[논문 리뷰] Markov Models for Health Economic Evaluations: The R Package heemod

Antoine Filipović-Pierucci, Kevin Zarca외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 02. 10.

Health Systems, Economic Evaluations, Quality of Life참고 문헌 14인용 수 30

한 줄 요약

이 논문은 건강경제 평가에서 반마르코프 모델을 구축하고 분석하기 위한 포괄적인 도구인 R 패키지 heemod를 소개한다. 이는 확률적 전이 행렬을 사용하여 건강 상태 간 질환 진행을 유연하고 사용자 친화적으로 시뮬레이션할 수 있도록 하며, 비용 및 유틸리티 계산을 내장 지원함으로써 연구자가 효율적으로 확률적 민감도 분석과 비용-효용 분석을 수행할 수 있도록 한다.

ABSTRACT

Health economic evaluation studies are widely used in public health to assess health strategies in terms of their cost-effectiveness and inform public policies. We developed an R package for Markov models implementing most of the modelling and reporting features described in reference textbooks and guidelines: deterministic and probabilistic sensitivity analysis, heterogeneity analysis, time dependency on state-time and model-time (semi-Markov and non-homogeneous Markov models), etc. In this paper we illustrate the features of heemod by building and analysing an example Markov model. We then explain the design and the underlying implementation of the package.

연구 동기 및 목표

• 건강경제 평가에서 반마르코프 모델을 구축하고 분석하기 위한 사용자 친화적이고 확장 가능한 R 패키지를 개발하기 위해.
• 단일 통합 프레임워크 내에서 확률적 민감도 분석과 비용-효용 분석을 지원하기 위해.
• 복잡한 질환 진행을 다중 건강 상태와 시간에 따라 변하는 전이를 고려하여 모델링할 수 있도록 하기 위해.
• 재사용 가능한 템플릿과 모듈식 구성 요소를 제공하여 마르코프 모델의 구현을 단순화하기 위해.
• 코드 기반 시뮬레이션을 통해 건강경제 모델링의 재현성과 투명성을 향상시키기 위해.

제안 방법

• 패키지는 상태 체류 시간에 따라 변하는 확률에 의해 건강 상태 간 전이가 결정되는 반마르코프 모델 프레임워크를 구현한다.
• 건강 상태, 전이 확률, 결과 계산(비용 및 유틸리티)을 정의하기 위한 핵심 기능을 포함한 모듈식 구조를 사용한다.
• 전이 확률은 비모수적 모델 또는 경험적 분포를 사용하여 지정되며, 시간에 따라 변하거나 공변수에 따라 달라지는 전이를 허용한다.
• 모델 매개변수의 확률 분포에서 표본을 추출함으로써 확률적 민감도 분석을 지원한다.
• 결과 해석 및 보고를 위해 R의 통계 및 시각화 도구와 통합된다.
• 모델링 파이프라인은 상태, 전이 및 결과 함수를 봉인하는 '모델' 객체를 중심으로 구성된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 확률적 전이 패턴을 지원하는 민감도 분석 기능이 있는 개방형 R 패키지는 건강경제 모델링의 재현성과 투명성을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 heemod는 질환 진행 모델에서 시간에 따라 변하는 전이 패턴을 얼마나 잘 지원할 수 있는가?
• RQ3 heemod는 비용-효용 평가에서 확률적 민감도 분석을 얼마나 효과적으로 촉진하는가?
• RQ4 heemod는 건강경제 분야에서 마르코프 모델을 구축하는 데 연구자들이 짊질어야 할 구현 부담을 줄여줄 수 있는가?
• RQ5 이 패키지는 통합된 모델링 프레임워크 내에서 비용과 유틸리티를 어떻게 통합하는가?

주요 결과

• heemod 패키지는 시간에 따라 변하는 전이 확률을 갖는 반마르코프 모델을 체계적이고 모듈식 R 인터페이스를 통해 연구자가 쉽게 구현할 수 있도록 한다.
• 패키지는 매개변수 분포에서 표본을 추출함으로써 내장된 확률적 민감도 분석을 성공적으로 지원한다.
• 비용 및 유틸리티 결과는 사이클 전반에 걸쳐 일관되게 계산되어 정확한 누적 비용-효용 분석을 보장한다.
• 모델을 R 코드로 완전히 인코딩함으로써 패키지는 스프레드시트 기반 모델 의존도를 줄이며 재현성을 향상시킨다.
• 사용자는 직관적인 문법을 통해 공변수 효과와 시간 의존성을 고려한 복잡한 건강 상태 전이를 정의할 수 있다.
• 실제 건강경제 평가에서 검증된 바에 따르면, heemod는 적용 연구에서 뛰어난 견고성과 사용성의 우수성을 입증했다.