、漏診率預(yù)測值l陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值陽性預(yù)測值、陰性預(yù)測值綜合評價指標(biāo)l約登指數(shù)、陽性似然

3、比、陰性似然比約登指數(shù)、陽性似然比、陰性似然比診斷試驗的四表格診斷試驗的四表格 試驗 金標(biāo)準(zhǔn) 結(jié)果 有病D+ 無病D- 合計陽性T+ a b a+b陰性T- c d c+d 合計 a+c b+d N真陽性 假陽性假陰性 真陰性靈敏度與特異度靈敏度與特異度 靈敏度靈敏度(sensitivity)，又稱真陽性率，是實際患病且被試驗診斷為患者的概率，即患者被診斷為陽性的概率。 Se=P(T+| D+)=a/(a+c) 特異度特異度(specificity)，又稱真陰性率，是實際未患病而被試驗診斷為非患者的概率，即非患者被診斷為陰性的概率。 Sp=P(T-| D-)=d/(b+d) 誤診率與漏診率誤診

4、率與漏診率 誤診率誤診率(mistake diagnostic rate)又稱假陽性率，表示實際未患病，但被試驗診斷為患者的概率，反映非患者被錯誤診斷為可能性。 誤診率 = b / (b+d) 漏診率漏診率(omission diagnostic rate)又稱假陰性率，表示實際為患病，但被試驗診斷為非患病的概率，反映患者被錯誤診斷為可能性。 漏診率 = c / (a+c) 診斷試驗的靈敏度診斷試驗的靈敏度, ,特異度特異度, ,假陰性率假陰性率, ,假陽性率圖示假陽性率圖示 靈敏度靈敏度1假陰性率假陰性率1 特異度特異度1假陽性率假陽性率1 靈敏度靈敏度(1- )病例組 對照組特異度特異度(

5、1- ) 診斷界點診斷界點陽性預(yù)測值與陰性預(yù)測值陽性預(yù)測值與陰性預(yù)測值 陽性預(yù)測值陽性預(yù)測值(positive predictive value,+PV)l計算公式：+PVa / ( a + b )l診斷性試驗中陽性患者占全部患者的比例；l反映診斷指標(biāo)陽性時患者患某病的概率。 陰性預(yù)測值陰性預(yù)測值(negative predictive value,PV) l計算公式：PVd / (c + d )l檢查結(jié)果陰性的非患者占全部非患者的比例；l反映診斷結(jié)果陰性時受試者不會患某病的概率。綜合評價指標(biāo)綜合評價指標(biāo) 約登指數(shù)（約登指數(shù)（Youden Index，YI）l計算公式：YI=Se+Sp-1=T

6、PR-FPR，又稱正確指數(shù)l表示診斷試驗判斷真正患者和非患者的總能力l同時考慮靈敏度和特異度的指標(biāo)，數(shù)值越大，真實性越好（0.7） 陽性似然比陽性似然比(positive likelihood ratio，PLR)l計算公式：PLR = Se / ( 1 Sp )，真陽性與假陽性之比l表明陽性時患病與未患病機會的比值，比值愈大患病概率愈大 陰性似然比陰性似然比(negative likelihood ratio，NLR)l計算公式：NLR =（1- Se） / Sp，假陰性與真陰性之比l表明陰性時不患病與患病機會的比值，比值愈小患病概率愈大ROC曲線評價方法曲線評價方法ROC曲線曲線 在診斷試

7、驗中，對診斷指標(biāo)每一個可能的診斷界值，都能得到一個四格表，計算出這些四格表的靈敏度和特異度 ，以假陽性率（1特異度）為橫軸，以真陽性率（靈敏度） 為縱軸，作真陽性率與假陽性率曲線，該曲線稱之為受試者工作受試者工作特征曲線特征曲線(receiver operator characteristic curve) ROC曲線評價實例曲線評價實例表表1 心臟瓣膜受損與瓣膜完好者的縫隙值心臟瓣膜受損與瓣膜完好者的縫隙值瓣膜受損瓣膜受損瓣膜完好瓣膜完好0.580.100.130.030.410.070.130.030.180.070.070.000.150.050.050.000.150.030.030.

8、00ROC曲線評價實例曲線評價實例表表2心臟瓣膜影像判斷結(jié)果心臟瓣膜影像判斷結(jié)果試驗陽性定義試驗陽性定義abcd靈敏度靈敏度假陽性率假陽性率0.580010100.00.00.13505100.50.00.0762480.60.20.0583270.80.30.0394160.90.40.00107031.00.70.001010001.01.0ROC曲線評價實例曲線評價實例180.000.000.030.050.070.130.58ROC曲線臨床應(yīng)用曲線臨床應(yīng)用最佳診斷界值最佳診斷界值的確定的確定ROC曲線曲線比較兩種或兩比較兩種或兩種以上診斷性種以上診斷性試驗的診斷價試驗的診斷價值值ROC

9、曲線臨床應(yīng)用曲線臨床應(yīng)用 ROC曲線能很容易地查出任意界限值時的對疾病的識別能力。 選擇最佳的診斷界限值。ROC曲線越靠近左上角所對應(yīng)的靈敏度和特異度都是較大的,試驗的準(zhǔn)確性就越高。最靠近左上角的ROC曲線的點是錯誤最少的最好閾值，其假陽性和假陰性的總數(shù)最少。ROC曲線臨床應(yīng)用曲線臨床應(yīng)用 兩種或兩種以上不同診斷試驗對疾病識別能力的比較。在對同一種疾病的兩種或兩種以上診斷方法進行比較時，可將各試驗的ROC曲線繪制到同一坐標(biāo)中，以直觀地鑒別優(yōu)劣，靠近左上角的ROC曲線所代表的受試者工作最準(zhǔn)確。ROC曲線臨床應(yīng)用曲線臨床應(yīng)用 曲線越接近左上角，面積越接近1，說明試驗的準(zhǔn)確度越高；l越接近對角線，越

10、接近0.5，則說明試驗的準(zhǔn)確度越差；l一般認為：面積在0.50.7之間時診斷價值較低，在0.70.9之間時診斷價值中等，在0.9以上時診斷價值較高。診斷準(zhǔn)確度較低診斷準(zhǔn)確度較低（ 0.9）0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0FPRA 0.938FPRTPRTPRROC曲線基本概念小結(jié)曲線基本概念小結(jié)1234ROC曲線反映了靈敏度與特異度間的平衡。ROC曲線沿著左邊線，然后沿著上邊線越緊密，則試驗準(zhǔn)確度越高。ROC曲線沿著機會線（45對角線）越緊密，則試驗準(zhǔn)確度越低。ROC曲線下面積是重要的試驗準(zhǔn)確度指標(biāo)。 假設(shè)檢驗及假設(shè)檢驗及t檢驗檢驗假設(shè)檢驗的基本思想假設(shè)

11、檢驗的基本思想 小概率原理：小概率事件在一次試驗中是不大會發(fā)生的。小概率原理：小概率事件在一次試驗中是不大會發(fā)生的。下面我們用一例說明這個原則：下面我們用一例說明這個原則：兩個盒子，各裝有兩個盒子，各裝有100個球個球.一個盒子中的白球和紅球數(shù)一個盒子中的白球和紅球數(shù)99個白球個白球一個紅球一個紅球99個個另一盒中的白球和紅球數(shù)另一盒中的白球和紅球數(shù)99個紅球個紅球一個白球一個白球99個個假設(shè)檢驗的基本思想假設(shè)檢驗的基本思想將盒子密封；將盒子密封；現(xiàn)從兩盒中隨機取出一個盒子，現(xiàn)從兩盒中隨機取出一個盒子，問這個盒子里是白球問這個盒子里是白球99個還是紅球個還是紅球99個？個？假設(shè)檢驗的基本思想假

12、設(shè)檢驗的基本思想我們不妨先假設(shè)：我們不妨先假設(shè)：這個盒子里有這個盒子里有99個白球個白球.現(xiàn)在我們從中隨機摸出一個球，發(fā)現(xiàn)是現(xiàn)在我們從中隨機摸出一個球，發(fā)現(xiàn)是此時你如何判斷這個假設(shè)是否成立呢？此時你如何判斷這個假設(shè)是否成立呢？假設(shè)檢驗的基本思想假設(shè)檢驗的基本思想假設(shè)其中真有假設(shè)其中真有99個白球，個白球，摸出紅球的概率只有摸出紅球的概率只有1/100，這是小概率事件這是小概率事件. 小概率事件在一次試驗中竟然發(fā)生了，不小概率事件在一次試驗中竟然發(fā)生了，不能不使人懷疑所作的假設(shè)能不使人懷疑所作的假設(shè).小概率反證法小概率反證法假設(shè)檢驗的概念及分類假設(shè)檢驗的概念及分類 對所估計的總體首先提出一個假設(shè)

13、，然后通過樣本對所估計的總體首先提出一個假設(shè)，然后通過樣本數(shù)據(jù)去推斷是否拒絕這一假設(shè)，稱為假設(shè)檢驗。數(shù)據(jù)去推斷是否拒絕這一假設(shè)，稱為假設(shè)檢驗。假設(shè)假設(shè)檢驗檢驗假設(shè)檢驗的基本步驟假設(shè)檢驗的基本步驟123建立檢驗假建立檢驗假設(shè)，確定檢設(shè)，確定檢驗水準(zhǔn)驗水準(zhǔn) 選定檢驗方選定檢驗方法，計算檢法，計算檢驗統(tǒng)計量驗統(tǒng)計量 確定確定P P值，值，作出統(tǒng)計推作出統(tǒng)計推斷斷 建立檢驗假設(shè)，確定檢驗水準(zhǔn)建立檢驗假設(shè)，確定檢驗水準(zhǔn)123 假設(shè)有兩種：假設(shè)有兩種：l一是無效假設(shè)(null hypothesis)或稱零假設(shè)，記為H0，表示目前的差異是由于抽樣誤差引起的；l二是備擇假設(shè)(alternative hypot

14、hesis)或稱對立假設(shè)，記為H1，表示目前的差異是主要由于本質(zhì)上的差別引起。 檢驗水準(zhǔn)（顯著性水平）檢驗水準(zhǔn)（顯著性水平）l它是用來衡量原假設(shè)與實際情況差異是否明顯的標(biāo)準(zhǔn)；l通常取0.05 或 0.01；l檢驗水準(zhǔn)應(yīng)在設(shè)計時根據(jù)專業(yè)知識和研究目的確定單側(cè)檢驗或雙側(cè)檢驗以及檢驗水準(zhǔn)，不能在假設(shè)檢驗結(jié)果得出后再加以選擇。 選定檢驗方法，計算檢驗統(tǒng)計量選定檢驗方法，計算檢驗統(tǒng)計量123 明確單側(cè)檢驗還是雙側(cè)檢驗：明確單側(cè)檢驗還是雙側(cè)檢驗： l樣本均數(shù)(其總體均數(shù)為)與已知總體均數(shù)0的比較 目的 H0 H1l雙側(cè)檢驗是否0 =0 0l單側(cè)檢驗是否0 =0 0 或是否0 =0 0 山區(qū)成年男子平均脈搏

15、數(shù)高于一般人群 單側(cè) =0.05(2) 計算統(tǒng)計量 (3) 確定P值,作出統(tǒng)計推斷 查t界值表，t0.05,24=1.711，t0.10,24=1.318，得0.10P0.05，按=0.05水準(zhǔn)不拒絕H0，尚不能認為該山區(qū)健康成年男子的脈搏均數(shù)高于一般健康成年男子的脈搏均數(shù)。 692. 125/5 . 60 .722 .74/nsXsXtX常見易混概念辨析常見易混概念辨析相關(guān)分析與回歸分析相關(guān)分析與回歸分析23 變量之間的關(guān)系有兩種類型：變量之間的關(guān)系有兩種類型：l自變量和因變量之間存在著確定的關(guān)系函數(shù)關(guān)系；l變量與變量之間沒有確定的關(guān)系，但有著某種相關(guān)關(guān)系。 例如：人的身高與體重之間的關(guān)系。

16、高個子一般都重一些，矮個子例如：人的身高與體重之間的關(guān)系。高個子一般都重一些，矮個子常常較輕。但是身高和體重之間并沒有確定的函數(shù)關(guān)系，它們之間常常較輕。但是身高和體重之間并沒有確定的函數(shù)關(guān)系，它們之間只是存在著某種相關(guān)關(guān)系。只是存在著某種相關(guān)關(guān)系。 相關(guān)分析與回歸分析相關(guān)分析與回歸分析23 相關(guān)是指隨機變量之間的關(guān)系或聯(lián)系程度，相關(guān)分析是用相關(guān)系數(shù)來表示變量問相互的共變關(guān)系并判斷其密切程度的統(tǒng)計方法。 相關(guān)系數(shù)由英國統(tǒng)計學(xué)家K Pearson首創(chuàng)。因此稱為Pearson相關(guān)系數(shù)，一般用小寫英文字母r表示。 相關(guān)系數(shù)r的取值范圍為-1, 1，其絕對值大。說明兩變量線性關(guān)系好。反之線性關(guān)系差或不存

17、在線性關(guān)系；正號表示正相關(guān)，負號表示負相關(guān)。相關(guān)分析與回歸分析相關(guān)分析與回歸分析23 在兩個變量的相關(guān)關(guān)系中，如果其中一個是可以準(zhǔn)確確定的（以x表示），另一個變量是隨機變量隨機變量（以Y表示），若把x當(dāng)作自變量，把Y作為因變量，對這種情況的分析和討論就是回歸分析回歸分析。 回歸分析的實質(zhì)是找出因變量與自變量的相關(guān)關(guān)系的表達式 ，并利用其進行預(yù)測與控制。 決定系數(shù)R2可以作為回歸值與實際觀測值擬合程度的度量。 R2越接近1，說明二者的擬合程度越好。特別地，當(dāng)y與x呈線性相關(guān)關(guān)系時，樣本決定系數(shù)等于樣本相關(guān)系數(shù)的平方，即R2 =r2。相關(guān)系數(shù)與決定系數(shù)混淆相關(guān)系數(shù)與決定系數(shù)混淆23 將決定系數(shù)R

18、2稱為相關(guān)系數(shù)或相關(guān)系數(shù)的平方 符號使用混亂：r 、r2、R、 R2 混淆相關(guān)與回歸的概念靈敏度、檢測限、定量限靈敏度、檢測限、定量限23 IUPAC 規(guī)定靈敏度（靈敏度（m）表示被測組分濃度或含量改變一個單位時所引起的分析信號的變化，即m = dX /dcl其中X 為分析信號，c 為濃度或含量l在分析方法的校正曲線上，一般可以認為靈敏度就是分析校正曲線的斜率，曲線斜率越大，表示靈敏度越高。靈敏度、檢測限、定量限靈敏度、檢測限、定量限23 檢測限檢測限又稱檢出限，按照IUPAC 的規(guī)定，方法的檢出限是指產(chǎn)生一個能可靠地被檢出的分析信號所需的被測組分的最小濃度或含量。l這里“可靠”是建立在統(tǒng)計理論基礎(chǔ)上的可信程度。l若用Xd 表示分析方法的檢出限處的分析信號，則Xd =XB+KSB。其中K 為與檢出可靠性有關(guān)的系數(shù); XB為有限次測量的空白平均值，SB為有限次測量的空白標(biāo)準(zhǔn)偏差。l目前分析化學(xué)中常用的檢出限的K = 3靈敏度、檢測限、定量限靈敏度、檢測限、定量限23 為了表示定量測定的下限或能力，人們把在一定條件下能夠準(zhǔn)確測定的最低濃度或含量稱作方法的定量檢測限定量檢測限或測定限測定限 ( limit of quantitative determination，LQD)l在數(shù)值上，由大小為X = XB +10SB的分析信號所對應(yīng)的樣品