Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesiana

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2011
Autor(a) principal: Pereira, Gilberto de Araujo
Orientador(a): Louzada Neto, Francisco lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Estatística - PPGEs
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4486
Resumo: The application of a gold standard reference test in all or part of the sample under investigation is often not feasible for the majority of diseases affecting humans, either by a lack of consensus on which testing may be considered a gold standard, the high level of invasion of the gold standard technique, the high cost of financially large-scale application, or by ethical questions, so to know the performance of existing tests is essential for the process of diagnosis of these diseases. In statistical modeling aimed to obtain robust estimates of the prevalence of the disease (x ) and the performance parameters of diagnostic tests (sensitivity (Se) and specificity (Sp)), various strategies have been considered such as the stratification of the population, the relaxation of the assumption of conditional independence, the inclusion of covariates, the verification type (partial or total) and the techniques to replace the gold standard. In this thesis we propose a new structure of stratification of the population considering both the prevalence rates and the parameters of test performance among the different strata (EHW). A Bayesian latent class modeling to estimate these parameters was developed for the general case of K diagnostic tests under investigation, relaxation of the assumption of conditional independence according to the formulations of the fixed effect (FECD) and random (RECD) with dependent order (h _ k) and M covariates. The application of models to two data sets about the performance evaluation of diagnostic tests used in screening for Chagas disease in blood donors showed results consistent with the sensitivity studies. Overall, we observed for the structure of stratification proposal (EHW) superior performance and estimates closer to the nominal values when compared to the structure of stratification when only the prevalence rates are different between the strata (HW), even when we consider data set with rates of Se, Sp and x close among the strata. Generally, the structure of latent class, when we have low or high prevalence of the disease, estimates of sensitivity and specificity rates have higher standard errors. However, in these cases, when there is high concordance of positive or negative results of the tests, the error pattern of these estimates are reduced. Regardless of the structure of stratification (EHW, HW), sample size and the different scenarios used to model the prior information, the model of conditional dependency from the FECD and RECD had, from the information criteria (AIC, BIC and DIC), superior performance to the structure of conditional independence (CI) and to FECD with improved performance and estimates closer to the nominal values. Besides the connection logit, derived from the logistic distribution with symmetrical shape, find in the link GEV, derived from the generalized extreme value distribution which accommodates symmetric and asymmetric shapes, a interesting alternative to construct the conditional dependence structure from the RECD. As an alternative to the problem of identifiability, present in this type of model, the criteria adopted to elicit the informative priors by combining descriptive analysis of data, adjustment models from simpler structures, were able to produce estimates with low standard error and very close to the nominal values.
id SCAR_6531b8af69455bdeb4dacfc92114fec5
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/4486
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Pereira, Gilberto de AraujoLouzada Neto, Franciscohttp://lattes.cnpq.br/0994050156415890http://lattes.cnpq.br/88764506642559182016-06-02T20:04:51Z2012-01-302016-06-02T20:04:51Z2011-12-16PEREIRA, Gilberto de Araujo. Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem Bayesiana. 2011. 235 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2011.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4486The application of a gold standard reference test in all or part of the sample under investigation is often not feasible for the majority of diseases affecting humans, either by a lack of consensus on which testing may be considered a gold standard, the high level of invasion of the gold standard technique, the high cost of financially large-scale application, or by ethical questions, so to know the performance of existing tests is essential for the process of diagnosis of these diseases. In statistical modeling aimed to obtain robust estimates of the prevalence of the disease (x ) and the performance parameters of diagnostic tests (sensitivity (Se) and specificity (Sp)), various strategies have been considered such as the stratification of the population, the relaxation of the assumption of conditional independence, the inclusion of covariates, the verification type (partial or total) and the techniques to replace the gold standard. In this thesis we propose a new structure of stratification of the population considering both the prevalence rates and the parameters of test performance among the different strata (EHW). A Bayesian latent class modeling to estimate these parameters was developed for the general case of K diagnostic tests under investigation, relaxation of the assumption of conditional independence according to the formulations of the fixed effect (FECD) and random (RECD) with dependent order (h _ k) and M covariates. The application of models to two data sets about the performance evaluation of diagnostic tests used in screening for Chagas disease in blood donors showed results consistent with the sensitivity studies. Overall, we observed for the structure of stratification proposal (EHW) superior performance and estimates closer to the nominal values when compared to the structure of stratification when only the prevalence rates are different between the strata (HW), even when we consider data set with rates of Se, Sp and x close among the strata. Generally, the structure of latent class, when we have low or high prevalence of the disease, estimates of sensitivity and specificity rates have higher standard errors. However, in these cases, when there is high concordance of positive or negative results of the tests, the error pattern of these estimates are reduced. Regardless of the structure of stratification (EHW, HW), sample size and the different scenarios used to model the prior information, the model of conditional dependency from the FECD and RECD had, from the information criteria (AIC, BIC and DIC), superior performance to the structure of conditional independence (CI) and to FECD with improved performance and estimates closer to the nominal values. Besides the connection logit, derived from the logistic distribution with symmetrical shape, find in the link GEV, derived from the generalized extreme value distribution which accommodates symmetric and asymmetric shapes, a interesting alternative to construct the conditional dependence structure from the RECD. As an alternative to the problem of identifiability, present in this type of model, the criteria adopted to elicit the informative priors by combining descriptive analysis of data, adjustment models from simpler structures, were able to produce estimates with low standard error and very close to the nominal values.Na área da saúde a aplicação de teste de referência padrão ouro na totalidade ou parte da amostra sob investigação é, muitas vezes, impraticável devido à inexistência de consenso sobre o teste a ser considerado padrão ouro, ao elevado nível de invasão da técnica, ao alto custo da aplicação em grande escala ou por questões éticas. Contudo, conhecer o desempenho dos testes é fundamental no processo de diagnóstico. Na modelagem estatística voltada à estimação da taxa de prevalência da doença (x ) e dos parâmetros de desempenho de testes diagnósticos (sensibilidade (S) e especificidade (E)), a literatura tem explorado: estratificação da população, relaxamento da suposição de independência condicional, inclusão de covariáveis, tipo de verificação pelo teste padrão ouro e técnicas para substituir o teste padrão ouro inexistente ou inviável de ser aplicado em toda a amostra. Neste trabalho, propomos uma nova estrutura de estratificação da população considerando taxas de prevalências e parâmetros de desempenho diferentes entre os estratos (HWE). Apresentamos uma modelagem bayesiana de classe latente para o caso geral de K testes diagnósticos sob investigação, relaxamento da suposição de independência condicional segundo as formulações de efeito fixo (DCEF) e efeito aleatório (DCEA) com dependência de ordem (h _ K) e inclusão de M covariáveis. A aplicação dos modelos a dois conjuntos de dados sobre avaliação do desempenho de testes diagnósticos utilizados na triagem da doença de Chagas em doadores de sangue apresentou resultados coerentes com os estudos de sensibilidade. Observamos, para a estrutura de estratificação proposta, HWE, desempenho superior e estimativas muito próximas dos valores nominais quando comparados à estrutura de estratificação na qual somente as taxas de prevalências são diferentes entre os estratos (HW), mesmo quando consideramos dados com taxas de S, E e x muito próximas entre os estratos. Geralmente, na estrutura de classe latente, quando temos baixa ou alta prevalência da doença, as estimativas das sensibilidades e especificidades apresentam, respectivamente, erro padrão mais elevado. No entanto, quando há alta concordância de resultados positivos ou negativos, tal erro diminui. Independentemente da estrutura de estratificação (HWE, HW), do tamanho amostral e dos diferentes cenários utilizados para modelar o conhecimento a priori, os modelos de DCEF e de DCEA apresentaram, a partir dos critérios de informação (AIC, BIC e DIC), desempenhos superiores à estrutura de independência condicional (IC), sendo o de DCEF com melhor desempenho e estimativas mais próximas dos valores nominais. Além da ligação logito, derivada da distribuição logística com forma simétrica, encontramos na ligação VEG , derivada da distribuição de valor extremo generalizada a qual acomoda formas simétricas e assimétricas, interessante alternativa para construir a estrutura de DCEA. Como alternativa ao problema de identificabilidade, neste tipo de modelo, os critérios para elicitar as prioris informativas, combinando análise descritiva dos dados com ajuste de modelos de estruturas mais simples, contribuíram para produzir estimativas com baixo erro padrão e muito próximas dos valores nominais.Financiadora de Estudos e Projetosapplication/pdfporUniversidade Federal de São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Estatística - PPGEsUFSCarBREstatísticaVariável latenteChagas, Doença deAnálise de sensibilidadeDoadores de sangueIdentificabilidadeDiagnostic testsAbsence of a gold standardLatent classCovariatesStratificationBayesian approachIdentifiabilityConditional dependenceChagas diseaseCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::ESTATISTICAAvaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesianainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINAL4040.pdfapplication/pdf1510214https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/4486/1/4040.pdf7dfe4542c20ffa8a47309738bc22a922MD51THUMBNAIL4040.pdf.jpg4040.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7799https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/4486/2/4040.pdf.jpg84325dd023400af532130a480987a079MD52ufscar/44862019-11-28 17:54:56.02oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/4486Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T12:48:43.692273Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesiana
title Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesiana
spellingShingle Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesiana
Pereira, Gilberto de Araujo
Estatística
Variável latente
Chagas, Doença de
Análise de sensibilidade
Doadores de sangue
Identificabilidade
Diagnostic tests
Absence of a gold standard
Latent class
Covariates
Stratification
Bayesian approach
Identifiability
Conditional dependence
Chagas disease
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::ESTATISTICA
title_short Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesiana
title_full Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesiana
title_fullStr Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesiana
title_full_unstemmed Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesiana
title_sort Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem bayesiana
author Pereira, Gilberto de Araujo
author_facet Pereira, Gilberto de Araujo
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/8876450664255918
dc.contributor.author.fl_str_mv Pereira, Gilberto de Araujo
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Louzada Neto, Francisco
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/0994050156415890
contributor_str_mv Louzada Neto, Francisco
dc.subject.por.fl_str_mv Estatística
Variável latente
Chagas, Doença de
Análise de sensibilidade
Doadores de sangue
Identificabilidade
topic Estatística
Variável latente
Chagas, Doença de
Análise de sensibilidade
Doadores de sangue
Identificabilidade
Diagnostic tests
Absence of a gold standard
Latent class
Covariates
Stratification
Bayesian approach
Identifiability
Conditional dependence
Chagas disease
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::ESTATISTICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Diagnostic tests
Absence of a gold standard
Latent class
Covariates
Stratification
Bayesian approach
Identifiability
Conditional dependence
Chagas disease
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::PROBABILIDADE E ESTATISTICA::ESTATISTICA
description The application of a gold standard reference test in all or part of the sample under investigation is often not feasible for the majority of diseases affecting humans, either by a lack of consensus on which testing may be considered a gold standard, the high level of invasion of the gold standard technique, the high cost of financially large-scale application, or by ethical questions, so to know the performance of existing tests is essential for the process of diagnosis of these diseases. In statistical modeling aimed to obtain robust estimates of the prevalence of the disease (x ) and the performance parameters of diagnostic tests (sensitivity (Se) and specificity (Sp)), various strategies have been considered such as the stratification of the population, the relaxation of the assumption of conditional independence, the inclusion of covariates, the verification type (partial or total) and the techniques to replace the gold standard. In this thesis we propose a new structure of stratification of the population considering both the prevalence rates and the parameters of test performance among the different strata (EHW). A Bayesian latent class modeling to estimate these parameters was developed for the general case of K diagnostic tests under investigation, relaxation of the assumption of conditional independence according to the formulations of the fixed effect (FECD) and random (RECD) with dependent order (h _ k) and M covariates. The application of models to two data sets about the performance evaluation of diagnostic tests used in screening for Chagas disease in blood donors showed results consistent with the sensitivity studies. Overall, we observed for the structure of stratification proposal (EHW) superior performance and estimates closer to the nominal values when compared to the structure of stratification when only the prevalence rates are different between the strata (HW), even when we consider data set with rates of Se, Sp and x close among the strata. Generally, the structure of latent class, when we have low or high prevalence of the disease, estimates of sensitivity and specificity rates have higher standard errors. However, in these cases, when there is high concordance of positive or negative results of the tests, the error pattern of these estimates are reduced. Regardless of the structure of stratification (EHW, HW), sample size and the different scenarios used to model the prior information, the model of conditional dependency from the FECD and RECD had, from the information criteria (AIC, BIC and DIC), superior performance to the structure of conditional independence (CI) and to FECD with improved performance and estimates closer to the nominal values. Besides the connection logit, derived from the logistic distribution with symmetrical shape, find in the link GEV, derived from the generalized extreme value distribution which accommodates symmetric and asymmetric shapes, a interesting alternative to construct the conditional dependence structure from the RECD. As an alternative to the problem of identifiability, present in this type of model, the criteria adopted to elicit the informative priors by combining descriptive analysis of data, adjustment models from simpler structures, were able to produce estimates with low standard error and very close to the nominal values.
publishDate 2011
dc.date.issued.fl_str_mv 2011-12-16
dc.date.available.fl_str_mv 2012-01-30
2016-06-02T20:04:51Z
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2016-06-02T20:04:51Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv PEREIRA, Gilberto de Araujo. Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem Bayesiana. 2011. 235 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2011.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4486
identifier_str_mv PEREIRA, Gilberto de Araujo. Avaliação de testes diagnósticos na ausência de padrão ouro considerando relaxamento da suposição de independência condicional, covariáveis e estratificação da população: uma abordagem Bayesiana. 2011. 235 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2011.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/4486
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Estatística - PPGEs
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/4486/1/4040.pdf
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/4486/2/4040.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 7dfe4542c20ffa8a47309738bc22a922
84325dd023400af532130a480987a079
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1767351084770131968