黄清水 ，王清生 ，罗忠勤 ，徐向东 ，李俊明 ，万腊根

(1、南昌大学第一附属医院检验科，江西 南昌 330006；2、江西财经大学金融与统计学院，江西 南昌 330013)

基于MATLAB绘制SROC曲线软件设计与应用

黄清水1，王清生2，罗忠勤1，徐向东1，李俊明1，万腊根1

(1、南昌大学第一附属医院检验科，江西 南昌 330006；2、江西财经大学金融与统计学院，江西 南昌 330013)

目的基于MATLAB软件，开发辅助软件工具包，制作 SROC曲线 (Summary ROC curve，SROC)。 方法 严格依据Cochrane循证医学中心诊断试验系统评价SROC曲线法，编制程序，并进行实例验证。结果形成制作SROC曲线软件工具包。 结论 以MATLAB为基础的软件工具包的建立，大大简化Meta分析计算过程，SROC曲线直观提供汇总敏感度、特异度及曲线下面积，是目前国内此类研究性能较完整的软件工具包。

MATLAB；SROC曲线；诊断试验；Meta分析

循证检验医学 (evidence-based laboratory medicine，EBLM)在国内起步较晚但发展较快，在省内则是刚刚起步。对同一检测指标的多个不同试验进行Meta分析，可根据它们的比值比的权重，用一条ROC曲线表示出来，这条曲线称为SROC曲线(Summary ROC，SROC)，从而得到研究的敏感度和特异度等，这种方法称SROC法，已公认SROC曲线法是评价和对比实验性能的最佳方案[1-3]，国内已有初步介绍[4]。但目前对于诊断试验进行系统评估SROC曲线法Cochrane中心未提供直接应用软件，无法做到从频数表直接到SROC曲线，其统计推理中间计算过程烦琐复杂，导致最终计算结果不精确，复杂的数据统计过程严重制约实践循证医学 (evidencebased medicine，EBM)工作者的积极性，让诸多致力于循证医学的医务工作者却步。为此，能否开发一款相关辅助软件工具包用于简化计算过程，做到从频数表直接到SROC曲线成为医学工作者践行循证医学的迫切需求。

该研究在MATLAB软件运行环境下，制作软件模块，开发辅助工具软件包，简化计算过程，直观提供汇总敏感度、特异度、曲线及曲线下面积的SROC曲线，目的在于帮助从事Meta分析研究的同行更快、更好完成其课题，有利于Meta分析及循证医学研究的推广应用。

1 材料与方法

MATLAB是Matrix Laboratory的缩写，该软件是MathWorls公司的产品，自1984年发行后不断升级，它使用直译式语言，编程与调试很方便，基本功能很多，还有很多强大的工具箱，与其它语言的兼容性甚佳。该软件的优势在于针对大规模矩阵数据的数值计算，广泛应用于数学、医学统计、生命遗传科学、社会科学、化工、数字模拟等领域。该研究严格依据Cochrane循证医学中心对于诊断试验进行系统评价SROC曲线法数理统计推导，基于MATLAB软件，书写软件程序[4-8]。

2 结果

2.1 编制程序清单

2.2 形成软件模块 以MATLAB软件为基础，书写以上程序，形成软件模块。

2.3 软件验证

2.3.1 以抗-CCP抗体(抗环瓜氨酸肽抗体)对类风湿关节炎诊断价值Meta分析为例，按照循证医学原则纳入研究，应用Cochrane中心提供的Review Manager(RevMan4.2)软件以及以上形成的软件模块，按照随机效应模型计算抗-CCP抗体对类风湿关节炎诊断的汇总加权灵敏度和特异度及95%可信区间分别为 76.5%(62.1%，88.2%)和 93.8%(86.5%，98.1%)，相应的阳性似然比和阴性似然比为12.3和0.24；拟合 SROC曲线下面积为 0.8679，Q值为0.86；进一步对病程小于一年和大于一年汇总分析,病程小于一年或病程大于一年研究层定量合并灵敏度和特异度分别为43%、94.2%和70.2%、95.2%，合并进行层间比较灵敏度差异有统计学意义(P＜0.001)而特异度差异无统计学意义(P=0.94)，该研究结果发表在《中华医学杂志》[9]。

2.3.2 为进一步优化、验证软件程序，该课题组进行抗α-胞衬蛋白抗体对干燥综合症诊断价值的荟萃分析，按照循证医学研究思路，共纳入18个中英文研究均检测抗α-胞衬蛋白IgG类抗体，合并敏感性为0.4[95%CI(0.37～0.43)]，合并特异性为0.82[95%CI(0.79～0.84)]，SROC 下面积(AUC)是 0.8029，标准误(SE)是0.0580；8个研究检测抗α-胞衬蛋白IgA类抗体，合并敏感性为 0.34[95%CI(0.30～0.38)]，合并特异性为 0.83 [95%CI(0.79～0.86)]，AUC=0.6374，SE=0.1841；合并数据均有异质性。为进一步探讨其异质性的可能来源，分别从年龄、人种、实验方法、试剂来源、诊断标准和研究国家进行分层分析，其中来自中国4个研究和日本6个研究无异质性，进一步SROC分析，抗α-胞衬蛋白IgG类抗体对干燥综合症临床诊断价值SROC分析结果分别为AUC=0.7343，SE=0.0448 和 AUC=0.9273，SE=0.0394，该研究结果发表在《中华医学杂志》[10]。

2.3.3 软件程序再整理、优化和包装，制作软件工具包，形成三个程序文件：rocdata.exl、roc.m、roc.fig。

2.3.4 软件操作程序略，模拟操作结果输出如图1。

3 讨论

当前，国际上循证医学代表了医学发展的方向之一，它要求医师的任何医疗决策都应根据合理、充分的科学依据。专家们指出，循证检验医学作为循证医学的一个重要分支，21世纪的检验医学将是循证检验医学。Meta分析中SROC曲线法是实践循证检验医学重要手段和方法，即对以往的研究结果进行系统的定量分析，其目的在于增加统计功效、解决各研究结果的不一致性、寻求新的假说等。

图1 软件模拟操作后果输出打印图

通过以上两项研究为例，以MATLAB软件为基础的SROC曲线制作软件工具包的建立，大大简化计算过程，直观提供汇总敏感度、特异度、曲线及曲线下面积。与之相比，目前多款常用统计软件其统计过程无法达到一步到位。该软件工具包不仅具有较完整的SROC分析功能，且数学理论正确、使用容易、输出结果完整及与其他程序的兼容性好，可为研究者节约大量的人力物力，是国内目前此类研究性能较完整的软件工具包。随着循证检验医学的深入，要求诊断试验重新评价，做到合理、正确地使用诊断试验，避免滥用和误用。该研究目的在于抛砖引玉，期待更多的医务工作者尽快地学习并努力实践循证检验医学，跟上时代发展的步伐，尽快地学习并努力实践循证检验医学，从而产生良好的社会效益和经济效益。

但所有研究者都必须注意，该软件只是实施诊断试验进行系统评估制作SROC曲线一个工具，而并非实践循证检验医学的全部，只有在透彻理解循证医学的真正内涵的前提下，才能正确应用该软件工具包[11，12]。

[1]Christenson RH.Evidence-based laboratory medicine-a guide for critical evaluation of in vitro laboratory testing[J].Ann Clin Biochem.2007,44(Pt 2):111-130.

[2]Walter SD.Properties of the summary receiver operating characteristic(SROC)curve for diagnostic test data.Stat Med[J].2002,21(9):1237-1256.

[3]Chappell FM,Raab GM,Wardlaw JM.When are summary ROC curves appropriate for diagnostic meta-analyses?[J].Stat Med,2009,28(21):2653-2668.

[4]刘关键,吴泰相.诊断性试验的Meta分析-SROC曲线法介绍[J].中国循证医学杂志,2003,3(1):41-44.

[5]Cleophas TJ,Zwinderman AH.Meta-analyses of diagnostic studies[J].Clin Chem Lab Med,2009,47(11):1351-1354.

[6]Oosterhuis WP,Bruns DE,Watine J,et al.Evidence-based guidelines in laboratory medicine:principles and methods[J].Clin Chem,2004,50(5):806-818.

[7]Irwig L,Tosteson AN,Gatsonis C,et al.Guidelines for meta-analyses evaluating diagnostic tests[J].Ann Intern Med,1994,120(8):667-676.

[8]Rosman AS,Korsten MA.Application of summary receiver operating characteristics(sROC)analysis to diagnostic clinical testing[J].Adv Med Sci,2007,52:76-82.

[9]黄清水,万腊根,罗忠勤,等.抗环瓜氨酸肽抗体对类风湿关节炎诊断价值的荟萃分析[J].中华医学杂志,2006,86(31):2182-2187.

[10]黄清水,乐爱平,罗忠勤,等.抗α-胞衬蛋白抗体对干燥综合症诊断价值的荟萃分析[J].中华医学杂志,2008,88(42):2971-2976.

[11]万腊根,鞠北华,黄清水,等.SLE病人自身抗体检测的循证检验研究[J].实验与检验医学,2009,27(5):441-444.

[12]曹 立,孙华宝,敖琴芳,等.ROC曲线评价甲胎蛋白异质体对原发性肝癌的诊断价值[J].实验与检验医学,2010,28(5):465-467.

The design and application of drowing summary ROC curve software based on MATLAB

HUANG Qingshui,WANG Qingsheng,LUO Zhongqin,et al.Department of Clinical Laboratory,The First Affiliated Hospital of Nanchang University,Nanchang 330006,China

ObjectiveTo design a software for drowing summary ROC curve.MethodsThe software was programmed and verified strictly in according to the SROC curve of Cochrane Center for the systematic evaluation of diagnostic tests.ResultsThe software package for SROC curve was made.Conclusions Based on MATLAB,the software package for SROC curve greatly simplifies the calculation process,and provides an intuitive summary of the sensitivity,specificity and the area under the curve.

Matrix Laboratory;Summary ROC curve;Diagnostic test;Meta-analysis

R197.323,TP391.77

A

1674-1129(2011)06-0593-02

10.3969/j.issn.1674-1129.2011.06.004

江西省教育厅科学研究项目(GJJ08101)，南昌大学科研基金项目(2007医科类)

黄清水，男，1973年出生，副主任医师，讲师，硕士，主要研究方向为循证医学和自身免疫病，E-mail:hqsdoctor@163.com