R数据分析：跟随top期刊⼿把⼿教你做⼀个临床预测模型
临床预测模型也是⼤家⽐较感兴趣的，今天就带着⼤家看⼀篇临床预测模型的⽂章，并且⽤⼀个例⼦给⼤家过⼀遍做法。
这篇⽂章来⾃护理领域顶级期刊的⽂章，⽂章名在下⾯
Ballesta-Castillejos A, Gómez-Salgado J, Rodríguez-Almagro J, Hernández-Martínez A. Development and validation of a
有志者事竟成英文predictive model of exclusive breastfeeding at hospital discharge: Retrospective cohort study. Int J Nurs Stud. 2021
May;117:103898. doi: 10.1016/j.ijnurstu.2021.103898. Epub 2021 Feb 7. PMID: 33636452.
⽂章作者做了个出院时单纯母乳喂养的预测模型，数据来⾃两个队列，⼀个队列做模型，另外⼀个⽤来验证。样本量的计算⽤的是“10个样本⼀个变量”的标准，预测结局变量是个⼆分类，变量筛选的⽅法依然是单因素有意义的都纳⼊预测模型中，具体的建模⽅法是logistic回归模型。然后⽤AUC进⾏模型的评估。
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在结果报告上，作者报告了所有的有意义的预测因素，每个因素会展⽰OR和OR的置信区间，还有整体模型的评价指标，包括展⽰了模型的ROC曲线，和AUC，作者还展⽰了不同概率阶截断值下的模型的Sensitivity， Specificity， PPV， NPV， LR+， LR-。如图：
英语八哥作者整个⽂章是⽤SPSS做出来的，今天给⼤家写写论⽂中的各种指标都是什么意义以及如何⽤R语⾔做出来论⽂中需要报告的各种指标。理论铺垫
教师代表发言稿⾸先给⼤家写灵敏度（Sensitivity）与特异度（Specificity），这两个东西都是针对⼆分类结局来讲的，⼤家先瞅瞅下⾯的图：
我们真实的结果有两种可能，模型的预测也有两种可能，上图的AD表⽰模型预测对的个案数量，那么灵敏度就是：在真的有病了，你的模型有多⼤可能检验出来，表⽰为
Sensitivity: A/(A+C) × 100
在论⽂中就是这个母亲真的是单纯母乳喂养的，模型有多⼤可能识别为真的单纯母乳喂养。
特异度就是：我是真的真的没病，你的模型有多⼤可能说我真的没病，表⽰为：
Specificity: D/(D+B) × 100
在论⽂中就是这个母亲真的不会去单纯母乳喂养的，模型有多⼤可能识别为真的不单纯母乳喂养。
有些同学说，我知道个模型预测准确率不就好了吗，⽤(A+D)/(A+B+C+D)来评估模型不就好了吗？搞这么⿇烦。。
不能这么想的，⽐如你现在有⼀个傻⽠模型，这个模型傻到它只会将所有的⼈都预测为没病，刚好这个模型被⽤在了⼀个正常⼈群中，然后我们发现这个傻⽠模型的正确率也是100%，这个就很离谱，所以并模型预测准确性是不能全⾯评估模型表现的，需要借助Sensitivity，Specificity。
我们再看 PPV， NPV这两个指标：
Positive Predictive Value: A/(A+B) × 100
Negative Predictive Value: D/(D+C) × 100
看上⾯的公式，相信⼤家都看得出这两个其实就是模型的阳性预测准确性和阴性预测准确性，也可以从特定⾓度说明模型的表现。
再看LR+和 LR-，这两个就是阳性似然⽐ (positive likelihood ratio, LR+)和阴性似然⽐
(positive likelihood ratio, LR+)，似然⽐的概念请参考下⼀段英⽂描述：
Likelihood ratio (LR) is the ratio of two probabilities: (i) probability that a given test result may be expected in a diad
individual and (ii) probability that the same result will occur in a healthy subject.
那么：(LR+) = nsitivity / (1 - specificity)，意思就是真阳性率与假阳性率之⽐。说明模型正确判断阳性的可能性是错误判断阳性可能性的倍数。⽐值越⼤，试验结果阳性时为真阳性的概率越⼤。
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(LR-) = (1 - nsitivity) / specificity，意思就是假阴性率与真阴性率之⽐。表⽰错误判断阴性的可能性是正确判断阴性可能性的倍数。其⽐值越⼩，试验结果阴性时为真阴性的可能性越⼤。
所以⼤家记住：阳性似然⽐越⼤越好，阴性似然⽐越⼩越好。
最后再把上⾯的所有的内容总结⼀个表献给可爱的粉丝们，嘿嘿。下⾯就是⼀个分类结局预测变量需要报告的⼀些模型评估指标：
再回过头想想我们所谓的阳性或者阴性，如果⽤logistics回归做的话本⾝这个阳性阴性的判别都是可以设定的，因为我们的模型拟合出来的是响应概率，就是Logit公式⾥⾯的那个p值，你可以以p=0.5为我们判别阴阳性的cutoff，当然你还可以以0.9或者0.1为cutoff，cutoff不同⾃然我们模型灵敏度和特异度就不同了，就是说灵敏度和特异度是随着cutoff不同⽽变化着的，所以要稳定地评估模型表现还需要coreana
另外的指标，这个时候我们就引出了⼀个很重要的概念：ROC曲线和曲线下⾯积AUC。
在实战中理解ROC曲线
我现在⼿上有数据如下：
我要做⼀个default的预测模型，default是个⼆分类变量，取值为“No” 和“Yes”，为了简单我预测因素只考虑⼀个balance。于是我建⽴⼀个logistics模型:
model_glm = glm(default ~ balance, data = default_trn, family = "binomial")
我们将预测为Yes的概率为0.1的时候作为cutoff值，划分预测结局（p<0.1的时候为No，p>0.1的时候为Yes），同样地我们还可以将cutoff设置为0.5，0.9。然后我们分别看⼀看模型的灵敏度和特异度：
test_pred_10 = get_logistic_pred(model_glm, data = default_tst, res = "default",
pos = "Yes", neg = "No", cut = 0.1)
test_pred_50 = get_logistic_pred(model_glm, data = default_tst, res = "default",
pos = "Yes", neg = "No", cut = 0.5)
test_pred_90 = get_logistic_pred(model_glm, data = default_tst, res = "default",
高考答题技巧pos = "Yes", neg = "No", cut = 0.9)
test_tab_10 = table(predicted = test_pred_10, actual = default_tst$default)
disrupt
test_tab_50 = table(predicted = test_pred_50, actual = default_tst$default)
test_tab_90 = table(predicted = test_pred_90, actual = default_tst$default)
test_con_mat_10 = confusionMatrix(test_tab_10, positive = "Yes")
test_con_mat_50 = confusionMatrix(test_tab_50, positive = "Yes")
test_con_mat_90 = confusionMatrix(test_tab_90, positive = "Yes")
metrics = rbind(
c(test_con_mat_10$overall["Accuracy"],
test_con_mat_10$byClass["Sensitivity"],
test_con_mat_10$byClass["Specificity"]),
c(test_con_mat_50$overall["Accuracy"],
test_con_mat_50$byClass["Sensitivity"],
test_con_mat_50$byClass["Specificity"]),
c(test_con_mat_90$overall["Accuracy"],
初中生英语手抄报test_con_mat_90$byClass["Sensitivity"],
test_con_mat_90$byClass["Specificity"])
)
rownames(metrics) = c("c = 0.10", "c = 0.50", "c = 0.90")
metrics
运⾏代码后得到响应概率不同cutoff值的情况下模型的灵敏度和特异度，如下图：
可以看到我们设定的响应概率的cutoff值不同，就是判断阴阳的标准不同，我们得到的模型的灵敏度和特异度就是不同的。
以上只是为了再次给⼤家直观地说明我们的模型的灵敏度和特异度是取决于我们的响应概率界值的，你判断阴阳的标准会直接影响模型的灵敏度和特异度，于是，我们换个想法，对于⼀个模型，我们将灵敏度作为横坐标，特异度作为纵坐标，然后cutoff随便取，我们形成⼀条曲线，这就考虑了所有的cutoff情况了，就可以稳定地评估模型的表现了，这条曲线就是ROC曲线。
那么我们期望的是⼀个模型它的灵敏度⾼的时候，特异度也能⾼，体现到曲线上就是曲线下的⾯积能够越⼤越好。
预测模型R语⾔实操
此部分给⼤家写如何做出论⽂中的各种指标，以及如何绘出ROC曲线。
依然是⽤上⼀部分的数据，依然是做balance预测default的模型：
model_glm = glm(default ~ balance, data = default_trn, family = "binomial")
模型输出结果如下：
结果中有输出模型的截距和balance的β值，我们可以⽤如下代码得到balance的OR值以及置信区间：
exp(cbind(OR = coef(model_glm), confint(model_glm)))
运⾏上⾯的代码就可以得到balance的OR值和OR的置信区间：
同时我们有原始的真实值，我们模型拟合好了之后可以⽤该模型进⾏预测，得到预测值，形成混淆矩阵：
model_glm_pred = ifel(predict(model_glm, type = "respon") > 0.5, "Yes", "No")
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在矩阵中就可以得到哪些是原始数据真实的No和Yes，哪些是模型预测出来的No和Yes：
上⾯就是我们⾃⼰数据做出来的混淆矩阵，然后⼤家就可以直接带公式计算出需要报告的模型的Sensitivity， Specificity， PPV， NPV，LR+， LR-了。
同时⼤家可以⽤pROC包中的roc函数⼀⾏代码绘制出ROC曲线并得到曲线下⾯积，⽐如我做的模型，写出代码如下：
test_roc = roc(default_tst$default ~ test_prob, plot = TRUE, print.auc = TRUE)
就可以得到ROC曲线和曲线下⾯积了：
上⾯的所有操作都是可以在SPSS中完成的，论⽂作者也是⽤SPSS做的。⼤家感兴趣去阅读原论⽂哈。
⼩结
今天结合发表⽂章给⼤家写了分类结局的预测模型需要报告哪些指标，指标的意义以及如何⽤R做⼀个分类结局的预测模型，感谢⼤家耐⼼看完，⾃⼰的⽂章都写的很细，重要代码都在原⽂中，希望⼤家都可以⾃⼰做⼀做，请转发本⽂到朋友圈后私信回复“数据链接”获取所有数据和本⼈收集的学习资料。如果对您有⽤请先记得收藏，再点赞分享。
也欢迎⼤家的意见和建议，⼤家想了解什么统计⽅法都可以在⽂章下留⾔，说不定我看见了就会给你写教程哦，有疑问欢迎私信。
