联合脆弱copula模型在含终止事件的临床复发数据中的应用

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目的:  含终止事件的临床复发事件数据广泛存在于医学随访研究中,且复发事件与终止事件之间往往是非独立的。联合脆弱模型虽然考虑了个体水平复发事件与终止事件间的相关性,但模型中可能仍有残差相依性存在,这可能是由于影响复发事件的特有协变量未测量到或收集不全所致。因此,本文拟引入联合脆弱copula模型,采用copula函数将残差依赖性考虑到模型中,以更合理的分析和解释实际数据所蕴含的信息。进一步阐明联合脆弱copula模型的基本思想与建模原理,用模拟研究与实例分析验证其在含终止事件的临床复发事件数据中的适用性,为医学实践中此类数据的分析提供方法学依据,进一步拓展脆弱模型在复发事件数据研究中的应用。  方法:  首先考虑样本量大小、事件复发次数、删失比例及残差依赖性大小等参数生成含终止事件的复发事件数据,设置不同的模拟方案进行模拟研究(重复模拟次数为100次)。从估计值的偏差、标准误、均方误差及CP%四个方面评价模型参数估计效果,分析在不同参数条件下联合脆弱copula模型的参数估计性能,并与联合脆弱模型的估计结果进行比较。其次,将联合脆弱copula模型用于肺癌患者术后复发事件数据的实例分析中,在R3.4.3软件中采用joint.Cox包实现模型的极大惩罚似然估计,分析肺癌患者术后多次复发和死亡的影响因素,估计模型中的残差相依性大小,并评价肺癌患者术后多次复发对其死亡风险的影响。  结果和结论:  1. 联合脆弱copula模型用于含终止事件的临床复发事件数据分析具有独特优势  联合脆弱copula模型是联合脆弱模型的进一步扩展,是在联合脆弱模型的基础上,通过引入copula函数来构建联合模型中的残差相依性。研究结果表明,联合脆弱copula模型既考虑了个体水平复发事件与终止事件间的相关性,又考虑了由于复发事件所特有的协变量未测量到或收集不全而引起的残差相依性,而且可以评估研究个体复发事件的发生对其终止事件发生风险的影响(RR=θ+1)。因此,将该模型用于含终止事件的临床复发事件数据分析具有独特优势。  2. 模拟研究表明联合脆弱copula模型的参数估计结果更加可靠  模拟研究表明对于处理具有残差相依性的含终止事件的临床复发事件数据,联合脆弱copula模型的参数估计结果更加可靠。对于含终止事件的临床复发事件数据用联合脆弱copula模型拟合时,个体的复发事件次数越多,参数估计效果越好,基线风险函数的分布越集中;在一定范围内,样本量越大,参数估计结果越好;对于删失比例在16%~37%的数据,模型参数估计结果良好;在样本量为100时,参数θ越大(即残差相依性越强),其估计值的可靠性有所降低,这可能是由于样本量太少而导致copula函数的参数估计值产生了较大的偏差,当样本量为500时,参数θ的估计结果有了明显改善。此外,联合脆弱模型的模拟结果显示,脆弱项的方差η大于对应的联合脆弱copula模型的估计结果,复发事件与终止事件的协变量估计值偏差均大于联合脆弱copula模型的结果,可能是联合脆弱模型没有考虑残差相依性所致。由于复发事件所特有的协变量测量不全或未收集到,拟合的联合脆弱模型往往具有残差相依性。因此,对于含终止事件的临床复发事件数据分析,联合脆弱copula模型的参数估计效果优于联合脆弱模型。  3. 肺癌患者术后多次复发及死亡影响因素的分析结果  实例分析结果显示,影响肺癌患者术后多次复发的因素有肿瘤的分化程度、肿瘤最大径大小及是否有淋巴转移。影响肺癌患者术后死亡的因素主要有年龄、性别、吸烟、肿瘤临床分期、分化程度及肿瘤最大径大小。  模型中存在较强的残差相依性(τ=0.503, 95%CI:0.304-0.702)。copula函数的参数θ=2.027,描述了肺癌患者术后发生复发者其死亡的风险是未发生复发者的3.027( 95%CI:1.872-5.711)倍,说明多次复发是患者死亡的一个重要原因。联合脆弱copula模型可很好的解释这种残差依赖性,进一步说明了该模型在含终止 事件的临床复发事件数据中的适用性。
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