SAS软件应用之诊断试验的ROC分析

诊断试验
对于按金标准确定的二项分类总体，如病 例与对照(分别记为D+与D-)，采用诊断试 验检测的结果可分别写成阳性与阴性（记 为T+与T-），资料可列成表21-1的四格表 形式。表中有四个可能结果，其中两个是 正确的，即病例被诊断为阳性（真阳性， TP）和对照被诊断为阴性（真阴性，TN）； 两个是错误的，即病例被诊断为阴性（假 阴性，FN）和对照被诊断为阳性（假阳性， FP）。
灵敏度与特异度具有不受患病率影响的优点，其 取值范围均在(0，1)之间，其值越接近于1，说明 其诊断试验的价值越好。 当比较两个诊断试验时，单独使用灵敏度或特异 度，可能出现一个诊断试验的灵敏度高、特异度 低，而另一个诊断试验的灵敏度低、特异度高， 无法判断哪一个诊断试验更好。由此，有人提出 了将灵敏度和特异度结合的诊断试验评价指标， 如Youden指数、阳性似然比、阴性似然比等。
概述
曲线上最接近左上角的一点的坐标就表示这一试 验的敏感度和特异度。对同一检测指标的多个不 同试验进行Meta 分析，可根据它们的比值比的 权重，用一条ROC曲线表示出来，这条曲线称为 SROC 曲线，从这条SROC 曲线得到该组研究的 敏感度和特异度，这样的方法称SROC法或集成 ROC法。自从八十年代起该方法广泛用于医学诊 断性能的评价，如用于诊断放射学实验室医学癌 症的筛选和精神病的诊断尤其是医学影像诊断准 确性的评价。
灵敏度
实际患病且被诊断为阳性的概率就是灵敏 度，也称为真阳性率，即： 其标准误为：
TP sen TPR TP FN
SE sen TP FN /(TP FN ) 3 Sen (1 Sen ) /(TP FN )
该指标只与病例组有关，反映了诊断试验 检出病例的能力。
Youden指数的取值范围在(-1, +1)之间，其 值越接近于+1，诊断准确性越好。
阳性似然比
真阳性率与假阳性率之比，即灵敏度与误 诊率之比就是阳性似然比 （LR+），
LR TPR / FPR Sen /(1 Spe)
LR 的取值范围为(0, ∞)，其值越大，检测 方法证实疾病的能力越强。 LR 的标准误涉及到对数变换，这里不予给 出；以下几个指标的标准误计算也较复杂， 也不予给出。
诊断试验
对于诊断试验的评价，首先应知道受试者 （人、动物或影像等）的真实类别，即哪 些属于对照组(或无病组，正常组，噪声组 等)，哪些属于病例组(或有病组，异常组， 信号组等)。划分病例与对照这两个组的标 准就是金标准。医学研究中常见的金标准 有：活组织检查、尸体解剖、手术探查和 跟踪随访结果等。尽管金标准不需要十全 十美，但是它们应比评价的诊断试验更加 可靠，且与评价的诊断试验无关。
特异度
实际未患病且被诊断为阴性的概率就是特 异度，即：
Spe TN /(TN FP)
其标准误为：
SE spe FP TN /( FP TN ) 3 spe (1 spe ) /( FP TN )
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该指标只与对照组有关，反映了诊断试验 排除非病例的能力。
灵敏度与特异度
诊断试验
金标准(D)
诊 断 结 果(T) 病例(D+) 阳 性(T+) 阴 性(T-) 合计 TP(真阳性) FN(假阴性) TP+FN 对照(D-) FP(假阳性) TP+FP TN(真阴性) FN+TN FP+TN N 合计
诊断试验评价指标
评价诊断试验的常用指标有一致百分率、 灵敏度、特异度、Youden指数、阳性似然 比、阴性似然比、阳性预报值和阴性预报 值。
一致百分率
一致百分率是病例正确诊断为阳性与对照 正确诊断为阴性的例数之和占总例数的百 分率。计算公式为：
其标准误为
TP TN 一致百分率＝ 100％ N
3

SE 一致百分率＝（TP TN） ( FP FN ) / N
一致百分率
一致百分率很大程度上依赖于患病率，如 某病的患病率为5%，即使不采用诊断试验， 且将所有研究个体划归为阴性，也可得到 一致百分率为95%；其次，它没有利用假 阴性和假阳性的信息，相同的一致百分率 可能有十分不同的假阴性和假阳性；第三， 它还受诊断界点的限制。因此，诊断试验 评价只用该指标粗略地表达诊断试验的一 致性，更常用的诊断试验评价指标是灵敏 度、特异度等。
阴性似然比
假阴性率与真阴性率之比，即漏诊率与特 异度之比为阴性似然比
LR (1 TPR) /(1 FPR) (1 Sen) / Spe
LR的取值范围为(0, ∞)，其值越小，检测 方法排除疾病的能力越好。
阳性预报值
在通常的情况下，当要对某疾病作出诊断 时，并不知道金标准的结果，只知道诊断 试验是阳性或阴性。而临床医生更想知道 的是：当诊断试验阳性时，受试者真正有 病的概率有多大；阴性时又有多大把握排 除此病。这就需要引入阳性预报值（PV+） 与阴性预报值（PV_）的概念。
Youden指数
真阳性率与假阳性率之差就是Youden指数， 即： J Sen Spe 1 TPR FPR 其标准误为
SEJ TP FN /(TP FN ) 3 FP TN /( FP TN ) 3 Sen(1 Sen) /(TP FN ) Spe(1 Spe) /( FP TN )
第21章 诊断试验的ROC分析
学习目标
熟悉诊断试验的常用评价指标； 熟悉ROC曲线的含义以及构建； 通过SAS实例掌握进行ROC分析的SAS程 序；
概述
诊断性试验是对疾病进行诊断的试验方法，它不 仅包括实验室检查，还包括各种影像诊断，如X诊断、CT、核磁共振(MRI) 、超声波诊断以及同 位素检查、纤维内诊镜、电镜等诊断方法。诊断 性试验(diagnostic test) 的质量通常用敏感度和特 异度来衡量。在同一试验中，如果取不同的临界 值，则可得到不同的敏感度和特异度，将这些点 在以敏感度为Y轴，以(1-特异度) 为X轴的坐标上 标出并连成线，就可得到一条ROC曲线。