流行病学 第二章(3) 筛检

样本大小的计算
待评试验的灵敏度 待评试验的特异度 显著性检验水平α，一般为0.05 容许误差δ，一般为0.05～0.10 当灵敏度和特异度均接近50%时，可用近似公式
zα n δ
正态分布中累积概率 等于α／2时的Ζ值
2
1 p p
待评价筛检方法的灵 敏度(病例组)或特异度 （对照组）
（三）筛检的目的
二级预防 ：“三早”措施 一级预防：危险因素的筛检 了解疾病的自然史
（四）筛检原则
筛检的疾病能够进一步诊断和有效的治疗方法
筛检的疾病或缺陷是一个严重的公共卫生问题 筛检的疾病有合适的筛检方法 理想的筛检方法是特异、灵敏、简便、快速、 安全、经济和易接受
筛检对象自愿接受筛检试验
（二） 可靠性 (reliability)
也称信度、精确度(precision)或可重复性 (repeatability) 是筛检试验在完全相同的条件下，进行重复操 作获得相同结果的稳定程度。 观察者变异、测量工具变异及研究对象的生物 学变异 计量资料：标准差和变异系数(CV) 计数资料：符合率和Kappa指数
筛检起源于19世纪，用来预防结核病。 20世纪早期，保险公司用它筛查参加保险的 人。近年，筛检在疾病控制工作中的应用不 断扩大，不仅用于发现人群中多种慢性病早 期病人，还用来识别可能发生这些疾病的高 危个体。
概述 筛检试验的评价 筛检试验阳性结果截断值的确定 提高筛检收益的策略 筛检的偏倚 筛检收益的评价
筛检的成本和效益应当是合理的
基本条件： 筛检方法 确诊方法 有效的治疗手段 三者缺一不可，否则将导致卫生资源 浪费，给筛检试验阳性者带来生理和心理 上的伤害等不良后果。
（五）筛检 健康人或无症状的病人 发现可疑病人
诊断试验
病人 对病人进行确诊
PPV 即真阳性者占诊断试验阳性者总数的百分比。
A 阳性预测值 100 % A B
NPV 即真阴性者占筛检试验阴性者总数的百分比。
阴性预测值 D 100 % CD
例1 人群某病患病状况与筛检结果的关系 Kappa=0.6 正确指数＝ 筛检 金标准 合 5 0.69 假阴性率＝21.4﹪ 假阳性率＝ 试验 患者 非患者 9.9﹪计 阳性 一致率＝ 87.7﹪ 阴性 合计
非患者
合计
假阳性 B A+B（R1） 真阴性 D C+D（R2）
A+C（C1） B+D（C2）
N
（一）真实性(validity,效度)
指测量值与实际值相符合的程度，故又称准确性(accuracy)
灵敏度(sensitivity)与假阴性率(false negative rate) 特异度(specificity)与假阳性率(false positive rate)
快速、简便、安全，高 复杂、准确性和特异度高 灵敏度 经济、廉价 花费较高 用诊断试验确诊 严密观察和及时治疗
二、筛检试验的评价
筛检试验的评价就是将待评价的筛检 试验与诊断目标疾病的标准方法——即 “金标准”(gold standard)——进行同步 盲法比较，判定该方法对疾病“诊断”的 真实性和价值。
一、 概
（一）定义
述
筛检（ screening ）指用简便、 快速的试验或检查方法有组织地对人 群进行检查，以发现某病的可疑患者
的方法。
开始暴露
诊断 治疗 康 复
易感期
临床前期
临床期
残疾、死亡
疾病发生
出现症状
图1 疾病自然史与筛检示意图
筛检
如果疾病在临床前期出现一些可以识别的异常特征， 如肿瘤的早期标识物（biomarkers）、血压升高、血脂升 高等，则可使用一种或多种方法将其查出，并对其做进一 步的诊断和治疗，则可延缓疾病的发展，改善其预后
粗一致性受受试人群患病率的影响。 患病率越高，粗一致性越高。
AD 粗一致性 100 % A B C D
粗一致性受受试人群患病率的影响
1 A D A D 调整一致性 （ )( )( )( ) 4 A C B D AB C D
=1/4（Se+Sp+PPV+NPV）
和特异度的关系，根据Bayes定理可用以下公式
阳性预测值 灵敏度 患病率 灵敏度 患病率 (1 患病率)(1 特异度)
阴性预测值
特异度 (1 患病率) 特异度 (1 患病率) (1 灵敏度) 患病率
患病率对阳性预测值的影响
患病率对预测值的影响，要比灵敏度 和特异度对预测值的影响明显得多。
快速、 安全、可接受。 筛检是从健康人群中早期发现可疑病人 的一种措施，不是对疾病做出诊断。
（二）筛检分类 按筛检对象的范围 整群筛检(mass screening) 选择性筛检(selective screening) 按筛检项目的多少 单项筛检(single screening) 多项筛检(multiple screening)
100 ì º Ï ß £ º Ò õ Ð Ô Ô ¤â ² Ö µ ¤ Ô â ² µ Ö ¨ £ %£ © 80 60 40 20 0 0 20 40 60 80 100 ¼ ² » ¡ Â Ê £ ¨ %£ ©
表2 不同患病率、灵敏度与特异度的情况下 阳
性预测值与阴性预测值的变化
患病率 (%)
阳性似然比
是筛检试验的阳性结果在患者中出现的概 率（真阳性率）与在非患者中出现的概率（假 阳性率）之比。 该指标反映了筛检试验正确判断阳性的可 能性是错误判断阳性可能性的倍数
真阳性率 灵敏度 LR 假阳性率 1 特异度
比值越大，试验结果阳性时为真阳性的概率越大
阴性似然比
是筛检试验的阴性结果在患者中出现的概 率（假阴性率）与在非患者中出现的概率（真 阴性率）之比。 该指标表示错误判断阴性的可能性是正确判 断阴性可能性的倍数
灵敏度＝ 78.6﹪ 阳性预测值＝67.3﹪
A165
C45 210 C1
特异度＝90.1﹪
B 80 D 730 C2810
R1 245 R2 775 N 1020
阴性似然比＝0.24
阳性似然比＝7.94
阴性预测值＝94.2﹪
预测值与受检人群目标疾病患病率的关系
阳性预测值、阴性预测值与患病率、灵敏度
50
灵敏度 (%)
50
特异度 (%)
50
筛检 结果
＋ － 合计
金标准
患者 250 250 500 非患者 250 250 500 合计 500 500 1000
PPV (%)
50
NPV (%)
50
20
50
50
＋
－ 合计
100
100 200 180 20 200 100
400
400 800 400 400 800 80
开始暴露
诊断 治疗
临床前可 检查期
康 临床期
复
易感期
临床前期
残疾、死亡
疾病发生
出现症状
图2 疾病自然史与筛检示意图
图3
筛检试验流程图
筛检试验（screening test）指用于筛
检的检查方法。
方法: 问卷、体格检查、内镜检查、X线
检查、血清学检查、生物化学、基因检查。
筛检试验应具备的特征：简单、经济、
三、筛检试验阳性结果截断值的确定
500
500 1000 580 420 1000 180
20
80 31 95 56
20
90
50
＋ － 合计
20
50
90
＋
－
合计
100
200
720
800
820
1000
88
一致性
粗一致性（总符合率）：是筛检试验判 定的结果与标准诊断的结果相同的数占 总受检人数的比例。
A D 一致率 100 % A B C D
当待评价筛检试验的灵敏度或特异度 小于20%或大于80%，样本率的分布呈偏态 ，需要对率进行平方根反正旋转换。
57.3Z n 1 sin / p1 p
2


整理评价结果
表1 筛检试验评价
金标准
筛检试验
阳性 阴性 合计
患者 真阳性 A 假阴性 C
Po：观察符合率 Pc：机遇符合率
C 1 C2 N R 1 N R 2 Pc
PO=（A+D）/N
N
Kappa值判断标准
K 指数的变化范围在-1～1之间，其值愈大，
试验的诊断价值越高，或两试验的吻合强度越大。
完全符合：0.81～1.00 基本符合：0.61～0.80
特异度 即实际无病按该诊断标准被正确 地判为无病的百分比 反映筛检试验确定非病人的能力
D 特异度 100 % BD
假阴性率 (漏诊率)
指实际有病，根据筛检试验被确定为
无病的百分比
反映的是筛检试验漏诊病人的情况
假阴性率 ＝C/(A+ C) × 100% 灵敏度＋假阴性率＝1
假阳性率 (误诊率) 即实际无病，但根据筛检被判为有 病的百分比 反映的是筛检试验误诊病人的情况 假阳性率＝B/(B+D) × 100% 特异度＋假阳性率＝1
假阴性率 1 灵敏度 LR 真阴性率 特异度
比值越小，试验结果阴性时为真阴性的可能性越大
预测值
是筛检试验结果阳性或阴性时受试对
象有或无疾病的概率。
阳性预测值(positive predictive value, PPV)
阴性预测值(negative predictive value, NPV)
确定?金标准?金标准?指当前临床医学界公认的诊断疾病的最可靠的方法也称为标准诊断金标准活尸检手术发现微生物培养特殊检查影像诊断长期随访的结果金标准金标准病人病人人人待评价筛待评价筛查方法查方法评价指标评价指标筛查方法的评价与选择程序筛查方法的评价与选择程序选择研究对象病例组用金标准确诊有病的病例应包含典型的不典型病例早中晚期病例轻中重病例有和无并发症的患者对照组用金标准证实没有目标疾病的其他病例特别是与该病容易混淆的病例正常人一般不宜纳入对照组样本大小的计算待评试验的灵敏度待评试验的特异度显著性检验水平一般为005容许误差一般为005010当灵敏度和特异度均接近50时可用近似公式待评价筛检方法的灵敏度病例组或特异度对照组正态分布中累积概率等于2时的值待评价的筛检试验的估计灵敏度为75特异度55计算病例和对照组的样本量10550551486149评价该试验病例组为113例对照组为149例当待评价筛检试验的灵敏度或特异度小于20或大于80样本率的分布呈偏态需要对率进行平方根反正旋转换
筛检对象
一般人群 75岁以上男性
患病率 阳性预测值 （1/10万） （％）
3.5 500 0.02 3.4
有可疑结节者
50000
87.5
¼ ² » ¡ Â Ê Ó ë Ô ¤² â Ö µ µ Ä ¹ Ø Ï µ
¶ É À « £ º Ñ ô Ð Ô Ô ¤² â Ö µ £ » º ì Ï ß £ º Ò õ Ð Ô Ô ¤² â Ö µ
正确指数 (约登指数) 表示筛检方法发现真正病人与非 病人的总能力 约登指数=灵敏度+特异度-1 =l－(假阴性十假阳性) 范围在0～1之间 指数越大，其真实性越高
似然比 属于同时反映灵敏度和特异度的复 合指标，是筛检试验的结果在患者中出现 的概率与在非患者中出现的概率之比。 该指标全面反映了筛检试验的诊断 价值，非常稳定 计算只涉及灵敏度与特异度，不受 患病率的影响
确定“金标准”
“金标准”指当前临床医学界公认的诊 断疾病的最可靠的方法，也称为标准诊断 金标准
活/尸检 手术发现 微生物培养 特殊检查 影像诊断 长期随访的结果
金标准
＋
目
病人 － 待评价筛 查方法 ＋ 非病 人
标
人 群
－
图4 筛查方法的评价与选择程序
评价指标
选择研究对象
病例组 用金标准确诊‘有病’的病例，应包含 典型的、不典型病例，早、中、晚期病例， 轻、中、重病例、有和无并发症的患者 对照组 用金标准证实没有目标疾病的其他病例， 特别是与该病容易混淆的病例 正常人一般不宜纳入对照组
kappa指数（K 指数）
是评价观察符合程度的常用指标。
K 指数是实际符合率与最大可能符合
率之比。实际符合率为观察符合率与机 遇符合率（agreement rate by chance） 之差。最大可能符合率为1-机遇符合率。
Kappa值=实际符合率/最大可能符合率
P 0 P c K 1 P c
中等符合：0.41～0.60
一般符合：0.21～0.40 少许符合：0.00～0.20
缺乏符合：<0.00
K＜0，机遇一致性大于观察一致性 K＝0，观察一致性完全由机遇所致 K＞0，观察一致性大于机遇一致性 K＝1，完全一致 K＞0.75，一致性极好 K＝0.4－0.74，一致性较好 K＜0.4，一致性差
正确指数（Youden’s index ）
似然比（likelihood ratio , LR ） 预测值（predictive value，PV） 一致性（agreement rate）
灵敏度 即实际有病而按该筛检试验的标 准被正确地判为有病的百分比
反映筛检试验发现病人的能力
A 灵敏度 100% AC
待评价的筛检试验的估计灵敏度为75%，特异度 55%，计算病例和对照组的样本量 设 = 0.05， = 0.08，则： n1 = (1.96/0.08)2×(1-0.75)×0.75=112.5≈113 n2 = (1.96/0.08)2×(1-0.55)×0.55=148.6≈149 评价该试验，病例组为113例，对照组为149例