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BMJ小小統計問題(154):Limits of agreement (Bland-Altman method)(一致性限度(Bland-Altman法))
前言
本期介紹的分析法為評估兩種方的測量的一致性,相對Cronbach’s a或Kappa values,大家比較陌生。Bland-Altman方法為評估兩種測量方法一致性的統計工具,透過繪製測量差異與平均值的關係圖,計算平均差異和一致性限度(通常為±1.96個標準差)。該方法適用於醫學、實驗室分析等領域,用於比較新舊測量技術、評估不同儀器或觀察者間的一致性。其優勢在於直觀、易於理解,能更進一步顯示相關分析可能忽略的系統性誤差或比例誤差。在需要精確比較測量方法或評估儀器可靠性的場景中非常有價值。Hope u enjoy it
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研究人員調查基本照護與日間非住院監測器在血壓測量上的一致性。研究參與者為新診斷出的高血壓或邊際性高血壓病人,或正在接受高血壓治療但血壓控制不佳的病人。共有 179 位病人從三家診所招募,八位醫師參與量測血壓。日間非卧床監測在 7:00 至 23:00 間進行[1]。
結果發現,醫師測量收縮壓與日間非卧床監測收縮壓間有顯著相關 (r=0.46; P<0.05)。醫師測量結果平均值比日間動態監測器所得結果高出 18.9 mm Hg。研究使用Bland-Altman方法繪製每位病人的收縮壓差值(醫生測量值-日間動態監測值)與兩種測量平均值之關係圖(圖1)。一致性限度由紅色虛線表示—即測量差值的兩個標準差區間,分布在平均差值兩側。
下列敘述何者正確?
a) 收縮壓測量值間的顯著相關(r=0.46; P<0.05)表示初級保健和日間動態監測間具有良好的一致性
b) 約95%的病人之收縮壓差值會落在Bland-Altman圖上的一致性限度間
c) 為得出Bland-Altman圖上的一致性限度,假設收縮壓測量值的差異呈常態分布
d) Bland-Altman圖顯示醫師測量和日間動態監測在收縮壓測量方面具有良好的一致性
答案
b正確,a、c、d錯誤
詳細說明
本研究目的為評估初級保健和日間動態監測在血壓測量方面一致性程度。需要從初級保健的角度了解使用動態監測對啟動治療和監控高血壓控制的影響。初級保健記錄的血壓和日間動態監測不太可能在所有病人都完全相同。若差異很小,或許日間動態監測可以取代初級保健中的測量,或者兩種方法可以互換使用。雖然研究分別調查了收縮壓和舒張壓,但本例只討論收縮壓結果。
研究人員提供初級保健與日間動態監測收縮壓測量值的散佈圖(圖2)。若散佈圖上的所有點都在等值線上,表示兩種方法測量結果完全一致。等值線是圖中顯示的直線,線上的所有點在兩種方法下有相同的收縮壓數值。兩種收縮壓測量值間存在顯著相關(Spearman's r=0.46, P<0.05),意指兩者間具有線性關係。但是,並不能證明兩種測量方法的一致性(a錯誤)。相關高,不等於一致性高。
Spearman相關係數在之前已有描述[2]。相關性測量的是兩種收縮壓測量間線性關係強度。若散佈圖上的所有點均在一條直線上(水平線除外),就會存在完全相關。例如,若日間動態監測得到的收縮壓測量值是初級保健測量值的一半,則兩種方法就沒有一致性,但為完全相關。
Bland和Altman提出一種基於圖形技術和簡單計算的方法來研究兩種測量方法間的一致性程度[3]。Bland-Altman圖(圖1)的垂直軸為收縮壓測量值的差異(醫師測量值-日間動態監測值),橫軸是兩種測量的平均值。對每名病人而言,兩種測量的平均值被認為任何一種方法之測量更好的真實收縮壓估計值。因此,Bland-Altman圖能夠直觀地檢視測量差異與收縮壓大小間的關聯。
Bland-Altman圖(圖1)有四條水平線。穿過垂直軸(Y軸)原點(0)之細黑線表示兩種方法在收縮壓測量上沒有差異。本例中,多數點都在此線上方,顯示對大多數病人來說,醫師測量的收縮壓值高於日間動態監測值,平均高18.9毫米汞柱,為圖形的粗藍綠線表示。收縮壓差值(醫生-動態日間監測)之標準差為19.0毫米汞柱。對約95%的病人來說,他們的收縮壓差值將在平均差值的兩個標準差範圍內(b正確),區間為(18.9−2(19))到(18.9+2(19))毫米汞柱,即-19.1到56.9毫米汞柱,在圖上以紅色虛線表示。此區間的界限被稱為一致性限度。計算一致性限度時,收縮壓差值不必遵循常態分布(c錯誤)。此範圍包含樣本成員的某些百分比,用於描述變量測量值的變異,而不考慮測量值的分布[4]。
若Bland-Altman圖上的點在一致性限度間均勻分布,可能顯示兩種測量方法間具有良好的一致性。約95%的病人的收縮壓測量差值落在一致性限度內,即-19.1到56.9毫米汞柱的區間。此區間很寬,表示觀察到較大的測量差異。在兩種方法不再被認為可互換前,測量值可以相差多大是一個臨床判斷問題。醫師的測量值平均比日間動態監測高18.9毫米汞柱。研究人員討論是否可將18.9毫米汞柱加到日間動態收縮壓測量值上,以提供"等效"的診所讀數來指導決策。有人提出觀察到的收縮壓測量差異部分是由白大衣效應造成的,即由於診所就診引起的焦慮導致血壓升高。
Bland-Altman圖顯示收縮壓差值與收縮壓大小間存在關聯,隨著收縮壓增加,差值也在增加。Bland-Altman圖上點的顯著相關性(Spearman's r=0.32; P<0.05)也證實此現象,提供線性關係之證據。當收縮壓較高時,會觀察到較大的差異。因此,初級保健和日間動態監測在收縮壓測量方面存在較差的一致性(d錯誤)。對收縮壓測量值進行對數轉換[5]可能會讓收縮壓差值與平均測量值間的關係消失。為此,應該使用對數轉換後的數據構建Bland-Altman圖,並按上述方法獲得相應的一致性限度。若在數據對數轉換後,測量差值與平均測量值間沒有關聯,就表示存在良好的一致性。然而,對數尺度上的一致性限度需要與原始測量尺度有關。因此,應該取一致性限度的反對數值,用來描述原始測量尺度上測量差值的變異。
Reference:
[1] Little P, Barnett J, Barnsley L, Marjoram J, Fitzgerald Barron A, Mant D. Comparison of agreement between different measures of blood pressure in primary care and daytime ambulatory blood pressure. BMJ 2002;325:254.
[2] Sedgwick P. Correlation. BMJ 2012;345:e5407.
[3] Altman DG, Bland JM. Measurement in medicine: the analysis of method comparison studies. Statistician 1983;32:307-17.
[4] Sedgwick P. Standard deviation versus standard error. BMJ 2011;343:d8010.
[5] Sedgwick P. Log transformation of data. BMJ 2012;345:e6727.
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