[논문 리뷰] Detecting the skewness of data from the five-number summary and its application in meta-analysis

Jiandong Shi, Dehui Luo외 5명|arXiv (Cornell University)|2020. 10. 12.

Meta-analysis and systematic reviews인용 수 35

한 줄 요약

다섯 수 요약과 샘플 크기를 바탕으로 메타분석에서 연구를 어떻게 처리할지 결정하기 위한 왜도 테스트를 제안하며, 정확한 임계값과 근사 임계값 및 이를 뒷받침하는 흐름도(flow chart)가 있다.

ABSTRACT

For clinical studies with continuous outcomes, when the data are potentially skewed, researchers may choose to report the whole or part of the five-number summary (the sample median, the first and third quartiles, and the minimum and maximum values) rather than the sample mean and standard deviation. In the recent literature, it is often suggested to transform the five-number summary back to the sample mean and standard deviation, which can be subsequently used in a meta-analysis. However, if a study contains skewed data, this transformation and hence the conclusions from the meta-analysis are unreliable. Therefore, we introduce a novel method for detecting the skewness of data using only the five-number summary and the sample size, and meanwhile propose a new flow chart to handle the skewed studies in a different manner. We further show by simulations that our skewness tests are able to control the type I error rates and provide good statistical power, followed by a simulated meta-analysis and a real data example that illustrate the usefulness of our new method in meta-analysis and evidence-based medicine.

연구 동기 및 목표

• 메타분석 연구에서 왜도 데이터가 다섯 수 요약으로만 보고되는 경우에 대한 동기를 설명한다.
• 세 가지 보고 시나리오에서 다섯 수 요약을 이용해 왜도를 검출하는 통계적 테스트를 개발한다.
• 메타분석에서 왜도에 대한 테스트를 안내하는 의사결정 흐름도를 제공한다.

제안 방법

• 핵심 분위계의 차이(예: a, m, b 또는 q1, m, q3)로 왜도 수준을 정의하고 각 보고 시나리오에 대한 테스트 통계량을 도출한다.
• 정규성 하에서 테스트 통계량의 Wald 유형 및 정확/근사 무효분포를 개발한다.
• 유한한 샘플에 대한 임계값을 제공하고 구현의 용이성을 위한 실용적 근사를 제시한다.
• 흐름도와 테스트를 구현하는 온라인 계산기를 제공한다.
• 시뮬레이션 및 시뮬레이션 메타분석을 통해 성능을 시연한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다섯 수 요약과 샘플 크기만으로 세 가지 일반적인 보고 시나리오 하에서 왜도가 검출될 수 있는가?
• RQ2 작은에서 중간 크기의 샘플에 대해 유형 I 오류 제어 및 검출력 측면에서 서로 다른 왜도 테스트의 성능은 어떠한가?
• RQ3 다섯 수 요약이 사용될 때 왜도 테스트를 메타분석 실무에 어떻게 적용해 추론을 개선할 수 있는가?
• RQ4 흐름도 기반 의사결정이 기존 방법에 비해 메타분석 결과에 어떤 영향을 주는가?

주요 결과

• 정확 값 및 근사 임계값에 대해 각 시나리오에서 왜도 테스트가 유형 I 오류를 제어하며, 작은 샘플의 경우 점근적 값은 한계를 보인다.
• 단봉형 왜도 대안에서 대부분의 경우 왜도를 탐지하는 데 강력한 성능을 보이나 시나리오에 따라 성능이 달라진다.
• 흐름도를 통해 왜도 연구를 제외, 변환, 또는 하위군 분석의 세 가지 옵션을 제공하여 메타분석의 신뢰성을 향상시킨다.
• 시뮬레이션 메타분석에서 왜도 필터링 연구를 포함하는 경우(옵션 iii)가 이상적인 경우에 비해 편향 없는 효과 추정과 비교적 짧은 신뢰구간 길이를 보인다.
• 온라인 계산기는 왜도 테스트와 흐름도의 실무적 구현을 보여준다.