定量測量結(jié)果的一致性評價及 Bland-Altman 法的應用

生物_醫(yī)藥_科研 2019-01-24

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【提要】目的探討 Bland-Altman 法在定量測量結(jié)果的一致性評價方面的應用,。方法采用 Bland-Altman作圖法對定量測量結(jié)果的一致性問題進行分析評價，針對不同的數(shù)據(jù)情況分別采用原始數(shù)據(jù)和經(jīng)過對數(shù)轉(zhuǎn)換以后的數(shù)據(jù)進行作圖分析,，以適應不同數(shù)據(jù)條件的要求,，計算差值均數(shù)的一致性界限，并與專業(yè)要求的容許誤差進行比較,，最終做出推斷結(jié)論,。結(jié)果 Bland-Altman 圖法將一致性界限的定量分析與散點圖分布的定性描述相結(jié)合，可以對定量測量數(shù)據(jù)的一致性進行較為準確的評價,。結(jié)論 Bland-Altman 圖法是定量數(shù)據(jù)一致性評價的理想方法,。

【關(guān)鍵詞】一致性評價 Bland-Altman 計量資料一致性界限

在臨床醫(yī)學、診斷醫(yī)學,、計量放射學等學科研究中,，經(jīng)常要求對兩種或者兩種以上診斷方法進行比較或者進行測量結(jié)果一致性的評價。有時,，其中一種方法是診斷的“金標準”或公認的方法,，而另外一種是新的方法或手段，相比較金標準而言可能更加經(jīng)濟或創(chuàng)傷,、痛苦更小;而有時并沒有金標準,，研究者只關(guān)注方法之間的互換性如何,。通過對診斷或測量結(jié)果的一致性評價，可以回答“方法之間能否相互替代”的問題,。k當測量結(jié)果為定量數(shù)據(jù)時,，涉及到一致性評價的問題，過去臨床工作中常用的方法是進行配對t檢驗,、相關(guān)分析,、回歸分析等，但是這些方法均不準確,，甚至是錯誤的,。例如，配對t檢驗只是檢驗兩組數(shù)據(jù)的集中位置是否相同,，相關(guān)分析只是檢驗數(shù)據(jù)同步變化的方向與緊密程度,，這些都只是一致性評價的某一個方面。準確的一致性評價,，應當同時考慮到數(shù)據(jù)的集中趨勢,、離散趨勢以及相關(guān)性，這三個方面均相同才能認為是“一致”,，才能說明方法之間的“可互換性”,。通過采用Bland-Altman圖來進行定量資料的一致性評價是近年來興起的新方法，并且針對數(shù)據(jù)的不同情況,，應用方面也有所差別,，本文將通過兩個實例來介紹該方法的應用，以及需要注意的若干問題,。

原理和方法

對定量測量資料進行一致性評價的Bland-Altman方法,，最初是由英國學者 Bland JM和Altman DG于1983年首先提出的，1986年在 Lancet上發(fā)表文章詳細闡述,，并于1999年將該方法進一步擴展,。該方法的基本思想是,，利用原始數(shù)據(jù)的均值與差值,，分別以均值為橫軸，以差值為縱軸做散點圖,，計算差值的均數(shù)以及差值的95%分布范圍(即為一致性界限,，LoA差值的均值d加減 1.96Sd )，認為應該有95%的差值位于該一致性界限以內(nèi),。分析散點的分布與一致性界限的位置關(guān)系,，并且與專業(yè)上可接受的界限值相比較，如果一致性界限在臨床上可以接受,，則可以認為兩種方法之間一致性較好,，可以互換,。

在現(xiàn)有軟件中，可以通過Medcalc繪制Bland-Altman圖,，其做出的 Bland-Altman 圖一般如圖1所示,。

圖1的下方橫軸代表兩個指標的平均值，左側(cè)縱軸代表兩個指標之差,。圖形區(qū)域內(nèi)共有六條線,，三條較長者從上到下依次是: Mean+1.96SD、Mean和 Mean-1.96SD,，即上述所述差值均數(shù)及LoA上限與下限,。其余三條較短者(一般無標記，筆者添加)分別為差值為0和差值均數(shù)的95% CI,。而LoA的95% CI軟件不能自動繪出,，需要手工計算。一般認為,，圖形中的點位于LoA 范圍內(nèi)的要占到所有點的95%,，同時還要考慮該LoA不超出專業(yè)上可接受的臨界值范圍。滿足這兩點一般即可認為兩種方法的一致性較好,，可以互換,。

實例分析

采用Bland-Altman圖進行一致性評價，需要根據(jù)數(shù)據(jù)情形進行判定,。如果Difference-Average散點圖上差值隨均值變化不明顯,，則可采用原始數(shù)據(jù)進行作圖分析;常見的另外一種情形是差值隨著均值的增大而增大，此時需要對原始數(shù)據(jù)進行對數(shù)轉(zhuǎn)換,，然后再進行作圖分析,。具體實例如下:

(1) 原始數(shù)據(jù)

某實驗室采用兩個不同公司的試劑盒(W與M)對70份同型半胱氨酸樣品進行檢測，研究兩種試劑盒檢測結(jié)果是否一致,。數(shù)據(jù)見表1,。

(2) Bland-Altman分析

從圖2中可以看出，70個點中有3個位于LoA范圍以外,，比例為4.29%,，小于5%。經(jīng)過計算70對數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)為0.963(P＜0.001),，差值的均數(shù)d=0. 001μmol/L,，標準差SD=0.81μmol/L，標準誤SE=0.10μmol /L,，由此計算出的 95% LoA為(－1.587,，1.589)μmol/L。樣本量為70，對應的t=1.995,，LoA上限 1.589的95%CI 為(1.589－1.995×1.71×0.1,，1.589+1.995×1.71×0.1)，即(1.248,，2.336)μmol/L,，LoA下限－1.587的95%CI為(－1.928，－1.246)μmol/L,。綜合起來,，LoA的可信區(qū)間為(－1.982，2.336)μmol/L,。該范圍明顯大于95% LoA 本身,，這是考慮到了抽樣誤差的結(jié)果。所以,，數(shù)據(jù)點有95%分布在該范圍內(nèi)即可(比LoA寬泛),，同時也要求LoA的CI不能超出專業(yè)意義的臨界值(比LoA更嚴格)，二者其實也是相統(tǒng)一的,。假如專業(yè)上要求兩種檢測方法之間的偏差在±2.5μmol/L之間是可以接受的,，那么二者的一致性較好。

討論

1. 做Bland-Altman圖,，除了要計算數(shù)據(jù)的LoA外,，還要計算和考慮LoA的可信區(qū)間。由于分析的數(shù)據(jù)大多為抽樣得到,，所以為了考慮到抽樣誤差的大小,，LoA CI 就顯得更加重要。LoA CI的范圍更大,，可以包含更多的散點,，但同時也可能超出專業(yè)上可接受的臨界值。在國外臨床文獻中,，Bland-Altman法應用比較廣泛,，但是仍然很少有同時考慮LoA CI的，所以該方法的應用不能過于機械化,。

2. 經(jīng)過上述實例分析比較可以看出,，BlandAltman 法的使用一定要根據(jù)數(shù)據(jù)的情況靈活調(diào)整，當遇到數(shù)據(jù)的差值與均值成比例變化時(可能是“喇叭”狀的散點,，也可能是其他情況),，最好將原始數(shù)據(jù)取對數(shù)以后再繪制該圖，然后將得到的LoA與LoA CI進行反對數(shù)計算,。

3. 數(shù)據(jù)進行對數(shù)變化并不能徹底消除差值與均值成比例的問題，但是從上述的圖中也可以看出，這樣做可以使得LoA與LoA CI明顯變窄,，相比較于采用原始數(shù)據(jù)有更大的優(yōu)勢,。

4. 采用Bland-Altman圖法進行一致性評價實際上也需要有一定的樣本量，雖然沒有固定的樣本含量計算公式,，但是樣本量越大,，LoA CI范圍越小，越容易得到一致性較好的結(jié)論,。同時,，除了樣本量足夠以外，對數(shù)據(jù)的分布情況也有一些要求,，即數(shù)據(jù)的覆蓋范圍盡量寬一些,，太窄的話容易得到錯誤的結(jié)論，也不容易發(fā)現(xiàn)是否存在差值隨均值成比例變化的情形,。

5.Bland-Altman圖法最初主要用于新方法與金標準之間的比較,，或者兩個觀察者間的比較。對于重復測量之間的一致性評價相對比較復雜,，還需要進一步深入研究,。

附：Bland-Altman圖Medcalc實現(xiàn)步驟

1.下載、安裝

官方網(wǎng)站：http://www./ 可下最新版,，我就用的這個,。免費試用15天。

軟件站：各大軟件站均可下載,。

2. 使用步驟

1）打開軟件,，在左側(cè)主頁面Data中，將spss或execl建好的原始表復制進來,，記得寫title（不需要預先做平均值和差值哦）,。

2）點Statistics-Method comparsion & Evaluation-Bland-Altman plot

3) 在first method 和second method中分別選中1）中錄入的表。

4）軟件自動出來結(jié)果,。

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04：如何在R軟件中求一致性指數(shù)( Harrell'concordance index:C-index),？