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不完美检测试剂下的传染病患病率估计:频率学与贝叶斯逻辑回归方法的误分类校正比较

统计方法学 2025-04-22 v1 统计理论 统计理论

摘要

准确估计疾病患病率对于指导公共卫生战略至关重要。不完美的诊断检测试剂可能导致误分类错误——假阳性 (false positive, FP) 和假阴性 (false negative, FN)——如果不加以考虑,则可能扭曲估计结果。本研究比较了四种用于估计性病传播 (STIs) 患病率及其相关因素、同时校正误分类的统计方法。方法包括: (1) 采用已知灵敏度和特异度的外部校正的标准逻辑回归; (2) Liu 等人模型,该模型联合估计 FP 和 FN rates; (3) 采用外部校正的贝叶斯逻辑回归; (4) 使用对诊断准确性有信息先验的内部校正的贝叶斯模型。数据来源于 2020-2024 年自愿筛查活动中 11452 名受试者的 HIV、梅毒和乙肝筛查数据。比较了不同模型下的患病率估计和回归系数,使用相对粗略估计值的变化、置信区间 (confidence interval, CI) 宽度和系数波动性进行比较。Liu 模型产生了更高的患病率估计,但置信区间更宽,在低患病率情境下存在收敛问题。采用内部校正的贝叶斯模型给出中间水平的估计,置信区间最窄,拦截器更稳定,表明改进了基线患病率估计。信息或弱信息先验有助于在小样本或稀有事件情境下正规化估计。考虑误分类影响了患病率和协变量关联。虽然 Liu 模型在理论上具有优势,但其在稀疏数据情境下的实际局限性降低了其实用性。采用误分类校正的贝叶斯模型作为一种稳健且灵活的工具,特别适用于诊断不确定性较高且患病率较低的情境。

关键词

引用

@article{arxiv.2504.15150,
  title  = {Prevalence estimation in infectious diseases with imperfect tests: A comparison of Frequentist and Bayesian Logistic Regression methods with misclassification correction},
  author = {Jorge Mario Estrada Alvarez and Henan F. Garcia and Miguel Ángel Montero-Alonso and Juan de Dios Luna del Castillo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2504.15150},
  year   = {2025}
}

备注

11 pages, 7 tables