Оценка эффективности измерения данных

Для оценки эффективности методов измерения медико-биологических данных применяют ряд критериев, главными из которых являются:

Точность измерений – это соответствие результатов измерения истинному значению определяемой величины. Высокая точность измерения достигается при минимальных рандомизированных и систематических погрешностях.

Правильность измерений. Это качество измерения характеризует величину систематических погрешностей. Чем они меньше, тем более правильным оказываются измерения.

Сходимость измерений. Данное качество измерения характеризует величину случайных ошибок. Чем они меньше, тем лучше сходимость измерения. Этот критерий показывает, насколько близки друг к другу измерения, выполненные в одинаковых условиях, т.е в одной и той же лаборатории и на одном и том же приборе.

Воспроизводимость измерений. Этот критерий показывает, как близки между собою будут результаты измерений, выполненных в различных условиях, т.е. в различных лабораториях, на различных аппаратах и различными людьми.

 

Нет ошибок Рандомизированные Систематические

ошибки ошибки

Высокая точность Невысокая точность Низкая точность

Высокая сходимость Плохая сходимость Высокая сходимость

 

Рис.1.1. Иллюстрация различных вариантов результатов измерений

 

Как мы видим (рис.1.1), точность измерения включает в себя два других критерия – точность и сходимость. В то же время сходимые и воспроизводимы е измерения могут оказаться неточными. Данное обстоятельство нужно обязательно учитывать при анализе всех медико-биологических данных.

Величину расхождения между измерениями, выполненными в одних и тех же условиях, обозначают как среднее квадратическое, или стандартное, отклонение (σ). Оно определяется по формуле:

,

где - сумма квадратов разностей каждого из измерения со средними величинами χ и χˉ, п — количество измерений.

Для обозначения средней величины серии измерений (одного или нескольких объектов) пользуются показателем . В таких границах («значимых»), то есть от до будет располагаться 68,3% от всех проведенных измерений. Существуют более широкие границы зна­чений - «предостережения» (), включающие в себя 95,5% от всех измерений, и «контрольные границы» (), заключающие в себе 99,7% измерений.

Для того чтобы оценить вариабельность измерений внутри одной серии, то есть оценить сходимость результатов, прибегают к определению коэффициента вариации (KB) по следующей формуле:

,

где σ – стандартное отклонение, χ – значение измерения.

Чем меньше коэффициент вариации, тем выше качество измере­ний. В медико-биологических исследованиях обычно допустимы измерения, у которых ко­эффициент вариации не превышает 10%.

Для того чтобы охарактеризовать точность, с которой опреде­лена какая-либо средняя величина, используют показатель «стан­дартная погрешность», или «стандартная ошибка» (т). Он составляет

,

 

где σ – стандартное отклонение, n - количество измерений.

Стандартная погрешность позво­ляет, кроме того, сопоставить результаты измерений, выполнен­ных в различных лечебных учреждениях или произведенных различными методами исследования. Для этого нужно определить достоверность различия двух средних арифметических и . Выполняют это с помощью t - критерия Стьюдента. Критерий Стьюдента определяется по формуле

,

 

где - среднее значение измерений, m – стандартная ошибка в сериях измерений А и B. Чем больше критерий Стьюдента, тем достовернее различие между изучае­мыми сериями измерений.

Т а б л и ц а 1.1

Значения критерия Стьюдента для 5% вероятности ошибки (р<0,05)

Число измерений	Значение t-критерия
	12,71
	4,30
	3,18
	2,78
	2,57
	2,45
	2,37
	2,31
	2,26
	2,23
	2,20
	2,18
	2,16
	2,15
…	…
	2,04
	1,98
	1,96

 

В табл. 1.1 приведены максимально допустимые значения критерия Стьюдента для пятипроцентного риска оши­бочных заключений, что вполне приемлемо в практической медицине

Значимость одного измерения, например, пульсового давления или радиоактивности пробы, определяют с помощью относительной стандартной погрешности (z) по формуле

где N - количество отсчетов.

Из сказанного ясно, что чем большее количество отсчетов выполняется во время исследования, тем меньше стандартная относительная погрешность (говорят, что «лучше статистика» счета). Увеличение количества отсчетов, в частности увеличение числа зарегистрированных сигналов (квантов, частиц, эхо-сигналов и т. п.) на единицу изображения на мониторе или в единицу времени сопровождается уменьшением погрешности регистрации, что приводит к улучшению качества получаемых данных, будь то числовая характеристика процесса или изображение органа. Поэтому повысить качество любой диагностической системы можно двумя путями: либо увеличить интенсивность потока энергии, которая создает диагностические данные (например, увеличить количество вводимого в организм пациента с диагностической целью радиоактивного вещества), либо повысить чувствительность регистрирующих систем.

Для того чтобы оценить сходимость результатов измерений одним и тем же методом, но выполненных в двух различных лечебных учреждениях, или воспроизводимость результатов измерений одного и того же показателя, выполненных в одной лаборатории, но различными методами исследования, определяют F-критерий:

,

где σ – стандартное отклонение измерений, выполненных методами A и В.

Минимальная величина F-критерия, которая допустима в медицинской практике, показана в табл. 1.2.

Т а б л и ц а 1.2

Минимально допустимая (критическая) величина критерия F

Число измерений в серии В	Число измерений в серии А
	98,49	99,01	99,17	99,25	99,30
	34,12	30,82	29,46	28,71	28,24
	21,20	18,00	16,69	15,98	15,52
	16,26	13,27	12,06	11,39	10,97

 

Сохранение данных

 

Сохранение данных осуществляется на носителях. Среди носителей самым распространенным является бумага. Ее преимущества хорошо известны – простота использования, доступность, низкая стоимость. Недостатком бумажных носителей являются сложность обработки и накопления данных, выполнение различных операций с данными. В медицинской практике, несмотря на постоянно растущее влияние компьютерных технологий, бумажные носители по-прежнему являются основными. Это – истории болезни, амбулаторные карты пациентов, многочисленные статистические отчеты, журналы записи назначений и др. Некоторые из них стандартизованы по специальным формам, утвержденным Минздравом и соцразвития РФ.

Более совершенными устройствами внешней памяти компьютера являются магнитные носители – ленты, диски. Гибкие диски, или дискеты, имеют обычно двойную плотность записи (HD FD - High Density Floppy Disc – мягкий диск высокой плотности). Их емкость составляет 1,44 Мбайт. Оптические, или лазерные, диски – CD-RОM (Compact Disc Read Only Memory – компакт-диск только для чтения) в зависимости от диаметра имеют емкость 128 или 650 Мбайт.

Записываемые оптические диски CD+R и CD-R (Compact Disc Recordable – записываемый компакт-диск) и перезаписываемые магнитно-оптические диски - CD-RW (Compact Disc ReWritable – перезаписываемый компакт-диск) представляют большое удобство при работе с компьютером, так как позволяют сохранять на внешней памяти большое количество информации – 650-700 Мбайт. Для записи информации на диски CD+R создана специальная компьютерная программа Nero Burning ROM6.

Недавно возник новый формат оптических дисков – DVD (Digital Versatile Disc – цифровой многоцелевой диск). Они обладают большей емкостью хранения информации - 4,7 Гбайт. Также как и компакт-диски, они могут быть записываемыми (DVD-R) и иметь максимальную емкость 3,9 Гбайт. Аналогичные, но перезаписываемые диски (DVD-RAM) имеют емкость несколько меньшую – 2,6 Гбайт.

Появились диски c повышенным объемом хранения информации за счет создания двухслойности записи – двухслойные диски (DVD-DL – Double Layer) и двухсторонние диски (DVD-DS - Double Sides). И двухслойные и двухсторонне DVD-диски имеют большую емкость памяти – до 7–8 Гбайт. Емкость двухсторонних и одновременно двухслойных дисков доходит до 17 Гбайт. Недавно появился новые форматы дисков: HD DVD (High Definition DVD – диски высокого разрешения), их емкость достигает 45 Гбайт и диски формата Blu-ray, которые позволяют хранить до 150 Гбайт информации.

В последнее время появился новый класс внешних твердотельных устройств памяти – энергонезависимые микросхемы – flash-карты. Их емкость составляет от 276 Мбайт 3,3 Гбайт. Они имеют вид автомобильного брелка и вставляются в разъем USB любого компьютера. На экране дисплея flash-карты распознаются как съемный диск.