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MedCalc

ROC 曲线下部分面积

简介

ROC 曲线下部分面积概括了 ROC 曲线在预先规定的感兴趣区间内的部分。该区间可以是特异度区间,也可以是灵敏度区间。

预先规定的特异度区间内的 ROC 曲线下部分面积

预先规定的特异度区间内的 ROC 曲线下部分面积

预先规定的特异度区间内的部分面积 pAUC 用面积 ABCD 表示。随机模型对应的部分面积为面积 ABgh,完美模型对应的部分面积为面积 ABef。

随机模型的面积 ABgh 为最小 pAUC($pAUC_{min}$),完美模型的面积 ABef 为最大 pAUC($pAUC_{max}$)。

部分面积 pAUC 可以解释为预先规定的特异度区间内的平均灵敏度(Zhou et al., 2002)。

预先规定的灵敏度区间内的 ROC 曲线下部分面积

预先规定的灵敏度区间内的 ROC 曲线下部分面积

计算预先规定的灵敏度区间内的 ROC 曲线下部分面积时,MedCalc 以右边界(特异度 = 0%,即假阳性率 FPR = 1)为基线。这样计算的 pAUC 也称为水平部分曲线下面积 pAUCx(Walter, 2005)。

因此,与特异度区间 pAUC 的定义类似,预先规定的灵敏度区间内的部分面积 pAUC 用面积 ABCD 表示。随机模型对应的部分面积为面积 ABgh,完美模型对应的部分面积为面积 ABef。

同样,随机模型的面积 ABgh 为最小 pAUC($pAUC_{min}$),完美模型的面积 ABef 为最大 pAUC($pAUC_{max}$)。

部分面积 pAUC 可以解释为预先规定的灵敏度区间内的平均特异度(Zhou et al., 2002)。

方法

MedCalc 使用梯形法则以非参数方式计算 pAUC。

置信区间使用 Bootstrap 法计算(Efron, 1987; Efron & Tibshirani, 1993)。

标准化 pAUC

标准化 pAUC(pAUCs)定义如下(McClish, 1989):

$$ pAUCs = \frac {1} {2} \left( 1 + \frac {pAUC - pAUC_{min}} { pAUC_{max} - pAUC_{min} } \right) $$

标准化 pAUC(pAUCs)的最大值为 1,最小值为 0.5,因此可以在与整条 ROC 曲线的曲线下面积相同的尺度上考察部分面积。

所需输入

ROC 曲线下部分面积

  • 变量:选择感兴趣的变量。
  • 分类变量:选择表示诊断的二分类变量(0=阴性,1=阳性)。

    如果数据编码不同,可以使用定义状态工具对数据重新编码。

    正确识别阳性个案非常重要。

  • 筛选条件:(可选)用于只包含所选个案亚组的筛选条件(例如 AGE>21、SEX="Male")。
  • 选项:
    • 灵敏度区间或特异度区间:选择计算所定义的灵敏度区间还是特异度区间内的 ROC 曲线下部分面积。
    • 从和至:感兴趣区间的下限和上限。常用的值为 80%、90% 或 95% 至 100%。
    • Bootstrap 置信区间:选择此选项,使用 Bootstrap 法计算 ROC 曲线下部分面积的置信区间(Efron, 1987; Efron & Tibshirani, 1993)。
    • 高级:单击此按钮指定 Bootstrap 参数:迭代次数和随机数种子。
    • 要在单独的窗口中显示图表,请选择显示 ROC 曲线窗口。

结果 - 特异度区间

显示以下报告:

ROC 曲线下部分面积

变量

TEST1

分类变量

DIAGNOSIS

样本量

100

阳性组 a

55 (55.00%)

阴性组 b

45 (45.00%)

a DIAGNOSIS = 1
b DIAGNOSIS = 0

ROC 曲线下部分面积

特异度区间

80至100

曲线下面积

0.947

部分面积 (pAUC)

0.159

95% Bootstrap 置信区间 a

0.0919至0.183

标准化部分面积 (pAUCs)

0.886

95% Bootstrap 置信区间 a

0.700至0.954

a BCa Bootstrap 置信区间(5000迭代; 随机数种子: 928)。

首先,MedCalc 显示分析的参数。

然后报告以下内容:

  • 曲线下面积:整条 ROC 曲线的曲线下面积。
  • 部分面积(pAUC):指定特异度区间内的 ROC 曲线下面积(见下图)。
  • 如果选择了相应选项,还报告 pAUC 的 95% Bootstrap 置信区间。
  • McClish (1989) 定义的标准化部分面积(pAUCs),见上文。
  • 如果选择了相应选项,还报告 pAUCs 的 95% Bootstrap 置信区间。如果该置信区间不包含 0.5,则可以认为 pAUCs 与随机模型有显著差异。

ROC 曲线下部分面积 - 图表(特异度区间)

结果 - 灵敏度区间

预先规定的灵敏度区间内的 ROC 曲线下部分面积的结果与特异度区间的结果类似。

ROC 曲线下部分面积

变量

TEST1

分类变量

DIAGNOSIS

样本量

100

阳性组 a

55 (55.00%)

阴性组 b

45 (45.00%)

a DIAGNOSIS = 1
b DIAGNOSIS = 0

ROC 曲线下部分面积

灵敏度区间

80至100

曲线下面积

0.947

部分面积 (pAUC)

0.162

95% Bootstrap 置信区间 a

0.115至0.183

标准化部分面积 (pAUCs)

0.895

95% Bootstrap 置信区间 a

0.763至0.952

a BCa Bootstrap 置信区间(5000迭代; 随机数种子: 928)。

ROC 曲线下部分面积 - 图表(灵敏度区间)

参考文献

  • Efron B (1987) Better Bootstrap Confidence Intervals. Journal of the American Statistical Association 82:171-185.
  • Efron B, Tibshirani RJ (1993) An introduction to the Bootstrap. Chapman & Hall/CRC.
  • McClish DK (1989) Analyzing a Portion of the ROC Curve. Medical Decision Making 9:190-195. PubMed
  • Walter SD (2005) The partial area under the summary ROC curve. Statistics in Medicine 24:2025–40. PubMed
  • Zhou XH, Obuchowski NA, McClish DK (2002) Statistical methods in diagnostic medicine. Wiley-Interscience.

另请参阅