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# Estatística# Metodologia

Integrando Amostras Não Probabilísticas e Probabilísticas em Pesquisa em Saúde

Um novo método melhora a inferência causal em pesquisas de saúde ao combinar diversas fontes de dados.

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Na área de pesquisa em saúde, entender os efeitos dos tratamentos nos pacientes é super importante. Isso geralmente é feito usando ensaios clínicos randomizados (ECRs), onde os participantes são escolhidos aleatoriamente para receber um tratamento ou ficar no grupo de controle. Mas, fazer esses ensaios pode ser caro, demorado e nem sempre inclui uma variedade legal de pacientes. É aí que fontes de dados não tradicionais, como os registros eletrônicos de saúde (RES), podem ser valiosas. Os RES podem fornecer um monte de informações sobre os históricos de saúde e resultados dos pacientes, mas também vêm com desafios, como potenciais vieses e dados incompletos.

Desafios de Inferência Causal

Quando usam amostras não probabilísticas, como os RES, os pesquisadores enfrentam obstáculos significativos. Um grande problema é o Viés de Seleção, que acontece quando os indivíduos no conjunto de dados não representam a população maior. Por exemplo, se os dados do RES vierem de um hospital específico, pode não capturar a diversidade da população inteira. Isso dificulta tirar conclusões que se aplicam a todos.

Outro problema é a presença de muitos potenciais confundidores. Confundidores são fatores que podem influenciar tanto o tratamento quanto os resultados, levando a conclusões erradas se não forem devidamente considerados. Em um conjunto típico de dados com muitas variáveis, pode ser desafiador determinar quais fatores são relevantes.

Combinando Diferentes Tipos de Amostras

Para resolver esses problemas, os pesquisadores podem combinar amostras não probabilísticas com amostras probabilísticas. As amostras probabilísticas vêm de pesquisas bem elaboradas e incluem participantes selecionados de uma maneira que representa a população maior. Isso significa que elas têm desenhos de amostragem conhecidos e são menos propensas a sofrer dos mesmos vieses.

Integrando dados desses dois tipos de amostras, os pesquisadores esperam ter uma visão mais clara de como os tratamentos afetam os pacientes. Existem vários métodos estatísticos disponíveis para estimar o Efeito Médio do Tratamento (EMT), que mede o impacto de um tratamento na população.

Examinando Métodos Atuais

Vários métodos existentes podem ajudar os pesquisadores a estimar o EMT ao usar fontes de dados mistas. Abordagens comuns incluem:

  • Estimador de Regressão de Resultado (ER): Esse método modela o resultado diretamente em relação ao tratamento. Ele requer especificação correta dos modelos para fornecer resultados confiáveis.

  • Estimador de Ponderação por Probabilidade Inversa (PPI): Esse método modela a probabilidade de selecionar indivíduos na amostra com base nas suas características. Assim como o estimador ER, o estimador PPI também depende da especificação correta do modelo.

  • Estimador Duplamente Robusto (EDR): Essa abordagem combina os métodos ER e PPI e ainda pode produzir estimativas válidas se pelo menos um dos modelos subjacentes for especificado corretamente.

Apesar da disponibilidade desses métodos, muitos pesquisadores têm dificuldade em aplicá-los efetivamente, especialmente ao lidar com muitas variáveis. Geralmente, isso exige identificar quais variáveis são essenciais para a análise enquanto ignora outras que podem adicionar ruído ao modelo.

Uma Nova Abordagem para Estimar EMT

Para resolver esses desafios, um novo método foi proposto. Esse método cria um processo de uma etapa para estimar o EMT integrando dados de RES com amostras probabilísticas de pesquisas, levando em conta muitos potenciais confundidores. O objetivo é simplificar o processo e torná-lo mais robusto contra vieses nos dados.

O primeiro passo envolve formular uma equação de estimativa que permite aos pesquisadores selecionar variáveis relevantes enquanto estimam seus efeitos. Isso é feito minimizando o viés quadrático do estimador, que é uma maneira de reduzir erros nas estimativas.

A abordagem também enfatiza o uso de métodos penalizados que podem ajudar na seleção das variáveis mais importantes enquanto exclui aquelas que não contribuem de forma significativa para a análise. Isso é particularmente útil em ambientes onde há muitas variáveis, pois garante que apenas as informações mais cruciais sejam usadas para fazer inferências sobre o efeito do tratamento.

Aplicando o Novo Método

O método proposto pode ser aplicado pelos pesquisadores a uma variedade de conjuntos de dados. Por exemplo, os pesquisadores podem analisar resultados de saúde a partir de dados de RES junto com dados de pesquisas nacionais. No caso de obesidade severa e seus efeitos na pressão arterial, os pesquisadores podem usar seu método em conjunto com dados de RES para tirar conclusões que sejam mais generalizáveis para a população mais ampla.

Ao aplicar o novo método, os pesquisadores começam definindo seus parâmetros de interesse. Eles podem então seguir em frente para coletar dados de amostras não probabilísticas e probabilísticas. Em seguida, eles aplicarão as equações de estimativa propostas para identificar e selecionar variáveis relevantes, garantindo que suas conclusões sejam fundamentadas em uma base estatística sólida.

Vantagens do Novo Método

Uma das grandes vantagens desse novo método é sua flexibilidade. Ele não exige que todos os modelos sejam corretamente especificados, o que é muitas vezes um desafio na pesquisa em saúde. Essa condição relaxada aumenta sua aplicabilidade em vários cenários do mundo real onde os pesquisadores podem não entender totalmente os mecanismos subjacentes.

Além disso, a capacidade do método de lidar com dados de alta dimensionalidade o torna particularmente útil na pesquisa em saúde moderna, onde os conjuntos de dados podem ser bastante grandes e complexos. Ao selecionar as variáveis mais relevantes e minimizar o viés, os pesquisadores podem tirar conclusões sobre os efeitos do tratamento com mais confiança.

Estudos de Caso e Simulações

Para demonstrar a eficácia do método proposto, simulações podem ser executadas com conjuntos de dados sintéticos. Essas simulações podem mostrar quão bem o método se sai sob várias condições, incluindo cenários onde alguns modelos estão mal especificados.

Nessas simulações, os pesquisadores podem gerar dados completos para uma população e, em seguida, criar amostras probabilísticas e não probabilísticas. O método proposto seria então aplicado para estimar o EMT sob diferentes combinações de especificações de modelos e inclusão de variáveis.

Os resultados das simulações geralmente fornecem insights sobre o desempenho do método em termos de quão precisamente ele estima os verdadeiros efeitos do tratamento e quão bem ele se sai sob várias condições.

Aplicação no Mundo Real: Michigan Genomics Initiative

Usando dados reais da Michigan Genomics Initiative (MGI) e do National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES), os pesquisadores podem aplicar o método proposto para estudar os efeitos da obesidade severa em resultados de saúde.

Ao analisar os impactos da obesidade severa, os pesquisadores podem focar em variáveis como pressão arterial e hipertensão enquanto controlam uma gama de covariáveis, incluindo idade, gênero e histórico de saúde. As descobertas podem fornecer insights valiosos sobre como a obesidade severa pode afetar a saúde e áreas onde intervenções poderiam ser eficazes.

Conclusão

Em conclusão, entender os efeitos causais dos tratamentos na pesquisa em saúde é fundamental para melhorar os resultados dos pacientes. O método proposto de integrar amostras não probabilísticas com amostras probabilísticas oferece uma abordagem robusta para a inferência causal. Com sua capacidade de lidar com um número elevado de variáveis e reduzir viés, esse método pode ajudar os pesquisadores a tirar conclusões mais precisas e generalizáveis sobre os efeitos dos tratamentos.

À medida que os pesquisadores continuam a explorar diversas questões de saúde, adaptar e melhorar os métodos estatísticos desempenhará um papel fundamental na promoção de práticas de pesquisa eficazes e, em última análise, em melhores resultados de saúde. Ao aproveitar esse novo método, os pesquisadores podem avançar significativamente na compreensão das complexidades dos impactos dos tratamentos em populações de pacientes diversas.

Fonte original

Título: Doubly robust causal inference through penalized bias-reduced estimation: combining non-probability samples with designed surveys

Resumo: Causal inference on the average treatment effect (ATE) using non-probability samples, such as electronic health records (EHR), faces challenges from sample selection bias and high-dimensional covariates. This requires considering a selection model alongside treatment and outcome models that are typical ingredients in causal inference. This paper considers integrating large non-probability samples with external probability samples from a design survey, addressing moderately high-dimensional confounders and variables that influence selection. In contrast to the two-step approach that separates variable selection and debiased estimation, we propose a one-step plug-in doubly robust (DR) estimator of the ATE. We construct a novel penalized estimating equation by minimizing the squared asymptotic bias of the DR estimator. Our approach facilitates ATE inference in high-dimensional settings by ignoring the variability in estimating nuisance parameters, which is not guaranteed in conventional likelihood approaches with non-differentiable L1-type penalties. We provide a consistent variance estimator for the DR estimator. Simulation studies demonstrate the double robustness of our estimator under misspecification of either the outcome model or the selection and treatment models, as well as the validity of statistical inference under penalized estimation. We apply our method to integrate EHR data from the Michigan Genomics Initiative with an external probability sample.

Autores: Jiacong Du, Xu Shi, Donglin Zeng, Bhramar Mukherjee

Última atualização: 2024-03-26 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2403.18039

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2403.18039

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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