ROC（AUC）曲线的显著性检验

医学和生信笔记

发布于 2022-11-15 12:25:51

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文章被收录于专栏：医学和生信笔记

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临床预测模型之二分类资料ROC曲线绘制

临床预测模型之生存资料的ROC曲线绘制

R语言画多时间点ROC和多指标ROC曲线

生存资料ROC曲线的最佳截点和平滑曲线

......

今天说一说ROC(AUC)的比较。

二分类资料的ROC比较

可以通过pROC包实现的，使用其中roc.test()函数可实现两个ROC 的Delong检验。

使用pROC包的aSAH数据，其中outcome列是结果变量，1代表Good，2代表Poor。

library(pROC)
## Type 'citation("pROC")' for a citation.
## 
## Attaching package: 'pROC'
## The following objects are masked from 'package:stats':
## 
##     cov, smooth, var

data(aSAH)
dim(aSAH)
## [1] 113   7
str(aSAH)
## 'data.frame': 113 obs. of  7 variables:
##  $ gos6   : Ord.factor w/ 5 levels "1"<"2"<"3"<"4"<..: 5 5 5 5 1 1 4 1 5 4 ...
##  $ outcome: Factor w/ 2 levels "Good","Poor": 1 1 1 1 2 2 1 2 1 1 ...
##  $ gender : Factor w/ 2 levels "Male","Female": 2 2 2 2 2 1 1 1 2 2 ...
##  $ age    : int  42 37 42 27 42 48 57 41 49 75 ...
##  $ wfns   : Ord.factor w/ 5 levels "1"<"2"<"3"<"4"<..: 1 1 1 1 3 2 5 4 1 2 ...
##  $ s100b  : num  0.13 0.14 0.1 0.04 0.13 0.1 0.47 0.16 0.18 0.1 ...
##  $ ndka   : num  3.01 8.54 8.09 10.42 17.4 ...

构建两个ROC对象，然后直接比较即可：

roc1 <- roc(aSAH$outcome,aSAH$s100b)
## Setting levels: control = Good, case = Poor
## Setting direction: controls < cases
roc2 <- roc(aSAH$outcome,aSAH$ndka)
## Setting levels: control = Good, case = Poor
## Setting direction: controls < cases

res <- roc.test(roc1,roc2)

res
## 
##  DeLong's test for two correlated ROC curves
## 
## data:  roc1 and roc2
## Z = 1.3908, p-value = 0.1643
## alternative hypothesis: true difference in AUC is not equal to 0
## 95 percent confidence interval:
##  -0.04887061  0.28769174
## sample estimates:
## AUC of roc1 AUC of roc2 
##   0.7313686   0.6119580

这个函数里面有个method参数：delong/bootstrap/venkatraman，默认是delong，delong和bootstrap用于比较AUC，如果只是ROC曲线的比较，需要用venkatraman。关于这几种方法的具体原理，大家可以去翻相关的论文~

roc.test只能用于两个ROC的比较，如果是多个比较，可以使用MedCalc软件，这个是和SPSS类似的软件，只要点点点即可。

当然也是可以直接画在图里的：

rocobj1 <- plot.roc(aSAH$outcome, aSAH$s100,percent=TRUE, col="#1c61b6")
## Setting levels: control = Good, case = Poor
## Setting direction: controls < cases
rocobj2 <- lines.roc(aSAH$outcome, aSAH$ndka, percent=TRUE, col="#008600")
## Setting levels: control = Good, case = Poor
## Setting direction: controls < cases

legend("bottomright", legend=c("S100B", "NDKA"), col=c("#1c61b6", "#008600"), lwd=2)

testobj <- roc.test(rocobj1, rocobj2)

text(50, 50, labels=paste("p-value =", format.pval(testobj$p.value)), adj=c(0, .5))

当然你也可以用其他非参数检验的方法进行比较，比如mann whitney u检验（一家之言）。

生存资料ROC的比较

使用timeROC包实现。

还是用之前推文中用过的例子，获取数据请翻看之前的推文~

rm(list = ls())
library(timeROC)
library(survival)

load(file = "../000files/timeROC.RData")

使用其中的df2这个数据：

str(df2)
## 'data.frame': 297 obs. of  8 variables:
##  $ event    : num  0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 ...
##  $ age      : int  59 63 65 73 59 66 56 42 61 48 ...
##  $ riskScore: num  -0.249 -0.511 -0.211 -0.427 0.279 ...
##  $ futime   : num  3.03 1.16 1.82 1.52 1.34 ...
##  $ gender   : num  2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 ...
##  $ t        : num  4 4 4 3 3 3 5 3 NA 4 ...
##  $ n        : num  1 5 1 1 1 1 3 1 NA 1 ...
##  $ m        : num  1 1 1 1 1 3 1 1 3 3 ...

构建几个timeROC:

# riskScore的ROC曲线
ROC.risk <- timeROC(T=df2$futime,
                    delta=df2$event,   
                    marker=df2$riskScore,   
                    cause=1,                
                    weighting="marginal",   
                    times=3,  # c(1,2) 
                    iid=TRUE)


# age的ROC曲线
ROC.age <- timeROC(T=df2$futime,   
                   delta=df2$event,   
                   marker=df2$age,   
                   cause=1,   
                   weighting="marginal",   
                   times=3,   # c(1,2)
                   iid=TRUE)

比较就用compare()函数即可：

compare(ROC.risk, ROC.age)
## $p_values_AUC
##       t=0       t=3 
##        NA 0.4544231

同时使用多个时间点也是可以的：

# riskScore的ROC曲线
ROC.risk <- timeROC(T=df2$futime,
                    delta=df2$event,   
                    marker=df2$riskScore,   
                    cause=1,                
                    weighting="marginal",   
                    times=c(1,2),
                    iid=TRUE)


# age的ROC曲线
ROC.age <- timeROC(T=df2$futime,   
                   delta=df2$event,   
                   marker=df2$age,   
                   cause=1,   
                   weighting="marginal",   
                   times=c(1,2),
                   iid=TRUE)

compare(ROC.risk, ROC.age)
## $p_values_AUC
##        t=1        t=2 
## 0.09758546 0.27995259

compare(ROC.risk, ROC.age, adjusted = T) # 计算调整p值
## $p_values_AUC
##                     t=1       t=2
## Non-adjusted 0.09758546 0.2799526
## Adjusted     0.14983636 0.3984702
## 
## $Cor
##           [,1]      [,2]
## [1,] 1.0000000 0.7750774
## [2,] 0.7750774 1.0000000

画图就不演示了，可以参考之前的推文：

R语言画多时间点ROC和多指标ROC曲线

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原始发表：2022-09-01，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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