ОПЕРАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для определения операционных характеристик прежде всего составляют матрицу решений, которая основывается на исследовании когорты пациентов, состоящую из двух групп - здоровых и больных с точно выверенным (референтным) диагнозом заболевания (табл.

Таблица 9.1.

Матрица решений для вычислений операционных характеристик методов диагностики

К операционным характеристикам метода диагностики относятся:

1. чувствительность (Se , sensitivity),

2. специфичность (Sp , specificity),

3. точность (Ac, accuracy),или эффективность диагностики

4. прогностичность положительного результата (+VP, positive predictive value),

5. прогностичность отрицательного результата (-VP, negative predictive value).

Некоторые из вышеперечисленных критериев информативности лучевой диагностики непостоянны. Они зависят от распространенности заболевания, или преваленса.

Преваленс (Ps) - это вероятность определенного заболевания, или проще, его частота встречаемости среди изучаемой группы людей (когорты) или популяции в целом. От преваленса следует отличать инцидент (In) - вероятность нового заболевания в рассматриваемой группе людей за определенный промежуток времени, чаще за один год.

Чувствительность (Se) - это пропорция правильных положительных результатов теста среди всех больных. Определяется по формуле:

где Se - чувствительность, TP - верно положительные случаи, D+ - число пациентов с наличием заболевания.

Чувствительность априори показывает, какова будет доля больных, у которых данное исследование даст положительный результат. Чем выше чувствительность теста, тем чаще с его помощью будет выявляться заболевание, тем, следовательно, он более эффективен. В то же время, если такой высокочувствительный тест оказывается отрицательным, то наличие заболевания маловероятно. Поэтому их следует применять для исключения заболеваний. В силу этого высокочувствительные тесты нередко именуют идентификаторами.

Тесты с высокой чувствительностью рекомендуются применять на ранних этапах диагностического процесса, когда требует-

ся сузить круг предполагаемых заболеваний. Необходимо также отметить, что высокочувствительный тест дает много «ложных тревог», что требует дополнительных финансовых затрат на дальнейшее обследование.

Специфичность (Sp) - это пропорция правильных отрицательных результатов теста среди здоровых пациентов. Данный показатель определяется по формуле

где Sp - специфичность, TN - истинно отрицательные случаи, D- - здоровые пациенты.

Определив специфичность, можно априори предполагать, какова доля здоровых лиц, у которых это исследование даст отрицательный результат. Чем выше специфичность метода, тем надежнее с его помощью подтверждается заболевание, тем, следовательно, он более эффективен. Высокоспецифичные тесты называются в диагностике дискриминаторами. Высокоспецифичные методы эффективны на втором этапе диагностики, когда круг предполагаемых заболеваний сужен и необходимо с большой уверенностью доказать наличие болезни. Отрицательным фактором высокоспецифичного теста является тот факт, что его использование сопровождается весьма значительным числом пропусков заболевания.

Из сказанного следует очень важный практический вывод, который состоит в том, что в медицинской диагностике желателен тест, который был бы априори как высокоспецифичен, так и высокочувствителен. Однако в реальности этого достичь нельзя, так как повышение чувствительности теста неизбежно будет сопровождаться потерей его специфичности и, наоборот, повышение специфичности теста сопряжено со снижением его чувствительности.

Точность (Ac), или информативность диагностического теста. - это пропорция правильных результатов теста среди всех обследованных пациентов. Она определяется по формуле:

где Ac - точность, TP - истинно положительные решения, TN - истинно отрицательные решения, D+ - все здоровые пациенты, D- - все больные пациенты.

Точность, таким образом, отражает, сколько всего правильных ответов получено в результате испытаний данного теста.

Для правильного понимания диагностической эффективности методов важную роль играют критерии апостериорной вероятности - прогностичность положительного и отрицательного результатов. Именно эти критерии показывают, какова вероятность заболевания (или его отсутствия) при известном результате исследования. Нетрудно видеть, что апостериорные показатели имеют большее значение, чем априорные.

Прогностичность положительного результата (+VP) - это пропорция правильно положительных случаев среди всех положительных значений теста. Данный показатель определяется по формуле

где +PV - прогностичность положительного результата, TP - истинно положительные случаи, FN - ложноотрицательные случаи.

Прогностичность положительного результата, таким образом, напрямую показывает, насколько велика вероятность болезни при положительных результатах диагностического исследования.

Прогностичность отрицательного результата (-VP) - это пропорция верно отрицательных случаев среди всех отрицательных решений. Критерий определяется по формуле

где -PV - прогностичность отрицательного результата, TN - истинно отрицательные случаи, FP - ложноположительные случаи.

Данный показатель, таким образом, показывает, насколько велика вероятность того, что пациент здоров, если результаты лучевого исследования отрицательные.

Поясним методику расчета операционных характеристик диагностического теста на следующем примере.

Предположим, разрабатывается новый метод цифровой флюорографии. Следует дать оценку его информативности в диагностике заболеваний легких. Для этой цели подбираются больные с безупречно и точно установленным диагнозом этого заболевания. Допустим, всего подобрано по 100 пациентов каждой группы, т.е. составлены две когорты наблюдений. В первой группе больных туберкулезом флюорографический тест оказался положительным у 88 пациентов, а у 12 человек он был отрицательный. Из второй группы пациентов здоровыми признаны 94 человека, у 6 пациентов возникло подозрение на туберкулез, и они отправлены на дальнейшее обследование. На основании полученных данных составляется матрица решений (табл.9.2).

Таблица 9.2

Распределение пациентов по наличию у них заболевания и результатам теста

Результаты вычислений по данным, изложенным в таблице, позволяет определить диагностическую информативность, т. е. определить чувствительность (Se), специфичность (Sp), точность (Ac), вероятность положительного (+VP) и отрицательного ответов (-VP):

Таким образом, операционные характеристики этого метода будут выглядеть следующим образом: чувствительность - 88%, специфичность - 96%, точность - 92%, прогностичность положительного результата - 96%, прогностичность отрицательного результата - 89%.

Если такие операционные характеристики тестов, как чувствительность, специфичность и точность существенно не зависят от частоты заболевания, то прогностичность результатов, как положительного, так и отрицательного, напрямую связана с прева- ленсом.

Существует взаимное влияние характеристик лучевых тестов. Так, чем выше чувствительность лучевого метода, тем выше прогностическая ценность его отрицательного результата. Про- гностичность положительного результата лучевого исследования в основном зависит от его специфичности. Низкоспецифичные методы сопровождаются возникновением большого числа ложноположительных решений. Это приводит к снижению прогностич- ности положительных результатов лучевого исследования.

Перечисленные выше критерии информативности диагностики базируются на принципах дихотомических решений: «да» - «нет», «норма» - «патология». Однако хорошо известно, что в практической работе врача не всегда удается классифицировать получаемые данные по подобной схеме. В ряде случаев у специалиста возможны и другие заключения, такие как, например, «наиболее вероятно, заболевание имеется» или «наиболее вероятно, заболевание отсутствует». Подобные нюансы в принятии врачебных заключений отражают другие характеристики информативности - отношения правдоподобия (likelihood ratio).

Отношение правдоподобия положительного результата (+Lr) показывает, во сколько раз вероятность получения положительного результата выше у больных, чем у здоровых. Соответствующим

образом, отношение правдоподобия отрицательного результата (-Lr) показывает, во сколько раз вероятность получения отрицательного результата у здоровых пациентов выше по сравнению с больными. Эти критерии информативности диагностики определяются, исходя из представленной выше таблицы, по следующим формулам:

Во врачебной практике весьма часто приходится применять несколько диагностических методов.

Параллельное использование тестов часто применяется в диагностике неотложных состояний больного, т.е. в тех случаях, когда в короткий срок необходимо провести максимально охватывающий объем диагностических процедур. Параллельное применение тестов обеспечивает их большую чувствительность, а, следовательно, и более высокую прогностическую ценность отрицательного результата. Вместе с тем, снижается специфичность и прогностическая ценность положительного результата.

Последовательное применение тестов выполняют при уточнении диагноза, для детализации состояния больного и характера патологического процесса. При последовательном применении диагностических тестов снижаются чувствительность и прогностическая ценность отрицательных результатов исследования, но вместе с тем повышаются специфичность и прогностическая ценность положительного результата.

Таким образом, комбинация различных методик исследования, изменение порядка их выполнения меняют совокупность операционных характеристик каждого теста в отдельности и общую про- гностичность их результатов. Из сказанного следует важный вывод доказательной медицины: прогностические характеристики любого теста нельзя автоматически, без учета преваленса и ряда других обстоятельств, переносить на все лечебные учреждения.

Давая оценку диагностической эффективности метода исследования, обычно указывают на общее количество ошибочных заключений: чем их меньше, тем эффективнее метод. Однако, как уже отмечалось, одновременно уменьшить количество ложно положительных и ложно отрицательных ошибок нереально, поскольку они связаны между собой. Кроме того, принято считать, что ошибки первого типа — ложно положительные — не так опасны, как ошибки второго типа — ложно отрицательные. Это особенно относится к выявлению инфекционных и онкологических заболеваний: пропустить болезнь во много раз опаснее, чем диагностировать ее у здорового человека.

В тех случаях, когда результаты диагностического исследования выражают количественно, их классифицируют на норму и патологию условно. Часть значений теста, принимаемых за норму, будет наблюдаться у больных, и, наоборот, в зоне патологии окажутся некоторые изменения у здоровых. Это и понятно: ведь граница между здоровьем и начальной стадией болезни всегда условна. И все же в практической работе, анализируя цифровые показатели диагностического исследования, врач вынужден принимать альтернативные решения: отнести данного пациента к группе здоровых либо больных. При этом он пользуется разделительным значением применяемого теста.

Изменение границы между нормой и патологией всегда сопровождается изменением операционных характеристик метода. Если к методу предъявляются более жесткие требования, т.е. граница между нормой и патологией устанавливается на высоких значениях теста, увеличивается число ложноотрицательных заключений (пропусков заболеваний), что приводит к повышению специфичности теста, но одновременно к снижению его чувствительности. Если целесообразно смягчить требования к тесту, границу между нормой и патологией сдвигают в сторону нормальных значений, что сопровождается увеличением числа ложноположительных заключений (ложных тревог) и одновременно уменьшением числа ложноотрицательных (пропусков заболеваний). При этом повышается чувствительность метода, но снижается его специфичность.

Таким образом, проводя диагностические исследования и оценивая их результаты количественно, врач всегда находится в условиях выбора: то жертвует чувствительностью, чтобы повысить специфичность, то, наоборот, отдает предпочтение специфичности за счет снижения чувствительности. Как правильно поступать в каждом конкретном случае, зависит от многих факторов: социальной значимости заболевания, его характера, состояния больного и, что не менее важно - от психологических особенностей личности врача.

Из изложенного следует важнейший для современной медицинской диагностики вывод. Количественный математический метод, каким бы совершенством ни отличались математический аппарат или технические средства, его результаты всегда имеет ограниченное, прикладное значение, подчиняясь логическому мышлению врача и соотносясь с конкретной клинической и социальной ситуацией.

Теория доказательной медицины показала, что разграничение групп пациентов по состоянию здоровья на норму и патологию условно и зависит от точки разделения этих состояний в зависимости от субъективных качеств исследователя - его решительности или осторожности, а также от других предпосылок - внешних и внутренних. На рис. 9.2 представлена система координат, отражающих принятие решений в медицине. Ось ординат является показателем заболеваемости, а ось абсцисс - принятия диагностических решений, т.е. . Обращает на себя внимание, что кривые Пуассоновского распределения, отражающая совокупность нормы и патологии, взаимно наслаиваются друг на друга. Это формирует графическое распределение правильных и ошибочных решений в диагностике - как положительных, так и отрицательных: точные попадания, пропуски, ложные тревоги.

х

Рис.9.2. Связь между результатами теста и критериями принятия решений. ИП - истинно положительные результаты,

ИО - истинно отрицательные, ЛП - ложной положительные, ЛО - ложно отрицательные

Точка X на оси принятия решений является точкой разделения результатов на положительные и отрицательные. Слева от этой оси находятся правильно отрицательные решения и пропуски заболевания, справа от оси - правильно положительные решения и ложные тревоги. Взаимоотношение этих показателей формирует графическое представление об операционных характеристиках метода исследования. На данную картину накладывается характерологические особенности личности врача. Если врач осторожный, ось принятия решений смещается влево, если решительный - вправо. Соответствующим образом меняется взаимоотношение операционных характеристик применяемого диагностического теста. Интервал d обозначает величину критерия распознавания заболевания.

9.3.