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临床医学与生存分析

Bland-Altman 一致性分析

对照同一批对象上两种定量测量的系统偏倚与 95% 一致性界限,判断读数能否在临床上互换。

更新日期 2026-08-29 生存

这篇能回答什么

Bland–Altman 图回答的是:「方法 A 和方法 B 测同一个人时,差值大概偏哪边、散开有多宽」。它对每一对读数先算平均值(横轴)和差值(纵轴),再报告均值差(偏倚)、差值标准差,以及均值差 ± 1.96 倍标准差得到的 95% 一致性界限(Limits of Agreement, LoA)。绝大多数点落在 LoA 内,只说明差值的经验分布大致如此;能不能互相替代还要拿 LoA 的宽度去对预先写好的临床可接受误差,而不是看相关系数高不高。

适合:同一对象、同一时刻(或可忽略时间差)的两列连续读数——新仪器对参比仪器、床旁无创对有创、两次重复化验。StatsX 要求恰好两列定量,按行删除缺失后至少 10 对。本页绑定的是「方法A」减「方法B」。

什么时候不该用

一列是患病/未患病、另一列是连续得分时,问题变成区分能力,应改ROC 曲线。只想检验「平均差是否为 0」用配对 t,它不画出随均值变化的散布,也不给 LoA。要预先声明「差值落在 ±Δ 内才算等价」用配对等价检验。评分者对类别打分用kappa;把重复测量的方差拆成「对象间 / 误差」用组内相关系数 ICC。两边都有测量误差、还要估斜率是否为 1,看Deming 回归。

如何选择方法

方法学比对先问单位是否相同、有没有金标准类别。两列同一量纲的连续读数,主图用 Bland–Altman;要斜率截距用 Deming;只要「平均差显著与否」用配对 t;要「小到可以替换」且 Δ 事先写好,用配对 TOST。ICC 高只说明排序一致,Kappa 只管分类标签,都不能代替 LoA 的毫米汞柱或浓度单位。

  • Bland-Altman:恰好 2 个定量测量列;输出偏倚、偏倚的 95% CI、上下 LoA、越界占比与均值—差值散点。

  • 配对 t / 配对等价:同一对差值的假设检验或 TOST,不报告 1.96×SD 界限。

  • ICC:重复测量或评分者的方差比,对系统平移不敏感。

  • Kappa:两名评分者的类别一致性,不能吃连续读数。

  • ROC:金标准 0/1 + 连续得分,问的是分开两类,不是两法互换。

输入、输出与限制

输入

测量结果角色一次勾选两列定量,顺序就是相减方向:第一列减第二列。不要把金标准、年龄或标志物塞进这两格。

  • 测量结果:最少 2 个,最多 2 个,定量。

输出

参数表四行:均值差(偏倚)及其正态近似 95% CI、差值标准差、LoA 下限(Mean − 1.96 SD)、LoA 上限(Mean + 1.96 SD)。表注写清两列名、有效对数、落在 LoA 外的比例。图是横轴为两法均值、纵轴为差值的散点,并画出偏倚线与上下界限。洞察根据偏倚 CI 是否跨过 0 判断「有没有显著系统误差」,并根据越界占比作提示。

产品限制

  • 按行删缺失后至少 10 对,否则拒绝运行。

  • 差值标准差用样本标准差(自由度 n−1);界限系数固定 1.96,不是 t 分位数。

  • 偏倚的区间用 ±1.96×(SD/√n),不输出 LoA 本身的置信带(Bland–Altman 1999 那种更宽的界限不确定度)。

  • 越界占比按「差值 < 下限或 > 上限」计数;正态假设下期望约 5%,看见 5% 本身不能证明「刚好合格」。

  • 本方法不估计斜率、不校正比例偏倚,也不把 ICC 或 Kappa 写进同一张表。

案例

研究问题。 同一批对象同时有「方法A」与「方法B」两个连续读数。需要知道 A 是否整体偏低或偏高,以及单个对象上的差值通常会落到多宽的区间,才能讨论两套读数是否在临床上可互换。

绑定来自临床 xlsx 的 diagnostic 工作表,共 220 行、无缺失。六列里本页只用第 3、第 4 列(方法A、方法B);金标准、预测分数留给 ROC,年龄与标志物不参与相减。运行后偏倚为 −0.1413(A 平均低于 B),95% CI 为 [−0.2008, −0.0819],越界 5.00%。下载同一文件后按这两列复现。

下载教学示例表(临床随访)

在 StatsX 中操作

  1. 步骤 1 · 上传表格

    打开工作台,把临床教学 xlsx 拖进上传区,确认工作表切到 diagnostic。单文件不超过 20 MB。

  2. 步骤 2 · 查看画像与质量

    方法A、方法B 应为定量且成对完整。金标准是 0/1,不要误当成第二套测量。

  3. 步骤 3 · 选择「Bland-Altman 一致性分析」

    目录里搜「Bland」或「一致性」,点选后进入测量结果角色,不要进 ROC。

  4. 步骤 4 · 指定变量并运行

    测量结果恰好勾选方法A 与方法B(先 A 后 B,差值方向为 A−B)。不要勾预测分数。点击运行分析。

  5. 步骤 5 · 阅读结果

    先看偏倚 CI 是否跨 0,再看 LoA 宽度是否落进你预先写的临床误差,最后看散点有没有随均值张开或弯曲。

StatsX 工作台上传临床教学表示例
上传临床 xlsx 后切到 diagnostic 工作表。
列画像确认方法A与方法B为定量
画像应显示方法A、方法B 为连续定量。
在目录中选择 Bland-Altman 一致性分析
选定「Bland-Altman 一致性分析」,不要选成 ROC。
为 Bland-Altman 指定方法A与方法B
测量结果角色只放方法A、方法B 两列后运行。

如何阅读输出

下表由 diagnostic 上这 220 对读数在 StatsX 中算出。均值差 (Mean Difference, 偏倚) = −0.1413,区间 [−0.2008, −0.0819] 整体在 0 下方,因此洞察写「存在显著系统误差」——A 系统性低于 B 约 0.14 个读数单位。差值 SD = 0.4497,于是 LoA = −1.0228 到 0.7401。11 个点落在界外(5.00%),与正态假设下的名义 5% 相合,不能据此写成「刚刚好可接受」。

Bland-Altman 测量方法一致性参数表
一致性指标计算值95% 置信区间 / 说明
均值差 (Mean Difference, 偏倚)-0.1413[-0.2008, -0.0819]
差值标准差 (SD)0.4497-
一致性下限 (95% LoA Lower)-1.0228Mean - 1.96 SD
一致性上限 (95% LoA Upper)0.7401Mean + 1.96 SD

对比方法:『方法A』与『方法B』。总观测样本数:220。越界点(落在 LoA 外)占比为 5.00%。

Bland-Altman 一致性参数表
工作台参数表应与上表四行数字一致。
方法A与方法B的 Bland-Altman 散点图
横轴是两法均值,纵轴是 A−B;中间水平线为偏倚,两侧为 95% LoA。

【系统偏倚】Bias=-0.1413,95%CI=[-0.2008, -0.0819],存在显著系统误差。

读图顺序:有没有随均值增大而呈喇叭口(比例偏倚)→ 有没有弯曲(非线性)→ 越界点是否集中在高端或低端。本教学示例偏倚显著但绝对值不大;论文里应同时给出偏倚、LoA 和预先规定的最大允许误差。若允许误差是 ±0.5,则下界 −1.02 已经超出,不能因为「大多数点在线内」就宣布可替代。ICC 就算很高,也回答不了「差 1 个单位能不能用」。

理论与公式

记同一对象的两读数为 X(方法A)与 Y(方法B)。Bland–Altman 用均值刻画测量水平,用差值刻画不一致:

偏倚是差值的样本均数;95% LoA 在差值近似正态时取均数两侧 1.96 个样本标准差。StatsX 对偏倚另给正态近似区间,不对上下 LoA 再套一层置信带:

s_d 按 n−1 计算。越界率是 |指示函数| 的样本均值。相关系数、ICC 可以在两法差一个常数时仍然接近 1,所以不能拿来代替 LoA。Kappa 定义在列联表上,单位都对不上。

注意事项

  • 两列必须成对、同单位;把不同日、不同部位的测量强行配对会让 LoA 无临床含义。

  • 调换勾选顺序会翻转偏倚符号,表注里的方法名也会对调,写论文时写清「谁减谁」。

  • 偏倚 CI 不含 0 只说明平均差显著,不自动等于「不可互换」;反过来,CI 含 0 也不等于 LoA 够窄。

  • 比例偏倚(差值随均值增大)时,固定 LoA 会误导,应考虑对数变换或百分比 Bland–Altman,本页不自动变换。

  • n=10 刚过门槛时,1.96 近似偏瘦,LoA 本身很不稳定。

  • 越界 5% 是正态尾巴的期望,不是「通过线」。临床通过与否只看 LoA 是否落在预设误差内。

常见问题

参考文献

  • Bland, J. M., & Altman, D. G. Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement[J]. The Lancet, 1986, 327(8476): 307–310.

  • Giavarina, D. Understanding Bland Altman analysis[J]. Biochemia Medica, 2015, 25(2): 141–151.

  • 陈峰. 医用多元统计分析方法[M]. 中国统计出版社.

  • Koo, T. K., & Li, M. Y. A Guideline of Selecting and Reporting Intraclass Correlation Coefficients for Reliability Research[J]. Journal of Chiropractic Medicine, 2016, 15(2): 155–163.