传染病诊断方法的验证

王 勤，刘晓飞，江育林，母连志，丁 壮，林祥梅

（1.中国检验检疫科学研究院动物检疫研究所，北京 100029；2.吉林大学动物医学学院，吉林长春 130062）

传染病诊断方法的验证

王 勤1，刘晓飞1，江育林1，母连志2，丁 壮2，林祥梅1

（1.中国检验检疫科学研究院动物检疫研究所，北京 100029；2.吉林大学动物医学学院，吉林长春 130062）

诊断敏感性和特异性是诊断方法验证过程中的两个重要参数。本文通过分析和比较，详细阐述了诊断敏感性和特异性在动物检疫工作中的重要性，厘清了其与分析敏感性和特异性的区别。通过计算分析比较了不同流行率对检测结果可信度的影响，以及在同一流行率下，诊断敏感性和特异性变化对检测结果可信度的影响。结果显示，当流行率低时，诊断特异性对结果可信度的影响更大，诊断特异性的降低会导致阳性检测结果可信度显著下降。因此在进出境动物检疫工作中，不要一味强调分析特性，而要重视诊断特性；既要关注诊断敏感性，做到不漏检；也要关注诊断特异性，做到不误检。

验证；诊断方法；诊断敏感性；诊断特异性

验证，即对某检测方法是否适合检测目的进行确认的过程，是判断一种诊断方法在经过一定的发展、优化和标准化后能否达到预期目的的过程，包括对一种诊断方法的分析性能、诊断性能和重现性能的评估。验证可以充分了解诊断方法的性能特点，从而保证选择的诊断方法能够达到预期目的，以便正确诊断动物的患病情况，提供准确的结果。

世界动物卫生组织（OIE）规定，诊断方法的验证流程主要对分析敏感性（Analytical sensitivity，ASe）、分析特异性（Analytical specificity，ASp）、诊断敏感性（Diagnostic sensitivity，DSe）、诊断特异性（Diagnostic specificity，DSp）、重复性（Repeatability）、再现性（Reproducibility）等六个参数进行测定，总共分为四个阶段：第一阶段是对分析

性能进行评估，包括分析敏感性、分析特异性、重复性和再现性的初步测定，主要对诊断方法是否能检测到目的物进行评估；第二阶段是对诊断性能进行评估，主要包括两个参数，即诊断敏感性和诊断特异性，主要评估诊断方法检测的准确性；第三阶段是对可重现性进行评估，包括对再现性和重复性的进一步测定，是在不同地区或国家的几个实验室使用相同的检测方法进行检测，主要对诊断方法的均一性进行评估；第四阶段是运行阶段，即对测试结果进行解释和诊断方法在其他实验室的应用。如果一种诊断方法完成了前三个阶段的测定，则可以认为该方法能够达到预期目的[1]。

在验证过程中非常重要的一个部分是对诊断特性即诊断敏感性和特异性的评估。诊断敏感性和诊断特异性是反映诊断方法准确性的指标，不仅是验证过程中的主要参数，也是确定无疫区、出入境口岸检疫、进行疫病传入风险分析、流行病学调查、动物免疫效果监测等方面的重要参数。

1 诊断敏感性和诊断特异性

诊断敏感性是已知被感染的动物在检测时也是阳性结果的比例；诊断特异性是已知没有被感染的动物在检测时得到阴性结果的比例[1]。其计算方法参见表1。如表1所示，将要验证的诊断方法的检测结果与样品的实际状态相比较，通常是与公认的“金标准”结果相比较，对DSe和DSp进行计算。“金标准”是指完全准确的试验方法或试验程序，能够诊断出所有存在的特定疾病而没有任何误诊和漏诊[2]，通常分为绝对金标准和相对金标准。绝对金标准一般指病原分离，而其他公认的较准确的诊断方法即为相对金标准。另外一种或几种方法对状态进行验证。

表1 2×2列联表

若“金标准”难以获得或难以达到条件，可以使用统计学手段来估计，如可应用基于贝叶斯方法的潜在类别模型（latent class model）来对诊断方法进行无偏估计[3-4]。

受试者工作特征曲线（ROC曲线）是一种评估诊断特性非常有效的辅助手段[5]，因为它综合评估了诊断方法在可能检测值范围内的准确度。

2 准确理解并区分分析敏感性和诊断敏感性、分析特异性和诊断特异性

分析敏感性和诊断敏感性、分析特异性和诊断特异性是两对易混淆的概念。分析敏感性和分析特异性是验证诊断方法分析性能的两个参数。分析敏感性通常用检测限（LOD）来表示，是在一个样品中被分析物能够直接检测到的最小量[1]。分析特异性是指诊断方法区分目标检测物与其他组分的能力，用选择性[6]、排他性、包容性三种能力来测定，通常选择种属相近的抗原或血清来检测是否具有交叉反应。

从定义上来看，这两对概念区别显著。分析敏感性是诊断方法的最低检测限，而诊断敏感性是阳性参考动物中检测结果为阳性的比例；分析特异性是诊断方法与其他成分无交叉反应的程度，而诊断特异性是阴性参考动物中检测结果为阴性的比例。分析与诊断这两对概念有本质区别，特别是分析敏感性和诊断敏感性，要辨明这两个概念，首先要区别“感染”和“污染”。疫病诊断中，我们所关心的是动物是否感染了某种疫病，而不是注重动物感染了多少病原。因此，要更加看重诊断敏感性和诊断特异性，而不是一味强调最低检测限。

3 关注诊断特异性的重要性。

诊断敏感性在一定程度上反映了漏检率。诊断敏感性越高，漏检率就越低。（漏检率=1-Dse）因此，在实际工作中，特别是进出境动物检疫工作中，诊断敏感性往往受到关注。其实，诊断特异性也同等重要。

举个简单的例子。如表2所示，假设待检群体数量为20 000，某种方法的诊断敏感性为95%，诊断特异性为90%，流行率由1%到50%变化时，阳性结果的可信度由8.76%上升至90.48%，阴性结果的可信度由99.94%降到94.74%。可见，流行率不同时，阳性结果可信度的变化会更大，随着流

行率的降低，阳性结果的可信度会迅速降低。

而在出入境动物检疫中，要检测的群体疫病流行率都较低，更加注重的是阳性结果的可信度，阳性结果可信度与诊断特异性的关系更大，所以诊断特异性更重要，其对诊断结果的可信度影响更大。

在低流行率的情况下，阳性结果的可信度变化如表3所示。当检测疫病流行率为0.1%、动物数量为100 000的群体中，有100为染病动物，99 900为健康动物，当诊断特异性保持99%不变，诊断敏感性为100%时，阳性结果的可信度为9.1%；诊断敏感性下降到90%时，阳性结果的可信度下降到8.3%，诊断敏感性的下降引起的可信度变化并不大。当诊断敏感性保持99%不变的情况下，诊断特异性由100%下降到99.9%时，阳性结果的可信度由100%下降到49.7%，下降的幅度较大。而当诊断特异性下降到99%时，阳性结果的可信度已不足10%；诊断特异性为90%时，阳性结果的可信度不足1%。这说明在流行率不变的情况下，诊断特异性的变化比诊断敏感性的变化对阳性结果的可信度影响更大，阳性结果的可信度随着诊断特异性的减小而急剧下降。因此，在被检群体流行率低的情况下，诊断特异性比诊断敏感性对阳性结果可信度的影响要大得多，选择一个诊断特异性更高的方法能够得到更加准确的阳性结果。需要特别指出的是，如果诊断特异性不高，在这种情况下分析敏感性越高越有害。

表2 不同流行率下可信度变化

表3 阳性结果可信度在不同诊断敏感性和诊断特异性时的变化

综上所述，诊断方法的验证是诊断方法建立后的一项重要评估工作，可对确诊临床病例、确定无疫区、风险分析评估、流行病学调查、动物免疫效果监测等选择合适的诊断方法提供参考。在验证过程中要注重诊断特性的评估，特别是要对诊断敏感性和特异性有准确的理解。注意区别诊断敏感性和分析敏感性，诊断特异性和分析特异性。在动物检疫工作中，要更注重诊断敏感性和诊断特异性而不是一味强调最低检测限。诊断特性中的两个指标诊断特异性和诊断敏感性同等重要。当疫病流行率低的时候，诊断特异性对阳性结果的可信度影响非常大，更要关注诊断特异性。进出境动物检疫工作中，接触到的多为低流行率的动物群体，因此在关注诊断敏感性的同时，要关注诊断特异性。

[1]OIE. Manual of Diagnostic Tests and Vaccines for Terrestrial Animals[M]. chapter 1.1.5.Paris：World Organisation for Animal Health，2013.

[2]Ian Dohoo，Wayne Martin，Henrik Stryhn. 兽医流行病学研究[M]. 刘秀梵，吴艳涛，宗序平，译. 2版. 北京：中国农业出版社，2012：74-76.

[3]Enøe C，Georgiadis M P，Johnson W O. Estimation of sensitivity and specificity of diagnostic tests and disease prevalence when the true disease state is unknown[J]. Preventive veterinary medicine，2000，45（1）：61-81.

[4]Hui S L，Walter S D. Estimating the error rates of diagnostic tests[J]. Biometrics，1980，36（1）：167-171.

[5]Greiner M，Pfeiffer D，Smith R D. Principles and practical application of the receiveroperating characteristic analysis for diagnostic tests[J]. Preventive veterinary medicine，2000，45（1）：23-41.

[6]Vessman J，Stefan R I，van Staden J F，et al. Selectivity in analytical chemistry（IUPAC Recommendations 2001）[J]. Pure and Applied Chemistry，2001，73（8）：1381-1386.

（责任编辑：朱迪国）

Validation of Diagnostic Assays for Infectious Diseases

Wang Qin1，Liu Xiaofei1，Jiang Yulin1，Mu Lianzhi2，Ding Zhuang2，Lin Xiangmei1
（1.Chinese Academy of Inspection and Quarantine Institute of Animal Quarantine，Beijing 100029；2. College of Animal Medicine，Jilin University，Changchun，Jilin 130062）

Diagnostic sensitivity（Dse）and diagnostic specifi city（Dsp）are two key parameters in validation of diagnostic assays for infectious diseases，showing the accuracy performance of a diagnostic assay. In this paper，the importance of Dse and Dsp in animal quarantine inspection was analyzed by comparing the differences between the analytical characters and diagnostic ones. The infl uence trends of reliability of detections were calculated with different prevalence rates. Results show that when the prevalence rate is low，the decrease of Dsp impacts reliability of positive results more greatly：a little reduction of Dsp will lead to a signifi cant decrease in the reliability of the positive results. Therefore，in entry and exit animal quarantine inspection，the characteristics of the analysis should not be blindly emphasized，but attention should be paid to the diagnosis of characteristics. Compared with Dse，Dsp is equally important. We should not only focus on Dse to decrease the missing rate，but also pay attention to Dsp of diagnostic assay to reduce the false rate as possible as we can.

validation；diagnostic assay；diagnostic sensitivity；diagnostic specifi city

S854.4

A

1005-944X（2015）08-0053-03

国家质检总局科技计划项目——猪蓝耳病抗体检测试剂盒贝叶斯方法质量评价模型的建立（2014IK230）；中国检验检疫科学研究院基本科研业务费专项资金资助项目——动物检疫风险分析中关键参数的精准估计（2014JK030）

林祥梅

注：王勤、刘晓飞并列第一作者