黃清水 ，王清生 ，羅忠勤 ，徐向東 ，李俊明 ，萬(wàn)臘根

(1、南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，江西 南昌 330006；2、江西財(cái)經(jīng)大學(xué)金融與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，江西 南昌 330013)

基于MATLAB繪制SROC曲線(xiàn)軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用

黃清水1，王清生2，羅忠勤1，徐向東1，李俊明1，萬(wàn)臘根1

(1、南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，江西 南昌 330006；2、江西財(cái)經(jīng)大學(xué)金融與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，江西 南昌 330013)

目的基于MATLAB軟件，開(kāi)發(fā)輔助軟件工具包，制作 SROC曲線(xiàn) (Summary ROC curve，SROC)。 方法 嚴(yán)格依據(jù)Cochrane循證醫(yī)學(xué)中心診斷試驗(yàn)系統(tǒng)評(píng)價(jià)SROC曲線(xiàn)法，編制程序，并進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。結(jié)果形成制作SROC曲線(xiàn)軟件工具包。 結(jié)論 以MATLAB為基礎(chǔ)的軟件工具包的建立，大大簡(jiǎn)化Meta分析計(jì)算過(guò)程，SROC曲線(xiàn)直觀(guān)提供匯總敏感度、特異度及曲線(xiàn)下面積，是目前國(guó)內(nèi)此類(lèi)研究性能較完整的軟件工具包。

MATLAB；SROC曲線(xiàn)；診斷試驗(yàn)；Meta分析

循證檢驗(yàn)醫(yī)學(xué) (evidence-based laboratory medicine，EBLM)在國(guó)內(nèi)起步較晚但發(fā)展較快，在省內(nèi)則是剛剛起步。對(duì)同一檢測(cè)指標(biāo)的多個(gè)不同試驗(yàn)進(jìn)行Meta分析，可根據(jù)它們的比值比的權(quán)重，用一條ROC曲線(xiàn)表示出來(lái)，這條曲線(xiàn)稱(chēng)為SROC曲線(xiàn)(Summary ROC，SROC)，從而得到研究的敏感度和特異度等，這種方法稱(chēng)SROC法，已公認(rèn)SROC曲線(xiàn)法是評(píng)價(jià)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)性能的最佳方案[1-3]，國(guó)內(nèi)已有初步介紹[4]。但目前對(duì)于診斷試驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估SROC曲線(xiàn)法Cochrane中心未提供直接應(yīng)用軟件，無(wú)法做到從頻數(shù)表直接到SROC曲線(xiàn)，其統(tǒng)計(jì)推理中間計(jì)算過(guò)程煩瑣復(fù)雜，導(dǎo)致最終計(jì)算結(jié)果不精確，復(fù)雜的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過(guò)程嚴(yán)重制約實(shí)踐循證醫(yī)學(xué) (evidencebased medicine，EBM)工作者的積極性，讓諸多致力于循證醫(yī)學(xué)的醫(yī)務(wù)工作者卻步。為此，能否開(kāi)發(fā)一款相關(guān)輔助軟件工具包用于簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，做到從頻數(shù)表直接到SROC曲線(xiàn)成為醫(yī)學(xué)工作者踐行循證醫(yī)學(xué)的迫切需求。

該研究在MATLAB軟件運(yùn)行環(huán)境下，制作軟件模塊，開(kāi)發(fā)輔助工具軟件包，簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，直觀(guān)提供匯總敏感度、特異度、曲線(xiàn)及曲線(xiàn)下面積的SROC曲線(xiàn)，目的在于幫助從事Meta分析研究的同行更快、更好完成其課題，有利于Meta分析及循證醫(yī)學(xué)研究的推廣應(yīng)用。

1 材料與方法

MATLAB是Matrix Laboratory的縮寫(xiě)，該軟件是MathWorls公司的產(chǎn)品，自1984年發(fā)行后不斷升級(jí)，它使用直譯式語(yǔ)言，編程與調(diào)試很方便，基本功能很多，還有很多強(qiáng)大的工具箱，與其它語(yǔ)言的兼容性甚佳。該軟件的優(yōu)勢(shì)在于針對(duì)大規(guī)模矩陣數(shù)據(jù)的數(shù)值計(jì)算，廣泛應(yīng)用于數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)、生命遺傳科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、化工、數(shù)字模擬等領(lǐng)域。該研究嚴(yán)格依據(jù)Cochrane循證醫(yī)學(xué)中心對(duì)于診斷試驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)SROC曲線(xiàn)法數(shù)理統(tǒng)計(jì)推導(dǎo)，基于MATLAB軟件，書(shū)寫(xiě)軟件程序[4-8]。

2 結(jié)果

2.1 編制程序清單

2.2 形成軟件模塊 以MATLAB軟件為基礎(chǔ)，書(shū)寫(xiě)以上程序，形成軟件模塊。

2.3 軟件驗(yàn)證

2.3.1 以抗-CCP抗體(抗環(huán)瓜氨酸肽抗體)對(duì)類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎診斷價(jià)值Meta分析為例，按照循證醫(yī)學(xué)原則納入研究，應(yīng)用Cochrane中心提供的Review Manager(RevMan4.2)軟件以及以上形成的軟件模塊，按照隨機(jī)效應(yīng)模型計(jì)算抗-CCP抗體對(duì)類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎診斷的匯總加權(quán)靈敏度和特異度及95%可信區(qū)間分別為 76.5%(62.1%，88.2%)和 93.8%(86.5%，98.1%)，相應(yīng)的陽(yáng)性似然比和陰性似然比為12.3和0.24；擬合 SROC曲線(xiàn)下面積為 0.8679，Q值為0.86；進(jìn)一步對(duì)病程小于一年和大于一年匯總分析,病程小于一年或病程大于一年研究層定量合并靈敏度和特異度分別為43%、94.2%和70.2%、95.2%，合并進(jìn)行層間比較靈敏度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.001)而特異度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.94)，該研究結(jié)果發(fā)表在《中華醫(yī)學(xué)雜志》[9]。

2.3.2 為進(jìn)一步優(yōu)化、驗(yàn)證軟件程序，該課題組進(jìn)行抗α-胞襯蛋白抗體對(duì)干燥綜合癥診斷價(jià)值的薈萃分析，按照循證醫(yī)學(xué)研究思路，共納入18個(gè)中英文研究均檢測(cè)抗α-胞襯蛋白IgG類(lèi)抗體，合并敏感性為0.4[95%CI(0.37～0.43)]，合并特異性為0.82[95%CI(0.79～0.84)]，SROC 下面積(AUC)是 0.8029，標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)是0.0580；8個(gè)研究檢測(cè)抗α-胞襯蛋白IgA類(lèi)抗體，合并敏感性為 0.34[95%CI(0.30～0.38)]，合并特異性為 0.83 [95%CI(0.79～0.86)]，AUC=0.6374，SE=0.1841；合并數(shù)據(jù)均有異質(zhì)性。為進(jìn)一步探討其異質(zhì)性的可能來(lái)源，分別從年齡、人種、實(shí)驗(yàn)方法、試劑來(lái)源、診斷標(biāo)準(zhǔn)和研究國(guó)家進(jìn)行分層分析，其中來(lái)自中國(guó)4個(gè)研究和日本6個(gè)研究無(wú)異質(zhì)性，進(jìn)一步SROC分析，抗α-胞襯蛋白IgG類(lèi)抗體對(duì)干燥綜合癥臨床診斷價(jià)值SROC分析結(jié)果分別為AUC=0.7343，SE=0.0448 和 AUC=0.9273，SE=0.0394，該研究結(jié)果發(fā)表在《中華醫(yī)學(xué)雜志》[10]。

2.3.3 軟件程序再整理、優(yōu)化和包裝，制作軟件工具包，形成三個(gè)程序文件：rocdata.exl、roc.m、roc.fig。

2.3.4 軟件操作程序略，模擬操作結(jié)果輸出如圖1。

3 討論

當(dāng)前，國(guó)際上循證醫(yī)學(xué)代表了醫(yī)學(xué)發(fā)展的方向之一，它要求醫(yī)師的任何醫(yī)療決策都應(yīng)根據(jù)合理、充分的科學(xué)依據(jù)。專(zhuān)家們指出，循證檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)作為循證醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要分支，21世紀(jì)的檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)將是循證檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)。Meta分析中SROC曲線(xiàn)法是實(shí)踐循證檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)重要手段和方法，即對(duì)以往的研究結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)的定量分析，其目的在于增加統(tǒng)計(jì)功效、解決各研究結(jié)果的不一致性、尋求新的假說(shuō)等。

圖1 軟件模擬操作后果輸出打印圖

通過(guò)以上兩項(xiàng)研究為例，以MATLAB軟件為基礎(chǔ)的SROC曲線(xiàn)制作軟件工具包的建立，大大簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，直觀(guān)提供匯總敏感度、特異度、曲線(xiàn)及曲線(xiàn)下面積。與之相比，目前多款常用統(tǒng)計(jì)軟件其統(tǒng)計(jì)過(guò)程無(wú)法達(dá)到一步到位。該軟件工具包不僅具有較完整的SROC分析功能，且數(shù)學(xué)理論正確、使用容易、輸出結(jié)果完整及與其他程序的兼容性好，可為研究者節(jié)約大量的人力物力，是國(guó)內(nèi)目前此類(lèi)研究性能較完整的軟件工具包。隨著循證檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的深入，要求診斷試驗(yàn)重新評(píng)價(jià)，做到合理、正確地使用診斷試驗(yàn)，避免濫用和誤用。該研究目的在于拋磚引玉，期待更多的醫(yī)務(wù)工作者盡快地學(xué)習(xí)并努力實(shí)踐循證檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)，跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，盡快地學(xué)習(xí)并努力實(shí)踐循證檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)，從而產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

但所有研究者都必須注意，該軟件只是實(shí)施診斷試驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估制作SROC曲線(xiàn)一個(gè)工具，而并非實(shí)踐循證檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的全部，只有在透徹理解循證醫(yī)學(xué)的真正內(nèi)涵的前提下，才能正確應(yīng)用該軟件工具包[11，12]。

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The design and application of drowing summary ROC curve software based on MATLAB

HUANG Qingshui,WANG Qingsheng,LUO Zhongqin,et al.Department of Clinical Laboratory,The First Affiliated Hospital of Nanchang University,Nanchang 330006,China

ObjectiveTo design a software for drowing summary ROC curve.MethodsThe software was programmed and verified strictly in according to the SROC curve of Cochrane Center for the systematic evaluation of diagnostic tests.ResultsThe software package for SROC curve was made.Conclusions Based on MATLAB,the software package for SROC curve greatly simplifies the calculation process,and provides an intuitive summary of the sensitivity,specificity and the area under the curve.

Matrix Laboratory;Summary ROC curve;Diagnostic test;Meta-analysis

R197.323,TP391.77

A

1674-1129(2011)06-0593-02

10.3969/j.issn.1674-1129.2011.06.004

江西省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目(GJJ08101)，南昌大學(xué)科研基金項(xiàng)目(2007醫(yī)科類(lèi))

黃清水，男，1973年出生，副主任醫(yī)師，講師，碩士，主要研究方向?yàn)檠C醫(yī)學(xué)和自身免疫病，E-mail:hqsdoctor@163.com