C2-決策曲線分析及其在R語言中的實現(xiàn)

1、湘雅公共衛(wèi)生學院XiangYaSchoolofPublicHealth決策曲線分析及其在R語言中的實現(xiàn)導師：楊土保教授報告者：陳樂陶DCA背景決策曲線分析(Decisioncurveanalysis,DCA)最早由AndrewJ.Vickers和ElenaB.EIkin在2006年以題Decisioncurveanalysis:anovelmethodforevaluatingpredictionmodels介紹并發(fā)表于MedicalDecisionMaking雜志上。作者以一項預測前列腺癌患者是否應該接受全精囊切除手術(shù)的研究展開對DCA的闡述。湘雅公共衛(wèi)生學院XiangYaSchoolofP

2、ublicHealth無論使用哪一種治療方法，都會遇到假陽性或假陰性的可能，在極端情況下，可以使用適當?shù)闹委煼椒ūM量避免假陽性或假陰性帶來的嚴重后果。但當兩種情況都無法避免時，就要找到一種能獲得凈獲益值（NetBenefit,NB）最大（獲益值-損失值）的辦法。Vickers引進DCA這種方法，在不同的精囊浸潤（SVI）發(fā)生率下，權(quán)衡患者可能得到或損失的臨床效益（如健康、經(jīng)濟、精神等方面），通過比較凈獲益NB值的大小預測實施哪種手術(shù)方法。湘雅公共衛(wèi)生學院ti曲XiangYaSchoolofPublicHealth申南大垮Ls-08-20406080100Solidline:Prediction

3、model.Dottedline:assumeallpatientshaveSVI.Thinline:assumenopatientshaveSVI.ThegraphgivestheexpectednetbenefitperpatientrelativetonoseminalvesicletipremovalinanypatientThresholdprobabilityin%Decisioncurveforamodeltopredictseminalvesicleinvasion(SVI)inpatientswithprostatecancer湘雅公共衛(wèi)生學院XiangYaSchoolofP

4、ublicHealth湘雅公共衛(wèi)生學院XiangYaSchoolofPublicHealthDCA原理DCA的產(chǎn)生基于一個原則，即假陽性（如不必要的活檢）和假陰性（如漏診癌癥）的相對損失值可以用閾概率R表示。假定患癌癥的概率大于20%時應選擇活檢，那么當受試者患癌癥的概率小于20%時，漏診癌癥產(chǎn)生的損失值是接受不必要活檢損失值的四倍，這意味著閾概率的值決定了損失的相對比值?？傊?，閾概率的值既可以決定受試者的臨床結(jié)局又可以使用臨床凈效益函數(shù)對真陽性和假陽性的臨床結(jié)果建模：PtTruePositiveFalsePositiveNetBenefit=.一PtROC與DCA的聯(lián)系與區(qū)別ROC和DCA都

5、屬于預測模型，都可以用來評價不同模型的優(yōu)劣，但ROC和DCA在理論構(gòu)建上有著本質(zhì)區(qū)別。ROC結(jié)合了所有靈敏度與特異度通過比較AUC決定預測模型的準確性o但在實際臨床應用中，AUC值最大并不代表模型最優(yōu)。DCA是用來預測臨床結(jié)局變量的模型。DCA最適用的情況是：有癥狀預示可能患病但未被確診時，是否采取及采取何種篩査方法來診斷疾病。很顯然，在極端情況下如何抉擇并不難，而在特定的區(qū)間概率范圍內(nèi)就依靠DCA提供決策評價。ROCDCA結(jié)局指標二分類/有序多分類變量二分類變量統(tǒng)計學基礎(chǔ)Logistic分析Logistic分析常用繪圖軟件SPSS、R軟件R軟件橫、縱坐標2特異度、靈敏度閾概率片、凈獲益NB1

6、判定指標AUC、最佳臨界點NB判定標準單模型：臨界點在左上最優(yōu)多模型：AUC越大越好單模型：在兩條極端曲線右上方的區(qū)域最優(yōu)多模型：曲線在右上最優(yōu)適用條件診斷模型診斷、預后模型意義判斷診斷試驗的準確性評價不同模型優(yōu)劣預測結(jié)局變量評價不同模型優(yōu)劣ROC與DCA的區(qū)別實例分析為了更好的說明DCA方法的應用，我們以一項前瞻性隊列研究為例具體展示R語言的操作。該研究截取了隨訪時間長達40年的Framingham心血管研究的部分數(shù)據(jù)，目的是為了探究不同影響因素與冠心病相關(guān)死亡結(jié)局的關(guān)系。數(shù)據(jù)樣本量為4658,發(fā)生冠心病相關(guān)死亡的總數(shù)為2403,病死率為30%,自變量分別為sex（性別）、sbp（收縮壓）、

7、dbp（舒張壓）、scl（血清膽固醇）、age（年齡）、bmi（身體質(zhì)量指數(shù)）等，結(jié)局變量為chdfate（冠心病相關(guān)死亡結(jié)局）。SourceonSave1c-Run1Source*|a口setwd(“D:、DCA“)Datas；-read.csv(”220.Framinghamcsy,header-TRUE,sep-M,*)library(rmda)R語言程序789101112131415161718192122232425Z6Z728singlethresholds二seqCO,1,by=0.01),confidenceintervals=0.95.study.design=cohort)

8、triplethresholdsseq0,l,by=0.01),confidenceintervats=0.95.study.design=cohort)total-decisioncurveCchdfate-scl-t-sbp-dbpoge+bni+sexata=Data,family-binomial(link-*logit*),thresholds-seq(0,1,by-O.01),confidence.lntervals=0.95,study.design=cohort*)Lervals=false,standardize=false,xlab=,Th

9、resholdProbablity)(TopLevel)tRScriptt湘雅公共衛(wèi)生學院I曲XiangYaSchoolofPublicHealth申南大垮湘雅公共衛(wèi)生學院I曲XiangYaSchoolofPublicHealth申南大垮000204060810ThreshoidProbabiitysingletriplecomplexAllNonecooGOLo0-03U留0N對三種不同模型進行比較的決策曲線分析圖湘雅公共衛(wèi)生學院XiangYaSchoolofPublicHealthw湘雅公共衛(wèi)生學院十a(chǎn)tXiangYaSchoolofPublicHealthDCA應用目前DCA方法主要應用于預測診斷試驗結(jié)局、術(shù)后結(jié)局及比較不同模型的優(yōu)劣。例如預測前列腺癌患者存在SVI的概率（預測診斷結(jié)局），預測心臟手術(shù)后患者的死亡率（預測術(shù)后結(jié)局），選擇評價房顫患者口服抗凝藥出血風險的最優(yōu)模型（比較不同模型優(yōu)劣）。706050403020100申南大垮發(fā)表年份在PubMed上檢索的不同發(fā)表年份下關(guān)于DCA的發(fā)表文獻數(shù)量趨勢圖小結(jié)ROC曲線、校正曲線及決策樹等評價