Epidemiologi og biostatistik. Uge 3, torsdag. Erik Parner, Institut for Biostatistik. Regressionsanalyse

Relaterede dokumenter
Epidemiologi og biostatistik. Uge 3, torsdag. Erik Parner, Afdeling for Biostatistik. Eksempel: Systolisk blodtryk

12. september Epidemiologi og biostatistik. Forelæsning 4 Uge 3, torsdag. Niels Trolle Andersen, Afdelingen for Biostatistik. Regressionsanalyse

Forelæsning 11: Kapitel 11: Regressionsanalyse

Oversigt. 1 Gennemgående eksempel: Højde og vægt. 2 Korrelation. 3 Regressionsanalyse (kap 11) 4 Mindste kvadraters metode

Eksempel: PEFR. Epidemiologi og biostatistik. Uge 1, tirsdag. Erik Parner, Institut for Biostatistik.

Anvendt Statistik Lektion 8. Multipel Lineær Regression

Uge 43 I Teoretisk Statistik, 21. oktober Forudsigelser

Eksempel Multipel regressions model Den generelle model Estimation Multipel R-i-anden F-test for effekt af prædiktorer Test for vekselvirkning

1 Regressionsproblemet 2

Mindste kvadraters tilpasning Prædiktion og residualer Estimation af betinget standardafvigelse Test for uafhængighed Konfidensinterval for hældning

Analysestrategi. Lektion 7 slides kompileret 27. oktober :24 p.1/17

Lineær regression. Simpel regression. Model. ofte bruges følgende notation:

Morten Frydenberg 14. marts 2006

Program: 1. Repetition: p-værdi 2. Simpel lineær regression. 1/19

Anvendt Statistik Lektion 7. Simpel Lineær Regression

Velkommen til kurset. Teoretisk Statistik. Lærer: Niels-Erik Jensen

men nu er Z N((µ 1 µ 0 ) n/σ, 1)!! Forkaster hvis X 191 eller X 209 eller

Økonometri 1. Dagens program. Den simple regressionsmodel 15. september 2006

Morten Frydenberg 26. april 2004

Statistik og Sandsynlighedsregning 2. IH kapitel 12. Overheads til forelæsninger, mandag 6. uge

Lineær og logistisk regression

Multipel Lineær Regression

1. februar Lungefunktions data fra tirsdags Gennemsnit l/min

Korrelation Pearson korrelationen

Epidemiologi og Biostatistik

Anvendt Statistik Lektion 9. Variansanalyse (ANOVA)

Dagens Emner. Likelihood-metoden. MLE - fortsat MLE. Likelihood teori. Lineær regression (intro) Vi har, at

3.600 kg og den gennemsnitlige fødselsvægt kg i stikprøven.

Lineær regression: lidt mere tekniske betragtninger om R 2 og et godt alternativ

Opgavebesvarelse, brain weight

Modul 11: Simpel lineær regression

Økonometri Lektion 1 Simpel Lineær Regression 1/31

Anvendt Statistik Lektion 9. Variansanalyse (ANOVA)

Program. Modelkontrol og prædiktion. Multiple sammenligninger. Opgave 5.2: fosforkoncentration

Program. Logistisk regression. Eksempel: pesticider og møl. Odds og odds-ratios (igen)

Epidemiologi og Biostatistik Opgaver i Biostatistik Uge 10: 13. april

Perspektiver i Matematik-Økonomi: Linær regression

Kapitel 11 Lineær regression

Normalfordelingen. Det centrale er gentagne målinger/observationer (en stikprøve), der kan beskrives ved den normale fordeling: 1 2πσ

Epidemiologi og Biostatistik

Økonometri 1. Dagens program. Den multiple regressionsmodel 18. september 2006

1 Hb SS Hb Sβ Hb SC = , (s = )

To samhørende variable

Statistik II 4. Lektion. Logistisk regression

Opgave 11.4 side 316 (7ed: 11.4, side 352 og 6ed: 11.2, side 345)

Modul 6: Regression og kalibrering

4. september π B = Lungefunktions data fra tirsdags Gennemsnit l/min

Lineære normale modeller (4) udkast

Statistik Lektion 16 Multipel Lineær Regression

OR stiger eksponentielt med forskellen i BMI. kompliceret model svær at forstå og analysere

Tema. Dagens tema: Indfør centrale statistiske begreber.

Simpel Lineær Regression

Økonometri: Lektion 2 Multipel Lineær Regression 1/27

Hvad er danskernes gennemsnitshøjde? N = 10. X 1 = 169 cm. X 2 = 183 cm. X 3 = 171 cm. X 4 = 113 cm. X 5 = 174 cm

OR stiger eksponentielt med forskellen i BMI komplicet model svær at forstå og analysere simpel model

1 Ensidet variansanalyse(kvantitativt outcome) - sammenligning af flere grupper(kvalitativ

Tema. Model og modelkontrol ( Fx. en normalfordelt obs. række m. kendt varians) Estimation af parametre. Fordeling. Hypotese og test. Teststørrelse.

Modul 12: Regression og korrelation

grupper(kvalitativ exposure) Variation indenfor og mellem grupper F-test for ingen effekt AnovaTabel Beregning af p-værdi i F-fordelingen

Dagens Emner. Likelihood teori. Lineær regression (intro) p. 1/22

Resumé: En statistisk analyse resulterer ofte i : Et estimat θˆmed en tilhørende se

! Variansen på OLS estimatoren. ! Multikollinaritet. ! Variansen i misspecificerede modeller. ! Estimat af variansen på fejlleddet

Løsning til eksamensopgaven i Basal Biostatistik (J.nr.: 1050/06)

Statistik Lektion 4. Variansanalyse Modelkontrol

Multipel regression. Data fra opgave 3 side 453: Multipel regressionsmodel: Y = α + β 1 x 1 + β 2 x 2 + ǫ. hvor ǫ N(0, σ 2 ).

Multipel regression. M variable En afhængig (Y) M-1 m uafhængige / forklarende / prædikterende (X 1 til X m ) Model

I dag. Statistisk analyse af en enkelt stikprøve med kendt varians Sandsynlighedsregning og Statistik (SaSt) Eksempel: kobbertråd

Program. Konfidensinterval og hypotesetest, del 2 en enkelt normalfordelt stikprøve I SAS. Øvelse: effekt af diæter

(tæt på N(0,1) hvis n ikke alt for lille). t i god til at checke for outliers som kan have stor indflydelse på estimaterne s 2 og ˆσ 2 e i

Økonometri 1. Den simple regressionsmodel 11. september Økonometri 1: F2

Logistisk Regression. Repetition Fortolkning af odds Test i logistisk regression

Simpel Lineær Regression: Model

Økonometri lektion 5 Multipel Lineær Regression. Inferens Modelkontrol Prædiktion

Opgavebesvarelse, brain weight

Opgavebesvarelse, brain weight

Vi ønsker at konstruere normalområder for stofskiftet, som funktion af kropsvægten.

1 Multipel lineær regression

Lineær regression i SAS. Lineær regression i SAS p.1/20

Normalfordelingen og Stikprøvefordelinger

Opgavebesvarelse, brain weight

Module 12: Mere om variansanalyse

1 Multipel lineær regression

Økonometri: Lektion 5. Multipel Lineær Regression: Interaktion, log-transformerede data, kategoriske forklarende variable, modelkontrol

Statistik ved Bachelor-uddannelsen i folkesundhedsvidenskab. Eksamensopgave E05. Socialklasse og kronisk sygdom

(studienummer) (underskrift) (bord nr)

Økonometri 1. Inferens i den lineære regressionsmodel 2. oktober Økonometri 1: F8 1

Kvantitative metoder 2

a) Har måleresultaterne for de 2 laboranter samme varians? b) Tyder resultaterne på, at nogen af laboranterne måler med en systematisk fejl?

Statistiske principper

6. SEMESTER Epidemiologi og Biostatistik Opgaver til Uge 1 (fredag)

Opgave 1 Betragt to diskrete stokastiske variable X og Y. Antag at sandsynlighedsfunktionen p X for X er givet ved

Institut for Matematiske Fag Matematisk Modellering 1 UGESEDDEL 6

Opsamling Modeltyper: Tabelanalyse Logistisk regression Generaliserede lineære modeller Log-lineære modeller

Økonometri: Lektion 6 Emne: Heteroskedasticitet

24. februar Analyse af overlevelsesdata (ventetidsdata) Ikke parametrisk statistiske test : Det statistiske modelbegreb Modelselektion

Morten Frydenberg Biostatistik version dato:

ELISA. ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) forsøg bruges til at detektere og kvantificere stoffer såsom proteiner, peptider, antistoffer o.lig.

Statikstik II 2. Lektion. Lidt sandsynlighedsregning Lidt mere om signifikanstest Logistisk regression

Statistik FSV 4. semester 2014 Øvelser Uge 2: 11. februar

Økonometri: Lektion 2 Multipel Lineær Regression 1/33

Transkript:

Epidemiologi og biostatistik. Uge, torsdag. Erik Parner, Institut for Biostatistik. Lineær regressionsanalyse - Simpel lineær regression - Multipel lineær regression Regressionsanalyse Regressionsanalyser bruges til Beskrive sammenhængen mellem to variable. Eks: Kvantificere sammenhængen mellem blodtryk og alder. Prædiktere værdien af en variabel hvis værdien af én eller flere andre variable er kendt (referencemodel). Eks: Forudsige blodtrykket for en 5 årig person. Korrektion for potentielle confoundere. Eks: Hvad er alderseffekten på blodtrykket korrigeret for? Den lineære regressionsanalyse kan anvendes når responsen er kontinuert. Eksempel: Systolisk blodtryk Udgangspunkt: Vi ønsker at prædiktere det systoliske blodtryk hos en gruppe af personer. Data: Systolisk blodtryk-målinger and andre baggrundsvariable for 8 personer. i yi xi Syst. Obs. no. blodtryk 55 5 55 5 8 8 Frekvens..5.5.5 Prædiktionsinterval y = 9.9, sd Total = 5.5 ( n = 8) Hvis vi antager blodtryk er normalfordelt fås PI: 9.9 ±.95.5 =(99.;.) Fortolkning: Personernes systoliske blodtryk er mellem 99. og.. Bemærk: Vores bedste bud på en persons systoliske blodtryk er altså intervallet (99.;.). Der er dog relativt stor variation i det systoliske blodtryk! Vil vores bud på personens systoliske blodtryk afhænge af persones alder? Ja, yngre personer har et lavere blodtryk end ældre personer! Vi kan lave et mere præcist prædiktionsinterval, hvis vi bruger oplysningen om personens alder. 5 Én løsning er, at inddele i aldersgrupper og beregne prædiktionsintervaller indenfor hver aldersgrupper. En anden løsning er en regressionsanalyse, hvor personens præcise alder inddrages. En regressionsmodel er en model for sammenhængen mellem blodtryk og alder. Der ser ud til at være en lineær sammenhæng mellem blodtryk og alder.

y = α + β x + E i i i Formlen for en ret linie! Simpel lineær regression En simpel lineær afhængighed mellem y i og x i : Beskriver afvigelsen fra linien. Variablen E i beskriver den tilfældige/uforklarede variation omkring linien, og antages at have middelværdi og spredning σ Res (Res=Residual). En simpel lineær regressionsmodel har tre parametre: α = afskæringen med y-aksen (intercept) β = hældningen (regressionskoefficient) σ Res = et mål for variationen omkring linien. 7 Terminologi: y = responsvariabel = afhængige variabel = Systolisk blodtryk x = uafhængig variabel=forklarende variabel = Fortolkning af parametrene: β er forskellen i middel systolisk blodtryk mellem to personer med en aldersforskel på år. (Fortolkningen er ikke den forventede stigning i det systoliske blodtryk når man bliver et år ældre!) α har i denne situation ingen fornuftig fortolkning. (Middel blodtrykket for en år gammel person?) σ Res et mål for variationen omkring linien. 8 Estimation af α, β og σ Res : r = y ( ˆ α ˆ βx ) i i i Residual = afvigelsen af observationen fra linien. Regressionslinien bestemmes ved mindste kvadrates metode, der minimerer (kvadratet på) afstandene fra observationerne til linien. σ Res estimeres ved standard deviationen af residualerne. 9 Estimation af α, β og σ og se er m.v. er kompliceret, men kan laves af de fleste statistikprogrampakker. Resultat: Intercept Estimat. se. CI (.;8.) Regression.5. (.;.) sd Res. Regressionsanalysen beskriver sammenhængen mellem (systolisk) Blodtryk og som middel Blodtryk =.+.5 () (/år) () Eksempel : Middelblodtrykket for 5 årige personer er.+.55 = 5.. CI kan vi ikke udregne på basis af ovenstående tal! Eksempel : Forskellen i middelblodtryk for årige personer og 5 årige personer er Forskel = ( ˆ α + ˆ β 5) - ( ˆ α + ˆ β) = ˆ β ( 5 ) =. 5 =. 9 se( ˆ β) = se( ˆ β) =. =. CI(Forskel) :.9 ±.9. = ( 9.9;.) Middelforskellen mellem to personer med en aldersforskel på år er mellem 9.9 og.. Eksempel : Hvad er vores bedste bud på en 5 årig persons systoliske blodtryk? Prædiktionsinterval= regressionslinie ±.9 sd Res Generelt: Forskellen i middelblodtryk mellem personer med en aldersforskel på år er Fo rskel = ˆ β, se( ˆ β) = s e( ˆ β ) PI( x) = ( ˆ α + ˆ β x) ±.9sd Res

Prædiktionsinterval for de 5 årige personer bliver således Middelblodtryk: ˆ α + ˆ β 5 = 5. sd Res =. PI(5 årige): 5. ±.9. = (.; 59.8) Det generelle prædiktionsinterval (uden hensyntagen til alder) var PI: (99.;.). PI PI(5 årig) Andel forklaret variation Prædiktionsintervallet fra regressionsanalysen er smallere end det generelle prædiktionsinterval (sd Res er mindre end sd Total ). Vi har forklaret noget af variationen i Blodtryk ved variationen i. Men hvor meget? Den relative reduktion i variationen er ( ) R = 5.5. 5.5 =. = % Vi har således forklaret % af variationen i blodtryk ved variationen i alderen. R = andel forklaret variation af den totale variation (coefficient of determination). Antagelser bag den simple lineære regressionsanalyse Den statistiske model bygger på følgende antagelser: Uafhængige par af observationer (x,y ),...,(x n,y n ). Lineær sammenhæng mellem x i og y i : y i = α + β x i + E i Variationen omkring linien, E i, er normalfordel med middelværdi og spredning σ Res. Modelkontrol: lineær sammenhæng Variationen omkring linien afhænger ikke af den forklarende variabel x i 5 Det ser ud til, at den lineære sammenhæng er en rimelig beskrivelse! Modelkontrol: konstant variation Modelkontrol: normalfordeling Residualer - - Frekvens.... - - Residualer Residualerne kan antages at være normalfordelt! Residualerne viser symmetri omkring og konstant variation uafhængig af. 7 Antagelserne bag den lineære regressionsanalyse synes at være opfyldt! 8

Eksempel på en ikke-lineær sammenhæng Nyrefunktion 8 Glumerular filtrationsrate (GFR) 5 5 Residualer - - - 8 (Creatinin) Cr 8 9 Residualer efter lineær regression: - mangel på symmetri / systematisk afvigelser fra. - ikke konstant variation. Cr Ln-transformation af nyrefunktion: Hypoteser omkring β ln(gfr) 5 Foregår som sædvanlig! Hvis vi f.eks. ønsker at teste Hypotese: β = (ingen sammenhæng mellem Blodtryk og ) ˆ β. z = = = 5., p<. s( e ˆ β ). - -. -.5..5..5..5 ln(cr) Her er antagelserne bag regressionsanlysen opfyldt. Multipel lineær regression Effektmodifikator? Effekten af alder er beskrevet ved hældningen (fra tidligere) ˆ β =.5 /år ( CI:.. ) Blodtryk Hældningen beskriver middelforskellen i systolisk blodtryk mellem to personer med en aldersforskel på år. Blodtrykket afhænger også af. Afhænger alderseffekten af personens? Mao. er en effektmodifikator for alderseffekten? Confounder? Hvis ikke er en effektmodifikator for alderseffekten: Er en confounder for alderseffekten? Blodtryk

Data: Samme data fra før, nu suppleret med oplysninger. En regressionsanalyse for hver gruppe: Obs. no. 8 Syst. blodtryk 55 5 er inddelt i grupper: 5 55 8. gruppe = hvis 5 = hvis 5 < = hvis <. 5. 7.9 gruppe 5 <5 5<< < Er effekten af alderen den samme i de grupper? Strata Er en effektmodifikator? <5 5- < Estimaterne er noget usikre! Hældning.5..8 CI (-.;.) (.;.) (-.;.8) En multipel regressionsanalyse med samme alderseffekt (hældning) i de -grupper: Hypotese: Samme alderseffekt i de grupper ( er ikke en effektmodifikator) <5 Hypotesen testes vha. en multipel regressionsanalyse, p=.. 5<< < Vi accepterer dermed hypotesen om den samme alderseffekt i de -grupper. Vi kan antage, at er ikke en effektmodifikator. Modelkontrol: Som i den simple lineære regressionsanslyse, 7 dog her noget mere kompliceret. 8 Resultat: Estimat se CI p Intercept 7.7.8 (5.;9.)... (.7;.). 5 5< -.. (-.;5.7).95 >.7. (8.7;.). sd Res. Hvordan skal vi fortolke dette resultat? middel Blodtryk = 7.7 +. -. +.7 5- + 9 Eksempel : beregning af det forventede blodtryk Betragt en person med følgende data: 5- = =5 år, =7 kg/m + = Middelblodtrykket udregnes til Middelblodtryk = 7.7 +. -. +.7 5- + = 7.7 +.5-. +.7 =. Et prædiktionsinterval kan udregnes som tidligere PI(5 årige, 5< ):. ±.9. = ( 9.; 5. )

Betragt to personer: Eksempel 5: effekten af Person : = år, = kg/m Persen : =5 år, = kg/m Forskellen i middelblodtrykket er Middelblodtryk Middelblodtryk = ( 7.7 +. -. +.7 ) 7.7 +.. +.7 =.( ) =. =.8 5- + 5- + - 5- = + = ( ) Eksempel : effekten af Betragt to personer: Person : = år, = kg/m Persen : = år, =7 kg/m Forskellen i middelblodtrykket er Middelblodtryk Middelblodtryk ˆ 5- = β5- =. CI(Forskel): (-.; 5.7) CI(Forskel): (.7;. 5) = ( 7.;5. ) Betragt to nye personer: Er en confounder for alderseffekten? Person : = år, =7 kg/m Fra den simple lineære regressionsanalyse fik vi Persen : = år, = kg/m ˆCrude β =.5 CI( β Crude ): (.,. 99) /år Forskellen i middel blodtrykket er Middel blodtryk Middel blodtryk Fra den multiple lineære regressionsanalyse hvor også -gruppe indgik i modellen fik vi = ˆ β ˆ + β5- =.7 (.) ˆAdjusted β =.8 CI( β Adjusted ): (.7,. 5) /år = 7. Hvis βcrude βadjusted så er en confounder. CI(Forskel) kan vi ikke udregne fra på basis af denne analyse. Sikkerhedsintervallet kan findes ved at lave en ny Det tyder således på, at er en confounder for regressionsanalyse med gruppe nr. som alderseffekten. referencegruppe.