Querschnittsbereich Epidemiologie, med. Biometrie und med. Informatik Themenblock Diagnose und Prognose Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F1 Themen im Block Diagnose und Prognose Diagnose ¾ Prävalenz und prädiktive Werte ¾ Güte von diagnostischen Tests ¾ Typen diagnostischer Tests ¾ 2 mögliche Resultate ¾ Tests mit Schwellenwerten ¾ Mehr als 2 Resultate ¾ Vergleich von diagnostischen Tests Prognose ¾ Analyse von Überlebenszeiten Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F2 Inhalt des Seminars im Block Diagnose und Prognose ¾ Vertiefen des Vorlesungsstoffs ¾ Anwendung auf aktuelle Beispiele ¾ Studium von wissenschaftlichen Publikationen zur Diagnose und Prognose verschiedener Erkrankungen ¾ Einsatz von statistischen Methoden bei der Diagnose von Erkrankungen ¾ Einsatz von statistischen Methoden bei der Prognose von Krankheitsverläufen Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F3 1 Das Team des Blocks Diagnose und Prognose Vorlesung Dr. Angelika Caputo Email: [email protected] Tel.: 203 - 6665 Seminare Anika Buchholz Christine Gall Angelika Gerlach Gabi Ihorst Rotraut Schoop Hanna Schröder Martin Wolkewitz Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F4 Themen in Vorlesung 1 Diagnostische Tests mit 2 möglichen Resultaten ¾ Prävalenz und prädiktive Werte ¾ Sensitivität und Spezifität ¾ 4-Felder-Tafeln ¾ Satz von Bayes ¾ Schätzung von Prävalenz und prädiktiven Werten Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F5 Ziele der Vorlesung 1 Inhaltliche Problemstellung Verbindung zwischen inhaltlicher Problemstellung und statistischem Konzept / Methode Statistisches Konzept / Methode Diagnostischer Test Diagnostischer Test: Schluss von Vor- auf Nachtestwahrscheinlichkeit Fehlentscheidungen möglich 4-Felder Tafel Prävalenz prädiktive Werte Prävalenz und prädiktive Werte sind Wahrscheinlichkeiten (bedingte) Wahrscheinlichkeiten Sensitivität und Spezifität Präd. Werte mit Satz von Bayes berechnen Gütemaße: Sensitivität und Spezifität Satz von Bayes Prävalenzstudien, Diagnostische Studien Schätzung der Prävalenz Schätzung von Sensitivität und Spezifität Punkt- und Intervallschätzung Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F6 2 Diagnostischer Test Spezielles Verfahren, um eine Krankheit zu diagnostizieren Beispiele: Verfahren Krankheit Laboruntersuchung des Halsabstrichs Angina HIV-Test HIV Frage nach Schmerzen im rechten Unterbauch Abdominale Sonographie Appendizitis Computertomographie Blutzuckerwert Diabetes Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F7 Beispiele für Resultate diagnostischer Tests ¾ abdominale Sonographie auffällig / unauffällig ¾ HIV-Test positiv / negativ ¾ Blutzuckerwert < 80 mg/dl, 80-120 mg/dl, > 120 mg/dl ¾ Körpertemperatur zwischen 36° C und 41.5° C Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F8 Resultate diagnostischer Tests ¾ 2 mögliche Resultate: positiv / negativ ¾ Mehr als 2 diskrete Resultate: Kategorien ¾ Resultate auf metrischer Skala Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F9 3 Interpretation von diagnostischen Tests ¾ Schlussfolgerung vom Ergebnis des Tests auf das Vorliegen einer Erkrankung ¾ Dabei sind Fehlentscheidungen möglich! ⇒ Wahrscheinlichkeitsaussagen: Prädiktive Werte Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F10 Beispiel Appendizitis Pewsner et al. (2001), Schweiz Med Forum 3 ¾ Landwirt klagt über Bauchschmerzen ¾ Mäßig stark ¾ Diffus, bisher unbekannt Frage: Liegt eine Appendizitis vor? Diagnostischer Test: Abdominale Sonographie, Testresultat auffällig! Was bedeutet das? Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F11 Ergebnis des diagnostischen Tests bei 100 Patienten 4-Felder-Tafel Appendizitis Ja Abdominale Sonographie Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt Nein Auffällig 41 4 Unauffällig 13 42 45 55 54 46 100 WS 06/07 – Vorlesung 4 - F12 4 Ergebnis eines diagnostischen Tests: 4-Felder-Tafel Mögliche Fehlentscheidungen: Appendizitis Ja Nein 4 Auffällig 41 Abdominale Sonographie Falsch Positive 45 13 Unauffällig Falsch Negative 42 55 54 46 100 Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F13 Ergebnis eines diagnostischen Tests: 4-Felder-Tafel Appendizitis Ja 41 Abdominale Sonographie Auffällig Nein 4 Richtig Positive Unauffällig Falsch Positive 45 13 42 55 54 46 100 Positiver prädiktiver Wert: 41 / 45 = 0.91 In 91% der Fälle hat ein Patient mit positivem Testergebnis Appendizitis. In 4 / 45 = 9% der Fälle hat ein Patient mit positivem Testergebnis keine Appendizitis. Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F14 Ergebnis eines diagnostischen Tests: 4-Felder-Tafel Appendizitis Ja Auffällig Abdominale Sonographie Nein 41 13 Unauffällig 4 Falsch Negative 54 Negativer prädiktiver Wert: 45 42 Richtig Negative 46 55 100 42 / 55 = 0.76 In 76% der Fälle hat ein Patient mit negativem Testergebnis tatsächlich keine Appendizitis. In 13 / 55 = 24% der Fälle hat ein Patient mit negativem Testergebnis doch Appendizitis. Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F15 5 Definition Positiver Prädiktiver Wert (PPV) Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins der Krankheit bei positivem Testergebnis Negativer Prädiktiver Wert (NPV) Wahrscheinlichkeit gesund zu sein bei negativem Testergebnis Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F16 Welche Größen beeinflussen das Ergebnis? ¾ Güte des verwendeten Verfahrens ¾ Abtasten des Bauches vs. Computertomographie bei Appendizitis ¾ Wie zuverlässig erkennt das Verfahren einen Kranken als krank? ¾ Wie zuverlässig erkennt das Verfahren einen Gesunden als gesund? ¾ Prävalenz ¾ Anteil der Kranken in der betrachteten Population Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F17 Güte diagnostischer Tests Sensitivität (true positive rate) Wahrscheinlichkeit, dass ein kranker Patient ein positives Testergebnis erhält Spezifität (true negative rate) Wahrscheinlichkeit, dass ein gesunder Patient ein negatives Testergebnis erhält 1 − Sensitivität (false negative rate) Wahrscheinlichkeit, dass ein kranker Patient ein negatives Testergebnis erhält 1 − Spezifität (false positive rate) Wahrscheinlichkeit, dass ein gesunder Patient ein positives Testergebnis erhält Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F18 6 Beispiel anhand der 4-Felder-Tafel Appendizitis Ja Abdominale Sonographie Nein auffällig 41 4 unauffällig 13 42 55 54 46 100 Sensitivität = 41 / 54 = 0.76 45 (true positive rate) 76% der Blinddarmkranken haben ein auffälliges Sonographie-Ergebnis Spezifität = 42 / 46 = 0.91 (true negative rate) 91% der Patienten ohne Blinddarmentzündung haben ein unauffälliges Sonographie-Ergebnis. Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F19 Zusammenfassung Prävalenz (Vortestwahrscheinlichkeit) ↓ Güte des Tests: Sensitivität / Spezifität Positiver prädiktiver Wert (Nachtestwahrscheinlichkeit) Negativer prädiktiver Wert Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F20 Bisher: Situation einer diagnostischen Studie betrachtet ¾ Untersuchung mehrerer / vieler Patienten ¾ Vergleich eines diagnostischen Verfahrens mit dem „Goldstandard“, der das tatsächliche Vorliegen der Krankheit anzeigt. ¾ Darstellung in 4-Felder-Tafel möglich Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F21 7 Situation im ärztlichen Alltag ¾ Diagnose für einzelnen Patienten ¾ Goldstandard kann / soll nicht angewandt werden (z.B. invasives Verfahren) ¾ Keine 4-Felder-Tafel ⇒ Schluss vom Ergebnis des diagnostischen Test für den einzelnen Patienten auf Erkrankung oder Nichterkrankung Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F22 Welche Informationen werden benötigt ? ¾ Prävalenz für den Patienten ¾ Erfahrung ¾ Prävalenzstatistiken ¾ Vordiagnose ¾ Auswahl eines geeigneten diagnostischen Tests ¾ Gütemaße für den ausgewählten diagnostischen Test ¾ Sensitivität ¾ Spezifität z.B. aus einer diagnostischen Studie Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F23 Wie erhält man prädiktive Werte? ¾ Bekannt seien ¾ Prävalenz ¾ Sensitivität ¾ Spezifität ¾ Wie erhält man daraus die prädiktiven Werte? Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F24 8 Die Formel von Bayes Positiver prädiktiver Wert = Sensitivität ∗ Prävalenz Sensitivität ∗ Prävalenz + (1 - Spezifität) ∗ (1 - Prävalenz) Negativer prädiktiver Wert = Spezifität ∗ (1 - Prävalenz) Spezifität ∗ (1 - Prävalenz) + (1 - Sensitivität) ∗ Prävalenz Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F25 Beispiel Appendizitis: ¾ Landwirt kommt in Arztpraxis mit mäßig starken, bisher unbekannten diffusen Bauchschmerzen ¾ Frage nach Schmerzen im rechten Unterbauch (diagnostischer Test!): Sensitivität 81%, Spezifität 89% ¾ Prävalenz in ambulanter Praxis bei Patienten mit Bauchschmerzen ca. 0.7% bis 1.6% ⇒ ungefähr 1% ¾ Positiver prädiktiver Wert: 0.81∗ 0.01 = 0.069 ≈ 7% 0.81∗ 0.01 + (1− 0.89) ∗ (1− 0.01) ¾ Negativer prädiktiver Wert: 0.89 ∗ (1− 0.01) = 0.997 ≈ 100% 0.89 ∗ (1− 0.01) + (1− 0.81) ∗ 0.01 Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F26 Interpretation der Ergebnisse ¾ Positiver prädiktiver Wert ≈ 7% ¾ mit ca. 7% Wahrscheinlichkeit liegt eine Appendizitis bei Schmerzen im rechten Unterbauch vor ¾ Negativer prädiktiver Wert ≈ 100% ¾ Liegen keine Schmerzen vor, so ist mit fast 100% Wahrscheinlichkeit eine Appendizitis auszuschließen Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F27 9 Beispiel fortgeführt: ¾ Anderer diagnostischer Test: abdominale Sonographie ¾ Sensitivität 76%, Spezifität 91% ¾ Prävalenz weiterhin 1% ¾ PPV: 0.76 ∗ 0.01 = 0.078 ≈ 8% 0.76 ∗ 0.01 + (1 − 0.91) ∗ (1 − 0.01) ¾ NPV: 0.91 ∗ (1 − 0.01) = 0.997 ≈ 100% 0.91 ∗ (1 − 0.01) + (1 − 0.76) ∗ 0.01 ¾ Interpretation: Trotz niedrigerer Sensitivität sind positive und negative prädiktive Werte günstiger ¾ Zusammenspiel von Sensitivität und Spezifität wichtig Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F28 Beispiel: abdominale Sonographie, aber verschiedene Prävalenzen ¾ Sensitivität 76%, Spezifität 91% bleiben ¾ Patientenkollektiv 1: Landbevölkerung / Patienten einer Landpraxis ⇒ Prävalenz 1 ≈ 1% ¾ Patientenkollektiv 2: Notaufnahmeambulanz im Krankenhaus ⇒ Prävalenz 2 zwischen 12% und 26% (Annahme: 20%) ¾ PPV 1 ≈ 8%, aber PPV 2 ≈ 68% !! ¾ NPV 1 ≈ 100%, aber NPV 2 ≈ 94% Die Güte des Tests und die Vortestwahrscheinlichkeit beeinflussen die prädiktiven Werte erheblich! Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F29 Bisher ¾ Anwendung von diagnostischen Tests ¾ Berechnung prädiktiver Werte aus vorgegebener Prävalenz, Sensitivität, Spezifität Jetzt ¾ Entwicklung und Bewertung diagnostischer Tests ¾ Bestimmung von Sensitivität und Spezifität aus 4-Felder-Tafeln Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F30 10 Diagnostische Studie ¾ Studie zur Untersuchung der Güteeigenschaften eines diagnostischen Verfahrens ¾ Wie gut kann das Verfahren Kranke und Gesunde aus einer Population mit ähnlichen Symptomen trennen? ¾ Sensitivität ¾ Spezifität Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F31 Diagnostische Studie ¾ Testergebnis wird mit der „Wahrheit“ ( = tatsächlichem Vorliegen der Krankheit) verglichen ¾ „Wahrheit“ wird mit Hilfe des so genannten Goldstandards ermittelt ¾ Ergebnisse werden in 4-Felder-Tafel dargestellt ¾ Sensitivität und Spezifität werden daraus berechnet Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F32 Notation 4-Felder-Tafel D+ Krankheit liegt vor D- Krankheit liegt nicht vor T+ Testergebnis positiv T- Testergebnis negativ Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F33 11 4-Felder-Tafel Krankheit D+ D- T+ T+ ∩ D+ T+ ∩ D- T+ T- T- ∩ D+ T- ∩ D- T- D+ D- N Test Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F34 4-Felder-Tafel Krankheit T+ Test T- D+ T+ ∩ D+ true T- ∩ D+ false D+ DT+ ∩ Dfalse T- ∩ Dtrue D- Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt T+ TN WS 06/07 – Vorlesung 4 - F35 4-Felder-Tafel Krankheit T+ Test T- Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt D+ T+ ∩ D+ true a T- ∩ D+ false c D+ a+c DT+ T+ ∩ Dfalse b a+b TT- ∩ Dtrue d c+d DN b+d WS 06/07 – Vorlesung 4 - F36 12 4-Felder-Tafel Krankheit T+ Test T- Sensitivität = P(T+ | D+) = P(T+ ∩ D+) / P(D+) = a / a+c = true positive rate D+ T+ ∩ D+ true a T- ∩ D+ false c D+ a+c DT+ T+ ∩ Dfalse b a+b TT- ∩ Dtrue d c+d DN b+d 1 – Sens = P(T- | D+) = P(T- ∩ D+) / P(D+) = c / a+c = false negative rate Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F37 4-Felder-Tafel Krankheit T+ Test T- Spezifität = P(T- | D-) = P(T- ∩ D-) / P(D-) = d / b+d = true negative rate Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt D+ T+ ∩ D+ true a T- ∩ D+ false c D+ a+c DT+ T+ ∩ Dfalse b a+b TT- ∩ Dtrue d c+d DN b+d 1 – Spez = P(T+ | D-) = P(T+ ∩ D-) / P(D-) = b / b+d = false positive rate WS 06/07 – Vorlesung 4 - F38 Satz von Bayes Positiver prädiktiver Wert: P(D + | T + ) = Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt P(T + | D + ) ∗ P(D + ) P(T + | D + ) ∗ P(D + ) + [ 1 - P(T- | D-) ] ∗ [ 1 - P(D + ) ] WS 06/07 – Vorlesung 4 - F39 13 Beispiel Appendizitis ¾ Untersuchung der abdominalen Sonographie zur Diagnose einer Appendizitis ¾ 100 Patientinnen wurden untersucht: Sonographiebefund positiv (T+) oder negativ (T-) ¾ Goldstandard: chirurgisch / histopath. Untersuchung bzw. Daten vom klinischen Follow-Up (Labordaten) Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F40 Beispiel fortgeführt: Berechnung von Sensitivität und Spezifität Appendizitis Abdominale Sonographie T+ D+ 41 D4 45 T- 13 42 55 54 46 100 Sensitivität = P(T+ ∩ D+) / P(D+) = 41 / 54 = 0.76 Spezifität = P(T- ∩ D-) / P(D-) = 42 / 46 = 0.91 Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F41 Beispiel fortgeführt: Ablesen der Prävalenz aus 4-Felder-Tafel Appendizitis Abdominale Sonographie Prävalenz T+ T- D+ 41 13 D4 42 45 55 54 46 100 = P(D+) = P(T+ ∩ D+) + P(T- ∩ D+) = = 41/100 + 13/100 = 54/100 = 0.54 Aber: Diese Prävalenz gilt NUR für das Patientenkollektiv, in dem der Test entwickelt wurde! Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F42 14 Beispiel fortgeführt: Ablesen des PPV aus 4-Felder-Tafel Appendizitis Abdominale Sonographie T+ D+ 41 D4 45 T- 13 42 55 54 46 100 Positiver prädiktiver Wert = P(D+ | T+) = P(D+ ∩ T+) / P(T+) = 41/100 --------45/100 41 = ---- = 0.91 45 Aber: Dieser prädiktive Wert gilt NUR für das Patientenkollektiv, in dem der Test entwickelt wurde! Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F43 Zusammenfassung ¾ Sensitivität und Spezifität sind Gütemaße diagnostischer Tests ¾ Prädiktive Werte sind Aussagen für den/die Patienten(in) und hängen von Sensitivität, Spezifität und Prävalenz ab Beispiel: Abdominale Sonographie in 3 verschiedenen Patientenkollektiven (Sens = 76%, Spez = 91%): Patientenkollektiv Arztpraxis Notaufnahme Testentwicklung Prävalenz 1% 20% 54% PPV 8% 68% 91% NPV 99,7% 94% 76% Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F44 1. Schätzung von Prävalenz und Gütemaßen diagnostischer Tests Bisher: ¾ Prävalenz wurde als bekannt und „richtig“ vorausgesetzt ¾ Sensitivität und Spezifität aus 4-Felder-Tafel berechnet und als „richtig“ angenommen Aber: Die wahren Werte (Parameter) sind unbekannt. Berechnungen sind Schätzungen dieser Parameter! Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F45 15 Zusammenhang zwischen Schätzung und Wahrheit ∧ ∧ p ≈ pˆ , Sens ≈ Sens , Spez ≈ Spez Schätzungen aus Stichprobe: Prävalenz pˆ ∧ Sensitivität Sens ∧ Spezifität Spez (relative Häufigkeiten) Grundgesamtheit: wahre, aber unbekannte Parameter Prävalenz, Sensitivität, Spezifität Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F46 Punktschätzer für unbekannte Wahrscheinlichkeit: Schätzung einer unbekannten Wahrscheinlichkeit p eines Ereignisses durch relative Häufigkeit des Auftretens in der Stichprobe pˆ = # Beobachtungen, für die Ereignis eingetreten ist # Beobachtungen insgesamt in Stichprobe Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F47 Prävalenz, Sensitivität, Spezifität sind Wahrscheinlichkeiten ∧ # Kranke a+c = # Personen in Stichprobe N ∧ # Kranke mit positivem Testergebnis a = # Kranke insgesamt in Stichprobe a+c ∧ # Gesunde mit negativem Testergebnis d = # Gesunde insgesamt in Stichprobe b+d Präv = Sens = Spez = Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F48 16 Prävalenzschätzung Information über Prävalenz aus ¾ Medizinischer Literatur ¾ Lokalen Datenbanken ¾ Klinisches Urteil ¾ Prävalenzstudien (siehe Themenblock I) ¾ Punktschätzer: relative Häufigkeit ¾ Intervallschätzer: Konfidenzintervall Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F49 95% Konfidenzintervall für die Prävalenz ∧ Punktschätzer Präv = pˆ ⎡ ⎢ pˆ ± 1.96 ∗ ⎣ pˆ ( 1 - pˆ ) ⎤ ⎥ n ⎦ wobei: n = Anzahl der Patienten in der diagnostischen Studie Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F50 Schätzung von Sensitivität und Spezifität wird beeinflusst durch 1. Auswahl der Patienten 2. Auswahl und Durchführung des Goldstandards 3. Zufallsschwankungen ⇒ Angabe eines Intervallschätzers sinnvoll Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F51 17 95% Konfidenzintervall für die Sensitivität ∧ ∧ ⎤ ⎡ ∧ ⎢ Sens ± 1.96 ∗ Sens ( 1 - Sens ) ⎥ = ⎡ a ± 1.96 ∗ ac ⎤ ⎥ ⎥ ⎢a + c a + c ⎢ n+ a+c⎦ ⎣ ⎦⎥ ⎣⎢ wobei: n+ = a + c = Anzahl der Kranken in der diagnostischen Studie Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F52 95% Konfidenzintervall für die Spezifität ∧ ∧ ⎡ ∧ ⎤ ⎢ Spez ± 1.96 ∗ Spez ( 1 - Spez ) ⎥ = ⎡ d ± 1.96 ∗ bd ⎤ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢b + d b + d n− b+d ⎦ ⎣ ⎣⎢ ⎦⎥ wobei: n- = b + d = Anzahl der Gesunden in der diagnostischen Studie Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F53 Beispiel Appendizitis: 95% Konfidenzintervall für die Sensitivität der abdominalen Sonographie ⎡ ⎢0 .76 ± 1.96 ⎣ = [ 0.70 0 .76 ( 1- 0 .76 ) ⎤ ⎥ = 54 ⎦ ; 0 .82 [0.76 ± 0 .058 ] ] Die wahre Sensitivität liegt mit einer Sicherheit von 95% zwischen 70% und 82%. Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F54 18 Beispiel fortgeführt: 95% Konfidenzintervall für die Spezifität ⎡ ⎢0 .91 ± 1.96 ⎣ = [ 0.86 0 .91 ( 1- 0 .91 ) ⎤ ⎥ = 46 ⎦ ; 0 .95 [0.91 ± 0 .042] ] Die wahre Spezifität liegt mit einer Sicherheit von 95% zwischen 86% und 95%. Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F55 Lernziele der Vorlesung 1. Diagnostischer Test: Schluss von Vortestwahrscheinlichkeit für eine Erkrankung auf Nachtestwahrscheinlichkeit. 2. Diagnostisches Verfahren kann Fehlentscheidungen liefern, deshalb sind Wahrscheinlichkeitsaussagen erforderlich. 3. Die Prävalenz als Vortestwahrscheinlichkeit und prädiktive Werte als Nachtestwahrscheinlichkeiten für das Vorliegen bzw. Nicht-Vorliegen einer Erkrankung verstehen. 4. Sensitivität und Spezifität sind bedingte Wahrscheinlichkeiten. 5. Berechnung der Nachtestwahrscheinlichkeit aus Prävalenz, Sensitivität und Spezifität mit Hilfe des Satzes von Bayes. 6. Sensitivität und Spezifität sind Gütemaße für diagnostische Tests. 7. Prädiktive Werte hängen von der Prävalenz und der Güte des diagnostischen Tests ab. 8. Information über diagnostische Kenngrößen: Schätzung der unbekannten Wahrscheinlichkeiten. Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F56 Zusätzliche Lernziele des Seminars 1. 2. Kritische Bewertung von Screeningverfahren in Nicht-Risikogruppen. Extrahieren diagnostischer Kenngrößen aus wissenschaftlichen Publikationen. 3. Vergleichen und Bewerten verschiedener diagnostischer Tests. Gsr/rg/lehre/QB1/WS06_07/Vorlesung/vorlesung04.ppt WS 06/07 – Vorlesung 4 - F57 19