Test diagnostico Procedura o tecnica che si basa: su un criterio obiettivo (oggettivo) piuttosto che su un giudizio soggettivo Test diagnostici Il test diagnostico definisce un valore soglia della misurazione di una variabile biologica rispetto al quale i soggetti (es. animali) sono classificati come (, malati, infetti) o come (-, sani) Una diagnosi clinica è un processo che si basa sulla valutazione di test diagnostici, sintomi, segni ed esami di laboratorio oltre che sul giudizio soggettivo (occhio clinico, esperienza) Test diagnostico Test diagnostico: qualunque procedura utile all'identificazione di uno stato di malattia Esempi : misura e valutazione di Glicemia diabete SGOT e SGPT malattie epatiche Proteinuria malattie renali reazione immunitaria presenza dell antigene { malattie infettive Se l'esito di un test è positivo ciò induce a sospettare la presenza della malattia Se l esito di un test è negativo ciò induce ad escludere la presenza della malattia Misure ed errori di misura La misurazione non consente di determinare con certezza il vero valore della quantità misurata (y), ma produce stime, o misure (x), il cui grado di approssimare il vero valore (attendibilità) dipende dal metodo di analisi e da come è stato eseguito il procedimento di analisi Per valutare la qualità di procedimenti di analisi in base all'attendibilità delle misure da essi fornite è necessario considerare la natura degli errori di misura 1. errori grossolani 2. errori sistematici 3. errori casuali 1. Errori grossolani Gli errori grossolani sono quelli che vengono commessi in seguito ad un'inappropriata applicazione (esecuzione) del metodo di analisi Esempio: in un laboratorio microbiologico gli errori grossolani derivano dallo scambio di campioni e reagenti, oppure dall'uso scorretto degli strumenti Gli errori grossolani non possono essere quantificati ma possono essere prevenuti con un'accorta organizzazione del laboratorio 2. Errori sistematici (e accuratezza) L errore sistematico è la distanza tra il valore «misurato» e quello «vero» Minore è l'entità dell'errore sistematico (ES) maggiore è l accuratezza (esattezza) Esempio: vuoi verificare l accuratezza di un metodo di determinazione della glicemia del cane. Per tale motivo, esamini per 9 volte una soluzione di glucosio a concentrazione nota (90 mg/dl) ed ottieni i seguenti valori: {94, 90, 93, 86, 96, 98, 88, 90, 93} 9490 93/9828/9 92mg/dl!!"# $# # 92$902 mg/dl %!!" accuratezza/# # 2/90 0,022 2,22% Pag. 1 di 10
3. Errori casuali (e precisione) Precisione e accuratezza La precisione è il grado di 'convergenza' (o 'dispersione') di un campione di dati rilevati individualmente rispetto al valore medio della serie cui appartengono ovvero, in altri termini, la loro deviazione standard rispetto alla media campionaria Una misura è tanto più precisa quanto minore è l'entità dell'errore casuale (EC) da cui è affetta Esempio: vuoi verificare la precisione di un metodo di determinazione della glicemia del cane. Per tale motivo, esamini per 9 volte una soluzione di glucosio a concentrazione nota (90 mg/dl) ed ottieni i seguenti valori: {94, 90, 93, 86, 96, 98, 88, 90, 93} Devi calcolare la devianza, la deviazione standard (S) e, da questa, il coefficiente di variazione: / 01234564 >?@A BBC 3,841 784030393:18;à 5?B C E% //# #3,841/904,27% precisione elevata precisione scarsa accuratezza elevata accuratezza scarsa A C B D Risultati di 50 determi-nazioni analitiche di un medesimo «valore vero» eseguite con 4 differenti metodi: A-precisoeaccurato B-precisoeinaccurato C-imprecisoeaccurato D- impreciso e inaccurato Malattia ed esiti del test Malattia ed esiti del test Gli individui sottoposti a test diagnostico, possono essere classificati come veri (VP), falsi (FP), falsi (FN) e veri (VN) in funzione dell'esito del test e della loro reale condizione sanitaria M M- Totale T VP FP Positivi T- FN VN Negativi Totale Malati Sani Popolazione Il rapporto malati/popolazione è detto prevalenza di malattia risultato del test condizione reale degli animali malati sani totale positivo a (VP) b (FP) ac negativo c (FN) d (VN) cd totale ac bd n totale animali malati VP: veri FP: falsi FN: falsi VN: veri totale animali sani (malati e al test) (sani e al test) (malati e al test) (sani e al test) totale animali al test totale animali al test un buon test diagnostico tende a fornire esiti in soggetti malati Sensibilità Insieme dei soggetti MALATI sottoposti al test se l esito è: Positivo (T), si tratta di... Veri (VP) Negativo (T-), si tratta di... Falsi (FN) probabilità di identificare come i soggetti infetti test molto sensibile La probabilità che un test diagnostico ha di dare esiti (T) nei malati (M) prende nome di sensibilità(se) pochi falsi Pag. 2 di 10
un buon test diagnostico tende... a fornire esiti in soggetti sani Specificità Insieme dei soggetti SANI sottoposti al test se l esito è: Positivo (T), si tratta di... Falsi (FP) Negativo (T-), si tratta di... Veri (VN) probabilità di identificare come i soggetti sani test molto specifico La probabilità che un test diagnostico ha di dare esiti (T-) nei non malati (M-) prende nome di specificità(sp) pochi falsi sensibilità e specificità sono Esempio consideriamo la diagnosi di morte. caratteristiche intrinseche e proprie di ciascun test diagnostico caratteristiche misurabili comprese tra 0 e 1 (in senso probabilistico) o tra 0% e 100% raramente entrambi uguali a 1 (o 100%) Il rigor mortis è un sintomo assolutamente specifico: nessun vivo lo presenta! Tuttavia il rigor mortis non è presente nei morti da poco o da troppo tempo L'EEG piatto è un sintomo assolutamente sensibile: tutti i morti hanno l'eeg piatto! Tuttavia l'eeg può presentarsi transitoriamente piatto in soggetti in coma profondo Nota bene: i test diagnostici non forniscono MAI certezze Calcolo di Sensibilità e Specificità: es. 1 Calcolo di Sensibilità e Specificità: es. 2 malati sani malati sani test 180 40 220 test - 20 760 780 200 800 1.000 test 190 80 270 test - 10 720 730 200 800 1.000 Pag. 3 di 10
Relazione tra Se, Sp e Prevalenza Prevalenza apparente (PR) = (ac)/n Prevalenza reale (PR) = (ab)/n Se=90% Sp=95% Se=95% Sp=90% Perché un animale sano reagisce come falso positivo? (ad un test sierologico) Motivi biologici contatti con organismi antigenicamente simili (crossreazioni) immunità passiva (naturale, artificiale) malati sani test 180 40 220 test - 20 760 780 200 800 1000 PR = 200 / 1000 = 20% PA = 220 / 1000 = 22% malati sani test 190 80 270 test - 10 720 730 200 800 1000 PR = 200 / 1000 = 20% PA = 270 / 1000 = 27% Errori di misurazione inadeguata standardizzazione della tecnica e/o degli antigeni altri errori umani Errori grossolani contaminazione del siero errori di identificazione Perché un animale sano reagisce come falso positivo? (ad un test sierologico) Stato fisiologico/parafisiologico/patologico parto, estro, fattori stressanti Immunodepressione conseguente a infezione Terapie immunodepressive Mancata produzione di anticorpi (immunotolleranza) Fase iniziale dell infezione Errori di misurazione inadeguata standardizzazione della tecnica e/o degli antigeni altri errori umani/strumentali BVD-MD e immunotolleranza Il virus supera la barriera placentare ma l evoluzione della malattia varia in funzione del periodo di gestazione/maturità del sistema immunitario del feto fino a 125 gg di gravidanza: riassorbimento embrionale, aborto, natimortalità, nascita di vitelli viremici, immunotolleranti e persistentemente infetti (siero e viremici) da 125 a 150 gg di gravidanza provoca malformazioni facciali, atassia, tremori, lesioni oculari e al SNC; interazioni virus/sistema immunitario? Siero precolostro, a volte viremici. Oltre 180 gg di gravidanza non provoca danni al feto che nasce sieropositivo Curva di produzione anticorpale DOMANDA: conoscendo il numero totale di soggetti (700), il numero reale di malati (300), la Se del test (0,95) e la Sp (0,70) posso calcolare: Inizio della produzione di anticorpi Soglia di dosabilità 1. quanti soggetti malati è in grado di individuare il test? 2. la probabilità che un soggetto positivo sia realmente malato? 3. la probabilità che un soggetto negativo sia realmente sano? 700 SI 300 MALATI NO 400 infezione???????? Pag. 4 di 10
1. quanti soggetti malati è in grado di individuare il test? 2. Quale è la probabilità che un soggetto positivo sia realmente malato? M M- T a 285 (??) b 120 (??) 405?? T- c 15 (??) d 280 (??) 295?? 300 400 700 malati sani test 285 120 405 test - 15 280 295 300 400 700 la probabilità che un soggetto positivo al test sia realmente malato prende il nome di valore predittivo di un esito positivo al test (Vp): 3. Quale è la probabilità che un soggetto negativo sia realmente sano? Test A ( Se, Sp) Se = 0.95; Sp=0.70 Test B( Se, Sp) Se = 0.80; Sp = 0.90 malati sani Prevalenza Reale = 0.10 test 285 120 405 test - 15 280 295 300 400 700 M M- T 95 270 365 Vp = 95/365 = 26,0% T- 5 630 635 Vp- = 630/635 = 99,2% 100 900 1000 PA = 365/1000 = 36,5% M M- T 80 90 170 Vp = 80/170 = 47,1% T- 20 810 830 Vp- = 810/830 = 97,6% 100 900 1000 PA = 170/1000 = 17,0% la probabilità che un soggetto negativo al test sia realmente sano prende il nome di valore predittivo di un esito negativo al test (Vp-): Prevalenza Reale = 0.80 M M- M M- T 760 60 820 Vp =760/820 = 92,7% T 640 20 660 Vp = 640/660 = 97,0% T- 40 140 180 Vp- = 140/180 = 77,8% 800 200 1000 PA = 820/1000 = 82,0% T- 160 180 340 Vp- = 180/340 = 53,0% 800 200 1000 PA = 660/1000 = 66,0% Test A ( Se, Sp)Se = 0.95; Sp=0.70 Test B( Se, Sp) Se = 0.80; Sp = 0.90 Prevalenza 10% Prevalenza 80% Prevalenza 10% Prevalenza 80% 1000 1000 1000 1000 MALATI MALATI MALATI MALATI SI 100 NO 900 SI 800 NO 200 SI 100 NO 900 SI 800 NO 200 95 5 270 630 760 40 60 140 80 20 90 810 640 160 20 180 Un soggetto positivo, quale probabilità ha di essere malato? 95/365 = 26,0% 760/820 = 92.7% Un soggetto negativo, quale probabilità ha di essere sano? 630/635 = 99.2% 140/180 = 77.8% Un soggetto positivo, quale probabilità ha di essere malato? 80/170 = 47,1% 640/660 = 97.0% Un soggetto negativo, quale probabilità ha di essere sano? 810/830 = 97,6% 180/340 = 53.0% Pag. 5 di 10
Valori predittivi Vp dipende da: Sp del test prevalenza dell infezione (Vp diminuisce al diminuire della PR) Variazione dei valori Vp e Vp- al variare della PR (test con Se=95% e Sp=80% esempio excel Vp- dipende da: Se del test prevalenza dell infezione (Vp- aumenta al diminuire della PR) Quale valore predittivo è da preferire? I test diagnostici hanno un ampio range di Se e Sp Se il fine è individuare il maggior numero di malati il test migliore è quello a sensibilità maggiore Se il fine è individuare i soggetti sicuramente malati il test migliore è quello a specificità maggiore Ciò comporta: un migliore valore predittivo negativo (un esito negativo indica quasi certamente un soggetto sano), un minore valore predittivo positivo (in molti casi, ad un esito positivo può corrispondere un soggetto sano) Ciò comporta: un migliore valore predittivo positivo (un esito positivo indica quasi certamente un soggetto malato), un minore valore predittivo negativo (in molti casi, ad un esito negativo può corrispondere un soggetto malato) Se e Spriflettono in modo incompleto l'applicabilità del test nella pratica. Non esistono test comunemente usati che siano considerati 100% Se e Sp. Di conseguenza, ogni test avrà una determinata % di FP e/o FN E possibile modificare la Se e Sp di una procedura diagnostica? Sensibilità e Specificità sono caratteristiche interne e proprie di un test diagnostico ma In alcuni contesti è possibile (e utile) modificare Se e Sp di una procedura diagnostica: Strategie diagnostiche Come fare per aumentare la sensibilità e la specificità di un test? 1) Modificando la soglia di tà (cut-off) 2) Utilizzando più di un test per la diagnosi Pag. 6 di 10
Modificare Se e Sp di una procedura diagnostica Strategia 1: modifica della soglia di tà Presupposto: il test deve fornite un risultato quantitativo Esempio: inibizione dell emoagglutinazione (HI) Distribuzione dei valori di D.O. dei soggetti di 2 gruppi (sani e malati) 2 4 8 16 32 64 128... NO anticorpi SI agglutinato SI anticorpi NO agglutinato sieronegativo sieropositivo a) scelgo la D.O. 0,89 come valore di cut-off b) scelgo la D.O. 0,75 come valore di cut-off c) scelgo la D.O. 1,05 come valore di cut-off Soglia 1:64 Se = 89% Sp = 94% Pag. 7 di 10
Soglia 1:16 Soglia 1:256 Se = 99% Sp = 83% Se = 53% Sp = 98% Modificare Se e Sp di una procedura diagnostica Strategia 1: modifica della soglia di tà Spiegazione «biologica» Quindi: la riduzione del valore di cut-off determina un aumento della Se ma una riduzione della Sp l aumento del valore di cut-off determina una riduzione della della Se ma un aumento della Sp Perche??? Modificare Se e Sp di una procedura diagnostica Strategia 2: esecuzione di 2 test distinti 2 test in serie (test A e poi, sui soli, test B) Esecuzione di 2 test distinti A e B in serie: test A e poi, sui soli, test B Utilizzare 2 (o più) test in parallelo: test A e test B su tutti i soggetti individui da sottoporre a screening eseguire il test A eseguire il test B Pag. 8 di 10
Come interpreto il risultato di 2 test in serie? Un animale per essere considerato positivo deve reagire positivamente a entrambi i test NEG se [,-] [-,-] POS se [,] test A (Se = 0,937, Sp =0,987) malati sani test 104 i 100 204 test - a 7 b 7789 7796 c 111 d 7889 8000 test B (Se = 0,981, Sp = 0,990) malati sani test e 102 m 1 f 103 test - g 2 h 99 101 104 100 204 Vantaggi riduzione dei costi per la diagnosi aumento della Sp complessiva (ma riduzione della Se) 2 test in parallelo (test A e test B su tutti i soggetti) Come interpreto? eseguire il test A nell utilizzo in parallelo, Se e Sp complessive dipendono dalle modalità di interpretazione dei 2 test (test A e test B) individui da sottoporre a screening eseguire il test B modalità OR si considera positivo l animale positivo al test A o al test B o ad entrambi T A OR T B - aumenta la sensibilità - diminuisce la specificità modalità AND si considera positivo l animale positivo ad entrambi i test T A AND T B - aumenta la specificità - diminuisce la sensibilità Questo tipo di interpretazione equivale all esecuzione in serie Come interpreto? Interpretazione con modalità AND test A test B sensibilità test A e test B 4 combinazioni possibili: test A test B test A test B- test A- test B test A- test B- test A test B- test A- test B test A- test B- test A test B test A test B- test A- test B specificità sensibilità Interpretazione con modalità OR test A- test B- specificità Pag. 9 di 10
2 test distinti. Come scegliere la modalità di esecuzione? Relazione tra prevalenza apparente (PA) e reale (PR) In PARALLELO Considero positivo un soggetto che abbia dato esito positivo in almeno una prova aumenta la sensibilità e si riduce la specificità aumenta il Vp- maggiore certezza di escludere la malattia nei Rapida stima dei In SERIE (OR) Considero positivo un soggetto che abbia dato esito positivo in entrambe le prove si riduce la sensibilità e aumenta la specificità aumenta il Vp maggiore certezza di confermare la malattia nei Fase finale piani M M- T 180 40 220 T- 20 760 780 200 800 1000 conoscendo Se e Sp Se=90% Sp=95% PA = 220 / 1000 = 22% Pag. 10 di 10