ROC 曲线下部分面积
| 命令: | 统计 |
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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
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
- 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:
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。
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。
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)。
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.
- Walter SD (2005) The partial area under the summary ROC curve. Statistics in Medicine 24:2025–40.
- Zhou XH, Obuchowski NA, McClish DK (2002) Statistical methods in diagnostic medicine. Wiley-Interscience.