analiza preživljenja

Download Report

Transcript analiza preživljenja

Slide 1

Dokumentacija, praćenje, obrada podataka
i rezultati liječenja onkoloških bolesnika

Obrada podataka o
preživljenju bolesnika
Mladen Petrovečki
2007./08.


Slide 2

Analiza preživljenja
1. temeljni pojmovi
2. izračun vjerojatnosti preživljenja
a) tablice preživljenja
b) Kaplan-Meierov postupak

3.
4.
5.
6.
7.

rizik umiranja
programska potpora
usporedba podataka o preživljenju
statističko zaključivanje
regresijska analiza cenzuriranih podataka


Slide 3

Obrada podataka o
preživljenju bolesnika
analiza preživljenja
survival analysis
ponekad






analiza tablica preživljenja
analiza osiguravateljskih (aktuarskih)
podataka
actuarial analysis


Slide 4

Analiza preživljenja
Edmund Halley, 17. st
engleski astronom, geofizičar,
matematičar, meteorolog i fizičar
http://en.wikipedia.org/wiki/Edmond_Halley

komet, 1986.
(sljedeći: 2061.)


Slide 5

www.aktuari.hr
aktuar – stručnjak koji se bavi problemima
financijske neizvjesnosti i rizika koristeći
matematičke metode teorije vjerojatnosti,
statistike i financijske matematike
posao – analiza podataka iz prošlosti, procjenu
postojećih rizika i razvoj modela za projekciju
budućih događaja
zaposlenje – osiguranje i mirovinsko osiguranje
znanja – matematika, ekonomija, praksa i zakoni
države u kojoj radi, demografska i financijska
kretanja, vještina komunikacije


Slide 6

Aktuarske tablice preživljenja
(tablice smrtnosti)

http://en.wikipedia.org/wiki/Actuarial_table


Slide 7

Analiza preživljenja
psihijatrija – 1%
patologija – 1%
kirurgija – 12%
onkologija – 14%
izvorni znanstveni radovi u The New England
Journal od Medicine – 32%
podaci 1986.-2001., Dawson Saunders
& Trapp, Basic and Clinical Biostatistics


Slide 8

Analiza preživljenja
analiza podataka vezanih uz vremensko
praćenje događaja
dvije točke praćenja:



početak (P) (time origin)
kraj (K)
(end point)

P

K
vrijeme praćenja (follow-up)

vrijeme


Slide 9

Početak praćenja






rođenje
pojava znaka bolesti
postavljanje dijagnoze
početak liječenja
dan operativnog zahvata
P

K
vrijeme praćenja

vrijeme


Slide 10

Kraj praćenja






smrt od osnovne bolesti
smrt (svi ostali mogući uzroci)
ponovno javljanje bolesti
postizanje učinka liječenja
gubitak iz uzorka (ispitne skupine)
P

K
vrijeme praćenja

vrijeme


Slide 11

Kraj praćenja



smrt od osnovne bolesti
smrt (svi ostali mogući uzroci)

usklađeno
preživljenje
engl. adjusted
survival rate

ukupno preživljenje
engl. observed survival rate

Manual for Staging of Cancer
3rd ed., AJCC


Slide 12

Vrijeme praćenja
raspodjela u pravilu nije simetrična
podaci su nepotpuni, praćenje je nepotpuno,
“cenzurirano” (censored data)

podaci za primjere:







istraživanje karcinoma usne šupljine
MFK KBD
dr. Ivica Lukšić
n = 52; 1. siječnja 2000. – 31. prosinca 2004.
reprezentativni probrani uzorak
dio populacije tog razdoblja
prva dg. karcinoma, bez regionalnih metastaza, itd.


Slide 13

Vrijeme praćenja (1)
raspodjela u pravilu nije simetrična
12

N=52
ca. usne šupljine

Apsolutna učestalost

10

8

6

4

2

0
0

12

24

36

48

60

72

Vrijeme praćenja (mjeseci)

84

96

108

120


Slide 14

Vrijeme praćenja (2)
potpuni podaci (potpuno praćenje)

P1

P2

K1

K2

vrijeme istraživanja

vrijeme


Slide 15

Vrijeme praćenja (2)
podaci su nepotpuni, praćenje je
nepotpuno, “cenzurirano”


cenzurirano vrijeme praćenja = jedinka
tijekom praćenja ne dostiže očekivani događaj

P1

K1

P2

vrijeme istraživanja

K2
vrijeme


Slide 16

Vrijeme praćenja (3)
podaci su nepotpuni, praćenje je
nepotpuno, “cenzurirano”


cenzurirano vrijeme praćenja = jedinka
tijekom praćenja ne dostiže očekivani događaj

P1

K1

P2

vrijeme istraživanja

gubitak (K2 = ?)
vrijeme


Slide 17

Cenzuriranje
događaj se ostvaruje = 1
sve ostalo = 0 (cenzurirani podaci)




kraj istraživanja (end of the study)
gubitak iz praćenja (lost to follow-up)
ostali događaji


Slide 18

“Izgubljen iz praćenja”
Figure 3. Outcome
The mean length of survival for
our patients was 7 months.
Patient 3 was lost to follow up.


Slide 19

Cenzuriranje: bolesnici s postavljenom
dijagnozom (P) u zadanih pet godina
P1

K1
1

P2

K2
X
P3

0
P4

??? (gubitak)

0
smrt ≠ K5

P5

0
1. siječnja 00.

vrijeme istraživanja

vrijeme
31. prosinca 04.


Slide 20

Cenzuriranje: bolesnici liječeni u zadanom
petogodišnjem razdoblju
P1

K1
1

P2

K2
1
P3

0
P4

??? (gubitak)

0
smrt ≠ K5

P5

0
1. siječnja 00.

vrijeme istraživanja

vrijeme
31. prosinca 04.


Slide 21

Cenzuriranje: bolesnici liječeni u zadanom
petogodišnjem razdoblju
danas
P1

K1
1

P2

K2
1
kraj istraživanja

P3
P4

0

gubitak

0
P5

ostalo
0
vrijeme

vrijeme praćenja bolesnika (patient time)


Slide 22

Cenzuriranje
desno (right censoring)



nije lijevo
nije intervalno

neinformativno (non informative)





nije “informativno”
vrijeme preživljenja neke jedinke neovisno je
od svakog mogućeg mehanizma koji može
uzrokovati da ista jedinka bude cenzurirana
npr. cenzuriranje bolesnika s pogoršanjem
zdravstvenog stanja


Slide 23

A sada – veselje!

funkcija preživljenja



biomedicina
survival function

funkcija pouzdanosti



inženjerstvo
reliability function

S(t) ili R(t):
• vjerojatnost da će jedinka
preživjeti ili točno doživjeti
vrijeme od t jedinica
praćenja, ili
• vjerojatnost preživljenja
jedinke u rasponu od
početka praćenja do
trenutka praćenja t


Slide 24

A sada – još veće veselje!

funkcija rizika


hazard function

kumulativna funkcija
rizika umiranja


H(t) = - log S(t)

h(t):
• vjerojatnost da će jedinka
umrijeti u trenutku t, uz
uvjet da je preživjela do
toga trenutka, i uz uvjet da
je
• F(t) funkcija gustoće


Slide 25


Slide 26

Zaključak: podaci o preživljenju
vjerojatnost preživljenja


S(t)

rizik umiranja


H(t) = - log S(t)


Slide 27

Izračunavanje preživljenja
neparametrijski postupci




Cutler-Edererov postupak (tablice
preživljenja)
Kaplan-Meireov postupak

parametrijski


Slide 28

I. Tablice preživljenja
osiguravateljske tablice
tablice smrtnosti


Slide 29

Kako do preživljenja?
1. upis
podataka
2. preuređenje
podataka
3. izračun
podataka


Slide 30

1. Upis podataka, Excel®


Slide 31

2. Preuređenje podataka


Slide 32

3. Izračun podataka


Slide 33

3. Izračun podataka

d – smrtni ishod u intervalu
n – živi na početku intervala

w – izgubljeni u intervalu


Slide 34

3. Izračun podataka

1

p kumul.

0,8
0,6
0,4
0,2
0
0

12

24

36

mjeseci

48

60


Slide 35

II. Kaplan-Meierov postupak
nema zadane intervale praćenja
vjerojatnost preživljenja se izračunava za
svakog bolesnika koji umre
cenzurirani ispitanici nisu dio
izračunavanja vjerojatnosti
dugotrajno izračunavanje kod velikih
skupina ispitanika


Slide 36

KM podaci o preživljenju


Slide 37

KM krivulja preživljenja
100
1

p kum ul.

0 ,8

80

0 ,6
0 ,4

0 ,2

0
0

60

12

24

36

m je se c i

40

20

0
0

12

24

36
mjeseci

48

60

48

60


Slide 38

Kaplan, Meier
Kaplan EL, Meier P.
Nonparametric
estimation from
incomplete
observations. J Am
Stat Assoc
1958;53:457-81.


Slide 39

Kaplan, Meier
među 5 najcitiranijih radova u znanosti od
trenutka objavljivanja (M. Zhou, Kentucky
University; http://www.ms.uky.edu/~mai/)
prikaz krivulje u zavisnosti od N
http://www.ms.uky.edu/~mai/java/stat/Kap
Mei.html


Slide 40

Rizik umiranja
H(t) = - log S(t)
snaga mortaliteta (epidemiologija)
...

http://www.bips.uni-bremen.de/handbook_of_epidemiology.php


Slide 41

Programska potpora


Slide 42

Primjer…

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
mjeseci
cenzus = 0

mjeseci
cenzus = 1


Slide 43

Preživljenje, MedCalc®

npr., prosječno petogodišnje
preživljenje: 69,2±7,7%


Slide 44

Krivulja preživljenja, MedCalc®
100

Vjerojatnost preživljenja (%)

95

90

85

80

75

70

65
0

12

24

36

48

60

72

84

96

Vrijeme praćenja (mj.)

npr., prosječno petogodišnje
preživljenje: 69,2±7,7%

108


Slide 45

Granice pouzdanosti
100

Vjerojatnost preživljenja (%)

95
90
90

80
85

80
70
75

60
70

65
50
0

12

24

36

48

60

72

84

96

Vrijeme praćenja (mj.)

npr., prosječno petogodišnje
preživljenje: 69,2±7,7%

108


Slide 46

Izračun granica pouzdanosti
granice pouzdanosti (Confidence Intervals)
CI = x ± z SE(x)



95%CI = x ± 1,96 SE(x)
99%CI = x ± 2,56 SE(x)

100

Vjerojatnost preživljenja (%)

90

80

70

60

50
0

12

24

36

48

60

72

Vrijeme praćenja (mj.)

http://www.fourmilab.ch/rpkp/experiments/analysis/zCalc.html (pazi: p/2!)

84

96

108


Slide 47

Granice pouzdanosti


Slide 48

Cenzurirani podaci
100

95

90

85

80

75

70

65
0

12

24

36

48

60

Vrijeme praćenja (mj.)

72

84

96

108


Slide 49

Broj bolesnika pod rizikom
100
95
90
85
80
75
70
65
0

12

24

36

48

60

72

84

96

108

3

1

1

1

Vrijeme praćenja (mj.)
Number at risk
43

38

33

24

16

6


Slide 50

Standardni prikaz podataka
100
100

Vjerojatnost preživljenja (%)

90

90

80

80

70

60

50

70

0

20

40

60

80

100

Vrijeme praćenja (mj.)

60

50
0

12

24

36

48

60

Vrijeme praćenja (mj.)

72

84

96


Slide 51

Tablice preživljenja, SPSS®


Slide 52

Kaplan-Meier, SPSS®


Slide 53

Kaplan-Meier, Statistica®


Slide 54

“Preživljenje"
generalno: preživljenje



survival
praćenje
početak
smrt od osnovne bolesti

posebno: preživljenje bez znakova bolesti



disease-free survival (DFS)
praćenje
početak
relaps bolesti ili smrt od osnovne bolesti


Slide 55

DFS, primjer

Survival curves for 277 patients with T2
tongue carcinoma treated with an 192Ir,
137Cs or 226Ra needle;
thin – regional disease-free survival
thick – distant metastasis-free survival

http://www.rojournal.com/content/1/1/21/figure/F5


Slide 56

Usporedba podataka o preživljenju
usporedba dvije skupine podataka


log-rank (logrank) test
Mentelov ili Mentel-Coxov test



Wilcoxonov test
generalizirani Wilcoxonov test
Gehanov test
Gehan-Breslowljev test
opći Kruskal-Wallisov test za cenzurirane podatke




Mantel-Haenszelov test
Tarone-Wareov test

usporedba triju i više skupina


Slide 57

Usporediti dvije skupine…


Slide 58

Primjer
N = 43

cenzus
100

Survival probability (%)

95
90
85
80
75
70
65
0

20

40

60
Time

80

100


Slide 59

Dvije skupine, MedCalc®
cenzus
100

90

80
radioth
0
1
70

60

50
0

12

24

36

48
Time

60

72

84

96


Slide 60

Dvije skupine, SPSS®


Slide 61

Omjer izgleda
odds ratio, hazard ratio

100

90

80

probability

vjerojatnost

odds

slučajnost
sklonost
izgled

chance

šansa
mogućnost
slučajnost

likelihood

mogućnost
vjerojatnost

radioth
0
1
70

60

50
0

12

24

36

48

60

Time

72

84

96

108


Slide 62

Usporedba triju skupina
100

80

1, lijevo

60

strana
1
2
3

40

20

0
0

24

48

72
Time

96

120

2, desno
3, medijalno


Slide 63

Zaključivanje
granice pouzdanosti
p-vrijednosti


Slide 64

Regresijska analiza podataka
korelacija
pravocrtna regresija
višestruka regresija
logistička regresija
Coxova regresija
Passing-Bablokova regresija


Slide 65

Linearni sustavi i kaos

Z. Sardar
I. Abrams


Slide 66

Coxov regresijski test
multivarijatni postupak
Cox regression



Cox, 1972.
proportional hazard
model


Slide 67

Podaci &
zavisni pokazatelji



vrijeme praćenja
podatak o ishodu (cenzuriranje)

nezavisni pokazatelji



prediktori ili kovarijate (covariates)
sve mjerene ljestvice dopuštene

rezultat


regresijski koeficijenti
 omjer rizika (hazard ratio (HR), ratio of the hazard
function)
mjera rizika (relativni rizik; relative risk (RR))


Slide 68

Primjer, MedCalc®
Coxov regresijski test
analiza preživljenja (smrt od osnovne bolesti)
podaci – cenzurirani
nezavisni pokazatelji








spol (M, Ž)
zahvaćena strana lica (L, D, M)
T-klasifikacija
resekcija donje čeljusti (1-5 kao nije, segmentalna,
marginalna...)
liječenje zračenjem (da, ne)
najveći promjer tumora (cm)


Slide 69

Primjer, MedCalc®
“svi pokazatelji”

RR = Exp(b) ili Exp() = eb = 2,72b


Slide 70

Primjer, MedCalc®
“postupno biranje, unaprijed”


Slide 71

Primjer, MedCalc®
“postupno biranje, unaprijed”
100

lijevo
80

desno

60

strana
1
2
3

medijalno

40

20

0
0

24

48

72
Time

96

120


Slide 72


Slide 73

Literatura


Slide 74

[email protected]