医学科研设计-医学诊断试验设计

1、诊断试验研究诊断试验研究天津医科大学公共卫生学院天津医科大学公共卫生学院卫生统计学教研室卫生统计学教研室芦文丽芦文丽诊断试验研究设计诊断试验研究设计 v诊断试验的意义诊断试验的意义 v诊断实验（试验）研究的基本方法诊断实验（试验）研究的基本方法 v诊断试验研究的步骤诊断试验研究的步骤 v诊断试验研究的评价指标诊断试验研究的评价指标 v诊断试验研究的评价诊断试验研究的评价 诊断试验的意义诊断试验的意义v诊断性实验是指临床医生用物理学、诊断性实验是指临床医生用物理学、生物化学、血清免疫学、影像学的生物化学、血清免疫学、影像学的检查以及临床检查。检查以及临床检查。v诊断试验研究是指采用金标准对诊诊断

2、试验研究是指采用金标准对诊断试验方法进行比较评价的研究。断试验方法进行比较评价的研究。 诊断试验研究的基本方法诊断试验研究的基本方法v依据诊断某病的金标准作盲法和同步依据诊断某病的金标准作盲法和同步试验的比较。试验的比较。v评价的主要内容是这种方法的准确度，评价的主要内容是这种方法的准确度，精密度和实用性。精密度和实用性。v理想的诊断试验应该是准确、精密度理想的诊断试验应该是准确、精密度高，安全，无不适感，作用迅速、简高，安全，无不适感，作用迅速、简便易行且价格低廉。其中准确度是最便易行且价格低廉。其中准确度是最重要的指标重要的指标。 诊断试验研究的步骤诊断试验研究的步骤 v确定金标准确定金标

3、准 v选择研究对象选择研究对象 v同步测试同步测试 v计算评价指标计算评价指标确定金标准确定金标准 金标准是用来与新的诊断方法相比较的，金标准是用来与新的诊断方法相比较的，是评价新诊断试验的参照物，是当前医是评价新诊断试验的参照物，是当前医学界公认的最可靠、准确度相当高的诊学界公认的最可靠、准确度相当高的诊断方法。断方法。 诊断试验中常用的金标准有：病理学检诊断试验中常用的金标准有：病理学检查（活检、尸解）；手术或诊断性操作查（活检、尸解）；手术或诊断性操作中所见；高科技精密仪器（中所见；高科技精密仪器（CT,BCT,B超，超，MRIMRI等）的诊断；长期随访临床观察所得的等）的诊断；长期随访

4、临床观察所得的结论。结论。 选择研究对象选择研究对象 经金标准确定的阳性组（患病经金标准确定的阳性组（患病组）：阳性组应具有反应该病的组）：阳性组应具有反应该病的全部特征全部特征 ; ;经金标准确定无该病的阴性组经金标准确定无该病的阴性组（患者或参照人群）：无该病的（患者或参照人群）：无该病的患者是指可能患有其他疾病的病患者是指可能患有其他疾病的病人。人。 同步测试同步测试 应用新的诊断试验方应用新的诊断试验方法对阳性组和阴性组作盲法对阳性组和阴性组作盲法同步测试法同步测试 诊断试验研究的评价指标诊断试验研究的评价指标 诊断试验与金标准相互比较数诊断试验与金标准相互比较数据的据的2 2* *2

5、 2四格表四格表 敏感性和特异性敏感性和特异性 评价诊断试验效率的统计学指评价诊断试验效率的统计学指标标诊断试验与金标准相互比较数据的诊断试验与金标准相互比较数据的2 2* *2 2四格表四格表 表表 1 诊断试验的评价结果诊断试验的评价结果 金标准金标准 阳性组阳性组+ 阴性组阴性组- 合计合计 阳性组阳性组+ a真阳性真阳性 b 假阳性假阳性 a+b 诊断试验诊断试验 阴性组阴性组- c 假阴性假阴性 d 真阴性真阴性 c+d 合计合计 a+c b+d N 敏感性和特异性敏感性和特异性适用于临床诊断的任何试验，都必适用于临床诊断的任何试验，都必须具备敏感性和特异性两个基本特征：须具备敏感性

6、和特异性两个基本特征：l敏感性：按照金标准，本试验方法敏感性：按照金标准，本试验方法可以检出本病的效能。可以检出本病的效能。l特异性：按照金标准，本试验方法特异性：按照金标准，本试验方法可以检出非本病的效能。可以检出非本病的效能。 敏感度敏感度(sensitivity,Pa)l定义：反映诊断试验敏感性的指标，即金标准定义：反映诊断试验敏感性的指标，即金标准确诊有病，而本次试验检查结果也是阳性的频确诊有病，而本次试验检查结果也是阳性的频率，又称真阳性率。率，又称真阳性率。l公式为公式为 Pa=a/(a+c) Pa=a/(a+c) l敏感度反映本次试验能够正确识别本病的能力，敏感度反映本次试验能够

7、正确识别本病的能力，敏感度与漏诊率的和为敏感度与漏诊率的和为1 1（100%100%）。研究者应）。研究者应选敏感度高的诊断方法，避免漏诊。选敏感度高的诊断方法，避免漏诊。 特异度（特异度（specificity，Pd）特异度是反映诊断试验特异性的指标，即金标特异度是反映诊断试验特异性的指标，即金标准确诊未患该病而本次试验检查结果为阴性的准确诊未患该病而本次试验检查结果为阴性的频率，又称真阴性率。频率，又称真阴性率。公式为公式为 Pd=d/(c+d)Pd=d/(c+d)特异度反映本次试验能够正确鉴别未患本病的特异度反映本次试验能够正确鉴别未患本病的效能。特异度与误诊率之和为效能。特异度与误诊率

8、之和为1 1（100%100%）。研）。研究者应选用特异度高的指标，避免误诊。究者应选用特异度高的指标，避免误诊。假阴性率假阴性率&假阳性率假阳性率假阴性率（假阴性率（PcPc）: :经金标准确诊为患有本病的经金标准确诊为患有本病的患者而在本次试验中检查结果为阴性的频率，患者而在本次试验中检查结果为阴性的频率，又称漏诊率。计算公式又称漏诊率。计算公式Pc=c/(a+c)=1- PaPc=c/(a+c)=1- Pa假阳性率（假阳性率（PdPd）: :经金标准去诊未患该病的人经金标准去诊未患该病的人群而本次试验检查结果为阳性的频率。计算公群而本次试验检查结果为阳性的频率。计算公式：式：PbPb=b

9、/(b+d)=1- Pd=b/(b+d)=1- Pd阳性预测值阳性预测值&阴性预测值阴性预测值l阳性预测值（阳性预测值（predictive value +predictive value +）：经本次试）：经本次试验为阳性结果的人群中，真正患病的频率（概验为阳性结果的人群中，真正患病的频率（概率）。预测值是在诊断试验结果（阳性和阴性）率）。预测值是在诊断试验结果（阳性和阴性）的条件下，证实有无患病的频率。阳性预测值的的条件下，证实有无患病的频率。阳性预测值的计算公式计算公式 P Pv v+=a/(a+b)+=a/(a+b)l阴性预测值（阴性预测值（predictive value -pred

10、ictive value -）：经本次试）：经本次试验为阴性结果的人群中，真正未患病的频率（概验为阴性结果的人群中，真正未患病的频率（概率）。阴性预测值的计算公式率）。阴性预测值的计算公式 P Pv v-=d/(c+d)-=d/(c+d)阳性似然比&阴性似然比阳性似然比（阳性似然比（likelihood ratio +likelihood ratio +，L LR R+ +）：是指本）：是指本次诊断是严重真阳性率与假阳性率之比。计算公式为次诊断是严重真阳性率与假阳性率之比。计算公式为L LR R+= a/(a+c)/ b/(b+d)= Pa /Pb+= a/(a+c)/ b/(b+d)= Pa

11、 /Pb阴性似然比（阴性似然比（likelihood ratio -likelihood ratio -，L LR R- -）：是指本）：是指本次诊断试验中假阴性率与真阴性率的比，公式为：次诊断试验中假阴性率与真阴性率的比，公式为：L LR R-= c/(a+c)/ d/(b+d)= Pc /Pd-= c/(a+c)/ d/(b+d)= Pc /Pd依据两个比值判断试验结果的可靠程度。依据两个比值判断试验结果的可靠程度。L LR R+ +越大，越大，L LR R- -越小，诊断价值越高。越小，诊断价值越高。 准确度（准确度（accuracy CAaccuracy CA）l准确度（准确度（acc

12、uracy CAaccuracy CA）: :又称总一致性，又称总一致性，是指诊断试验中的真阳性数与真阴性数是指诊断试验中的真阳性数与真阴性数之和占总检查人数的比例。在一定程度之和占总检查人数的比例。在一定程度上反映诊断试验的效能，这种效能是敏上反映诊断试验的效能，这种效能是敏感性与特异性的综合表现。计算公式为：感性与特异性的综合表现。计算公式为：CA=(a+d)/N CA=(a+d)/N 患病率（患病率（prevalence rate）l患病率（患病率（prevalence rateprevalence rate）：）：检查总人数中经金标准确诊检查总人数中经金标准确诊患病的强度。计算公式为：

13、患病的强度。计算公式为：P Pr r=(a+c)/N =(a+c)/N 调整一致性调整一致性l调整一致性：对总一致性进行数值调整一致性：对总一致性进行数值的技术性处理，使评价的真实性更的技术性处理，使评价的真实性更高。计算公式为：高。计算公式为： %/10041dbddcdcaabaa调整一致性Youden指数lYoudenYouden指数（指数（YoudenYouden index,Y index,Yi i）：是指）：是指诊断试验中的真阳性率和真阴性率之和诊断试验中的真阳性率和真阴性率之和减去基数（减去基数（1 1或或100%100%）。计算公式为：）。计算公式为： 1dbdcaaYi 研究

14、胎甲球筛检诊断原发性肝癌的价值，以肝穿刺活检研究胎甲球筛检诊断原发性肝癌的价值，以肝穿刺活检组织病理诊断作为金标准，结果见表。计算胎甲球筛检诊断组织病理诊断作为金标准，结果见表。计算胎甲球筛检诊断方法的评价指标方法的评价指标 肝肝穿穿刺刺 患患病病组组+ 未未患患病病组组- 合合计计 异异常常组组+ 205 31 236 胎胎甲甲球球 正正常常组组- 29 37 66 合合计计 234 68 302 表 诊断试验指标的参数估计 样本指标 样本标准误 参数可信区间 敏感度 3/caacSpa paaSUP 特异度 3/dbbdSpd pddSUP 阳性预测值 3/baabSpv pvvSUP 阴

15、性预测值 3/dccdSpv pvvSUP 总一致性 3/NcbbaSCA CASUCA Youden 指数 33dbbdcaacSYi iYiSUY 表 诊断试验指标的假设检验 计算公式 准确度比较 CASCACAU21 2221CACACASSS Youden 指数比较 2121YYSYYU 222121YYYYSSS 诊断试验的设计原则诊断试验的设计原则l确定合适的金标准确定合适的金标准l选择合适的实验对象选择合适的实验对象l诊断试验的可靠性（可重复性）诊断试验的可靠性（可重复性）l盲法判定试验结果盲法判定试验结果l如实报告试验结果如实报告试验结果l样本含量的确定样本含量的确定l确定诊断

16、试验的阈值确定诊断试验的阈值样本含量的确定l配对计数资料样本含量计算l根据代评价诊断试验的敏感度和特异度，总体率样本含量计算法22/ )1 (ppun22121/22pppppppzpun2/221pppp诊断试验的设计原则诊断试验的设计原则l确定合适的金标准确定合适的金标准l选择合适的实验对象选择合适的实验对象l诊断试验的可靠性（可重复性）诊断试验的可靠性（可重复性）l盲法判定试验结果盲法判定试验结果l如实报告试验结果如实报告试验结果l样本含量的确定样本含量的确定l确定诊断试验的阈值确定诊断试验的阈值确定诊断试验的阈值确定诊断试验的阈值l均数加减标准差法均数加减标准差法l百分位数法百分位数法

17、lROC曲线法曲线法ROC曲线曲线 ROC ROC曲线是反映此敏感性和特异性连续曲线是反映此敏感性和特异性连续变量的综合指标。变量的综合指标。ROCROC曲线真阳性率为纵坐曲线真阳性率为纵坐标标, ,假阳性率为横坐标假阳性率为横坐标, ,在坐标上由无数个在坐标上由无数个临界值求出的无数对真阳性率和假阳性率临界值求出的无数对真阳性率和假阳性率作图构成作图构成, ,计算计算ROCROC曲线下面积曲线下面积AUCROCAUCROC来评来评价诊断效率。价诊断效率。 诊断试验研究的评价诊断试验研究的评价 金标准的纯度如何金标准的纯度如何? ? 是否将诊断试验与金标推进行了是否将诊断试验与金标推进行了比较比较? ? 是否应用了盲法是否应用了盲法? ? 研究对象的代表性如何研究对象的代表性如何? ? 诊断试验研究的评价诊断试验研究的评价样本量的含量是否足够样本量的含量是否足够?