回归模型可视化:列线图制作

  1. 模拟数据
n <- 1000 # sample size
set.seed(88)
age <- rnorm(n,65,11)
lac <- round(abs(rnorm(n,3,1)),1)
sex <- factor(sample(1:2,n,prob = c(0.6,0.4),TRUE),
              labels = c("male","female"))
shock <- factor(sample(1:4,n,prob = c(0.3,0.3,0.25,0.15),TRUE),
                labels = c("no","mild","moderate","severe"))

z  <- 0.2*age +3*lac*as.numeric(sex)+5*as.numeric(shock)-rnorm(n,36,15) # linear combination with a bias
y <- ifelse(runif(n)<=plogis(z),1,0)

# plogis()为logit的反函数,根据线性函数计算出概率probability

Y <- ifelse(y == 0,0,sample(1:3,length(y),TRUE))
data <- data.frame(age = age, lac = lac,sex=sex,shock=shock,y =y,Y =Y)
var.labels = c(age = "Age in Years",
               lac = "lactate",
               sex = "Sex of the participant",
               shock = "shock",
               y = "outcome",
               Y = "ordinal")
library(rms)
label(data) = lapply(names(var.labels),
                     function(x) label(data[,x])=var.labels[x]) #label()为rms里的函数
head(data)
image.png
  1. 绘制nomogram
library(rms)
ddist <- datadist(data)
options(datadist="ddist")

mod.bi <- lrm(y~shock+lac*sex+age,data)
nom.bi <- nomogram(mod.bi,
                   lp.at = seq(-3,4,by = 0.5),#轴上标注点
                   fun = function(x)1/(1+exp(-x)), #线性轴转换成概率,显示在另一条轴上
                   fun.at = c(.001,.01,.05,seq(.1,.9,by=.1),.95,.99,.999),
                   funlabel = "Risk of Death",
                   conf.int = c(0.1,0.7), 
                   abbrev = TRUE, # 对于交互作用的factor各个水平进行缩写
                   minlength=1,lp =F)

plot(nom.bi,lplabel ="Linear Predictor",
     fun.side = c(3,3,1,1,3,1,3,1,1,1,1,1,3), #标度在上或在下
     col.conf = c("red","green"),
     conf.space = c(0.1,0.5),
     label.every = 3, # 每3个tick标注一次
     col.grid = gray(c(0.8,0.95)),
     which = "shock")
legend.nomabbrev(nom.bi, which = "shock",x =.5,y = .5) #简写
image.png
  1. 结局变量具有多个水平(ordinal logistic regression model)
mod.ord <- lrm(Y~age+rcs(lac,4)*sex)
fun2 <- function(x) plogis(x-mod.ord$coef[1]+mod.ord$coef[2])
fun3 <- function(x) plogis(x-mod.ord$coef[1]+mod.ord$coef[3])
image.png
f <- Newlabels(mod.ord,c(age="Age(years)")) #对label重新定义
nom.ord <- nomogram(f,fun = list("Prob Y >= 1" = plogis,
                                 "Prob Y >= 2" = fun2,
                                 "Prob Y >= 3" = fun3),
                    lp = F,
                    fun.at = c(.01,.05,seq(.1,.9,by = .1),.95,.99))
plot(nom.ord,lmp =.2,cex.axis = .6)
image.png
  1. 生存资料
library(survival)
str(lung)
image.png

参数模型

lung$sex <- factor(lung$sex,labels = c("male","female"))

mod.sur <- psm(Surv(time,status)~ph.ecog+sex+age,
               lung,dist = "weibull")

med <- Quantile(mod.sur) #将线性预测转化为中位生存时间
surv <- Survival(mod.sur) #将线性预测转化为某个时间点的生存概率

ddist <- datadist(lung)
options(datadist = "ddist")
nom.sur1 <- nomogram(mod.sur,
                     fun = list(function(x) med(lp=x,q=0.5),
                                function(x) med(lp=x,q=0.25)),
                     funlabel = c("Median Survival Time",
                                  "1Q Survival Time"),
                     lp = F)
plot(nom.sur1,
     fun.side = list(c(rep(1,7),3,1,3,1,3),rep(1,7)),
     col.grid = c("red","green"))
image.png

在某个时间点的生存概率

nom.sur2 <- nomogram(mod.sur,fun = list(function(x)
  surv(200,x),
  function(x) surv(400,x)),
  funlabel = c("200-Day Survival Probability",
               "400-Day Survival Probability"),
  lp = F)
plot(nom.sur2,
     fun.side = list(c(rep(c(1,3),5),1,1,1,1),
                     c(1,1,1,rep(c(3,1),6))),
     xfrac=.7,
     col.grid = c("red","green"))
image.png

半参数模型

ddist <- datadist(lung)
options(datadist="ddist")
mod.cox <- cph(Surv(time,status)~ph.ecog+sex+age,
               lung,surv=TRUE)
surv.cox <- Survival(mod.cox)
nom.cox <- nomogram(mod.cox,fun = list(function(x) surv.cox(200,x),
                                       function(x) surv.cox(400,x)),
                    funlabel = c("200-Day Sur.Prob.","400-Day Sur.Prob."),
                    lp = F)
plot(nom.cox,
     fun.side = list(c(rep(c(1,3),5),1,1,1,1),c(1,1,1,rep(c(3,1),6))))
image.png

参考资料
文中代码及部分截图来自章仲恒教授的丁香园课程:回归模型可视化:列线图制作

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