[論文レビュー] False discovery rate controlling procedures for discrete tests

Ruth Heller, Hadas Gur|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2011

Statistical Methods in Clinical Trials被引用数 19

ひとこと要約

本稿では、離散的多重仮説検定における発見率（FDR）を制御するより強力な手順を提案し、離散性を活用して保守的傾向を軽減する。特に、離散的データが一般的な薬物警戒応用において優れた性能を発揮する、新規のステップダウン手順を導入している。

ABSTRACT

Benjamini and Hochberg (1995) proposed the false discovery rate (FDR) as an alternative to the family-wise error rate in multiple testing problems, and proposed a procedure to control the FDR. For discrete data this procedure may be highly conservative. We investigate alternative, more powerful, procedures that exploit the discreteness of the tests and have FDR levels closer in magnitude to the desired nominal level. Moreover, we develop a novel step-down procedure that dominates the step-down procedure of Benjamini and Liu (1999) for discrete data. We consider an application to pharmacovigilance spontaneous reporting systems, that serve for early detection of adverse reactions of marketed drugs.

研究の動機と目的

• 離散的検定統計量に適用されたBenjamini-Hochberg手順における過剰な保守的傾向を是正すること。
• 離散的仮説検定の状況において、実際のFDRが名目水準により近づくように、より検出力の高いFDR制御手順を開発すること。
• BenjaminiとLiu（1999）のステップダウン手法を離散的データにおいて上回る性能を示す、新規のステップダウン手順を提案すること。
• 提案手法を実世界の薬物警戒データに適用し、薬物の有害反応の早期検出における実用的有用性を示すこと。

提案手法

• p値の離散的性質を活用して、Benjamini-Hochberg手順を変更し、検出力を向上させるとともに保守的傾向を軽減する。
• 離散的検定統計量の分布から導かれる臨界値を用いる新しいステップダウン手順を設計し、誤差率制御を強化する。
• 離散的p値の正確な分布を組み込むことで、標準的なFDR手法よりもより正確な棄却基準を計算する。
• 理論的分析とシミュレーションを用いて、提案手法を既存のステップアップおよびステップダウン手法と比較する。
• データが本質的に離散的で、多数のシグナルが同時にテストされる薬物警戒における投薬報告システムに、手法を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 離散的多重仮説検定において、FDR制御手順をどのように改善すれば、過剰な保守的傾向を軽減できるか？
• RQ2 標準的なFDR手順における離散的p値分布の影響は、実際のFDRにどのような影響を及えるか？
• RQ3 Benjamini-Liuのステップダウン手法を離散的データにおいて上回る検出力とFDR制御性能を示す、新たなステップダウン手順を構築可能か？
• RQ4 提案手法は、離散的報告件数を含む実世界の薬物警戒データにおいて、どのように性能を発揮するか？

主な発見

• 提案手法は、離散的データに標準的なBenjamini-Hochberg手順を適用した場合に観察される保守的傾向を顕著に軽減した。
• 新規のステップダウン手順は、FDR制御を維持しつつ、Benjamini-Liuのステップダウン手法を上回る検出力を達成した。
• 提案手法の実際のFDR水準は、元のBenjamini-Hochberg手順よりも名目FDR水準にはるかに近い。
• 離散的報告データが一般的な薬物警戒応用において、特に信号検出に高い感度が求められる状況で、本手法は顕著な有効性を示した。