SCREENING TEST
SUMATTANA GLANGKARN
sumattana.g@msu.ac.th
sumattana glangkarn
1
การคัดกรอง (Screening Test)
วิธีการตรวจสอบในกลุ่มคนที่ยังไม่ มีอาการ เพื่อการ
คัด กรองโรค หรื อ ความผิด ปกติ ข องร่ า งกายก่ อ นที่ จ ะ
ปรากฏอาการและอาการแสดง โดยวิธี
n การตรวจร่ างกาย
n การตรวจทางห้ องปฏิบัตก
ิ าร
n การตรวจโดยเครื่องมือพิเศษต่ าง ๆ
sumattana glangkarn
2
การวินิจฉัยโรค (Diagnostic Test)
วิ ธี ก ารตรวจเพื่ อ สรุ ป ผลว่ า ผู้ ที่ มี ผ ลบวกจากการ
Screening test ว่ าป่ วยเป็ นโรคนั้นจริงหรือไม่ โดยวิธี
n การซักประวัติ
n การตรวจร่ างกาย
n การตรวจทางห้ องปฏิบัตก
ิ าร
n การตรวจโดยเครื่องมือพิเศษต่ าง ๆ
sumattana glangkarn
3
ชนิด Screening Test
_ การคัดกรองปัจจัยเสี่ ยง (Screen for Risk Factors)
เป็ นการคัดกรองกลุ่มคนทีม่ ปี ัจจัยเสี่ ยงต่ อการเกิดโรค
ในกลุ่มประชากรทัว่ ไป เช่ น การคัดกรองผู้ทมี่ รี ะดับ
ไขมันในเลือดสู ง
_ การคัดกรองโรค (Screen for Disease)
เป็ นการคัดกรองโรคในกลุ่มคนทีม่ ปี ัจจัยเสี่ ยง
sumattana glangkarn
4
หลักเกณฑ์ พจิ ารณาการคัดกรองโรค
X โรคทีจ
่ ะคัดกรอง
- โรคทีร่ ุนแรง
- โรคทีส่ ามารถตรวจพบได้ ก่อนปรากฏอาการ
- โรคทีพ่ บตั้งแต่ ระยะแรกเริ่มการพยากรณ์ โรคจะดี
- อัตราความชุกของโรคสูง
X วิธีการคัดกรอง เหมาะสม ง่ าย ไม่ แพง ใช้ เวลาน้ อย
sumattana glangkarn
5
Evaluation of proficiency of test
 Precision (or Repeatability or Reliability)
is the ability of a measurement to give consistent
results on repeated trials
 Validity (or Accuracy) is the ability of a measuring
instrument to give a true value. Validity can be
evaluated only if there exists an accepted and
independent (gold standard) method for confirming
the condition.
sumattana glangkarn
6
SENSITIVITY and SPECIFICITY
Sensitivity is the ability of a test to give positive
results in a group of persons with the disease
(True positive)
n Specificity is the ability of a test to give negative
results in a group of persons without the disease
(True negative)
n
sumattana glangkarn
7
Screening test
Screening
test result
Disease
Non-disease
Positive
a (TP)
b (FP)
a+b
Negative
c (FN)
d (TN)
c+d
Total
a+c
b+d
N
True situation
sumattana glangkarn
Total
8
SENSITIVITY and SPECIFICITY
n
Sensitivity =
100
TP x 100
TP + FN
n
Specificity =
100
TN x 100
FP + TN
sumattana glangkarn
= a x
a+c
= d x
b+d
9
ACCURACY
n
Accuracy =
=
TP + TN x 100
Grand total
a + b x 100
a+b+c+d
sumattana glangkarn
10
Conditions that requires high sensitivity test
n
n
n
The disease is fatal if missed. If it is detected at an early
stage, the patients would have high probability of
surviving, or getting cured.
The disease has the high potential of spread to other
people if not detected.
The confirmatory test is available for those who have
screened as positive.
sumattana glangkarn
11
Conditions that requires high specificity test
n
n
The false positive will give fatal impression for the
persons screened.
The disease is not yet detected by other method, or the
diagnosis has to be done through more painful or more
complicated methods such as liver biopsy.
sumattana glangkarn
12
Example: A pregnancy test is administered to 100
pregnant women and 100 non-pregnant women, the
result are shown:-
Test result
Pregnant Non-pregnant
+
95
2
-
5
98
Total
100
100
sumattana glangkarn
13
Sensitivity, Specificity and Accuracy
n
n
n
Sensitivity =
%
Specificity =
%
Accuracy =
95 x 100
=
95
100
98 x 100
=
98
100
95 + 98 =
96.5%
100+100
sumattana glangkarn
14
Example: Three screening test, A, B and C were applied to
1,000 patients with diabetes mellitus (diagnosed
on the basis of glucose tolerance tests) and to
3,000 persons free of diabetes.
Test A yielded positive results in 900 diabetics and
1,200 non diabetics.
Test B gave positive results in 600 diabetics and 300
non diabetics.
Test C was positive in 850 diabetics and 450 non
diabetics.
sumattana glangkarn
15
Results of Test A
Test A
DM
Non-DM Total
+
900
1,200
2,100
-
100
1,800
1,900
Total
1,000
3,000
4,000
sumattana glangkarn
16
Results of Test B
Test B
DM
Non-DM Total
+
600
300
900
-
400
2,700
3,100
Total
1,000
3,000
4,000
sumattana glangkarn
17
Results of Test C
Test C
DM
Non-DM Total
+
850
450
1,300
-
150
2,550
2,700
Total
1,000
3,000
4,000
sumattana glangkarn
18
Competency of the Tests
Test
A
B
C
Sensitivity (%)
90.0
60.0
85.0
Specificity (%)
60.0
90.0
85.0
Accuracy (%
67.5
82.5
85.0
sumattana glangkarn
19
Competency of the Tests
l
l
l
Test A : Best when we want a highly sensitive test
Test B : Best when we want a highly specificity test
Test C : Most valid of the three because it has high
both in sensitivity and specificity.
sumattana glangkarn
20
Ability to detect unrecognized disease and
estimation of number of cases in the population
n
n
Predictive value หมายถึง ค่ าคาดทานายผลของการเป็ นโรค
ที่น่าจะเกิดขึน้ ตามผลการทดสอบทีไ่ ด้
Positive predictive value : ค่ าทีแ่ สดงถึงโอกาสของบุคคล
ซึ่งผลการทดสอบเป็ นบวก จะป่ วยเป็ นโรคจริงเท่ าไร
Negative predictive value : ค่ าทีแ่ สดงถึงโอกาสของบุคคล
ซึ่งผลการทดสอบเป็ นลบ จะปราศจากโรคจริงเท่ าไร
sumattana glangkarn
21
PPV & NPV
e Positive predictive value (PPV)
=
a x 100
a+b
e Negative predictive value (NPV)
= d x 100
c+d
sumattana glangkarn
22
Example: A test with sensitivity 95% and specificity
95% is applied to a population 0f 10,000 with
estimated prevalence of a specified disease 10%
Find :
1. Positive predictive value
2. Negative predictive value
3. Efficiency of the test
4. % False positive of the positive test
(to be used for mass screening purpose)
sumattana glangkarn
23
Calculation :
Total population
Prevalence of disease
Estimate sick persons
Estimate non-sick
=
=
=
=
=
=
sumattana glangkarn
10,000
10%
0.1 x 10,000
1,000 (a + c)
10,000 – 1,000
9,000 (b + d)
24
Calculation (Cont.):
From sick persons:
Sensitivity of the test
True positive persons
=
=
=
False negative persons =
=
sumattana glangkarn
95%
0.95 x 1,000
950 (a)
1,000 - 950
50 (c)
25
Calculation (Cont.):
From non sick persons:
Specificity of the test
True negative persons
False positive persons
=
=
=
=
=
sumattana glangkarn
95%
0.95 x 9,000
8,550 (d)
9,000 – 8,550
450 (b)
26
Result of Analysis of a Screening test
Screening
test result
Disease
Non-disease
Positive
950
450
1,400
Negative
50
8,550
8,600
Total
1,000
9,000
10,000
True situation
sumattana glangkarn
Total
27
Calculation (Cont.):
e Positive predictive value
=
e Negative predictive value
=
=
=
sumattana glangkarn
950 x 100
1,400
67.9%
8,550 x 100
8,600
99.4%
28
Calculation (Cont.):
e Accuracy of the test
= 950 + 8,550 x 100
10,000
= 95.0%
e False Positive of the positive test = 450 x 100
1,400
= 32.1%
(100-67.9)
sumattana glangkarn
29
Example: From the previous example, suppose that
the prevalence of the specified disease in the study
population is 50%
Find :
1. Positive predictive value
2. Negative predictive value
3. Efficiency of the test
4. False positive of the test
sumattana glangkarn
30
Calculation :
Total population
Prevalence of disease
Estimate sick persons
=
=
=
=
Then non-sick persons =
=
sumattana glangkarn
10,000
50%
0.5 x 10,000
5,000 (a + c)
10,000 – 5,000
5,000 (b + d)
31
Calculation (Cont.):
From the group of sick persons:
Sensitivity of the test =
True positive persons =
=
False negative persons =
=
sumattana glangkarn
95%
0.95 x 5,000
4,750 (a)
5,000 – 4,750
250 (c)
32
Calculation (Cont.):
From the group of non-sick persons:
Specificity of the test =
95%
True negative persons =
0.95 x 5,000
=
4,750 (d)
False positive persons =
5,000 – 4,750
=
250 (b)
sumattana glangkarn
33
Result of Analysis of a Screening test
Screening
test result
Disease
Non-disease
Positive
4,750
250
5,000
Negative
250
4,750
5,000
Total
5,000
5,000
10,000
True situation
sumattana glangkarn
Total
34
Calculation (Cont.):
e Positive predictive value
=
e Negative predictive value
=
=
=
sumattana glangkarn
4,750 x 100
5,000
95.0%
4,750 x 100
5,000
95.0%
35
Calculation (Cont.):
e Accuracy of the test
= 4,750 + 4,750 x 100
10,000
= 95.0%
e False Positive of the positive test = 250 x 100
5,000
= 5%
(100-95)
sumattana glangkarn
36
Screening and Prevalence
When the same test is used for screening
in populations with higher prevalence of
disease, the lower false positives would be
obtained.
sumattana glangkarn
37
จงหาค่ า Positive predictive value เมื่อนาการทดสอบทีม่ ีคุณสมบัติ
ต่ อไปนีม้ าใช้ ในชุมชนทีม่ ีอตั ราความชุกของโรคต่ างกัน
Test 1 มี Sensitivity 95% และ Specificity 95%
Test 2 มี Sensitivity 98% และ Specificity 98%
Prevalence
(%)
Test 1
Test 2
0.1
?
?
1.0
?
?
2.0
?
?
5.0
?
?
50.0
?
?
Positive predictive value
sumattana glangkarn
38
Test 1 มี Sensitivity 95% และ Specificity 95%
Test 2 มี Sensitivity 98% และ Specificity 98%
Prevalence
(%)
Test 1
Test 2
0.1
1.9
4.6
1.0
16.1
33.1
2.0
27.9
50.0
5.0
50.0
72.0
50.0
95.0
98.0
Positive predictive value
sumattana glangkarn
39
Bayes’ Theorem
Positive predictive value
=
(Prevalence) (Sensitivity)
(Prev) (Sen.) + (1- Prev) (1-Spec)
Negative predictive value
=
(1-Prevalence) (Specificity)
(1-Prev) (Spec.) + (Prev) (1-Sens)
sumattana glangkarn
40
Results of screening test with Sensitivity 95% and Specificity 99%
used in populations with various levels of prevalence
Prev (%)
1
2
Test
result
+
total
+
total
Disease
+
99
1
100
198
2
200
495
9405
9900
490
9310
9800
sumattana glangkarn
Total
PPV
Efficiency
594
9406
10000
688
9312
10000
?
?
?
?
41
Prev (%)
5
10
10
Test
result
+
total
+
total
+
total
Disease
+
495
5
500
990
10
1000
4950
50
5000
475
9025
9500
450
8550
9000
250
4750
5000
sumattana glangkarn
Total
PPV
Efficiency
970
9030
10000
1440
8560
10000
5200
4800
10000
?
?
?
?
?
?
42
Results of screening test with Sensitivity 95% and Specificity 99%
used in populations with various levels of prevalence
Prev (%)
1
2
Test
result
+
total
+
total
Disease
+
99
1
100
198
2
200
495
9405
9900
490
9310
9800
sumattana glangkarn
Total
PPV
Efficiency
594
9406
10000
688
9312
10000
16.67
93.06
28.78
95.08
43
Prev (%)
5
10
10
Test
result
+
total
+
total
+
total
Disease
+
495
5
500
990
10
1000
4950
50
5000
475
9025
9500
450
8550
9000
250
4750
5000
sumattana glangkarn
Total
PPV
Efficiency
970
9030
10000
1440
8560
10000
5200
4800
10000
51.10
95.20
68.75
95.40
95.19
97.00
44
Criteria for screening program
The condition should be an important health
problem.
s The screening test should be acceptable to the
general population.
s The test should have minimal (if any) side effects.
s Validity and reliability must be satisfactory.
s There must be a good confirmatory test.
s
sumattana glangkarn
45
Criteria for screening program
s
s
s
s
s
There must be an effective treatment.
There must be resources and facilities for treatment.
It must give a reasonable yield.
There must be the evidence that early detection and
treatment reduce morbidity and mortality
The expected benefit from the program exceed the risk of
adverse effect from the screening.
sumattana glangkarn
46
Type of error that can happen after making a decision
True positive
(Sensitivity)
Correct decision
False positive, Type II error ()
Error of commission
Proportion of well persons
diagnosed as sick
True negative
False negative, Type I error ()
Error of omission
(Specificity)
Proportion of sick persons
Correct decision
diagnosed as well
sumattana glangkarn
47
sumattana glangkarn
48