第7章 篩檢與診斷試驗的設計與評價

第7章篩檢與診斷試驗的

設計與評價Chapter7DesignandEvaluationofScreening&DiagnosticTest1編輯pptContent概述試驗方法的建立篩檢和診斷試驗的評價指標篩檢和診斷試驗判斷標準的確定提高試驗效率的方法2編輯ppt第一節(jié)概述Section1Introduction3編輯ppt提前期臨床期易感期臨床前期臨床前不可檢出期臨床前可檢出期暴露疾病發(fā)生篩檢出疾病出現(xiàn)癥狀診斷治療結局篩檢可查出疾病

如果疾病在臨床前期出現(xiàn)一些可以識別的異常特征，如腫瘤的早期標識物（biomarkers）、血壓升高、血脂升高等，則可使用一種或多種方法將其查出，并對其做進一步的診斷和治療，則可延緩疾病的發(fā)展，改善其預后

圖7-1疾病自然史和篩檢示意圖4編輯ppt(一)概念運用快速簡便的試驗或其他手段，從表面健康的人群中發(fā)現(xiàn)那些未被識別的可疑病人或有缺陷者將一般人群中可能有病或缺陷但表面健康的個體與可能無病者鑒別開來它是從一般人群中早期發(fā)現(xiàn)可疑病人的一種措施，不是對疾病做出診斷一、篩檢(screening)第一節(jié)概述5編輯ppt第一節(jié)概述6編輯ppt一、篩檢

(二)類型(typeofscreening)1.按篩檢對象的范圍整群篩檢（massscreening）普查（患/發(fā)病率很高的情況）選擇性篩檢（selectivescreening）高危人群2.按篩檢項目的多少單項篩檢（singlescreening）一種篩檢試驗篩檢一種疾病多項篩檢（multiplescreening）多項篩檢試驗篩檢一種疾病第一節(jié)概述7編輯ppt一、篩檢

(二)類型(typeofscreening)

cont.3.按篩檢的目的治療性篩檢（therapeuticscreening）子宮頸癌篩檢，發(fā)現(xiàn)早期病變者，給予手術治療預防性篩檢（preventivescreening）高血壓篩檢4.按篩檢組織的方式主動性篩檢（activescreening）宣傳、動員群眾到篩檢服務地點進行檢查機會性篩檢（opportunisticscreening）日常醫(yī)療服務與目標疾病篩檢相結合第一節(jié)概述8編輯ppt一、篩檢

(三)目的(objectiveofscreening)1.早期發(fā)現(xiàn)病人在外表健康的人群中發(fā)現(xiàn)可能患有某病的個體，并進一步進行確診和早期治療，實現(xiàn)二級預防（“三早”）2.篩檢高危人群發(fā)現(xiàn)人群中某些疾病的高危個體，并從病因?qū)W的角度采取措施，以減少達到疾病的發(fā)生，降低疾病的發(fā)病率，達到一級預防的目的3.研究疾病的自然史識別疾病的早期階段，幫助了解疾病的自然史4.開展流行病學監(jiān)測定期對人群進行篩檢，發(fā)現(xiàn)隱性感染者，揭示疾病的“冰山現(xiàn)象(Icebergphenomenon)”（參見P176）第一節(jié)概述9編輯ppt二、診斷

(一)篩檢試驗與診斷試驗的區(qū)別

篩檢試驗診斷試驗對象健康人或無癥狀的病人病人或篩檢陽性者目的把可能患有某病的個體與可能無病者區(qū)分開來把病人與可疑有病但實際無病的人區(qū)分開來要求快速、簡便、安全，有高靈敏度

復雜、準確性和特異度高費用經(jīng)濟、簡單、廉價一般花費較高處理陽性者須進一步作診斷試驗以確診陽性者要隨之以嚴密觀察和及時治療第一節(jié)概述10編輯ppt1.診斷疾病2.篩檢無癥狀的病人3.疾病的隨訪4.判斷疾病的嚴重性5.估計疾病的臨床過程及其預后6.估計對治療的反應7.測定對治療的實際反應二、診斷

(二)診斷試驗的用途第一節(jié)概述11編輯ppt三、篩檢的應用原則

(一)篩檢試驗的應用條件第一節(jié)概述1.有較高的特異度和靈敏度，能有效區(qū)別病人和非病人2.試驗方法要快速、簡單、易行、廉價、易接受3.試驗方法安全、可靠，盡可能減少痛苦篩檢試驗應具備的五個特征快速、簡單、廉價、可接受、安全12編輯ppt三、篩檢的應用原則

(二)篩檢的應用原則1.篩檢的疾病是當?shù)氐闹卮蠊残l(wèi)生問題，患病率高，人群危害大，不控制將會造成嚴重后果2.對篩檢的疾病有進一步確診的方法和條件3.有效的治療方法，即不適用于易診斷但無治療方法的疾病4.明確該病的自然史5.有較長的潛伏期（傳染?。┗蚺R床前期（慢性病），便于篩檢出更多的病例6.適當?shù)暮Y檢技術7.應考慮篩檢成本與收益問題第一節(jié)概述13編輯ppt三、篩檢的應用原則

(三)篩檢的最基本條件1.適當?shù)暮Y檢方法2.確診方法3.有效的治療手段第一節(jié)概述14編輯ppt三、篩檢的應用原則

(四)倫理學問題(ethics)1.受試者知情同意2.有益無害3.公正平等三者缺一不可，否則將導致衛(wèi)生資源浪費，給篩檢試驗陽性者帶來生理和心理上的傷害等不良后果第一節(jié)概述15編輯ppt第2節(jié)試驗方法的建立Section2Setupofscreeningtest16編輯ppt新建篩檢試驗的評價方法將待評價的篩檢試驗與診斷目標疾病的標準方法，即“金標準”(goldstandard)進行同步盲法比較，判定該方法對疾病“診斷”的真實性和價值目標人群患者非患者真陽性A假陰性C假陽性B真陰性D金標準篩檢試驗第二節(jié)試驗方法的建立17編輯ppt一、選擇“金標準”金標準（goldstandard）也稱為標準診斷，指當前臨床醫(yī)學界公認的診斷某疾病最可靠的標準，能正確地將有病和無病者區(qū)分開來的一種試驗方法，是待研究方法的參照標準不同的疾病有不同的“金標準”常用金標準活檢、手術發(fā)現(xiàn)、微生物培養(yǎng)、尸檢、特殊檢查和影像診斷，以及長期隨訪的結果第二節(jié)試驗方法的建立18編輯ppt二、確定試驗指標第二節(jié)試驗方法的建立(一)主觀指標由被診斷者的主訴而確定的指標易受被診斷者的主觀影響(二)半客觀（或半主觀）指標根據(jù)診斷者的感覺而加以判斷的指標不同診斷者易出現(xiàn)不同的主觀判斷(三)客觀指標用客觀儀器加以測量的指標不依賴主觀意識判斷，比較可靠19編輯ppt三、選擇受試對象原則受試對象應能代表篩檢試驗可能應用的目標人群病例組金標準確診的患有目標疾病的各種臨床類型的病例對照組金標準證實未患有目標疾病者但患有與目標疾病易產(chǎn)生混淆的疾病正常人一般不宜納入對照組第二節(jié)試驗方法的建立20編輯ppt四、確定樣本量影響因素試驗的靈敏度和特異度篩檢——高靈敏度診斷——高特異度容許誤差δ，一般為0.05～0.10第一類錯誤概率(值)，一般為0.05第二節(jié)試驗方法的建立降低漏診率（假陰性率）降低誤診率（假陽性率）21編輯ppt四、確定樣本量(cont.)當靈敏度和特異度均接近50%時，樣本率分布趨于正態(tài)，計算公式p

為靈敏度——計算病例組所需樣本量p

為特異度——計算對照組所需樣本量當靈敏度或特異度小于20%或大于80%時，樣本率分布呈偏態(tài)，需對率進行平方根反正弦轉換第二節(jié)試驗方法的建立22編輯ppt四、確定樣本量(cont.)例待評價的篩檢試驗的估計靈敏度為75%，估計特異度55%，試計算病例組和對照組樣本量設

=0.05，

=0.08，則評價該篩檢試驗，病例組樣本量為113例，對照組樣本量為149例第二節(jié)試驗方法的建立23編輯ppt第3節(jié)篩檢和診斷試驗的

評價指標Section3Measuresofscreening&diagnostictest24編輯ppt評價指標

真實性（不受患病率影響）靈敏度、特異度、假陰性率、假陽性率、約登指數(shù)、陽性似然比、陰性似然比

可靠性標準差、變異系數(shù)、符合率、Kappa值

效益（受患病率、靈敏度、特異度影響）陽性預測值、陰性預測值第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標25編輯ppt評價結果整理表試驗金標準合計患者非患者陽性真陽性A假陽性BA+B陰性假陰性C真陰性DC+D合計A+CB+DA+B+C+D表7-1試驗結果評價表第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標漏診誤診26編輯ppt一、真實性（validity）概念真實性，又稱準確性、效度，指測量值與實際值符合的程度，是指將病人和正常人正確區(qū)分開的能力評價指標1.靈敏度與假陰性率2.特異度與假陽性率3.約登指數(shù)（正確指數(shù)）4.陽性似然比與陰性似然比第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標27編輯ppt一、真實性（validity）

1.靈敏度與假陰性率1)靈敏度(sensitivity，SE)又稱真陽性率(truepositiverate)，是指將實際有病的人正確地判斷為病人的能力反映篩檢試驗發(fā)現(xiàn)病人的能力篩檢試驗金標準合計患者非患者陽性真陽性ABA＋B陰性假陰性CDC＋D合計A＋CB＋DN第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標28編輯ppt一、真實性（validity）

1.靈敏度與假陰性率2)假陰性率(falsenegativerate，F(xiàn)NR)又稱漏診率，指實際有病者而被判定為非病者的百分比反映篩檢試驗漏診病人的情況篩檢試驗金標準合計患者非患者陽性真陽性ABA＋B陰性假陰性CDC＋D合計A＋CB＋DN第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標29編輯ppt一、真實性（validity）

2.特異度與假陽性率1)特異度(specificity，SP)又稱真陰性率(truenegativerate)，是指將實際未患某病的人正確地判斷為非病人的能力反映篩檢試驗確定非病人的能力篩檢試驗金標準合計患者非患者陽性A假陽性BA＋B陰性C真陰性DC＋D合計A＋CB＋DN第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標30編輯ppt一、真實性（validity）

2.特異度與假陽性率2)假陽性率(falsepositiverate，F(xiàn)PR)又稱誤診率，是指實際無病者而被判定為有病者的百分比反映篩檢試驗誤診病人的情況篩檢試驗金標準合計患者非患者陽性A假陽性BA＋B陰性C真陰性DC＋D合計A＋CB＋DN第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標31編輯ppt一、真實性（validity）

3.約登指數(shù)（Youden’sindex）概念又稱正確指數(shù)，靈敏度與特異度之和減去1表示篩檢方法發(fā)現(xiàn)真正病人與非病人的總能力取值范圍0～1指數(shù)越大，真實性越好第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標32編輯ppt一、真實性（validity）

4.似然比（likelihoodratio,LR）概念有病者中得出某一篩檢試驗結果的概率與無病者得出這一概率的比值全面反映篩檢試驗的診斷價值只涉及靈敏度與特異度，不受患病率的影響種類陽性似然比陰性似然比第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標33編輯ppt一、真實性（validity）

4.似然比（likelihoodratio,LR）(1)陽性似然比(positivelikelihoodratio,＋LR)篩檢結果的真陽性率(患者組)與假陽性率(非患者組)之比反映篩檢試驗正確判斷陽性的可能性是錯誤判斷陽性可能性的倍數(shù)比值越大，試驗結果陽性時為真陽性的概率越大篩檢試驗金標準合計患者非患者陽性真陽性A假陽性BA＋B陰性CDC＋D合計A＋CB＋DN第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標34編輯ppt一、真實性（validity）

4.似然比（likelihoodratio,LR）(2)陰性似然比(negativelikelihoodratio,－LR)篩檢結果的假陰性率(患者組)與真陰性率(非患者組)之比反映篩檢試驗錯誤判斷陰性的可能性是正確判斷陰性可能性的倍數(shù)比值越小，試驗結果陰性時為真陰性的可能性越大篩檢試驗金標準合計患者非患者陽性ABA＋B陰性假陰性C真陰性DC＋D合計A＋CB＋DN第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標35編輯ppt一、真實性（validity）

4.似然比（likelihoodration,LR）似然比與篩檢試驗的關系陽性似然比（＋LR）越大，篩檢試驗越好陰性似然比（－LR）越小，篩檢試驗越好通常選擇陽性似然比較大的方法第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標36編輯ppt例70例糖尿病患者及510例非糖尿病者在口服葡萄糖2小時后進行血糖試驗，若以血糖≥6.1mmol/L為篩檢陽性界值，其檢測結果為70例糖尿病患者中62例陽性；510例非糖尿病者中348例陰性1)列出表格2)試評價該篩檢試驗的真實性第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標A+CDAB+D37編輯ppt例篩檢血糖水平(≥6.1mmol/L)金標準合計患者非患者陽性62162224陰性8348356合計70510580表7-2血糖試驗結果(1)列表第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標38編輯ppt例篩檢血糖水平(≥6.1mmol/L)金標準合計患者非患者陽性62162224陰性8348356合計70510580表7-3血糖試驗結果(2)計算39編輯ppt二、可靠性（reliability）概念可靠性又稱可重復性（repeatability）、信度或精密度指在完全相同的條件下，重復進行某項試驗時獲得相同結果的穩(wěn)定程度評價指標1.標準差和變異系數(shù)2.符合率與Kappa值第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標40編輯ppt二、可靠性（reliability）

1.標準差和變異系數(shù)標準差衡量觀察值變異程度變異系數(shù)描述觀察值相對離散程度標準差和變異系數(shù)的值越小，表示可靠性越好，精密度越高第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標41編輯ppt二、可靠性（reliability）

2.符合率與Kappa值(1)符合率(agreement/consistencyrate)又稱觀察一致率，是篩檢試驗結果與標準診斷結果相同的人數(shù)占總受檢人數(shù)的比例篩檢試驗金標準合計患者非患者陽性ABA＋B陰性CDC＋D合計A＋CB＋DN第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標42編輯ppt二、可靠性（reliability）

2.符合率與Kappa值(2)Kappa值篩檢試驗金標準合計患者非患者陽性ABR1陰性CDR2合計C1C2N第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標43編輯ppt(二)可靠性（reliability）

2.符合率與Kappa值(2)Kappa值取值范圍：－1～＋1Kappa＜0：觀察一致率小于機遇所致一致率Kappa=－1：兩結果完全不一致Kappa＝0：觀察一致率完全由機遇所致Kappa＞0：觀察一致率大于機遇所致一致率Kappa＝1：兩結果完全一致根據(jù)Kappa值判斷一致性強度Kappa＞0.75，一致性好0.40≤

Kappa≤

0.75，一致性中等Kappa＜0.40，一致性差第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標44編輯ppt例篩檢血糖水平(≥6.1mmol/L)金標準合計患者非患者陽性62162224陰性8348356合計70510580表7-3血糖試驗結果(2)計算符合率、Kappa值該項篩檢試驗與金標準的符合率為70.7%，兩種檢驗方法的一致性差（Kappa=0.291＜0.40）45編輯ppt二、可靠性（reliability）影響試驗可靠性的因素與控制措施1.試驗條件的影響測量儀器不穩(wěn)定等控制：嚴格規(guī)定試驗條件2.觀察者血壓測量者的不一致性控制：培訓觀察者3.受試對象生物學變異血壓在一天內(nèi)不同時間的測量值存在變異控制：規(guī)定統(tǒng)一的測量時間、條件等第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標46編輯ppt三、效益（effectiveness）1.預測值（predictivevalue）概念又稱診斷價值，表示試驗能做出正確判斷的概率，也表示試驗結果的實際臨床意義應用篩檢結果來估計受檢者患病和不患病可能性大小種類陽性預測值陰性預測值第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標47編輯ppt(一)預測值（predictivevalue）

1.陽性預測值（positivepredictivevalue）概念指篩檢試驗陽性者(A+B)患目標疾病的可能性試驗陽性結果中真正患病（真陽性）的比例篩檢試驗金標準合計患者非患者陽性ABA＋B陰性CDC＋D合計A＋CB＋DN第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標48編輯ppt(一)預測值（predictivevalue）

2.陰性預測值（negativepredictivevalue）概念指篩檢試驗陰性者(C+D)不患目標疾病的可能性試驗陰性結果中真正不患?。ㄕ骊幮裕┑谋壤Y檢試驗金標準合計患者非患者陽性ABA＋B陰性CDC＋D合計A＋CB＋DN第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標49編輯ppt例篩檢血糖水平(≥6.1mmol/L)金標準合計患者非患者陽性62162224陰性8348356合計70510580表7-2血糖試驗結果計算陽性預測值、陰性預測值該篩檢試驗靈敏度(88.6%)較高，其陰性預測值(97.8%)較高但特異度(68.2%)較低，其陽性預測值(27.7%)較低篩檢試驗的靈敏度越高，則陰性預測值越高篩檢試驗的特異度越高，則陽性預測值越高50編輯ppt(二)影響預測值的因素陽性預測值、陰性預測值與患病率、靈敏度和特異度的關系，根據(jù)Bayes定理可用以下公式表示第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標51編輯ppt注：圖中實線為陽性預測值曲線，虛線為陰性預測值曲線第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標編輯ppt表7-3在靈敏度、特異度和患病率不同水平時某人群糖尿病篩檢的結果患病率(%)

靈敏度(%)特異度(%)篩檢結果金標準

合計陽性預測值(%)陰性預測值(%)患者非患者505050＋2502505005050－250250500合計5005001000205050＋1004005002080－100400500合計2008001000209050＋1804005803195－20400420合計2008001000205090＋100801805688－100720820合計2008001000一定降低降低升高升高降低降低升高一定第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標53編輯ppt預測值與診斷價值的關系陽性預測值越大，則以陽性結果診斷疾病的正確率越大陰性預測值越大，則以陰性結果排除非病人的正確率越大若某項篩檢試驗的陽性預測值和陰性預測值均較大，則其診斷價值較好，可信度較高第三節(jié)篩檢和診斷試驗的評價指標54編輯ppt第4節(jié)篩檢和診斷試驗

判斷標準的確定Section4Setcut-offpointforscreening&diagnostictest55編輯ppt篩檢試驗陽性結果截斷值的確定對篩檢試驗測得的觀察值進行界定，即正常與異常，以區(qū)分某人可能“已患”或“未患”某病，也就是劃分該試驗陽性與陰性的標準如何確定篩檢試驗陽性結果的截斷值（cutoffpoint）或臨界點，與篩檢試驗測得病人與非病人的觀察值的分布有關第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定56編輯ppt(一)靈敏度和特異度的關系靈敏度和特異度均可達到100%靈敏度和特異度均可達到100%靈敏度和特異度不可能同時達到100%靈敏度達到100%假陽性率(誤診率)較高特異度達到100%假陰性率(漏診率)較高第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定CDE57編輯ppt(二)確定判斷標準的原則根據(jù)觀察值分布圖確定臨界點需考慮的情況1.如果靈敏度和特異度同等重要，臨界點定在交界處2.如果假陽性者作進一步診斷的費用太高，可將臨界點向右移，以提高特異度3.疾病的預后不嚴重，且診療方法不理想，臨界點右移，以提高特異度4.疾病的預后差，漏診病人可能帶來嚴重后果，且目前又有可靠的治療方法，則臨界點向左移，以提高靈敏度第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定CDE58編輯ppt(三)確定判斷標準的方法1.均數(shù)加減標準差法正態(tài)分布的計量資料，如2.百分位數(shù)法任何分布的計量資料，更適用于偏態(tài)分布，如P2.5～P97.53.根據(jù)實際情況人為確定判斷標準基于病例和正常人的分布曲線4.受試者工作特征曲線第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定59編輯ppt(三)確定判斷標準的方法受試者工作特征曲線（receiveroperatorcharacteristiccurve,ROC曲線）以真陽性率（靈敏度）為縱軸，假陽性率（1－特異度）為橫軸作圖得出的曲線曲線上的任意一點代表某項篩檢試驗的特定陽性標準值相對應的靈敏度和特異度值反映靈敏度和特異度的關系決定最佳臨界點曲線上距離左上角最近的點，其對應的靈敏度和特異度均相對最優(yōu)，漏診和誤診之和最小第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定60編輯ppt糖尿病血糖試驗不同血糖水平的靈敏度和特異度分布餐后2小時血糖（mg/100ml）靈敏度（％）特異度（％）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例第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定61編輯ppt繪制ROC曲線步驟1.假陽性率（1－特異度）為橫軸，真陽性率（靈敏度）為縱軸2.用各個診斷點對應的靈敏度和假陽性率在圖中作出散點3.用直線連接各相鄰兩點構建曲線，該曲線稱為受試者工作特征曲線（ROC曲線）第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定特異度(%)0100假陽性率(誤診)假陰性率(漏診)010062編輯pptROC曲線的特征1.ROC曲線一定通過(0,0)和(1,1)兩點(0,0):靈敏度為0

特異度為1(1,1):靈敏度為1

特異度為02.診斷試驗完全無價值時（靈敏度=假陽性率），是一條從原點到右上角的對角線，這條線稱為機會線(1,1)(0,0)第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定63編輯pptROC曲線的特征(cont.)3.ROC曲線一般位于機會線的上方離機會線越遠，診斷準確度越高最好的診斷試驗的ROC曲線從原點垂直上升至左上角，然后水平到達右上角第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定64編輯pptROC曲線也可用來比較兩種或多種篩檢試驗的診斷價值。除了直觀比較的方法外，還可計算ROC曲線下的面積。ROC曲線第四節(jié)篩檢和診斷試驗判斷標準的確定65編輯ppt第5節(jié)提高試驗效率的方法Section5Improveefficiencyofscreening&diagnostictest66編輯ppt提高試驗效率的方法1.選擇患病率高的人群（即高危人群）2.選用高靈敏度的篩檢試驗3.采用聯(lián)合試驗第五節(jié)提高試驗效率的方法67編輯ppt聯(lián)合試驗概念在實施篩檢時，可采用多項篩檢試驗檢查同一受試對象，以提高篩檢的靈敏度或特異度，增加篩檢的收益，這種方式稱為聯(lián)合試驗種類串聯(lián)試驗:全部篩檢試驗