민감도 및 특이도를 산출하기 위해 필요한 시험 대상자 검체 수 규모 추정
시험 대상자(검체) 규모의 추정은 사용목적에 따른 시험목표에 적합한 결론을 얻을 수 있는 정도의 충분한 크기가 산출되어야 합니다.
임상적 성능 시험에 필요한 시험 대상자의 규모가 규정된 경우를 제외하고 시험대상자 규모 결정을 위한 정보는 설계의 분류방법에 따라 달라질 수 있어요.
이러한 추정은 주로 체외진단용 의료기기 임상적 성능시험(민감도와 특이도 고려)의 검체수를 추정할 때 사용됩니다.
추정과 검정에 따르는 샘플 규모 추정할 경우 고려해야 하는 정보를 표로 구분해 볼게요.
| 추정에 기초한 규모 추정 | 검정에 기초한 규모 추정 |
| 1) 예상되는 성능 | 1) 예상되는 성능 |
| 2) 신뢰수준 (양, 단측) | 2) 귀무가설, 대립가설 |
| 3) 신뢰한계 또는 신뢰구간의 폭 | 3) 유의수준 (양, 단측) |
| 4) 추정 방법 | 4) 검정력 |
| 추가적으로 유병률 정보 등이 필요할 수 있음 | 5) 통계적 검정방법 (대조군 형태 및 비교 종류) |
| 추가적으로 유병률, 일치짝 비율, 우월성 및 비열등성 마진 등이 설계 배치에 따라 필요함 |
★ 그럼 후향적 시험의 추정에 기초한 규모 추정으로 예를 들어 보겠습니다.
eg. 추정에 기초한 단일군 시험을 고려할 경우를 후향적 시험으로 예상되는 성능으로 민감도 및 특이도를 각각 80%(Se), 85%(Sp)를 예상하고, 양측 95% 신뢰수준(α/2)과 한쪽의 신뢰구간의 폭(d)은 각각 5%(전체 신뢰구간 폭은 10%가 되는 경우)로 설정할 경우 필요한 검체수는 얼마일까요?
A : 다음과 같은 식을 통해 필요한 양성 및 음성 대상자가 크기를 계산할 수 있어요.
계산 결과 246명의 양성 대상자와 196명의 음성 대상자가 필요한 것으로 계산되었습니다.
예시에서 사용된 추정방법은 정규근사를 이용한 방법으로 동일한 예상성능, 신뢰수준, 신뢰구간 폭을 적용하더라도 추정방법에 따라 대상자 크기는 달라질 수 있습니다.
★ 이번에는 전향적 시험의 추정에 기초한 규모 추정으로 예를 들어 보겠습니다.
eg. 시험설계가 전향적 시험일 경우에는 시험대상자 크기의 결정에 유병율 정보가 필요하게 됩니다.
만약 예상되는 유병율(Pprev)이 40%라면 유병율에 기초하여 아래와 같이 민감도 기준으로 계산된 전체 대상자 크기(N1)와 특이도 기준으로 계산된 전체 대상자 크기(N2) 중에서 큰 수치를 최종 시험 대상자 크기로 정하면 됩니다.
A : 여기서는 615명의 전체 대상자가 산출된 것으로 보면 됩니다.
예시에 사용된 검정 방법은 정규근사를 이용한 방법으로 대응짝 비교에 있어 검정 방법, 시뮬레이션 방법의 적용 등에 따라 그 결과가 달라질 수 있습니다.
또 다른 식으로 검체수 산정을 해보겠습니다.
최소 민감도 및 특이도가 정해져 있는 경우
제품의 사용목적에 따라 요구되는 최소 임상적 민감도(또는 임상적 특이도)가 있는 경우, 신청제품에서 추정되는 임상적 민감도(또는 임상적 특이도)의 신뢰구간의 하한값이 요구되는 최소 임상적 민감도(또는 임상적 특이도)이상이라는 것을 위한 임상시험일 경우 다음과 같은 공식을 사용할 수 있습니다.
위 식으로 예를 들어 보겠습니다.
eg. 임상적 성능시험 대상 제품의 임상적 민감도 추정치가 80%이고, 요구되는 최소 임상적 민감도가 70%일 때, 10%의 차이를 확인하고자할 때 통계적 파워가 90%이고 95% 신뢰도를 갖는다고 가정할 때 필요한 양성 검체 수는 몇 개가 필요할까?
A : 위 공식을 통해 얻은 최소 양성 검체수는 168개 필요합니다.
최소 민감도 및 특이도가 정해져 있는 경우
동일한 사용목적의 두 제품을 비교하여 대조제품보다 시험제품의 임상적민감도(특이도)가 유의적인 차이가 있다는 것을 확인하기 위하여 필요한 검체 수는 다음과 같은 방법과 공식으로 산출할 수 있습니다.
P1 = 대조기기의 임상적 민감도(또는 임상적 특이도)
P2 = 시험기기의 임상적 민감도(또는 임상적 특이도)
P--(P바) = 대조기기의 임상적 민감도와 시험기기의 임상적 민감도 평균
위 식으로 예를 들어 보겠습니다.
eg. 대조기기의 민감도가 70%(시험기기의 민감도가 80%이며, 민감도의 평균이 0.75) 10%의 차이를 확인하고자 할 때 통계적 파워가 80%이고 95%신뢰도를 갖는다고 가정할 때 필요한 검체 수는 몇 개가 필요할까?
A : 위 공식을 통해 얻은 최소 검체수는 293개 필요합니다.
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