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TCGA+biomarker——Calibration curv

TCGA+biomarker——Calibration curv

作者: Clariom | 来源:发表于2020-07-06 16:28 被阅读0次

通常情况下,通过以下几种指标来对模型进行评价
1)区分度:采用指标C-index和ROC曲线来评价区分度,一般文章都是二选一。

  • C-index即一致性指数(index of concordance),通过评估模型预测结果与实际观察结果的符合程度,以评价模型的预测准确性。
  • ROC曲线,展示特异性和敏感性,ROC曲线下的面积被称为AUC,它介于0.5和1之间,作为数值可以直观的评价分类器的好坏,值越大越好。
    2)校准度:通常采用校准曲线(calibration curve)来进行评价一致性/校准度,即预测值和真实值之间的差异
    3)DCA:决策曲线(DCA)用来帮助确定高风险的患者进行干预、低风险的患者避免过度医疗。
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这里先介绍Calibration curve...................

校准曲线简介

Calibration curve,直译过来就是校准曲线或校准图。其实,校准曲线就是实际发生率和预测发生率的散点图。实质上,校准图曲线是把Hosmer-Lemeshow拟合优度检验的结果可视化。目前校准曲线常用来评价logistic回归和cox回归模型。

校准曲线案例
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不同数据集的校准曲线

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不同时间的校准曲线

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不同模型的校准曲线

校准曲线解读
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解读:横坐标为预测的事件发生率(Predicted Probablity),纵坐标是观察到的实际事件发生率(Actual Rate),范围均为0到1,可以理解为事件发生率(百分比)。对角线的虚线是参考线,即预测值=实际值的情况。红线是曲线拟合线,两边带颜色部分是95%CI。

  • 如果预测值=观察值,则红线与参考线完全重合
  • 如果预测值>观察值,即高估了风险,则红线在参考线下面
  • 如果预测值<观察值,即低估了风险,则黑线在参考线上面
如何绘制校准曲线?

经过查阅多个教程,校准曲线就是以预测值为X轴,真实值为Y轴绘制,Hosmer-Lemeshow拟合优度检验结果的可视化的图。真实值即为status值,比如生存(0:生;1:死),0—1代表了真实的死亡风险。预测值是根据构建好的模型预测出每个患者的死亡风险,采用predict()函数返回风险评分值,并将该评分值加以转化成更为直观的风险值。在得到真实值和预测值的基础上进行校准曲线的绘制和显著性检验。以下是两种比较简单的矫正曲线方法,但成图都比较单调,不够美观。方法1采用的是rms包的calibrate函数(输入构建模型即可,简单)。方法2先计算出预测值和真实值,然后用plotCalibration函数绘图。

#-------------------------------------校准曲线(方法1)--------------------------------
rm(list = ls())
# install.packages("survival")
# install.packages("rms")

library(survival)
library(rms)
#载入并查看数据集
data("lung") #status中1代表活着,2代表死了. sex中male=1,female=2
head(lung)
str(lung)

#构建回归模型
## 参数说明:
## 1、绘制校正曲线前需要在模型函数中添加参数x=T, y=T,详细参考帮助
## 2、u需要与之前模型中定义好的time.inc一致,即365或730;
## 3、m要根据样本量来确定,由于标准曲线一般将所有样本分为3组(在图中显示3个点),而m代表每组的样本量数,因此m*3应该等于或近似等于样本量;
## 4、b代表最大再抽样的样本量
res.cox1 <- cph(Surv(time, status) ~ age+sex+ph.ecog+ph.karno+pat.karno, data = lung,surv=T,x=TRUE, y=TRUE,time.inc=365)

## 构建校正曲线
## calibrate函数适用于ols, lrm, cph or psm返回对象
cal <- calibrate(res.cox1, cmethod='KM', method="boot",u=365,m=38,B=228)
plot(cal,lwd=2,lty=1,
     errbar.col=c(rgb(0,118,192,maxColorValue=255)),
     xlab="Nomogram-Predicted Probability of 1-Year OS",
     ylab="Actual 1-Year DFS (proportion)",
     col=c(rgb(192,98,83,maxColorValue=255)))

#------------------------------------校准曲线(方法2)--------------------------------------
rm(list = ls())
#install.packages("PredictABEL")
library(PredictABEL)
library(rms)
library(survival)
#载入并查看数据集
data("lung") #status中1代表活着,2代表死了
head(lung)
lung$status <- ifelse(lung$status==1,0,1)

#构建模型并绘制校准曲线
res.cox2 <- cph(Surv(time,status) ~., data = lung,surv=T,x=TRUE, y=TRUE)
newdata <- lung[101:200,] #用来校准的数据,这里从源数据中调取了部分
pred.lg<- predict(res.cox2,newdata) #每位患者的风险评分
newdata$prob <- 1/(1+exp(-pred.lg)) #将pred.lg做数据转化,数值更直观
prob <- newdata$prob 
plotCalibration(newdata,3, prob, groups=10)  #3为结局指标所在列数

总结: 校准曲线是一种评价模型的方法,在实际项目中应该是构建好模型,然后评价模型,改善模型,确定最终模型(C-index/ROC/DCA结果表明模型合格),最后对模型进行可视化展示(如森林图、列线图,生存点图等)。

往期回顾
TCGA+biomarker——常见结果展示
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TCGA+biomarker——单因素Cox回归
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