Signalentdeckungstheorie, Diagnostik und Hypothesentestung

[engl. signal detection theory], [DIA], in der klin. Diagnostik werden die Termini der Signalentdeckungstheorie mit folg. Bedeutung verwendet: Signal + Rauschen: Es liegt eine Störung vor;  Rauschen: Es liegt keine Störung vor; Erregung: Messwert auf einem diagn. Instrument; Treffer: Störung wird korrekt erkannt; korrekte Zurückweisung: Das Fehlen einer Störung wird korrekt erkannt; falscher Alarm: Es wird eine Störung diagnostiziert, obwohl keine Störung vorliegt; Verpasser: Es wird keine Störung diagnostiziert, obwohl eine Störung vorliegt. Je schwächer die Störung ausgeprägt ist und je unzuverlässiger das diagn. Instrument, desto häufiger erfolgen falsche Diagnosestellungen. Ob eine Störung eher zu unrecht unerkannt bleibt (Verpasser) oder eher zu unrecht als vorhanden diagnostiziert wird (falscher Alarm), hängt vom verwendeten kritischen Wert ab, der zur Diagnosestellung verwendt wird (cut-off point). Wird schon bei geringen Störungsindikatoren eine Störung festgestellt (eher niedrige Werte auf dem diagn. Instrument genügen als Hinweis, also niedriger Cut-off-Wert; typisch im Falle eines Screenings), so ist die Gefahr von falschen Alarmen erhöht. Wird erst bei starken Störungsindikatoren eine Störung vermutet oder festgestellt (z. B. wenn unbedingt vermieden werden soll, Pat. mit einer falschen Diagnose zu konfrontieren), so ist die Gefahr von Verpassern erhöht. Bei dichotomen Datenformaten (insbes. bei Diagnosestellung, Epidemiologie) können durch die Signalentdeckungstheorie viele systematische Effekte und Beziehungen zw. Kenngrößen modelliert werden (Interventionseffekt bei dichotomen Zielgrößen, Sensitivität, Spezifität, positiv prädiktiver Wert, negativ prädiktiver Wert). Als stat. Verfahren kann die ROC-Analyse (ROC, ROC-Kurve.) angewendet werden, um insbes. die Auswirkungen von Cut-off-Werten auf die Wahrscheinlichkeit der jew. Fehlentscheidungen zu bestimmen.

[FSE], bei stat. Signifikanztests haben die Termini der Signalentdeckungstheorie folg. Bedeutung: Signal + Rauschen: Die Alternativhypothese (H1) ist korrekt. Rauschen: Die Nullhypothese (H0) ist korrekt; Erregung: Ausprägung der stat. Prüfgröße; Treffer: Signifikantes Ergebnis bei Gültigkeit der H1; korrekte Zurückweisung: nicht signifikantes Ergebnis bei Gültigkeit der H0; falscher Alarm: Fehler erster Art (α-Fehler); Verpasser: Fehler zweiter Art (β-Fehler). Die Bestimmung optimaler Stichprobenumfänge kann i. S. der Signalentdeckungstheorie so interpretiert werden, dass – unter der Annahme einer best. Effektgröße (Signalstärke) – derjenige Stichprobenumfang ermittelt wird, bei dem die Varianz der Zufalls- oder Rauschverteilung so klein wird, dass eine def. Teststärke (Wahrscheinlichkeit eines Treffers) resultiert.