\

诊断准确性试验设计

基于灵敏度和特异度的样本量计算
I类错误(默认双侧),Type I error,$\alpha$ *
灵敏度,sensitivity,$P_{sen}$
灵敏度的精度,delta,$\delta$
特异度,specificity,$P_{spe}$
特异度的精度,delta,$\delta$
纳入人群的患病率,Prevalence,$Prev$ *
页面计算码 *
示例1:
     某研究者拟探讨胸部扪诊对乳腺癌患者的诊断价值。以手术病理结果为金标准,选择乳腺癌患者和非患者进行胸部扪诊,评价胸部扪诊的诊断价值。预计胸部扪诊诊断乳腺癌的灵敏度(Sensitivity)为85%,灵敏度的容许误差为5%;特异度(Specifity)为90%,特异度的容许误差为10%;选取置信度1-α=0.95。患者和非患者采用相等的样本量,最终纳入392人,其中患者和非患者各196人。
$\alpha$=0.05
$P_{sen}$=0.85,$\delta_{sen}$=0.05,$P_{sen}$=0.9,$\delta_{spe}$=0.1,$Prev$=0.5。

参数说明:
  • $\alpha$,一类错误,检验水准,结果为假阳性的概率。α越小,即检验水准要求越高,正态分布对应的Z值越大,样本量要求越大。默认为双侧,双侧$\alpha$=0.05,等价于单侧$\alpha$=0.025,对应的Z值均为1.96。

  • $P_{sen}$,估计的灵敏度,可通过文献查阅,或通过预实验数据计算,点击跳转
  • $P_{spe}$,估计的特异度,可通过文献查阅,或通过预实验数据计算,点击跳转
  • $\delta$,灵敏度和特异度各自允许误差,也叫精度,例如灵敏度为0.85,允许误差为0.1,则最终可估计置信区间为0.75~0.95。精度越小,要求的样本量越大。
  • $Prev$, 纳入人群中患病病例,为诊断试验的患病率,不是一般人群中的疾病患病率。如0.5,表示试验将纳入一半的患者和一半的非患者。

  • 允许的输入场景:
      1、输入灵敏度、精度以及试验中患病率。仅依赖灵敏度计算样本量。
      2、输入特异度、精度以及试验中患病率。仅依赖特异度计算样本量。
      3、输入灵敏度、特异度、各自的精度以及试验中患病率。同时依赖灵敏度和特异度计算样本量,取二者中的较大者。

  • 页面计算码:样本量计算花费开发者(黄桥)大量时间进行整理和网页开发,请关注作者个人公众号,发送“计算码”获取最新码。

计算公式(需输入计算码):

1. 依据灵敏度计算样本量:

$$n_{sen}=\frac{P_{sen}*(1-P_{sen})*(Z_{1-\alpha/2})^2}{Prev*\delta^2}$$

2. 依据特异度计算样本量:

$$n_{spe}=\frac{P_{s}*(1-P_{spe})*(Z_{1-\alpha/2})^2}{(1-Prev)*\delta^2}$$

3. 最终样本量(取较大者):

$$n=Max(n_{sen}, n_{spe})$$

参考文献:

[1] Buderer, N. M. F. (1996). Statistical methodology: I. Incorporating the prevalence of disease into the sample size calculation for sensitivity and specificity. Academic Emergency Medicine, 3(9), 895-900.
[2] 陈锋,夏结来. 临床试验统计学. 人民卫生出版社. 2018. 第二十三章,第七节,P384.