The ROC analysis as a rapid and convenient method for determining the diagnostic utility of clinical laboratory tests has been examined. For the ROC analysis we have used the serum catalase activities of patients with acute pancreatitis (n=138), acute myocardial infarction (n=111), and with acute cholecystitis (n=105). The ROC curves yielded good diagnostic utility of serum catalase in acute pancreatitis and moderate utility in acute myocardial infarction and no diagnostic utility in acute cholecystitis. In case of acute pancreatitis the ROC analysis of different enzyme tests the following range of diagnostic utility were lipase, catalase, elastase, a-amylase.
|
Key words: Receiver-Operating Characteristic cur- |
|
|
|
ves, sensitivity, specificity, diagnostic |
|
|
accuracy, data analysis, serum cata- |
|
|
lase, acute pancreatitis, myocardial |
|
|
infarction, cholecystitis. |
A klinikai kémiai vizsgálatok diagnosztikai hatékonyságának jellemzésére különböző statisztikai módszerek alkalmazhatók. Az egészségesek és a betegek klinikai laboratóriumi vizsgálatainak eredményei általában két Gauss-görbével jellemezhetők, amelyek gyakran átfedik egymást. Egy teszt diagnosztikai hatékonysága annál jobb, minél jobban elkülönül a két csoport, minél kisebb a diagnosztikai hatékonyságot csökkentő rész, azaz a két görbe minél kevésbé fedi át egymást. A diagnosztikai hatékonyság jellemzésének egyik korszerű és egyre szélesebb körüen alkalmazott módszere a ROC analízis, illetve azt elemző ROC görbe (Receiver Operating Characteristic plots), amely szemléletesen mutatja a vizsgálat relevanciáját. A módszer előnye, hogy a vizsgálati eredmények ilyen módon történő elemzésével a vizsgálatok diagnosztikai hatékonyságáról kapunk információt. További előny az, ha ugyanazon betegség dignosztizálására többféle vizsgálat is rendelkezésre áll, akkor egy ábrán ezek összehasonlíthatók. [1-7].
Közleményünkben ismertetjük a ROC analízist és bemutatjuk ennek alkalmazását különböző megbetegedésekben (akut hasnyálmiriggyulladás, szívinfarktus, epehólyaggyulladás) a szérum katatáz mérési eredményeinek felhasználásával és hasonlítjuk össze a különböző enzimek (a-amiláz, lipáz, elasztáz, kataláz) ROC görbéit az akut pancreatitis diagnosztizálásához.
A ROC analízist már az 1960-as évek óta alkalmazzák, főként képfeldolgozó eljárások diagnosztikai hatékonyságának növelésére. Napjainkban a számítástechnikai eszközök és statisztikai programok elérhetőségével a klinikai kémiai tesztek diagnosztikai hatékonyságának korszerű megítélésének elengedhetetlen eszközévé vált [2,3,4,5]. A vizsgálati eredmények ROC analízissel történő elemzéséhez már több számítógépes programcsomagot fejlesztettek ki. Például: CLINROC, ROC ANALYZER, RULEMAKER, ROCLAB. A közleményünkben bemutatásra kerülő ROC-ábrák az EXCEL 7.0 táblázatkezelő program felhasználásával készültek.
A ROC görbe az 1-diagnosztikai specificitás [valódi negatív/(tévesen pozitív+valódi negatív)] függvényében az egyes diagnosztikai határértékek alapján fejezi ki a diagnosztikai szenzitivitást [valódi pozitív/(valódi pozitív+tévesen negatív)]. A diagnosztikai szenzitivitás az adott diagnosztikai határértéknél a vizsgálat által kórosnak minősített egyének száma és a megbetegedésben szenvedők számainak aránya. A diagnosztikai specificitás az adott döntési szinten a nem kóros eredményt mutató egyének száma és az összes, nem beteg egyén arányát mutatja. Valódi negatív az az egészséges, akinél a vizsgálat eredménye nem kóros. Valódi pozitív az a beteg, akinél a vizsgálat eredménye kóros értéket mutat. Tévesen negatív az a beteg, akinél a vizsgálat eredménye nem kóros. Tévesen pozitív az az egészséges, akinél a vizsgálat eredménye kóros értéket mutat [6].
A diagnosztikai hatékonyság annál a tesztnél a legjobb, amelynek az diagnosztikai szenzitivitása és a diagnosztikai specificitása is a legjobb, ekkor a ROC görbe az egységnégyzet bal felső sarkából a jobb felsőbe tart. Ez az ideális teszt, mivel a betegek és az egészségesek eredményei között nincs átfedés, vagyis nincsenek tévesen pozitív vagy tévesen negatív eredmények. Ha a ROC görbe pontjai az egységnégyzet bal alsó és jobb felső csŁcsát összekötő diagonális egyenesen helyezkednek el, akkor a teszt diagnosztikai hatékonysága zéró. A két csoport vizsgálati eredményei azonos eloszlásŁak, és statisztikailag nem különböznek. Ha egy betegség diagnosztizálásához több vizsgálat is rendelkezésre áll, akkor ezek ROC görbéi egy ábrán jeleníthetők meg, ami lehetővé teszi összehasonlításukat [6,7]. Ezt az összehasonlítást segíti elő a ROC görbe alatti terület kiszámítása (T). Ha a terület maximális (=1), akkor a betegek és az egészségesek teljesen elkülönülnek a vizsgálati eredményeik alapján. A másik határeset, amikor nincs különbség a két csoport között, ekkor a ROC görbe alatti terület T = 0,5. A T értékeket meghatározhatjuk grafikus integrálással, mint a ROC görbe alatti trapézok területeinek összege. A T érték nem egyedüli jellemzője a vizsgált tesztnek, mivel a ROC görbe alakja is fontos információt tartalmaz. Két teszt ROC görbéjének T értéke egyenlő lehet, eltérő formájŁ görbék esetén, ami a tesztek diagnosztikai hatékonyságának különbözőségét mutatja bizonyos tartományban [6].
A ROC görbét az irodalomban ismertetett módszer szerint készítettük [6], a T értéket a görbe alatti trapézok területeinek összegzéseiből kaptuk. A szérum kataláz enzim aktivitás meghatározása korábban leírt módon történt [8]. A vizsgálat során akut hasnyálmiriggyulladásban szenvedő 138 beteg és 118 egészséges, 229 szívinfarktusban szenvedő beteg és 111 egészséges, valamint 105 epehólyaggyulladásban szenvedő és 114 egészséges szérum kataláz adatait használtuk fel [9, 10, 11]. Akut pancreatitisben a különböző vizsgálatok összehasonlíthatók az a-amiláz, lipáz, eredményeket [6] és az elasztáz eredményeket [12] irodalmi adatok alapján vettük számításba.
Az 1. ábra az akut cholecystitisben szenvedő beteg vizsgálati eredményeiből készült ROC ábrázolást mutatja. Az ábrán feltűntettük, az egyes diagnosztikai határértékeket, amelyeknél a diagnosztikai szenzitivitás és a diagnosztikai specificitás kiszámítása megtörtént. A szérum kataláz meghatározás akut cholecystitisben csak limitált értékű (T=0,652). A görbe alakja alapján mondható, hogy alacsony diagnosztikai határértékeknél érzékenyebb indikátor a meghatározás, mint a nagyobb értékeknél.
A 2. ábrán a szérum kataláz ROC görbéit ábrázoltuk különböző megbetegedésekben. (akut cholecystitis, akut myocardiális infarctus és akut pancreatitis). A három hasonló lefutásŁ görbe diagnosztikai hatékonyságának jellemzésére kiszámítottuk a T értékeket (0,652, 0,843 és 0,933). A három T érték és a görbék lefutása alapján állítható, hogy a szérum kataláz aktivitás meghatározás diagnosztikai hatékonysága akut panreatitisben a legjobb. Akut myocardiális infarctusban a szérum kataláz diagnosztikai hatékonysága közepesnek mondható, amit azonban a CK, CK-MB és Troponin T és I értékeivel történő összevetés után nagyon alacsonynak minősíthetünk.
A 3. ábra a ROC analízis további alkalmazási területét mutatja. Ezen ábrán az akut pancreatitisben leggyakrabban meghatározott enzimek aktivitása alapján készített 4 (a-amiláz, elasztáz, kataláz, lipáz) ROC görbét ábrázoltuk, amelyek T értékei a következők: 0,526, 0,924, 0,933 0,988 voltak. A négy enzim közül az a-amiláz a legkisebb hatékonyságŁ, ez a több évtizedes klinikai laboratóriumi gyakorlatnak is megfelel. Az elasztáz diagnosztikai hatékonysága már jobb, azonban ennek értéke erősen módszerfüggő [12]. A szérum kataláz különösen az alacsony diagnosztikai határértékek esetében érzékenyebb módszer, mint a lipáz. Az egész méréstartományra kiterjedő értékelés azonban a lipázt értékeli a legnagyobb hatékonyságŁnak. A ROC analízis akár több vizsgálat egy betegség akár több betegség egy vizsgálat esetében plauzibilis és jól mérhető eredményekkel segít az illető meghatározás diagnosztikai hatékonyságának megítélésében. Azt azonban mindig szem előtt kell tartani, hogy a ROC analízis által szolgáltatott eredmények mindig egy jól definiált betegségben szenvedő egyének adatai alapján készültek, és félrevezető következtetéseket adhat, ha ezt nem vesszük figyelembe.
Összefoglalva, a ROC analízis hasznos eljárás lehet az egyes laboratóriumi vizsgáló eljárások klinikai alkalmazhatóságának megítélésében, illetve az ezen vizsgáló eljárásokkal kapott eredményeknek a klinikusok felé történő interpretálásakor.
Linnet K: A Review on the methology for assessing diagnostic tests Clin Chem 1988; 34: 1379-1386
Leung FY, Galbralth LV, Jablonsky G, et al.: Re-evalution of the diagnostic utility of serum total creatine kinase and chreatine kinase-2 in myocardial infarction Clin Chem 1989; 35: 1435-1440
Kazmierczak SC, Leute F, Hodges ED. Diagnostic and prognostic utility of phospholipase A activity in patients with acute pancreatitis: Comparison with amylase and lipase Clin Chem 1991; 37: 356-360
Viitala K, Landesmaki K, Niemela O. Comparison of the Axis %CDT TIA and the CDTect method as laboratory tests of alcohol abuse Clin Chem 1998; 44: 1209-1215
Davelaar E M, Kamp G J, Verstraeten R A, et al: Comparison of seven immunoassays for the quantification of CA 125 antigén in serum Clin Chem 1998; 44: 1417-1422
Zweig MH, Campbell G: Receiver-Operating Characteristic (ROC) Plots: A fundamental Evalution Tool in Clinical Medicine Clin Chem 1993; 39: 561-577
Campbell M J, Machim D: Medical Statistics, Chapter 3: Probability and decision making, John Wiley & Sons LTD. Baffins Lane, Chichester, West Sussex P0191 UD, England, 1995. p: 32-43.
Góth L.: A simple method for determination of serum catalase activity and revision of reference range Clinica Chimica Acta. 1991; 196: 143-52
Góth L, Mészáros L, Németh H.: Serum catalase enzyme activity in acute pancreatitis Clin Chem 1982; 28: 1999-2000
Góth L, Németh H, Mészáros L: A szérum kataláz enzim aktivitása máj- és epebetegségekben Laboratóriumi Diagnosztika 1983; 10: 18-20
Góth L, Németh H, Mészáros L: A szérum kataláz aktivitásának változása szívinfarktusban Laboratóriumi Diagnosztika. 1982; 9: 89-101
Keim V, Teich N, Reich A, et al: Policlonal pancreatic elastase is superior to monoclonal array for diagnosis of acute pancreatitis Clin Chem 1997; 43: 2339-2344
* Levélcím: Dr. Góth László,
fősikolai tanár
Debreceni Orvostdományi Egyetem,
Egészségügyi Főiskolai Kar
Debrecen, Pf.: 40. H-4012.