什么是全局脆弱性指数?

一种用于临床试验结果的脆弱性指数,而非对脆弱国家的排名。 · English

全局脆弱性指数(GFI)是指在总样本量保持不变的条件下,为使临床试验的统计显著性发生反转(显著结果变为不显著,或不显著结果变为显著)而必须在试验列联表各单元格之间移动的最少患者数。原始脆弱性指数只在一个治疗组内改变结局,而 GFI 搜索所有单元格之间一切可能的重新分配,因此其数值既不取决于所走路径,也不取决于各组的标注方式。将 GFI 除以样本量即得到全局脆弱性商(GFQ = GFI / N)。GFI 由 Thomas F. Heston 在 2025 年的一篇 SSRN 论文中提出。

此处的全局脆弱性指数是评价临床试验证据的生物统计学指标,与地缘政治领域的脆弱国家指数(Fragile States Index)或其他国家脆弱性排名无关。

正式定义

对于一个 2×2 表,A 组事件数为 a、非事件数为 b,B 组事件数为 c、非事件数为 d,总数 N = a + b + c + d:

这些移动只是一种测量工具,并不意味着发生了任何错误。GFI 是观察表与显著性边界另一侧最近的表之间的距离,以患者数计。

计算示例

三项每组各 100 名患者的试验(N = 200):

试验 {a, b, c, d} 事件率(A 组 vs B 组) 基线 p GFI GFQ 经过 GFI 次移动后的示例表 移动后 p
{2, 98, 10, 90}2% vs 10%0.03310.005{2, 98, 9, 91}0.058
{50, 50, 10, 90}50% vs 10%< 0.000001200.100{31, 50, 30, 89}0.061
{15, 85, 25, 75}15% vs 25%0.11120.010{14, 84, 27, 75}0.037

在第一项试验中,只要把 B 组的一个事件记录为非事件,显著性就会消失,因此结论与其反转之间仅相隔 0.5% 的样本。第二项试验要到移动 20 名患者(占样本的 10%)才会反转。第三项是计算器主页上的示例:该结果不显著,把 A 组的两名患者移入 B 组的事件单元格即可使其变为显著。可能有多张表处于相同的最小距离上;每一行只列出其中一张。

p 值均为双侧 Fisher 精确检验结果。每个 GFI 都通过对 N = 200 的全部 1,373,701 张 2×2 表逐一评分进行了核验。

GFI 在框架中的位置

单凭 p 值只是部分证据。p–fr–nb 框架报告三个维度:显著性(p)、脆弱性(fr)和稳健性(nb)。对于 2×2 表和多分类表,GFQ 是推荐的脆弱性指标,并与衡量与中性点距离的风险商(RQ)配对使用。当需要与脆弱性指数的计数保持可比时,可改用修正组脆弱性商(MFQ);仅样本量大并不需要改用 MFQ,因为在大样本下 GFI 仍然可以计算。脆弱性距离(FD)去除了总样本量固定的约束,且始终不超过 GFI 的两倍:FD ≤ 2·GFI。参见完整文档(英文)。

常见问题

全局脆弱性指数衡量什么?

GFI 衡量一项试验的显著性结论距离被反转还有多远,以患者数计。GFI 为 1 表示在表的两个单元格之间移动一名患者,就会使结果跨越 p = 0.05 的阈值;GFI 较大则表示即使数据发生较大改变,结论仍然成立。它是一个计数,而不是概率。

全局脆弱性指数与脆弱性指数有何不同?

脆弱性指数(Walsh 等,2014)只在一个治疗组内把结局在事件与非事件之间切换。GFI 允许把一名患者在表中任意两个单元格之间移动,包括跨组移动,同时保持总样本量不变。由于脆弱性指数的每一次移动也都是一次 GFI 移动,在使用同一显著性检验时 GFI 永远不会大于脆弱性指数,而且它不取决于选择哪一组,也不取决于各组的标注方式。

什么是全局脆弱性商(GFQ)?

全局脆弱性商是 GFI 除以总样本量:GFQ = GFI / N。它把脆弱性表示为使显著性反转所需重新分配的样本比例,因此 GFQ 为 0.03 表示 3% 的患者。GFQ 便于比较不同规模的试验,是 p–fr–nb 框架中 2×2 表和多分类表推荐使用的脆弱性(fr)指标。

GFI 使用哪种显著性检验?

对于 2×2 表,GFI 始终使用 α = 0.05 的双侧 Fisher 精确检验,无论原试验报告的是哪种检验,并且用同一检验为每一张重新排列后的表评分。对于更大的表,首选 Fisher–Freeman–Halton 精确检验;当精确计算不可行且期望频数充足时,以 Pearson 卡方检验作为替代。在不同检验下计算出的 GFI 不应直接比较。

GFI 是否适用于不显著的结果?

适用。对于不显著的结果,GFI 是使结果变为显著所需的最少移动次数。同一个定义覆盖两个方向,因此不需要单独的反向脆弱性指数。

全局脆弱性指数只是换了形式的 p 值吗?

不是。重抽样脆弱性,即同样规模的新样本会反转结论的概率,与 p 值高度相关。GFI 衡量的则是扰动脆弱性:观察表跨越阈值之前必须改变的已记录结局数。在三对 p 值相匹配的已发表试验中,每对试验内的 GFQ 分别相差 21 倍、30 倍和 2 倍(Heston,《互联网医学杂志》,2026)。

全局脆弱性指数与脆弱国家指数有关吗?

无关。这里描述的全局脆弱性指数是针对临床试验结果的统计指标,与脆弱国家指数(Fragile States Index)、其他国家脆弱性的地缘政治排名或美国《全球脆弱性法案》(Global Fragility Act)均无关联。

如何计算全局脆弱性指数?

在 fragilitymetrics.org 的免费计算器中输入 2×2 表的四个单元格计数即可。计算器会同时报告 GFI、GFQ 和其他 p–fr–nb 指标,采用以 Fisher 精确检验评分的精确搜索。GitHub 和 Zenodo 上的开源 Fragility Metrics Toolkit(doi:10.5281/zenodo.17254763)是参考实现。

全局脆弱性指数由谁提出?

美国华盛顿大学和华盛顿州立大学的 Thomas F. Heston(医学博士)在《全局脆弱性指数:一种与路径无关的统计脆弱性度量》(The Global Fragility Index: A Path-Independent Measure of Statistical Fragility,SSRN,2025)中定义了 GFI。该论文为多分类表定义了该指数,并证明了到显著性边界的全局单元格移动距离与路径无关。

参考文献

  1. Heston TF. The Global Fragility Index: a path-independent measure of statistical fragility. SSRN. 2025. doi:10.2139/ssrn.5709162
  2. Heston TF. Resampling fragility, perturbation fragility, and why the Global Fragility Index is not a p-value in disguise. Internet Med J. 2026;1:e22059146. doi:10.5281/zenodo.22059146
  3. Walsh M, Srinathan SK, McAuley DF, et al. The statistical significance of randomized controlled trial results is frequently fragile: a case for a Fragility Index. J Clin Epidemiol. 2014;67(6):622-8. doi:10.1016/j.jclinepi.2013.10.019
  4. Heston TF. Fragility metrics toolkit v6.0.0. Zenodo. 2026. doi:10.5281/zenodo.17254763

引用 GFI 时请使用: Heston TF. The Global Fragility Index: a path-independent measure of statistical fragility. SSRN. 2025. doi:10.2139/ssrn.5709162

更新日期:2026 年 11 月 10 日。