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Revisiting sample size planning for receiver operating characteristic studies: a confidence interval approach with precision and assurance
arXiv - STAT - Methodology Pub Date : 2022-08-02 , DOI: arxiv-2208.01614 Di Shu, Guangyong Zou
arXiv - STAT - Methodology Pub Date : 2022-08-02 , DOI: arxiv-2208.01614 Di Shu, Guangyong Zou
Objectives: Estimation of areas under receiver operating characteristic
curves (AUCs) and their differences is a key task in diagnostic studies. We
aimed to derive, evaluate, and implement simple sample size formulas for such
studies with a focus on estimation rather than hypothesis testing. Materials and Methods: Sample size formulas were developed by explicitly
incorporating pre-specified precision and assurance, with precision denoted by
the lower limit of confidence interval and assurance denoted by the probability
of achieving that lower limit. A new variance function was proposed for valid
estimation allowing for unequal variances of observations in the disease and
non-disease groups. Performance of the proposed formulas was evaluated through
simulation. Results: Closed-form sample size formulas were obtained. Simulation results
demonstrated that the proposed formulas produced empirical assurance
probability close to the pre-specified assurance probability and empirical
coverage probability close to the nominal 95%. Real-world worked examples were
presented for illustration. Conclusions: Sample size formulas based on estimation of AUCs and their
differences were developed. Simulation results suggested good performance in
terms of achieving pre-specified precision and assurance probability. An online
calculator for implementing the proposed formulas is openly available at
https://dishu.page/calculator/.
中文翻译:
重新审视接受者操作特征研究的样本量规划:一种具有精确性和保证性的置信区间方法
目标:估计受试者工作特征曲线 (AUC) 下的面积及其差异是诊断研究中的一项关键任务。我们旨在为此类研究推导、评估和实施简单的样本量公式,重点是估计而不是假设检验。材料和方法:样本量公式是通过明确结合预先指定的精度和保证来开发的,精度由置信区间的下限表示,保证由达到该下限的概率表示。为有效估计提出了一种新的方差函数,允许在疾病组和非疾病组中观察到不相等的方差。通过仿真评估了所提出公式的性能。结果:获得了封闭式样本量公式。仿真结果表明,所提出的公式产生的经验保证概率接近预先指定的保证概率,经验覆盖概率接近标称的 95%。提供了真实世界的工作示例以进行说明。结论:开发了基于 AUC 估计及其差异的样本量公式。模拟结果表明在达到预先指定的精度和保证概率方面表现良好。用于实施建议公式的在线计算器可在 https://dishu.page/calculator/ 上公开获得。开发了基于 AUC 估计及其差异的样本量公式。模拟结果表明在达到预先指定的精度和保证概率方面表现良好。用于实施建议公式的在线计算器可在 https://dishu.page/calculator/ 上公开获得。开发了基于 AUC 估计及其差异的样本量公式。模拟结果表明在达到预先指定的精度和保证概率方面表现良好。用于实施建议公式的在线计算器可在 https://dishu.page/calculator/ 上公开获得。
更新日期:2022-08-03
中文翻译:
重新审视接受者操作特征研究的样本量规划:一种具有精确性和保证性的置信区间方法
目标:估计受试者工作特征曲线 (AUC) 下的面积及其差异是诊断研究中的一项关键任务。我们旨在为此类研究推导、评估和实施简单的样本量公式,重点是估计而不是假设检验。材料和方法:样本量公式是通过明确结合预先指定的精度和保证来开发的,精度由置信区间的下限表示,保证由达到该下限的概率表示。为有效估计提出了一种新的方差函数,允许在疾病组和非疾病组中观察到不相等的方差。通过仿真评估了所提出公式的性能。结果:获得了封闭式样本量公式。仿真结果表明,所提出的公式产生的经验保证概率接近预先指定的保证概率,经验覆盖概率接近标称的 95%。提供了真实世界的工作示例以进行说明。结论:开发了基于 AUC 估计及其差异的样本量公式。模拟结果表明在达到预先指定的精度和保证概率方面表现良好。用于实施建议公式的在线计算器可在 https://dishu.page/calculator/ 上公开获得。开发了基于 AUC 估计及其差异的样本量公式。模拟结果表明在达到预先指定的精度和保证概率方面表现良好。用于实施建议公式的在线计算器可在 https://dishu.page/calculator/ 上公开获得。开发了基于 AUC 估计及其差异的样本量公式。模拟结果表明在达到预先指定的精度和保证概率方面表现良好。用于实施建议公式的在线计算器可在 https://dishu.page/calculator/ 上公开获得。