Słownik metodologiczny · Klasyfikacja i diagnoza

Czułość i swoistość testu – wzory, przykład i kompromis przy zmianie progu

Czułość mówi, jaki odsetek osób z danym stanem test wykrywa, a swoistość – jaki odsetek osób bez niego poprawnie uznaje za wolne od zaburzenia. Pokazujemy wzory z tabeli 2 × 2, przykład z 95% CI policzony w R i kompromis przy zmianie punktu odcięcia.

Strona główna / Słownik / Czułość i swoistość
W skrócie: Czułość to odsetek osób z danym stanem, u których test daje wynik dodatni, a swoistość – odsetek osób bez tego stanu z wynikiem ujemnym. Obie zależą od punktu odcięcia, dlatego podawaj je razem, z 95% CI i informacją, czy próg ustalono przed analizą.

Co to jest czułość i swoistość?

Czułość (ang. sensitivity) to odsetek osób mających dany stan, np. zaburzenie, u których test daje wynik dodatni. Swoistość (ang. specificity) to odsetek osób bez tego stanu, u których wynik jest ujemny. Obie miary opisują test względem standardu referencyjnego, np. wywiadu klinicznego, i do takiego opisu cech testu nadają się najlepiej (Trevethan, 2017). W psychologii i naukach o zdrowiu liczy się je przy walidacji kwestionariuszy przesiewowych – to jeden z dowodów trafności kryterialnej.

Jak obliczyć czułość i swoistość?

Wyniki testu zestawiasz z rozpoznaniem w tabeli 2 × 2: TP to osoby trafnie wykryte, FN – przeoczone, FP – fałszywe alarmy, a TN – osoby trafnie uznane za wolne od zaburzenia. Pozostałe miary z tej tabeli opisuje hasło macierz pomyłek.

czułość = TP / (TP + FN)
swoistość = TN / (TN + FP)

Czułość liczysz tylko wśród osób z rozpoznaniem, a swoistość – tylko wśród osób bez niego. Gdy test daje wynik punktowy, obie miary zależą od punktu odcięcia; ich zmiany przy wszystkich możliwych progach pokazuje krzywa ROC.

Przykład

Kwestionariusz przesiewowy objawów depresji (0–24 pkt) wypełniło 200 osób, a depresję rozpoznano w wywiadzie klinicznym u 40 z nich (dane symulowane). Przy progu „wynik dodatni od 10 pkt” test wykrył 34 z 40 osób z depresją – czułość 85.0%, 95% CI [70.9%, 92.9%] – i dał wynik ujemny u 120 ze 160 osób bez depresji: swoistość 75.0%, 95% CI [67.8%, 81.1%]. Przedział dla czułości jest szerszy (22.0 wobec 13.3 punktu procentowego), bo opiera się na 40, a nie na 160 osobach. Po podniesieniu progu do 13 pkt swoistość wzrosła do 93.1%, ale czułość spadła do 62.5% – test przeoczył 15 osób z depresją zamiast 6.

Taki kompromis jest nieunikniony, gdy rozkłady wyników obu grup na siebie zachodzą. Jeden ze sposobów wyboru progu opisuje hasło indeks Youdena.

Jak zapisać w pracy

Lista STARD 2015 wymaga m.in. tabeli krzyżowej wyników testu i standardu referencyjnego, oszacowań z miarą precyzji (np. 95% CI) oraz informacji, czy punkt odcięcia ustalono z góry, czy na podstawie danych (Bossuyt i in., 2015).

Przy punkcie odcięcia ustalonym przed analizą (wynik dodatni od 10 pkt) czułość kwestionariusza względem rozpoznania w wywiadzie klinicznym wyniosła 85.0%, 95% CI [70.9%, 92.9%] (34 z 40 osób z depresją), a swoistość 75.0%, 95% CI [67.8%, 81.1%] (120 ze 160 osób bez depresji).

Na co uważać

  • Czułość to nie prawdopodobieństwo zaburzenia. Czułość 85% nie znaczy, że osoba z wynikiem dodatnim ma depresję z prawdopodobieństwem 85%. Na to pytanie odpowiada wartość predykcyjna dodatnia, która zależy od częstości zaburzenia – przykład liczbowy znajdziesz w poradniku Statystyka dla lekarza.
  • To nie są stałe cechy testu. W 23 metaanalizach różnica chorobowości między badaniami szła w parze z różnicą czułości lub swoistości sięgającą 40 punktów procentowych, prawdopodobnie przez odmienny przekrój badanych (Leeflang i in., 2013). Wyniki walidacji w poradni nie muszą się więc powtórzyć w badaniu przesiewowym.
Przykład reprodukowalny

Przykład w R

Kod liczy czułość i swoistość z tabeli 2 × 2 z przykładu oraz ich 95% przedziały ufności metodą Wilsona (funkcja prop.test() bez poprawki na ciągłość).

Czułość i swoistość z 95% CI

Dane wejściowe: liczby TP, FN, FP i TN dla progu 10 pkt z przykładu (dane symulowane, set.seed(82)).

Co odczytać: czułość i swoistość jako ułamki oraz granice ich 95% CI (po pomnożeniu przez 100 – procenty z tekstu).

R
TP <- 34; FN <- 6; FP <- 40; TN <- 120      # wynik dodatni od 10 pkt
c(czulosc = TP / (TP + FN), swoistosc = TN / (TN + FP))
prop.test(TP, TP + FN, correct = FALSE)$conf.int   # 95% CI Wilsona dla czułości
prop.test(TN, TN + FP, correct = FALSE)$conf.int   # 95% CI Wilsona dla swoistości
Wynik w R
  czulosc swoistosc 
     0.85      0.75 
[1] 0.7092768 0.9293881
attr(,"conf.level")
[1] 0.95
[1] 0.6775763 0.8107006
attr(,"conf.level")
[1] 0.95

Bibliografia oprogramowania

Wyniki na tej stronie pochodzą z uruchomienia kodu w R 4.5.3 (funkcje pakietu stats). W pracy podaj wersje faktycznie użytych pakietów (sessionInfo()).

  1. R: R Core Team. (2026). R: A language and environment for statistical computing (Version 4.5.3) [Computer software]. R Foundation for Statistical Computing. https://www.R-project.org/

Najczęstsze pytania

Jak obliczyć czułość i swoistość testu?

Czułość = TP / (TP + FN), a swoistość = TN / (TN + FP), gdzie TP to trafnie wykryci, FN – przeoczeni, FP – fałszywe alarmy, a TN – trafne wyniki ujemne.

Co jest ważniejsze w teście przesiewowym: czułość czy swoistość?

To zależy od skutków błędów. Gdy przeoczenie jest groźne, a wynik dodatni i tak sprawdza dokładniejsze badanie, ważniejsza jest czułość. Gdy fałszywy alarm prowadzi do kosztownych lub obciążających kroków – swoistość.

Czy czułość i swoistość są stałą cechą testu?

Nie. Zależą od punktu odcięcia i od tego, kogo zbadano, np. od nasilenia objawów. W 23 metaanalizach różnicom chorobowości towarzyszyły różnice czułości lub swoistości sięgające 40 punktów procentowych (Leeflang i in., 2013).

Powiązane hasła

Poradniki, w których użyjesz tego pojęcia

Potrzebujesz wsparcia w analizie danych?

Wybierz ofertę dopasowaną do pracy dyplomowej albo profesjonalnego projektu naukowego.

Wyceń analizęOferta dla studentów

Bibliografia i dalsza literatura naukowa (APA 7)

  1. Bossuyt, P. M., Reitsma, J. B., Bruns, D. E., Gatsonis, C. A., Glasziou, P. P., Irwig, L., Lijmer, J. G., Moher, D., Rennie, D., de Vet, H. C. W., Kressel, H. Y., Rifai, N., Golub, R. M., Altman, D. G., Hooft, L., Korevaar, D. A., & Cohen, J. F. (2015). STARD 2015: An updated list of essential items for reporting diagnostic accuracy studies. BMJ, 351, Article h5527. https://doi.org/10.1136/bmj.h5527 ● Otwarty dostęp
  2. Leeflang, M. M. G., Rutjes, A. W. S., Reitsma, J. B., Hooft, L., & Bossuyt, P. M. M. (2013). Variation of a test’s sensitivity and specificity with disease prevalence. Canadian Medical Association Journal, 185(11), E537–E544. https://doi.org/10.1503/cmaj.121286 ● Otwarty dostęp
  3. Trevethan, R. (2017). Sensitivity, specificity, and predictive values: Foundations, pliabilities, and pitfalls in research and practice. Frontiers in Public Health, 5, Article 307. https://doi.org/10.3389/fpubh.2017.00307 ● Otwarty dostęp

Cytowania BibTeX

@article{bossuyt2015stard, author={Bossuyt, Patrick M. and Reitsma, Johannes B. and Bruns, David E. and Gatsonis, Constantine A. and Glasziou, Paul P. and Irwig, Les and Lijmer, Jeroen G. and Moher, David and Rennie, Drummond and de Vet, Henrica C. W. and Kressel, Herbert Y. and Rifai, Nader and Golub, Robert M. and Altman, Douglas G. and Hooft, Lotty and Korevaar, Daniël A. and Cohen, Jérémie F.}, title={{STARD 2015: An updated list of essential items for reporting diagnostic accuracy studies}}, journal={BMJ}, year={2015}, volume={351}, eid={h5527}, doi={10.1136/bmj.h5527}}
@article{leeflang2013variation, author={Leeflang, Mariska M. G. and Rutjes, Anne W. S. and Reitsma, Johannes B. and Hooft, Lotty and Bossuyt, Patrick M. M.}, title={{Variation of a test’s sensitivity and specificity with disease prevalence}}, journal={Canadian Medical Association Journal}, year={2013}, volume={185}, number={11}, pages={E537--E544}, doi={10.1503/cmaj.121286}}
@article{trevethan2017sensitivity, author={Trevethan, Robert}, title={{Sensitivity, specificity, and predictive values: Foundations, pliabilities, and pitfalls in research and practice}}, journal={Frontiers in Public Health}, year={2017}, volume={5}, eid={307}, doi={10.3389/fpubh.2017.00307}}
R