Umgang mit fehlenden Daten in der Forschung
Lern, wie multiple Imputation bei fehlenden Daten in Studien hilft.
Jiaxin Zhang, S. Ghazaleh Dashti, John B. Carlin, Katherine J. Lee, Jonathan W. Bartlett, Margarita Moreno-Betancur
― 7 min Lesedauer
Inhaltsverzeichnis
- Was ist Multiple Imputation?
- Die Probleme mit fehlenden Daten
- Die neuen Methoden
- Der SMCFCS-Ansatz
- Der SMC-Stack-Ansatz
- Sensitivitätsanalyse verstehen
- Warum Kompatibilität wichtig ist
- Eine Fallstudie: Die VAHCS
- Es zum Laufen bringen
- Die Simulationsstudie
- Ergebnisse der Simulation
- Die Bedeutung guter Methoden
- Fazit
- Originalquelle
Stell dir vor, du versuchst, einen Kuchen zu backen, aber du hast das Rezept verloren. Du hast einige Zutaten, aber nicht alle. Genau so läuft es oft in Studien, wenn Forscher Daten sammeln. Manchmal bekommen sie nicht alle Infos, die sie von ihren Teilnehmern brauchen. Das kann echt Probleme machen, wenn sie später herausfinden wollen, wie sich ein bestimmtes Verhalten auf die Gesundheit auswirkt.
Also haben wir Fehlende Daten. Ist wie die Suche nach einem Socken in der Wäsche - manchmal findest du ihn einfach nicht. Forscher haben Methoden, um mit diesen fehlenden Daten umzugehen, und eine beliebte Methode heisst multiple Imputation. Das ist wie das Raten der fehlenden Sockenfarbe basierend auf den anderen Socken, die du hast.
Was ist Multiple Imputation?
Lass uns das mal aufschlüsseln. Multiple Imputation ist ein schickes Wort dafür, dass wir die Lücken in unseren Daten füllen. Stell dir vor, du hast einen Tisch mit einigen leeren Stellen. Anstatt diese Stellen einfach zufällig zu füllen, nutzt du die Infos, die du schon hast, um fundierte Vermutungen zu machen. Das bedeutet, dass du am Ende mehrere ausgefüllte Tische hast, statt nur einen. Ist wie verschiedene Versionen eines Kuchens zu machen, um zu sehen, welcher besser schmeckt!
Sobald wir diese ausgefüllten Tische haben, können wir sie analysieren. Jedes Mal bekommen wir eine leicht andere Antwort, wie viele Streusel du brauchst, um deinen Kuchen perfekt zu machen. Dann nehmen wir den Durchschnitt dieser Antworten für ein finales Ergebnis.
Die Probleme mit fehlenden Daten
Aber halt mal! Fehlende Daten sind nicht nur ein kleines Ärgernis. Sie können Bias verursachen - das bedeutet, die Ergebnisse, die wir bekommen, könnten schief sein. Stell dir vor, du versuchst zu backen, während du halb blind gefesselt bist. Du könntest eine wichtige Zutat verpassen, und das kann deinen Kuchen ruinieren. In der Forschung, wenn die Daten für bestimmte Personen oder in bestimmten Situationen fehlen, können die Ergebnisse irreführend sein.
Zum Beispiel, wenn wir wissen wollen, ob es gut für die Gesundheit ist, jeden Tag Kuchen zu essen - aber wir fragen nur super gesunde Leute und lassen alle mit Gesundheitsproblemen aussen vor. Rat mal? Unsere Ergebnisse werden wahrscheinlich zu süss sein, um wahr zu sein.
Die neuen Methoden
Kürzlich haben Forscher einige neue Methoden vorgeschlagen, um diese Probleme mit fehlenden Daten anzugehen. Sie wollen sicherstellen, dass ihr Spiel beim Lückenfüllen solide ist. Diese neuen Ansätze versuchen sicherzustellen, dass die Imputationsmodelle mit den Analysemodellen übereinstimmen.
Einfacher gesagt, wenn wir die fehlenden Socken raten, wollen wir sicherstellen, dass unsere Vermutungen mit dem übereinstimmen, was wir über die ganze Sockenschublade wissen.
Der SMCFCS-Ansatz
Eine neue Methode heisst SMCFCS. Dieser Ansatz nimmt eine strukturierte Vorgehensweise beim Füllen der Lücken, basierend auf den Beziehungen zwischen verschiedenen Variablen. Stell dir vor, du hast eine Grafik vom Konditor, die zeigt, wie alle Zutaten zusammenarbeiten. SMCFCS ist wie die Verwendung dieser Grafik, um sicherzustellen, dass du die richtige Menge von Mehl, Zucker und Eiern mischst.
Der SMC-Stack-Ansatz
Ein weiterer Ansatz ist SMC-Stack. Diese Methode beinhaltet, die ausgefüllten Tische übereinander zu stapeln. Ist wie das Schichten von Aromen in einem Kuchen, um das perfekte Stück zu kreieren. Sobald sie die Daten stapeln, können sie sie als ein grosses Stück anstatt in kleinen Teilen analysieren.
Beide Methoden zielen darauf ab, die Probleme anzugehen, die bei den traditionellen Methoden auftreten, und sicherzustellen, dass die Ergebnisse zuverlässiger und weniger voreingenommen sind.
Sensitivitätsanalyse verstehen
Jetzt lass uns über etwas sprechen, das Sensitivitätsanalyse heisst. Das klingt schick, ist aber eigentlich ganz einfach. Es geht darum, herauszufinden, wie empfindlich unsere Ergebnisse gegenüber unterschiedlichen Annahmen sind. Denk daran, wie zu testen, wie dein Kuchen weniger süss schmecken könnte, wenn du eine winzige Prise Salz hinzufügst.
Wenn wir zum Beispiel glauben, dass Menschen, die unsere Gesundheitsfragen nicht beantworten, in irgendeiner Weise anders sind, müssen wir analysieren, wie sich diese Annahme auf unsere Ergebnisse auswirkt. Das hilft uns einzuschätzen, wie stark unser Kuchen sein könnte - oder wie zuverlässig unsere Ergebnisse sind.
Warum Kompatibilität wichtig ist
Wenn Forscher diese neuen Methoden verwenden, müssen sie sicherstellen, dass die imputierten Daten (der Kuchenteig) mit dem Analysemodell (der Art von Kuchen, die sie backen wollen) übereinstimmen. Wenn sie das nicht tun, könnten sie am Ende einen Kuchen haben, der wie Salat schmeckt - völlig daneben!
Anders ausgedrückt, wenn das Imputationsmodell nicht zum Analysemodell passt, kann das zu Ergebnissen führen, die total daneben sind.
Eine Fallstudie: Die VAHCS
Um diese Konzepte zu veranschaulichen, schauen wir uns eine Fallstudie aus der Victorian Adolescent Health Cohort Study (VAHCS) an. Das ist wie eine Langzeitstudie, die die Gesundheit und das Verhalten von Teenagern über die Zeit untersucht. Stell dir vor, du verfolgst, wie eine Gruppe von Jugendlichen in der High School wird, wenn sie erwachsen werden.
In dieser Studie wollten die Forscher herausfinden, ob häufiger Cannabisgebrauch die psychische Gesundheit im jungen Erwachsenenalter beeinflusst. Sie hatten jedoch ähnliche Probleme mit fehlenden Daten wie die fehlenden Socken vorher.
Es zum Laufen bringen
Um die fehlenden Stellen zu füllen, verwendeten die Forscher die oben genannten Methoden zur multiplen Imputation. Sie füllten die Lücken und führten dann ihre Analysen durch. Und Überraschung! Sie fanden heraus, dass die Verwendung der richtigen Methoden ihnen zuverlässigere Einblicke in ihre Fragen gab.
Die Simulationsstudie
Als nächstes führten die Forscher Simulationen durch. Sie erstellten verschiedene Datensätze basierend auf tatsächlichen Daten, um zu sehen, wie gut ihre neuen Methoden funktionierten. Ist wie Dutzende von Übungskuchen zu backen, bevor du den grossen bei einer Party präsentierst.
Sie testeten verschiedene Szenarien für fehlende Daten, um zu sehen, wie gut ihre neuen Methoden mit dem Fehlen umgingen. Und rate mal? Die neuen Methoden haben die älteren übertroffen und gezeigt, dass sie weniger voreingenommen waren - wie ein perfekter Kuchen, den sie jedes Mal backen konnten.
Ergebnisse der Simulation
Die Simulation zeigte den Forschern, dass ihre neuen Methoden weniger empfindlich gegenüber Annahmen über das Fehlen von Daten waren. Das bedeutet, selbst wenn die Annahmen ein bisschen daneben waren, blieben die Ergebnisse ziemlich solide. Wie ein Kuchen, der zusammenhält, egal wie du ihn schneidest!
Die Bedeutung guter Methoden
Es ist wichtig, die richtigen Methoden zu wählen, wenn es um fehlende Daten geht. Gute Entscheidungen führen zu Erkenntnissen, die uns helfen können, das Verhalten besser zu verstehen, wie den Einfluss von Cannabis auf die psychische Gesundheit. Wenn Forscher ihre Methoden schlecht wählen und mixen, könnten sie einen Kuchen bekommen, der nur von aussen gut aussieht, aber schlecht schmeckt - was zu falschen oder verwirrenden Schlussfolgerungen führen kann.
Fazit
Zusammenfassend müssen Forscher, wenn sie mit fehlenden Daten umgehen, ihre Methoden scharf halten und ihre Annahmen im Blick behalten. Genau wie beim Backen kann ein bisschen Achtung zum Detail zu tollen Ergebnissen führen.
Mit den richtigen Werkzeugen können Forscher die Wahrheit hinter ihren Fragen aufdecken, genau wie den schwer fassbaren Socke zu finden, die ganz unten im Wäschekorb versteckt ist! Also das nächste Mal, wenn du jemanden über fehlende Daten reden hörst, kannst du lächeln, weil du weisst, dass sie einfach versuchen, den besten Kuchen in der Welt der Forschung zu backen.
Titel: Sensitivity analysis methods for outcome missingness using substantive-model-compatible multiple imputation and their application in causal inference
Zusammenfassung: When using multiple imputation (MI) for missing data, maintaining compatibility between the imputation model and substantive analysis is important for avoiding bias. For example, some causal inference methods incorporate an outcome model with exposure-confounder interactions that must be reflected in the imputation model. Two approaches for compatible imputation with multivariable missingness have been proposed: Substantive-Model-Compatible Fully Conditional Specification (SMCFCS) and a stacked-imputation-based approach (SMC-stack). If the imputation model is correctly specified, both approaches are guaranteed to be unbiased under the "missing at random" assumption. However, this assumption is violated when the outcome causes its own missingness, which is common in practice. In such settings, sensitivity analyses are needed to assess the impact of alternative assumptions on results. An appealing solution for sensitivity analysis is delta-adjustment using MI, specifically "not-at-random" (NAR)FCS. However, the issue of imputation model compatibility has not been considered in sensitivity analysis, with a naive implementation of NARFCS being susceptible to bias. To address this gap, we propose two approaches for compatible sensitivity analysis when the outcome causes its own missingness. The proposed approaches, NAR-SMCFCS and NAR-SMC-stack, extend SMCFCS and SMC-stack, respectively, with delta-adjustment for the outcome. We evaluate these approaches using a simulation study that is motivated by a case study, to which the methods were also applied. The simulation results confirmed that a naive implementation of NARFCS produced bias in effect estimates, while NAR-SMCFCS and NAR-SMC-stack were approximately unbiased. The proposed compatible approaches provide promising avenues for conducting sensitivity analysis to missingness assumptions in causal inference.
Autoren: Jiaxin Zhang, S. Ghazaleh Dashti, John B. Carlin, Katherine J. Lee, Jonathan W. Bartlett, Margarita Moreno-Betancur
Letzte Aktualisierung: Nov 20, 2024
Sprache: English
Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2411.13829
Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.13829
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.
Vielen Dank an arxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.