[논문 리뷰] False discovery rate controlling procedures for discrete tests

Ruth Heller, Hadas Gur|arXiv (Cornell University)|2011. 12. 20.

Statistical Methods in Clinical Trials인용 수 19

한 줄 요약

이 논문은 이산 다중 검정에 대해 더 강력한 FDR(위양성률) 제어 절차를 제안하며, 이산성의 특성을 활용해 보수성을 감소시킨다. 특히 이산 데이터가 흔한 약물안전성 모니터링 응용 분야에서 기존 방법보다 뛰어난 성능을 보이는 새로운 단계내림 절차를 도입한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 이산 검정 통계량에 적용될 때 벤자민-하코버그 절차의 과도한 보수성 문제를 해결하기 위해.
• 이산 검정 상황에서 실제 FDR가 명목 수준과 더 잘 일치하는 더 강력한 FDR 제어 절차를 개발하기 위해.
• 벤자민과 루이의(1999) 단계내림 방법보다 이산 데이터에서 더 우월한 성능을 보이는 새로운 단계내림 절차를 제안하기 위해.
• 실제 약물안전성 모니터링 데이터에 제안된 방법을 적용하여 이른바 약물 부작용 신호 탐지에 실용성을 입증하기 위해.

제안 방법

• p-값의 이산성 특성을 활용하여 벤자민-하코버그 절차를 수정함으로써 검정력 향상과 보수성 감소를 도모한다.
• 이산 검정 통계량의 분포에서 유도된 임계값을 사용하는 새로운 단계내림 절차를 설계하여 오류율 제어를 향상시킨다.
• 이산 p-값의 정확한 분포를 통합하여 기존 FDR 방법보다 더 정확한 기각 임계값을 계산한다.
• 이론적 분석과 시뮬레이션을 통해 제안된 절차를 기존 단계상승 및 단계내림 방법과 비교한다.
• 자발적 보고 시스템과 같은 이산적 성격을 띤 다중 신호 검정이 이루어지는 약물안전성 모니터링에 방법을 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 하면 이산 다중 검정에 대해 과도한 보수성을 줄일 수 있는 FDR 제어 절차를 개선할 수 있는가?
• RQ2 기본적인 FDR 절차에서 이산 p-값 분포가 실제 FDR에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 벤자민-루이의 단계내림 방법보다 이산 데이터에서 검정력과 FDR 제어 측면에서 우월한 새로운 단계내림 절차를 구성할 수 있는가?
• RQ4 제안된 절차는 이산 보고 수를 포함하는 실제 약물안전성 데이터에서 어떻게 성능을 발휘하는가?

주요 결과

• 제안된 절차는 이산 데이터에 적용될 때 기존 벤자민-하코버그 절차에서 관찰된 보수성을 크게 감소시킨다.
• 새로운 단계내림 절차는 FDR 제어를 유지하면서도 벤자민-루이의 단계내림 방법보다 더 높은 검정력을 달성한다.
• 제안된 방법의 실제 FDR 수준은 원래 벤자민-하코버그 절차보다 명목 FDR 수준에 훨씬 가까이 있다.
• 이러한 방법들은 이산 보고 데이터가 흔하고, 신호 탐지에 높은 민감도가 요구되는 약물안전성 응용 분야에서 尤도 뛰어난 성능을 발휘한다.