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診断法の評価
岡山大学医学部医学科4年
水田貴大
診断とは
• 患者の現状を把握し、疾患の可能性を判断
すること
診断法とは
• 診断するための方法
• 現状を把握し、疾患の可能性を判断するため
の方法
• 診察も検査も「診断法」という点で同じ
優れた診断法とは
• 患者に対して必要なアクションを取るために
有用な情報を提供してくれる診断法
=疾患の可能性が高い(あるいは低い)と判断
させてくれる診断法
疾患の可能性とは?
• 疾患を有する確率
• 確率は数値で表すことができる
• 数値で表現することにより、優劣を客観的に
評価することが可能になる
診断法評価の原理
• 正解と照らしあわせて確認する
• 至適基準(ゴールドスタンダード)と比較して、
どれだけ近いかを評価する。
診断法評価の指標
【結果が2値数】
• 感度・特異度
【結果が連続変数】
• ROC曲線:
• 層別尤度比:疾患がない場合と比較して疾患
があると、何倍陽性になりやすいか
感度・特異度を求める上での注意点
• 標的母集団(target population)を決め、その
中からサンプリングを行う
*スペクトラムバイアス:異なる集団からサンプ
リングしたことによって偏った結果が生じること
→内的妥当性に問題が生じる
感度・特異度を求める上での注意点
• 目的の診断法とゴールドスタンダードを対象
者全員に対して行う
*確認バイアス、精査バイアス
ゴールドスタンダードを対象者全員に対して行
うことができないため、結果に偏りが生じること
診断性能の評価
• 診断の研究では、因果関係ではなく、患者の
状態を識別する能力を評価することが必要
• 患者の状態を識別する能力のことを「診断性
能」という
①臨床状況
• どんな施設に
• どんな経緯で来院して
• どんな症状を持っていて
• どんな検査で
• どんな所見のある患者を
対象にしているのか
②目的検査
• いつ
• 誰が
• どこで
• どのように 実施したのか
• いかなる基準に基づいて
• 誰が 検査結果の解釈、陽性/陰性の判定
を行ったのか
③スタンダード
• ここの患者が有病であるか、無病であるかを
決める手順(検査や経過観察、それらの組み
合わせ)がスタンダード
• スタンダードが正確でないと診断性能も正しく
評価されないので、スタンダードの定義は欠
かせない
④診断性能
• 目的検査が目的疾患の有病・無病を識別す
る能力
• 感度・特異度、ROC曲線、尤度比といった指
標で表される
検査の目的とは
• 目の前の患者が有病・無病のどちらのグルー
プに属するのか、その確からしさがどの程度
であるのか推測すること
→診断の確からしさを知るためには、専用の指
標(感度・特異度、ROC曲線、尤度比)を使って
診断性能を測定する
ケース・コントロール型の
研究デザインの問題点
• 診断性能を過大評価しがち
• このタイプの偏りは、患者スペクトラムによるバ
イアス(スペクトラムバイアス)と呼ばれ、研究対
象の患者特性(患者スペクトラム)が日常診療と
は異なるために起こる
• 検査結果が明瞭になりやすい重症・軽症の患者
集団が対象となりがち
• 本来は、日常診療で遭遇するような、診断がつ
いていなくて検査が必要とされる患者集団を対
象に研究を実施する必要あり
ケース・コントロール型の
研究デザインの利点
• 実施しやすく、効率的
• しかし、日常診療における診断性能を推定す
るためには、日常診療を反映した患者スペク
トラムを対象としなければならない
→臨床状況を定義して、横断研究型(定義した
臨床状況に当てはまる患者をすべて登録する
デザイン)のデザインをとる必要性あり
確認バイアス
• 選択バイアスの一種であり、有病と無病の確認
がとられた患者だけを対象とした研究で生じる
• 確認をとる診療行為が、目的検査の結果に依存
しているほど、バイアスが大きくなる
• つまり、良い検査ほど、確認バイアスの影響を
受けやすいという特徴がある
• 確認バイアスを避ける方法は、prospectiveに患
者登録を行い、全例でスタンダードを得ること
スタンダード
よく起こる問題
• スタンダードが正確でない
• 目的検査がスタンダードに
含まれる(組み込みバイア
ス)
• スタンダードの実施可能性
に制限あり(侵襲性・コスト)
解決策
• 独立した専門家パネルによ
る分類
• 研究用のスタンダードを設
定
• 臨床経過を観察して有病・
無病を判定
解釈バイアス
• 個々の患者において測定を行うときに生じる「情
報バイアス」の一種
①画像検査のように、結果を得るために解釈の必
要なものの場合に主観の入る余地があり、注意が
必要
②目的検査の解釈とスタンダードの解釈とが独立
に行われていない場合に、診断性能が過大評価さ
れている可能性あり
③検査結果以外の要素が診断性能に影響するこ
とに注意(最重要の要素は、患者背景などの臨床
情報)
解釈バイアスを避けるには
• 解釈する評価者に対して、スタンダードの結
果をブラインドしておくこと
• ブラインドができない場合には、第3者が新た
に解釈するという方法もあり
過大評価のメカニズム
大きく分けて二つ
①スタンダードの結果によって目的検査の解釈
が影響をうけること
②スタンダードにも解釈の余地がある場合、目
的検査の結果によってスタンダードの解釈が影
響をうけること
Comperative accuracy
新しい検査のポジション3種類
①置換(replacement)
→目的検査と標準検査の診断性能の優劣を比較する。
②選別(triage)
→新しい検査の目的は、診断性能を高めることではなく、標準検査を減らす
こと
→従来の診断プロセスと目的検査を加えた診断プロセスとの間で、診断性
能の比較に加えて標準検査がどのくらい少なくなるかを評価する。
③ 追加(add-on)
→新しい検査の診断性能は従来法に優るが、コストがかかったり、実施でき
る施設が限られてくるという制限があるとき、追加のポジションが候補になる。
診断研究におけるPECO
イメージ
P: 診断が必要とされる患者
E: 目的検査を組み入れた診
断
C: 既存の診断
O: 疾患の診断性能
例
P: 狭心症疑いの患者
E: 薬剤負荷エコー
C: 運動負荷エコー
O: 狭心症の診断性能
並行群間比較と個体内比較
並行群間比較
• 対象者を2群に分けて、それぞ
れの群に標準検査または目的検
査を実施する。
• 別にスタンダードを得る
個体内比較
• 同じ対象者に標準検査と目的検
査を行う。
• 別にスタンダードを得る
• 個体内比較では、対象者の個人
差が相殺されて検出力が高くな
るため、診断性能の差を検出す
るのに小さなサンプル数ですむ
利点あり
→ゆえに、実施可能であれば、個体
内比較が選択される
*ただし、検査結果の解釈が必要な
場合には、解釈バイアスを避けるた
め、標準検査と目的検査とを独立に
解釈する必要性あり!
診断から予後の改善へ
• 検査と患者健康との関係を研究するために
は、検査を介入と捉えて、診断性能を超えた
アウトカムを据える必要がある。
検査の有効性 階層モデル
階層モデル
1) 技術性能
2) 診断の正確さ
3) 医療者へのインパクト
4) 治療へのインパクト
5) 健康へのインパクト
6) 社会的効率
*各階層は、より高い階層の必要条件!
*検査の有効性を研究するときに研究者の
考えを整理できる
説明
基本的な性能を確認する
疾病の有無、重症度との関連をみる
診断(の確信度)との関連をみる
治療計画の変更との関連をみる
健康状態改善との関連をみる
費用対効果をみる
診断特性のメタアナリシスに必要な要素
要素
1. ゴールド・スタンダード
2. 診断特性の指標
3. 閾値
4. 患者特性
説明
1. 診断の対象となる疾患の定義
2. 診断方が疾患のあり・なしを識
別する性能を数字で表したもの
3. カットオフ値、陽性基準
4. 診断特性を自分の患者に適応
できるかを判断する際に必要に
なる情報
診断特性のメタアナリシス
診断特性を表す指標:
1. 感度・特異度
2. 陽性尤度比・陰性尤度比
3. Diagnostic odds ratio (DOR)
4. ROC領域
診断研究のばらつきの原因
1. バイアス
2. 偶然
3. 閾値効果(threshold effect)
4. 異質性(研究対象の違いなど)
5. 説明不能
診断研究に固有のバイアス
対象 行為 バイアス
患者 患者選択
患者範囲バイアス
紹介バイアス
研究
ゴールドスタンダードの適用
確認バイアス
精査バイアス
結果の測定
観察者間バイアス
観察者内バイアス
解釈
結果解釈の独立性
test-review bias
diagnostic-review bias
解釈不能例の処理 uninterpretable results bias
*内的妥当性に関係するバイアスのほとんどは、診断特性を見かけ上良くし
て過大評価する方向に働くとされている。
確認バイアス&精査バイアス
確認バイアス、精査バイアスがあると感度・特異度が見かけ
上高くなる。
【確認バイアス】
• 研究対象者となる患者全員にゴールドスタンダードが施行
されないことによるバイアス
【精査バイアス】
• 対象となる診断法の結果によってゴールドスタンダードを
行うかどうかを決定する場合に発生
• 結果的に、研究対象となる患者全員にゴールドスタンダー
ドが施行されないことになる
Diagnostic review bias & Test review bias
両者ともに、相関が生じて、対象となる診断法の診断
特性が高めになる。
【Test review bias】
ゴールドスタンダードの結果を知ってから、対象となる
診断法index testの結果判定を行うときに生じる。
【Diagnostic review bias 】
対象となる診断法の結果を知ってから、ゴールドスタ
ンダードの判定を行うときに生じる。
異質性
概念的異質性
• 一見同じように見える一次
研究でも、実際には研究デ
ザイン、性別、人種、合併
症、重症度などに細かい違
いがあり、そのために、研
究結果が異なってくること
統計学的異質性
• 一次研究の違いが目に見
えるかどうかに関わらず、
研究の結果が広範囲にバ
ラついていること。
閾値効果
診断特性としては同一であり、同じ1本のROC曲線で表されるのに、閾値が変わると、同じROC曲線の上でも、感
度・特異度の組み合わせも異なること
【ML-SROC法】
閾値効果に対処するために考案された統計学的手法。
診断法の一次研究における感度・特異度違いは、主として閾値の違いに由来すると仮定。
Q★point:SROC曲線の診断特性を表す簡便な代表値。
ML-SROC法でできること:
1. 閾値効果によるばらつきのコントロール
2. SROC曲線の推定
3. 診断特性(感度・特異度、尤度比)の抽出
4. 複数の診断法の比較:複数のSROC曲線を比較することにより、診断法による診断特性の優劣がわかる。
5. 極端な外れ値の検出と検討:異質性の原因となっている要素が判明することあり
ML-SROC法でできないこと:
1. ML-SROCは、固定効果モデルの一種であるため、研究間のバラツキを分析結果に反映できない
2. 統計的に厳密な方法で重み付けできないため、研究内バラツキの一部のみしか反映することができない
3. 感度・特異度の要約推定値とその95%信頼区間の計算が不正確
4. SROC曲線の95%信頼領域が計算できない
バイアス制御
【一次研究評価】
診断法評価の研究を報告する
→STARD チェックリスト
メタアナリシスを行う際の一次研究の質の評価→QUADAS
*QUADASにより、一次研究をスコア付けし、点数の低い一
次研究を除外した感受性分析で結果が変わるかどうかを調
べる。
【出版バイアス】
診断法のメタアナリシスでは、出版バイアスの評価法が確立
されていない。
参考文献
1) 杉岡隆, 野口善令, 大西良浩. 診断法を評価
する.京都. 認定NPO法人 健康医療評価研
究機構. 2014.

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