
使用R进行倾向得分匹配(PSM)
根据维基百科,倾向得分匹配(PSM)是一种用来评估处置效应的统计方法。广义说来,它将样本根据其特性分类,而不同类样本间的差异就可以看作处置效应的无偏估计。因此,PSM不仅仅是随机试验的一种替代方法,它也是流行病研究中进行样本比较的重要方法之一。让我们举个栗子:
与健康相关的生活质量(HRQOL)被认为是癌症治疗的重要结果之一。对癌症患者而言,最常用的HRQOL测度是通过欧洲癌症研究与治疗中心的调查问卷计算得出的。EORTC QLD-C30是一个由30个项目组成,包括5个功能量表,9个症状量表和一个全球生活质量量表的的问卷。所有量表都会给出一个0-100之间的得分。症状量表得分越高代表被调查人生活压力越大,其余两个量表得分越高代表生活质量越高。
然而,如果没有任何参照,直接对数据进行解释是很困难的。幸运的是,EORTC QLQ-C30问卷也在一些一般人群调查中使用,我们可以对比患者的得分和一般人群的得分差异,从而判断患者的负担症状和一些功能障碍是否能归因于癌症治疗。PSM在这里可以以年龄和性别等特征,将相似的患者和一般人群进行匹配。
生成两个随机数据框
由于我不希望在本文使用真实数据,我需要生成一些仿真数据。使用Wakefield包可以很容易地实现这个功能。
第一步,我们创建一个名为df.patients的数据框,我希望它包含250个病人的年龄和性别数据,所有病人的年龄都要在30-78岁之间,并且70%的病人被设定为男性。
set.seed(1234)
df.patients <- r_data_frame(n = 250,
age(x = 30:78,
name = 'Age'),
sex(x = c("Male", "Female"),
prob = c(0.70, 0.30),
name = "Sex"))
df.patients$Sample <- as.factor('Patients')
summary函数会返回创建的数据框的基本信息,如你所见,患者平均年龄为53.7岁,并且大约70%为男性。
summary(df.patients)
## Age Sex Sample
## Min. :30.00 Male :173 Patients:250
## 1st Qu.:42.00 Female: 77
## Median :54.00
## Mean :53.71
## 3rd Qu.:66.00
## Max. :78.00
第二步,我们需要创建另一个名为df.population的数据框。我希望这个数据集的数据和患者的有些不同,因此正常人群的年龄区间被设定为18-80岁,并且男女各占一半。
set.seed(1234)
df.population <- r_data_frame(n = 1000,
age(x = 18:80,
name = 'Age'),
sex(x = c("Male", "Female"),
prob = c(0.50, 0.50),
name = "Sex"))
df.population$Sample <- as.factor('Population')
下方表格显示样本平均年龄为49.5岁,男女比例也大致相等。
summary(df.population)
## Age Sex Sample
## Min. :18.00 Male :485 Population:1000
## 1st Qu.:34.00 Female:515
## Median :50.00
## Mean :49.46
## 3rd Qu.:65.00
## Max. :80.00
合并数据框
在匹配样本之前,我们需要把两个数据框合并。先生成一个新变量Group来代表观测来自哪个全体(逻辑型变量),再添加另一个变量Distress来反应个体的痛苦程度。Distress变量是利用Wakefield包中的age函数创建的,可以发现,女性承受的痛苦级别更高。
mydata <- rbind(df.patients, df.population)
mydata$Group <- as.logical(mydata$Sample == 'Patients')
mydata$Distress <- ifelsmydata <- rbind(df.patients, df.population)
mydata$Group <- as.logical(mydata$Sample == 'Patients')
mydata$Distress <- ifelse(mydata$Sex == 'Male', age(nrow(mydata), x = 0:42, name = 'Distress'),
age(nrow(mydata), x = 15:42, name = 'Distress'))
当我们比较两类样本的年龄和性别分布时,我们可以发现明显的区别:
pacman::p_load(tableone)
table1 <- CreateTableOne(vars = c('Age', 'Sex', 'Distress'),
data = mydata,
factorVars = 'Sex',
strata = 'Sample')
table1 <- print(table1,
printToggle = FALSE,
noSpaces = TRUE)
kable(table1[,1:3],
align = 'c',
caption = 'Table 1: Comparison of unmatched samples')
更进一步,我们还发现一般人群的痛苦程度显著较高。
样本匹配
现在,我们已经完成了全部的准备工作,可以开始使用MatchIT包中的matchit函数来匹配两类样本了。函数中method=‘nearest’的设定指明了使用近邻法进行匹配。其他方法包括,次分类,优化匹配等。ratio=1意味着这是一一配对。同时也请注意Group变量需要是逻辑型变量。
set.seed(1234)
match.it <- matchit(Group ~ Age + Sex, data = mydata, method="nearest", ratio=1)
a <- summary(match.it)
为了后续工作的便利,我们将summary函数的输出赋值给名为a的变量。
在匹配万样本后,一般人群样本量所见到了和患者样本一致(250个观测)。
kable(a$nn, digits = 2, align = 'c',
caption = 'Table 2: Sample sizes')
根据输出结果,匹配后的年龄和性别分布基本一致了。
kable(a$sum.matched[c(1,2,4)], digits = 2, align = 'c',
caption = 'Table 3: Summary of balance for matched data')
倾向得分的分布可以使用MatchIt包中的plot函数进行绘制。
plot(match.it, type = 'jitter', interactive = FALSE)
输出如下:
保存匹配样本
最后,让我们把匹配好的样本保存在df.match数据框里。
df.match <- match.data(match.it)[1:ncol(mydata)]
rm(df.patients, df.population)
现在pacman::p_load(tableone)
table4 <- CreateTableOne(vars = c('Age', 'Sex', 'Distress'),
data = df.match,
factorVars = 'Sex',
strata = 'Sample')
table4 <- print(table4,
printToggle = FALSE,
noSpaces = TRUE)
kable(table4[,1:3],
align = 'c',
caption = 'Table 4: Comparison of matched samples'),我们可以对比两类人群间痛苦程度的差异是否依旧显著。
由于p值为0.222,学生t检验的结果不再显著。因此,PSM帮助我们避免犯下第一类错误。
P.S.1:本文只用的所有包可通过如下代码加载:数据分析师培训
pacman::p_load(knitr, wakefield, MatchIt, tableone, captioner)
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
Logic 模型特征与选择应用:构建项目规划与评估的逻辑框架 在项目管理、政策制定以及社会服务等领域,Logic 模型(逻辑模型 ...
2025-06-19SPSS 中的 Mann-Kendall 检验:数据趋势与突变分析的利器 在数据分析的众多方法中,Mann-Kendall(MK)检验凭借其对数据分 ...
2025-06-19CDA 数据分析能力与 AI 的一体化发展关系:重塑数据驱动未来 在数字化浪潮奔涌的当下,数据已然成为企业乃至整个社会发展进 ...
2025-06-19CDA 干货分享:统计学的应用 在数据驱动业务发展的时代浪潮中,统计学作为数据分析的核心基石,发挥着无可替代的关键作用。 ...
2025-06-18CDA 精益业务数据分析:解锁企业增长新密码 在数字化浪潮席卷全球的当下,数据已然成为企业最具价值的资产之一。如何精准地 ...
2025-06-18CDA 培训:开启数据分析师职业大门的钥匙 在大数据时代,数据分析师已成为各行业竞相争夺的关键人才。CDA(Certified Data ...
2025-06-18CDA 人才招聘市场分析:机遇与挑战并存 在数字化浪潮席卷各行业的当下,数据分析能力成为企业发展的核心竞争力之一,持有 C ...
2025-06-17CDA金融大数据案例分析:驱动行业变革的实践与启示 在金融行业加速数字化转型的当下,大数据技术已成为金融机构提升 ...
2025-06-17CDA干货:SPSS交叉列联表分析规范与应用指南 一、交叉列联表的基本概念 交叉列联表(Cross-tabulation)是一种用于展示两个或多 ...
2025-06-17TMT行业内审内控咨询顾问 1-2万 上班地址:朝阳门北大街8号富华大厦A座9层 岗位描述 1、为客户提供高质量的 ...
2025-06-16一文读懂 CDA 数据分析师证书考试全攻略 在数据行业蓬勃发展的今天,CDA 数据分析师证书成为众多从业者和求职者提升竞争力的重要 ...
2025-06-16数据分析师:数字时代的商业解码者 在数字经济蓬勃发展的今天,数据已成为企业乃至整个社会最宝贵的资产之一。无论是 ...
2025-06-16解锁数据分析师证书:开启数字化职业新篇 在数字化浪潮汹涌的当下,数据已成为驱动企业前行的关键要素。从市场趋势研判、用 ...
2025-06-16CDA 数据分析师证书含金量几何?一文为你讲清楚 在当今数字化时代,数据成为了企业决策和发展的重要依据。数据分析师这一职业 ...
2025-06-13CDA 数据分析师:数字化时代的关键人才 在当今数字化浪潮席卷全球的时代,数据已然成为驱动企业发展、推动行业变革的核心要素。 ...
2025-06-13CDA 数据分析师报考条件全解析 在大数据和人工智能时代,数据分析师成为了众多行业追捧的热门职业。CDA(Certified Data Analyst ...
2025-06-13“纲举目张,执本末从。”若想在数据分析领域有所收获,一套合适的学习教材至关重要。一套优质且契合需求的学习教材无疑是那关键 ...
2025-06-092025 年,数据如同数字时代的 DNA,编码着人类社会的未来图景,驱动着商业时代的运转。从全球互联网用户每天产生的2.5亿TB数据, ...
2025-05-27CDA数据分析师证书考试体系(更新于2025年05月22日)
2025-05-26解码数据基因:从数字敏感度到逻辑思维 每当看到超市货架上商品的排列变化,你是否会联想到背后的销售数据波动?三年前在零售行 ...
2025-05-23