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mmrm

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重复测量混合模型(MMRM)是分析随机临床试验及其他场景中纵向连续结局的热门选择;请参阅 Cnaan, Laird and Slasor (1997) 获取教程,以及 Mallinckrodt, Lane and Schnell (2008) 获取综述。本包基于边际线性模型(不含随机效应)实现 MMRM,并使用 Template Model Builder (TMB),从而实现快速且稳健的模型拟合。用户可以指定多种协方差矩阵、对观测值加权、使用受限或标准最大似然推断拟合模型、使用 Satterthwaite 或 Kenward-Roger 校正进行假设检验,并通过使用 emmeans 提取最小二乘均值估计。

范围:

  • 具有正态(但可能存在异方差)残差的连续响应。
  • 边际线性模型(无个体水平随机效应)。

主要功能:

  • 灵活的协方差结构指定:
    • 结构: 非结构化、Toeplitz、AR1、复合对称、前向依赖以及空间指数。
    • 组:所有受试者共享协方差结构或 组特定的协方差估计。
    • 方差:各时间点同质或异质。
  • 推断:
    • 支持 REML 和 ML。
    • 支持权重。
  • 假设检验:
  • C++ 后端:
    • 使用 C++ 和自动微分进行快速实现, 以获取模型拟合的精确梯度信息。
    • 模型拟合算法 详情 用于 mmrm
  • 包生态系统集成:
    • tidymodels 包 生态系统集成
    • tern 包生态系统集成
      • tern.mmrm 包可用于运行 mmrm 拟合并生成每次访视和治疗组的最小二乘均值的表格 和图,模型诊断的表格,诊断图以及其他 标准模型输出。

安装

发布版

您可以使用以下命令从 CRAN 安装当前发布版本:

install.packages("mmrm")

开发

你可以使用以下命令从 R-Universe 安装当前的开发版本:

install.packages(
  "mmrm",
  repos = c("https://openpharma.r-universe.dev", "https://cloud.r-project.org")
)

这更受推荐,因为对于 Windows 和 MacOS 系统,您可以安装 预编译的二进制版本包,从而避免 编译的需要。

或者,您可以使用以下命令从 GitHub 安装当前开发版本:

if (!require("remotes")) {
  install.packages("remotes")
}
remotes::install_github("openpharma/mmrm")

请注意,从源代码安装可能需要大量时间,因为需要编译 C++ 源代码。

入门指南

另请参阅入门 vignette 或通过尝试示例开始:

library(mmrm)
fit <- mmrm(
  formula = FEV1 ~ RACE + SEX + ARMCD * AVISIT + us(AVISIT | USUBJID),
  data = fev_data
)

该代码指定了一个具有给定协变量的 MMRM,以及时间点(在临床试验背景下也称为访视,此处由 AVISIT 给出)在受试者内部(此处为 USUBJID)的非结构化协方差矩阵。虽然默认情况下使用受限最大似然 (REML),但也可以使用 ML,参见 ?mmrm

打印该对象将显示输出,这对于任何使用过流行建模函数(如 stats::lm()stats::glm()glmmTMB::glmmTMB()lme4::nlmer())的人来说应该都很熟悉。从该打印输出中,我们可以看到函数调用、 使用的数据、具有方差参数数量的协方差结构, 以及似然方法和实现的模型偏差。此外, 用户还会获得估计系数和模型收敛信息的打印输出:

fit
#> mmrm fit
#> 
#> Formula:     FEV1 ~ RACE + SEX + ARMCD * AVISIT + us(AVISIT | USUBJID)
#> Data:        fev_data (used 537 observations from 197 subjects with maximum 4 
#> timepoints)
#> Covariance:  unstructured (10 variance parameters)
#> Inference:   REML
#> Deviance:    3386.45
#> 
#> Coefficients: 
#>                   (Intercept) RACEBlack or African American 
#>                   30.77747548                    1.53049977 
#>                     RACEWhite                     SEXFemale 
#>                    5.64356535                    0.32606192 
#>                      ARMCDTRT                    AVISITVIS2 
#>                    3.77423004                    4.83958845 
#>                    AVISITVIS3                    AVISITVIS4 
#>                   10.34211288                   15.05389826 
#>           ARMCDTRT:AVISITVIS2           ARMCDTRT:AVISITVIS3 
#>                   -0.04192625                   -0.69368537 
#>           ARMCDTRT:AVISITVIS4 
#>                    0.62422703 
#> 
#> Model Inference Optimization:
#> Converged with code 0 and message: convergence: rel_reduction_of_f <= factr*epsmch

summary() 方法随后提供了带有 Satterthwaite 自由度的系数表以及协方差矩阵估计:

summary(fit)
#> mmrm fit
#> 
#> Formula:     FEV1 ~ RACE + SEX + ARMCD * AVISIT + us(AVISIT | USUBJID)
#> Data:        fev_data (used 537 observations from 197 subjects with maximum 4 
#> timepoints)
#> Covariance:  unstructured (10 variance parameters)
#> Method:      Satterthwaite
#> Vcov Method: Asymptotic
#> Inference:   REML
#> 
#> Model selection criteria:
#>      AIC      BIC   logLik deviance 
#>   3406.4   3439.3  -1693.2   3386.4 
#> 
#> Coefficients: 
#>                                Estimate Std. Error        df t value Pr(>|t|)
#> (Intercept)                    30.77748    0.88656 218.80000  34.715  < 2e-16
#> RACEBlack or African American   1.53050    0.62448 168.67000   2.451 0.015272
#> RACEWhite                       5.64357    0.66561 157.14000   8.479 1.56e-14
#> SEXFemale                       0.32606    0.53195 166.13000   0.613 0.540744
#> ARMCDTRT                        3.77423    1.07415 145.55000   3.514 0.000589
#> AVISITVIS2                      4.83959    0.80172 143.88000   6.037 1.27e-08
#> AVISITVIS3                     10.34211    0.82269 155.56000  12.571  < 2e-16
#> AVISITVIS4                     15.05390    1.31281 138.47000  11.467  < 2e-16
#> ARMCDTRT:AVISITVIS2            -0.04193    1.12932 138.56000  -0.037 0.970439
#> ARMCDTRT:AVISITVIS3            -0.69369    1.18765 158.17000  -0.584 0.559996
#> ARMCDTRT:AVISITVIS4             0.62423    1.85085 129.72000   0.337 0.736463
#>                                  
#> (Intercept)                   ***
#> RACEBlack or African American *  
#> RACEWhite                     ***
#> SEXFemale                        
#> ARMCDTRT                      ***
#> AVISITVIS2                    ***
#> AVISITVIS3                    ***
#> AVISITVIS4                    ***
#> ARMCDTRT:AVISITVIS2              
#> ARMCDTRT:AVISITVIS3              
#> ARMCDTRT:AVISITVIS4              
#> ---
#> Signif. codes:  0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
#> 
#> Covariance estimate:
#>         VIS1    VIS2    VIS3    VIS4
#> VIS1 40.5537 14.3960  4.9747 13.3867
#> VIS2 14.3960 26.5715  2.7855  7.4745
#> VIS3  4.9747  2.7855 14.8979  0.9082
#> VIS4 13.3867  7.4745  0.9082 95.5568

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