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一文掌握:诊断试验如何设定截点(多图)

临床研究

1970-01-01      

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人体的生物指标多是连续变量,如血压和血糖指标等。这类指标在生物标志上没有明确的“阳性”和“阴性”界限,但是为了进行临床诊断,我们必须设定一个截点(cutoff)。那么,应该如何设定呢?

 

某研究者检测了某医院内分泌科住院患者的血糖。住院患者包括20位糖尿病患者和20位非糖尿病患者,检测结果如图1。

 

 

上图中,蓝色圆点代表糖尿病患者,红色圆点代表非糖尿病患者;纵坐标为血糖水平,由低到高按顺序排列。从图中我们可以看出,相较于非糖尿病患者,糖尿病患者的整体血糖水平偏高,集中在图的上半部分。但是,我们无法根据某一界限区分糖尿病和非糖尿病患者。因为无论我们如何设定诊断截点,总会有一些非糖尿病患者被诊断患有糖尿病,也会有一些糖尿病患者被漏诊。然而,由于临床诊断和治疗的需要,我们必须设置一个截点来区分病人与非病人。

 

 

从图2可以看出,在较高的血糖水平设置截点时,我们漏诊了很多糖尿病患者,但是大多数非糖尿病患者都能被正确地识别出来。具体来说,我们只检测出20位糖尿病患者中的5位,灵敏度为25%;同时,我们识别出20位非糖尿病患者中的18位,特异度为90%。

 

 

从图3可以看出,在较低的血糖水平设置截点时,我们可以准确诊断出大部分糖尿病患者,但是许多非糖尿病患者被误诊。具体来说,我们可以检测出20位糖尿病患者中的17位,灵敏度为85%;同时,我们仅识别出20位非糖尿病患者中的6位,特异度为30%。

 

在真实情况下,我们并不知道谁是糖尿病患者、谁是非糖尿病患者,所有人都是混在一起的,如图4。实际上,他们也没有红色圆点和蓝色圆点的区分,如图5。

 


 

因此,如果我们在较高的血糖水平设置截点,那么所有被诊断为非糖尿病的人都不会接受进一步检查和治疗,其中包括许多患有糖尿病但是没被检查出来的人,如图6。如果我们在较低的血糖水平设置截点,所有被诊断为糖尿病的患者都会接受治疗,但也包括很大比例的、实际上没有糖尿病的人,如图7。

 

 

该研究者扩大了检测样本,得到的28例糖尿病患者和220例非糖尿病患者的血糖水平。具体分布情况如图8。

 

 

针对这一结果,如果我们想诊断出所有的糖尿病患者,达到100%的灵敏度,我们可以将截点设置在80mg/dL,如图9。但是,这样设置截点会把很多实际没有糖尿病的人诊断为阳性,特异度降低。

 

 

同样地,如果我们想正确判断出所有的非糖尿病患者,达到100%的特异度,我们可以将截点设置在200mg/dL,如图10。但是,这样会漏诊很多糖尿病患者,灵敏度降低。

 

 

通过这个例子,我们发现设置截点是一个“讨价还价”的过程。如果我们通过降低截点水平增加灵敏度,特异度就会降低。但如果我们通过提高截点水平增加特异度,灵敏度就会降低。这是一个两难的境地。

 

实际上,在临床实践中我们并不知道受检者真实的患病情况,仅仅依据诊断试验结果区分病人和非病人。我们并不知道哪些是真阳性、真阴性,哪些是假阳性、假阴性,如图11。我们仅知道哪些是诊断试验阳性患者,哪些是阴性患者,如图12。

 

 

根据诊断试验结果,我们会要求阳性患者接受进一步的检查和治疗,但是往往不会对阴性患者采取什么措施。因此,在设置截点时,我们需要权衡假阳性和假阴性结果出现的危害。假阳性结果会造成经济损失和情绪紧张,进一步判断假阳性患者的疾病状态也并不容易,增加卫生服务系统的负担。而假阴性患者会被告知没病,可能会错失疾病早期治疗的时机,影响患者愈后。



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