體外診斷試劑臨床試驗統計方法探討

摘要：本文探討了體外診斷試劑臨床試驗常用的統計方法。根據使用條件、限制和接受準則的不同分析了定性分析方法中的四格表統計、Kappa檢驗、配對卡方檢驗和定量分析方法中的線性相關性分析、回歸分析、偏倚估計、Bland -Altman一致性分析。

關鍵詞：統計方法；定性分析；定量分析

Study on Statistical Methods of in Vitro Diagnostic Reagents

LI Xiao-jiang

（Review and Certification Center，Guangdong food and Drug Administration，Guangzhou 510080，Guangdong，China）

Abstract：This paper just focuses on the statistical methods used in the clinical test of in vitro diagnostic reagents. It discusses of qualitative methods and quantitative methods according to the use of conditions， limits and acceptance criteria. The qualitative methods include Four grid， Kappa and Chi-square test. The quantitative methods include the linear correlation， regression analysis，bias estimate， Bland -Altman method.

Key words：Statistical methods；Qualitative methods；Qualitative methods

臨床試驗是二三類體外診斷試劑除校準質控品外申請注冊上市必不可少的環節，通常評估考核試劑和對比試劑或金標準方法的可比性。臨床試驗結果統計方法種類繁多，每種方法有一定的使用條件和局限性，在設計臨床試驗方案的時候，如果沒有充分考慮到試驗的各種因素，容易造成統計方法的選擇不合適而得出錯誤的試驗結果或者是分析不全面不充分，直接影響考核試劑的評估。因此，統計方法的選擇至關重要。筆者作為體外診斷試劑產品注冊技術審評員，根據多年的技術審評經驗，將從定性和定量兩個方面對體外診斷試劑臨床試驗中常用的統計方法的使用條件、限制和接受準則進行探討。

1 定性分析

定性分析包括與金標準比對和與對比試劑比對。通常用四格表進行統計。

與金標準比較通常用敏感度（真陽性率）和特異度（真陰性率）來表示兩種方法的符合性：敏感度=a/（a+c）；特異度=d/（b+d）；總符合率=（a+d）/（a+b+c+d）。而與對比試劑比較通常用陰陽性符合率來表示：陰性符合率=a/（a+c）；陽性符合率=d/（b+d）； 總符合率=（a+d）/（a+b+c+d）。雖然兩種比對方法的四格表形式是一樣的，但表示的意義不同。陰性符合率不等于敏感度，陽性符合率不等于特異度，兩者不能混用，因為對比試劑準確度不一定100%。

定性分析除了進行四格表統計符合性之外還需進行統計學檢驗（可使用SPSS統計軟件），通常使用Kappa檢驗或配對χ2檢驗。

Kappa是作為評價判斷的一致性程度的重要指標，取值在0～1之間。Kappa≥0.75，表示兩者結果的一致性較好，0.4≤Kappa<0.75，表示一致性一般，若Kappa<0.4，表示一致性較差。在臨床試驗中具體Kappa為多少可接受，應與臨床的實際情況相符。如化學發光類試劑的一致性要求高，金標類試劑一致性要求低，另外跟臨床的預期用途有關，如用于初篩的試劑一致性要求低，用于輔助診斷或輔助用藥的試劑一致性要求高。如果一致性較差，可用其他方法進一步檢驗。配對χ2檢驗考察兩種檢驗方法的檢出率有無差別。χ2值越大，差異越大；偏差越小，χ2值就越小，若量值完全相等時，χ2值就為0，表明兩種方法檢出率沒有差別。Kappa檢驗重在檢驗兩者的一致性，配對χ2檢驗重在檢驗兩者間的差異。如檢測結果不是四格表形式，而是以九格表、十六格表等其他形式，如兩種試劑檢測結果以\"-、+、++、+++\"表示，則需要用增加配對χ2檢驗或Kappa檢驗。對同一樣本數據，這兩種檢驗可能給出矛盾的結論。主要原因是兩者對所提供的有統計學意義的結論要求非常嚴格所致。

2 定量分析

2.1相關性分析 在進行相關性分析之前需進行離群值檢驗，離群值的個數一般不得超過2.5%，即在100個樣本的臨床試驗中，不得出現3個離群值。如出現3個或3個以上離群值，應尋找原因，如僅僅是樣本問題，則更換這些樣本；如找不到原因，又影響\"等效\"的分析時，停止試驗并通知試驗申請者。

相關性分析通常用散點圖來輔助分析。首先以考核試劑每次測定值（作Y軸）與相對應的對比試劑每次測定值（作X軸）作散點圖；目測線性，找出線性范圍，刪去非線性段，如線性范圍寬還可以增加分段統計。如線性范圍太短，則停止評價。對線性段作相關分析，根據EP9-A2要求相關系數r>0.975[1]（或r2≥0.95），如r<0.975， 應擴大樣本量以擴大數據范圍。線性相關系數反映的是兩變量線性關系的密切程度，無法評價兩系統的隨機誤差和系統誤差。

2.2回歸分析 回歸分析比較常用的方法是直線回歸分析，Deming回歸和Passing-Bablok回歸。三種方程的基本形式都一致，為Y=bX+a，但回歸系數b的估計方法不同。傳統的直線回歸分析前提條件是正態分布；對照試劑應是金標準或近似（較好的），無明顯的系統誤差和隨機誤差。若兩種試劑都存在誤差，則不能滿足最小二乘法估計的條件，可考慮Deming回歸。該法考慮了兩試劑的隨機誤差，且假定兩種試劑的標準差比值恒定。Deming法適用于兩個試劑的測量誤差有著獨立的、均數為0的正態分布，誤差的方差為成比例的（在數據范圍內，方差并不必須恒定的）。如異常值較多，可選用Passing-Bablok法。即任取兩點確定直線，屢次反復，得到多條直線并計算斜率，而后對多個斜率值取中位數并調整。該法假定兩器械隨機誤差遵循同一種分布，標準差比值恒定。線性回歸斜率b一般推薦在0.9～1.1之間可接受。

2.3偏倚估計 按下列方程式計算平均偏倚B及試驗系統與對照系統測定值差值的標準差SD。

將醫學決定水平預期偏倚的可信區間與允許誤差的限值相比較（允許誤差推薦為小于或等于1/2CLIA88或者室間質評可接受范圍）。預期偏倚可信區間小于規定的允許誤差的限值，試驗系統可被接受；預期偏倚可信區間大于規定的允許誤差的限值， 試驗系統不被接受。

2.4 Bland-Altman法 Bland-Altman法是1986年Bland和Altman提出的，并發表在Lancet雜志上[2]。該方法的基本思想是利用兩組數據的均值和差值，分別以均值為橫軸，差值為縱軸做散點圖，計算差值的均值（d）以及差值的95%分布范圍（即為一致性界限，LoA，d±1.96Sd，其中Sd為差值的標準差），認為95%的差值應位于該一致性界限范圍內。分析散點的分布與一致性界限的位置關系，并且與臨床上可接受的界限值相比，如果一致性界限在臨床上可接受，則認為兩種方法之間的一致性較好，可以互換。檢測項目不同，方法學不同，臨床上可接受的界限值不同，界限值還與臨床預期用途有關，可參考室間質評的相關要求。當樣本量較小時，由于抽樣誤差的影響，有時不一定滿足95%的差值落在LoA范圍內，這時，可以考慮LoA的可信區間（LoA CI）。計算LoA CI所對應的標準誤一般為1SE（d）=Sd/，一致性界限的上、下限的標準誤近似等于1.71SE（d）[3]。在臨床試驗統計分析中，除了用兩種試劑的結果的差值反映一致性外，還可以用兩種測量結果之間的比值（或差值與均值的百分比）進行Bland-Altman分析。由于檢測結果的差值或比值都與兩種試劑的測量值都有關，因此橫坐標應為兩者的均值，而不是對比試劑的測量值。

在應用Bland-Altman分析時，需要注意一定的應用條件[4]，均值和差值應相互獨立，即兩種試劑的測量結果應具有方差齊性，差值應服從正態分布，在測量范圍內的差值不隨著測量結果變化的擴大而變化。假如不滿足條件，如Bland-Altman圖呈喇叭狀，建議通過對數轉換達到要求，也可以通過對用比值來進行分析。

一致性分析時，一般不建議用配對t檢驗來評估兩個試劑的檢測結果的一致性。配對t檢驗的本質是對\"差異\"的檢驗，而非對\"一致\"的檢驗[4]。因為配對t檢驗主要是比較均數的差異，只能反映總體均數可能相同，卻不能反映數據的一致性，即對系統誤差敏感，卻無法檢出隨機誤差。

3 結語

體外診斷試劑臨床試驗應根據預期用途來選擇是用定量還是定量的分析方法。但在實際的臨床試驗過程中，由于很多因素的影響，會出現一些不符的結果，需要查找原因，在定量分析的時候可以輔助定性分析，在定性分析的時候也可以輔助定量分析。不管是定性還是定量，統計分析方法有多種，一定要清楚每種方法使用的前提條件，否則不滿足使用條件得出的結果可能沒有實際意義。由于每種分析方法都有一定的局限性，可以多種分析方法聯合分析，往往更全面更可靠。如在定量分析的時候，可以線性相關分析、回歸分析與Bland-Altman法結合起來分析。

參考文獻：

[1]NCCLS.Method comparison and bias estimation using patient samples[S].EP9-A2.Wayne，Pennsylvania：2002.

[2]薩建，定量測量結果的一致性評價及Bland_Altman法的應用[J].中國衛生統計，2011，28（4）：409-411.

[3]陳卉.Bland-Altman分析在臨床測量方法一致性評價中的應用[J].中國衛生統計，2007，24（3）：308-309.

[4]李鎰沖，李曉松.兩種測量方法定量測量結果的一致性評價[J].現代預防醫學，2007，34（17）：3263-3266.編輯/成森