Bewertung diagnostischer Tests

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1 n g c gesund krank n k c Segreganz negativ positiv negativ positiv Relevanz Beertung diagnostischer Tests gesund krank c Annahme: Überlappende Populationen eine messbare Grösse (z.b Konzentration) vergrössert sich in der kranken Population die Veränderung ist ichtig, nicht die Vergrösserung KAD Das Mass der Überlappung nutzlose Methode reelle Methoden perfekte Methode 3 4

2 Basismatrix für diagnostische Tests Wahrheitsmatrix mögliche Ergebnisskonstellationen Prävalenz de sp ( ) se sp ahrer Zustand: gesund oder krank Prävalenz: Häufigkeit einer Krankheit in einer Population, Krankheitshäufigkeit, Wahrscheinlichkeit vor dem Test (Vortestahrscheinlichkeit, a-priori-wahrscheinlichkeit) nach dem Test: negativ o. positiv alle Kranken alle Untersuchten 5 6 Die Zuverlässigkeit diagnostischer Tests ird mit den Kennerten (Validätsparameter) beschrieben. Relevanz Segreganz = 25% = 5% = 75% Jeder Test sollte an einem internationalen Standard geeicht erden, und es sollte eine Referenzmethode (Goldstandard) zur Erfassung des tatsächlichen Zustandes des Patienten verfügbar sein. 7 8

3 Diagnostische Grenzert Sens. (se) Empfindlichkeit. Wahrscheinlichkeit, einen Kranken als positiv zu erkennen se = 5% se se = 7% se richtig positiv krank Tests mit hoher sind bei der Frühdiagnostik (screening) von Krankheiten erünscht, und enn es darauf ankommt, dass möglichst enig Kranke unentdeckt bleiben. 9 se = 9% se = % Diagnostische sp = 5% Grenzert Spez. sp = 7% (sp) Wahrscheinlichkeit, einen Gesunden als negativ zu erkennen sp richtig negativ gesund sp sp = 9% sp = % Tests mit hoher sind als Bestätigungstests erünscht und in allen Situationen, in denen eine falsch-positive Diagnose fatale Folgen hätte. 2

4 u. : gegenläufige Eigenschaften von Testen N(3,) N(4,) N(4.5,) Diagnostische Falschpositivrate - sp (vgl. Fehler. Art) N(7,) N(6,) N(5.5,) Diagnostische Falschnegativrate - se (vgl. Fehler 2. Art) grössere Überlappung der Verteilungen 3 4 horizontale Raten hängen von der Prävalenz nicht ab (se) Falschnegativrate (-se) (sp) se - se sp Vorhersageerten (prädiktive Werte, vertikale Raten) Wahrscheinlichkeiten nach dem Test, Nachtestahrscheinlichkeiten, a-posteriori-wahrscheinlichkeiten Diagnostische Relevanz positiv prädiktiver Wert, positiver Vorhersageert, positive predictive value se PPV se (- sp) (- ) Wahrscheinlichkeit eines Test-Positiven, krank zu sein Falschpositivrate (-sp) - sp PPV richtig positiv positiv 5 6

5 Diagnostische Segreganz negativ prädiktiver Wert, negativer Vorhersageert, negative predictive value Falschalarm(rate) - PPV Wahrscheinlichkeit eines Test-Negativen, gesund zu sein PVN richtig negativ negativ falsche Beruhigung(srate) - NPV 7 8 vertikale Raten hängen von der Prävalenz ab Relevanz (PPV) Falschalarmrate (-PPV) Segreganz (NPV) falsche Beruhigung (-NPV) PPV - PPV NPV - NPV Diagnostische Effektivität richtige Klassifikationsrate sp ( ) NPV sp ( ) (- se) de se sp (- ) richtig positiv richtig negativ de gesund krank de oft: Grenzert ist so geählt, dass Effektivität maximal ist 9 2

6 Effekt der Prävalenz PVN = 9% (de = 9%) PVP = 5% 2 Bei einer sehr kleineren Prävalenz können die hochsensitive und gleichzeitig hochspezifische Tests sehr geringe Relevanz haben. Prävalenz =. % = 98 % = 98 % Relevanz = 4 % 22 Übersichtstabelle Falschnegativrate Falschpositivrate Relevanz; positiver prädiktiver Wert Segreganz; negativer prädiktiver Wert Falschalarmrate se sp -se -sp PVP PVN -PVP p P K p N G p N K p P G p K P p G N p G P bedingte ahrscheinlichkeit (Bayes) Testpositiven z. den Kranken Testnegativen z. den Gesunden Testnegativen z. den Kranken Testpositiven z. den Gesunden Kranken z. den Testpositiven Gesunden z.den Testnegativen Gesunden z. den Testpositiven Richtigpositivrate, Empfindlichkeit Beispiel A: = 5% Test negativ positiv sp = 9% Goldstandard gesund 9 krank 9 se = 9% (de = 9%) PVP = 9% PVN = 99% Beispiel B: = % Test negativ positiv sp = 9% Goldstandard gesund 8 9 krank 9 se = 9% Richtignegativrate positiver Vorhersageert negativer Vorhersageert Fehlalarmrate Vergleichung verschiedener diagnostischer Methode. ROC Kurven ROC: receiver-operator (operating) characteristic ca. 95: erste ROC Analyse (receiver: Radar Empfänger) ca. 97: die erste medizinische Anendungen falsche Beruhigungsrate -PVN p K N Kranken z. den Tesnegativen 23-24

7 nutzlose Methode noch bessere Methode bessere Methode sehr gute Methode ROC Analyse Beispiel: Tumormarker im Bauchasser (Ascites) Die Erhöhung von CEA (und/oder Cholesterin) Konzentration im Bauchasser kann mit Karzinose in Zusammenhang bringen. Specificity (%) 5 Specificity (%) 5 Sensitivity (%) 5 CEA (Carcinoembryonales Antigen) Sensitivity (%) 5 Cholesterin Welche Methode ist besser? Wie kann man den optimalen Grenzert ausählen? Gulyás M, Kaposi AD, Elek G, Szollár LG, Hjerpe A, Value of carcinoembryonic antigen (CEA) and cholesterol assays of ascitic fluid in cases of inconclusive cytology, J Clinical Pathology 2 (54)

8 de se sp ( ) de se ( sp ) de ( sp) se se ( sp) de Steigung enn Achsenabschnitt.5 : de = se ( sp) 2 de =.5 de =.5 - enn <.5: Die Steigung der Geraden mit gleicher diagnostischen Effektivität ist grösser als. z.b. =., die Steigung: 9 se ( sp) de Steigung Achsenabschnitt enn >.5: Die Steigung der Geraden mit gleicher diagnostischen Effektivität ist kleiner als. z.b. =.6, Steigung:.66 =. =.6 de = de = Die Punkte, die gleiche diagnostische Effektivität haben, sind auf den Geraden mit einer Steigung von. de =.5 de =.5 Wenn de =.5 ist, dann beträgt der Achsenabschnitt Isoeffektive Kurven auf ROC Ascites (+ Cholesterin, CEA) prevalence:. prevalence:.2 prevalence:.3 prevalence:. prevalence:.2 prevalence:.3 specificity.5 specificity.5 specificity.5 specificity.5 specificity.5 specificity prevalence:.4 prevalence:.5 prevalence:.6 prevalence:.4 specificity.5 prevalence:.5 specificity.5 prevalence:.6 specificity.5 specificity.5 specificity.5 specificity

9 Weitere Beispiele Beispiel: maximalisieren ir die diagnostische Effektivität! bei einem kleineren Prävalenzert ist die CDT Methode besser bei einem höheren Prävalenzert ist die GGT Methode besser ROC für CDT (carbohydrate deficient transferrin) und GGT (gamma-glutamyltransferase) in Bezug auf Alkoholismus. Da CDT praktisch immer auf der linken, oberen Seite der GGT liegt, ist CDT ein esentlich besser Test für Alkoholkonsum als GGT 33 34