Problém diagnostického testu (třeba na rakovinu)

prev home next

Tato stránka není o léčbě rakoviny, ale o diagnostických testech a interpretaci výsledků. Nicméně pro názornost budeme testovat přítomnost rakoviny, neboť jak říkal J. W. Goethe: Šedivá je teorie, jen strom života se zelená.

Každý test, na cokoli, má své černé díry. Test může dát chybné výsledky ve dvou polohách.

Senzitivita testu, neboli citlivost testu, vyjadřuje úspěšnost, s níž test zachytí přítomnost sledovaného stavu (nemoci) u daného subjektu.

senzitivita

Specificita testu vyjadřuje schopnost testu přesně vybrat případy u nichž zkoumaný znak (nemoc) nenastává.

specificita

Předpokládejme, že je známo, že ve sledované populaci má rakovinu 0,5 % lidí. K dispozici je test, jehož senzitivita i specificita je stejná, rovna 0,95.
Jaká je pravděpodobnost, že osoba, která je vyšetřována a test byl pozitivní, rakovinu skutečně má?
Jaká je pravděpodobnost, že zkoumaná osoba rakovinu nemá, jestliže její test byl negativní?

Označme si jevy:
     C – osoba má rakovinu,
     Z = C’ – osoba je zdravá, nemá rakovinu
     + výsledek testu je pozitivní,
     - výsledek testu je negativní

Z textu vyčteme apriorní pravděpodobnosti:
P(C) = 0,005   P(+|C) = 0,95   P(-|C) = 0,05   P(+|Z) = 0,05   P(-|Z) = 0,95

Nejprve vypočítáme aposteriorní pravděpodobnosti, když test byl pozitivní, tj. máme určit pravděpodobnost     P(C|+) = q/p
kde ve jmenovateli Bayesova vzorce je úplná pravděpodobnost

p = P(+) = P(C)•P(+|C) + P(Z)•P(+|Z) = 0,005•0,95 + 0,995•0,05 = 0,0545

a v čitateli pravděpodobnost průniku P(C∩+)
q = P(C)•P(+|C) = 0,005•0,95 = 0,00475

Aposteriorní pravděpodobnosti (poté, co výsledek testu byl pozitivní) jsou:

P(C|+) = q/p = 0,00475/0,0545 = 0,087
P(Z|+) = 1 – 0,087 = 0,913

Pravděpodobnost P(Z|+) ukazuje, že skoro 92 lidí ze 100 se zbytečně vyděsí. Proto není na místě se při prvním pozitivním testu hned hroutit, ale je potřeba souhlasit s dalším testem (viz dále).

Překvapivě vysoké číslo pravděpodobnosti 91,3 %, že je člověk zdráv, přestože mu první test vyšel pozitivní, je dán tím, že zde jsou uvažováni i lidé, kterým byl test dělán jaksi pro jistotu. V každém případě platí, že první pozitivní test ještě moc neznamená, neboť test je laděn tak, aby něco našel, a ne aby symptomy přehlížel.

Nyní vypočítáme aposteriorní pravděpodobnosti, když test byl negativní (čtenář nechť propočítá jako cvičení)

P(Z|-) = 0,999736
P(C|-) = 1 – 0,999736 = 0,000264

Je-li test negativní, je pravděpodobnost, že osoba je zdravá mnohem vyšší, než při pozitivním testu a osobě nemocné.


Vyšel-li osobě test pozitivní, pak je na místě test opakovat. Následující tabulka ukazuje, jak se postupně pravděpodobnost nemoci při stále pozitivním testu zvyšuje. Bayesův vzorec má totiž skvělou vlastnost, umožňující kumulovat zkušenost. Bude-li druhý test nezávislý na prvním, pak místo

P(C) = 0,005 a P(Z) = 0,995
použijeme získané upřesnění (aposteriorní pravděpodobnosti)
P1(C) = 0,087 a P1(Z) = 0,913
a celý výpočet provedeme znova od začátku.

Dá-li druhý test opět pozitivní výsledek, zvýší se pravděpodobnost, že testovaná osoba skutečně rakovinu, má na hodnotu   P(C|+) = 0,644
Znovu pacienta pošleme na test a pro výpočet pravděpodobností testu vyjdeme ze zpřesnění P2(C) = 0,644, atd.

pořadí pozitivního testu i 0 1 2 3 4 5
pravděpodobnost, že pacient má rakovinu Pi(C) 0,005 0,087 0,644 0,972 0,998 0,99992
≈1,000

Tabulka ukazuje, jak se v sérii testů zvyšuje pravděpodobnost, že testovaná osoba rakovinu má, a to tak, že po pátém testu již jde prakticky o jistotu.

Nutno poznamenat, že v reálu nezávislost testů není splněna.



top