Restricted Mean Survival Time (RMST): การรักษาซื้อเวลาปลอดเหตุการณ์ให้ผู้ป่วยได้เท่าไร

On this page
Read the English version
บทคัดย่อ
เมื่อกราฟการรอดชีพแยกจากกันในช่วงแรกแล้วกลับมาใกล้กันอีก hazard ratio เพียงค่าเดียว (อัตราส่วนของอัตราการเกิดเหตุการณ์) จะเฉลี่ยประโยชน์ที่ชัดเจนในช่วงแรกเข้ากับการไม่มีประโยชน์ในช่วงหลัง ค่านี้บอกไม่ได้ว่าการรักษาซื้อเวลาให้ได้เท่าไร ระยะเวลารอดชีพเฉลี่ยแบบจำกัดช่วง (restricted mean survival time, RMST(tau)) คือพื้นที่ใต้กราฟการรอดชีพจนถึงขอบเขตเวลา (horizon) tau ที่เลือกไว้ หรือก็คือเวลาปลอดเหตุการณ์เฉลี่ยภายในช่วงนั้น เมื่อไม่มีการเซ็นเซอร์ ค่านี้คือค่าเฉลี่ยของเวลาปลอดเหตุการณ์ที่ตัดไว้ไม่เกิน tau ส่วนเมื่อมีการเซ็นเซอร์ ค่านี้ประมาณภายใต้ข้อสมมติว่าการเซ็นเซอร์เป็นอิสระ ด้วยพื้นที่ใต้เส้นขั้นบันได Kaplan-Meier ที่รวมเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้า ซึ่งได้ 18.375 เดือนสำหรับผู้ป่วยสิบคนที่ติดตามถึง 24 เดือนในตัวอย่างคำนวณด้วยมือ ในการทดลองหัวใจล้มเหลวจำลองที่ hazard ratio ของการเสียชีวิตเปลี่ยนไปที่ 12 เดือน hazard ratio ค่าเดียวเท่ากับ 0.84 ขณะที่ผลต่าง RMST ที่ 24 เดือนเท่ากับ 1.86 เดือน (ช่วงเชื่อมั่น 95% คือ 1.04 ถึง 2.67) เทียบกับค่าจริง 1.74 บทความนี้สรุปว่า RMST ที่กำหนดขอบเขตเวลาไว้ล่วงหน้าเป็นส่วนเสริมของ hazard ratio และของกราฟ โดยให้ผลต่างเป็นหน่วยเดือน
คำถามสองปีในคลินิกหัวใจล้มเหลว
แพทย์โรคหัวใจกำลังอ่านผลของการทดลองแบบสุ่มของยาใหม่สำหรับหัวใจล้มเหลวร่วมกับผู้ป่วยที่เพิ่งออกจากโรงพยาบาลเมื่อสัปดาห์ก่อน ยาและการทดลองนี้เป็นของสมมติ และตัวเลขเป็นข้อมูลจำลอง กราฟการรอดชีพสองเส้นแยกจากกันในปีแรกแล้วกลับมาใกล้กันอีกโดยไม่ตัดกัน คือยาช่วยในช่วงแรกและไม่ให้ประโยชน์เพิ่มหลังจากนั้น รายงานให้ hazard ratio ของการเสียชีวิตเพียงค่าเดียว คือ 0.84 (ช่วงเชื่อมั่น 95% คือ 0.74 ถึง 0.96)
ผู้ป่วยถามตรง ๆ ว่า ในสองปีข้างหน้า ถ้ากินยานี้ฉันจะมีชีวิตยาวขึ้นกี่เดือน hazard ratio ตอบเป็นเดือนไม่ได้ เพราะมันเปรียบเทียบอัตราการเกิดเหตุการณ์ และในที่นี้มันเฉลี่ยประโยชน์ที่ชัดเจนในช่วงแรกเข้ากับการไม่มีประโยชน์ในช่วงหลัง
ระยะเวลารอดชีพเฉลี่ยแบบจำกัดช่วง (restricted mean survival time, RMST) ตอบได้ ในฐานะค่าเฉลี่ยของผู้ป่วยที่เหมือนผู้ป่วยในการทดลอง ภายใน 24 เดือนนับจากการสุ่ม ผู้ป่วยที่ถูกสุ่มให้ได้รับยามีชีวิตนานกว่าผู้ป่วยที่ถูกสุ่มให้เป็นกลุ่มควบคุมโดยเฉลี่ย 1.86 เดือน (ช่วงเชื่อมั่น 95% คือ 1.04 ถึง 2.67) บทความนี้สร้างตัวเลขนี้จากนิยามของมัน เริ่มจากคำนวณด้วยมือ แล้วต่อด้วยการทดลองจำลอง และชี้ว่าตัวเลขนี้ไม่ได้บอกอะไร
RMST คือพื้นที่ใต้กราฟการรอดชีพ
ให้ $T$ เป็นเวลาที่เกิดเหตุการณ์ของผู้ป่วยหนึ่งคน หน่วยเป็นเดือนนับจากการสุ่ม และ $S(t) = P(T > t)$ เป็นความน่าจะเป็นที่จะยังปลอดเหตุการณ์ ณ เดือนที่ $t$ เลือกขอบเขตเวลา (horizon) $\tau$ (tau) คือเดือนสุดท้ายที่คำถามสนใจ RMST จนถึงขอบเขตเวลานั้นคือ
$$\mathrm{RMST}(\tau) = \int_0^{\tau} S(t)\,dt = \mathrm{E}\left[\min(T, \tau)\right]$$อินทิกรัลคือพื้นที่ใต้กราฟการรอดชีพตั้งแต่เดือนที่ 0 ถึงเดือนที่ $\tau$ รูปแบบที่สองบอกสิ่งเดียวกันในรูปค่าเฉลี่ย คือ $\min(T, \tau)$ ซึ่งเป็นค่าที่น้อยกว่าระหว่างเวลาเกิดเหตุการณ์กับขอบเขตเวลา เป็นเวลาปลอดเหตุการณ์ที่ผู้ป่วยมีภายในช่วงนั้น และ $\mathrm{E}[\cdot]$ หาค่าเฉลี่ยของมันในผู้ป่วยทุกคน ผู้ป่วยที่ยังปลอดเหตุการณ์ ณ ขอบเขตเวลานับเป็น $\tau$ เดือนพอดี ไม่ว่าต่อมาจะมีชีวิตอยู่นานเท่าไร การตัดแบบนี้คือความหมายของคำว่า จำกัดช่วง (restricted) เพราะความสูงของกราฟเป็นความน่าจะเป็นและความกว้างเป็นเวลา พื้นที่จึงมีหน่วยเป็นเดือน [1, 2]
สองกรณีสุดโต่งทำให้เห็นความเชื่อมโยงชัด ถ้าไม่มีใครเกิดเหตุการณ์ก่อน $\tau$ แล้ว $S(t) = 1$ ตลอด พื้นที่คือ $1 \times \tau$ และทุกคนได้ครบทั้งช่วง ถ้าทุกคนเกิดเหตุการณ์ตั้งแต่ต้น พื้นที่จะเป็น 0
ตัวอย่างคำนวณด้วยมือที่ 1 เพื่อสร้างความเข้าใจเท่านั้น: ไม่มีการเซ็นเซอร์
ตัวอย่างคำนวณด้วยมือ ให้ $\tau$ = 24 เดือน และมีผู้ป่วยกลุ่มละห้าคน แต่ละคนถูกติดตามจนเกิดเหตุการณ์หรือจนถึงเดือนที่ 24 จึงไม่มีใครถูกเซ็นเซอร์ก่อนขอบเขตเวลา เวลาปลอดเหตุการณ์ภายในช่วงนั้นคือ 24, 24, 20, 18 และ 15 เดือนในกลุ่มที่ได้รับยา และ 24, 21, 18, 15 และ 14 เดือนในกลุ่มควบคุม ค่า 24 หมายความว่าผู้ป่วยยังปลอดเหตุการณ์ ณ ขอบเขตเวลา ข้อมูลการทดลองจริงแทบไม่เคยครบถ้วนเช่นนี้ ตัวอย่างนี้จึงใช้สร้างความเข้าใจเท่านั้น
-
เวลาปลอดเหตุการณ์เฉลี่ย กลุ่มที่ได้รับยา
\[ \frac{24 + 24 + 20 + 18 + 15}{5} = \frac{101}{5} = 20.2 \]
ผู้ป่วยแต่ละคนให้จำนวนเดือนที่ปลอดเหตุการณ์ภายในช่วงนั้น
-
เวลาปลอดเหตุการณ์เฉลี่ย กลุ่มควบคุม
\[ \frac{24 + 21 + 18 + 15 + 14}{5} = \frac{92}{5} = 18.4 \]
ผู้ป่วยกลุ่มที่ได้รับยาสองคนและกลุ่มควบคุมหนึ่งคนยังปลอดเหตุการณ์ ณ ขอบเขตเวลา
-
ผลต่างของ RMST
\[ 20.2 - 18.4 = 1.8 \]
จำนวนเดือนที่กลุ่มที่ได้รับยาได้เพิ่มภายในช่วงนั้น โดยเฉลี่ย
-
อัตราส่วนของ RMST
\[ \frac{20.2}{18.4} = 1.10 \]
การเปรียบเทียบเดียวกันบนมาตรวัดสัมพัทธ์
-
เวลาที่สูญเสียเฉลี่ยแบบจำกัดช่วง
\[ 24 - 20.2 = 3.8, \; 24 - 18.4 = 5.6 \]
ส่วนของช่วงเวลาที่เสียไปกับเหตุการณ์ โดยเฉลี่ย ค่าแรกคือกลุ่มที่ได้รับยา ค่าหลังคือกลุ่มควบคุม
ผลลัพธ์: ภายใน 24 เดือน การรักษาซื้อเวลาปลอดเหตุการณ์ได้ 1.8 เดือนโดยเฉลี่ย คือ 20.2 เทียบกับ 18.4 ผลต่างนี้เป็นค่าเฉลี่ยของผู้ป่วย ไม่ใช่เวลาที่ผู้ป่วยแต่ละคนได้รับ
เมื่อมีการเซ็นเซอร์ ให้วัดพื้นที่แทน
การหาค่าเฉลี่ยของเวลาที่สังเกตได้ใช้ไม่ได้เมื่อการติดตามไม่ครบ ผู้ป่วยที่ขาดการติดตามเมื่อเดือนที่ 8 ปลอดเหตุการณ์อย่างน้อย 8 เดือน แต่ไม่มีใครรู้ว่าต่อไปอีกนานเท่าไร การนับ 8 เป็นเวลาเกิดเหตุการณ์ทำให้ค่าเฉลี่ยต่ำเกินไป และการตัดผู้ป่วยรายนี้ทิ้งก็ทิ้ง 8 เดือนที่สังเกตได้ไปด้วย
ในเส้น Kaplan-Meier ผู้ป่วยที่ถูกเซ็นเซอร์ยังอยู่ในชุดเสี่ยง (risk set) คือผู้ป่วยที่ยังปลอดเหตุการณ์และยังอยู่ในการสังเกต จนการติดตามสิ้นสุด แล้วจึงออกจากชุดนั้นโดยไม่นับเป็นเหตุการณ์ วิธีนี้อาศัยการเซ็นเซอร์แบบอิสระ (independent censoring) หรือเรียกว่าการเซ็นเซอร์แบบไม่ให้ข้อมูล (non-informative censoring) คือสมมติว่าผู้ป่วยที่ออกไปมีความเสี่ยงในอนาคตเหมือนผู้ป่วยที่ยังอยู่ การเซ็นเซอร์เป็นแบบให้ข้อมูล (informative) เมื่อข้อสมมตินี้ไม่เป็นจริง เช่นเมื่อผู้ป่วยหยุดมาตามนัดเพราะอาการแย่ลง การทดลองจำลองด้านล่างสร้างการเซ็นเซอร์โดยไม่ขึ้นกับการรักษาและความเสี่ยงของการเสียชีวิต ข้อสมมตินี้จึงเป็นจริงในที่นี้โดยการออกแบบ
ในข้อมูลจริง นี่เป็นข้อสมมติ และข้อมูลเองยืนยันไม่ได้ ภายใต้ข้อสมมตินี้ RMST ในข้อมูลที่ถูกเซ็นเซอร์ประมาณได้ด้วยพื้นที่ใต้เส้น Kaplan-Meier เส้นนั้นราบอยู่ระหว่างเหตุการณ์ พื้นที่จึงเป็นผลรวมของสี่เหลี่ยมผืนผ้า [1] ตอนของชุดบทความว่าด้วย Kaplan-Meier และ Cox อธิบายเส้นนั้นเองและวิธีที่คนมักอ่านผิด
ตัวอย่างคำนวณด้วยมือที่ 2: ผู้ป่วยสิบคนที่มีการเซ็นเซอร์
ตัวอย่างคำนวณด้วยมือ ผู้ป่วยหัวใจล้มเหลวสิบคนถูกติดตามนานถึง 24 เดือนหลังการสุ่ม และเหตุการณ์คือการเสียชีวิตจากทุกสาเหตุ ห้าคนเสียชีวิตเมื่อเดือนที่ 6, 10, 14, 18 และ 20 หนึ่งคนขาดการติดตามเมื่อเดือนที่ 8 และอีกสี่คนยังมีชีวิตเมื่อการติดตามสิ้นสุดที่เดือนที่ 24
ค่าประมาณ Kaplan-Meier ของ $S(t)$ เริ่มที่ 1 และ ณ การเสียชีวิตแต่ละครั้งจะถูกคูณด้วยสัดส่วนของผู้ที่ยังเสี่ยงอยู่และรอดพ้นครั้งนั้น คือ 9/10 แล้ว 7/8 (ผู้ป่วยที่ขาดการติดตามออกจากชุดเสี่ยงไปแล้ว) 6/7, 5/6 และ 4/5 ได้ 0.9, 0.7875, 0.675, 0.5625 และ 0.45
-
เดือนที่ 0 ถึง 6
\[ 6 \times 1 = 6 \]
ยังไม่มีใครเสียชีวิต เส้นจึงอยู่ที่ 1
-
เดือนที่ 6 ถึง 10
\[ 4 \times 0.9 = 3.6 \]
การเสียชีวิตครั้งแรกที่เดือนที่ 6
-
เดือนที่ 10 ถึง 14
\[ 4 \times 0.7875 = 3.15 \]
การเสียชีวิตครั้งที่สองที่เดือนที่ 10
-
เดือนที่ 14 ถึง 18
\[ 4 \times 0.675 = 2.7 \]
การเสียชีวิตครั้งที่สามที่เดือนที่ 14
-
เดือนที่ 18 ถึง 20
\[ 2 \times 0.5625 = 1.125 \]
การเสียชีวิตครั้งที่สี่ที่เดือนที่ 18 สี่เหลี่ยมนี้กว้างเพียง 2 เดือน
-
เดือนที่ 20 ถึง 24
\[ 4 \times 0.45 = 1.8 \]
การเสียชีวิตครั้งที่ห้าที่เดือนที่ 20 หลังจากนั้นเส้นราบไปจนถึงขอบเขตเวลา
-
รวมสี่เหลี่ยมผืนผ้า
\[ \mathrm{RMST}(24) = 6 + 3.6 + 3.15 + 2.7 + 1.125 + 1.8 = 18.375 \]
พื้นที่ใต้เส้นขั้นบันไดจนถึงเดือนที่ 24 หน่วยเป็นเดือน
-
เวลาที่สูญเสีย
\[ \mathrm{RMTL}(24) = 24 - 18.375 = 5.625 \]
ส่วนของ 24 เดือนที่เสียไปกับการเสียชีวิต โดยเฉลี่ย
ผลลัพธ์: ภายใน 24 เดือน เวลามีชีวิตเฉลี่ยที่ประมาณได้ของผู้ป่วยสิบคนนี้คือ 18.375 เดือน ผู้ป่วยที่ขาดการติดตามให้ 8 เดือนที่สังเกตได้ และหลังจากนั้นสมมติว่ามีผลเหมือนผู้ป่วยที่ยังเสี่ยงอยู่
การเลือกขอบเขตเวลา
RMST ไม่มีความหมายถ้าไม่มีขอบเขตเวลา $\tau$ จึงเป็นส่วนของคำถาม ไม่ใช่ส่วนของการวิเคราะห์ โดยทั่วไปมีสามเงื่อนไขที่ช่วยเลือก [1, 3] ขอบเขตเวลาถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าในโปรโตคอลหรือแผนการวิเคราะห์ ก่อนที่ใครจะเห็นกราฟ มีความหมายทางคลินิก เช่นสองปีหลังเข้ารักษาตัวด้วยหัวใจล้มเหลว และอยู่ในช่วงที่ยังมีผู้ป่วยเหลือเสี่ยงอยู่ในทั้งสองกลุ่มมากพอให้ประมาณกราฟได้ดี
ในการทดลองจำลอง ผู้ป่วยถูกรับเข้าตามเวลา และการติดตามหยุดในวันปิดการศึกษาวันเดียว ผู้ป่วยแต่ละคนจึงถูกติดตามได้ระหว่าง 24 ถึง 36 เดือน จนถึงเดือนที่ 24 การเซ็นเซอร์เดียวคือการขาดการติดตาม หลังจากนั้นการเซ็นเซอร์ตามกำหนดสิ้นสุดการศึกษา (administrative censoring) ซึ่งเป็นการสิ้นสุดการติดตามตามแผน ไม่ใช่เพราะสิ่งใดเกี่ยวกับผู้ป่วย เริ่มทำให้ผู้ป่วยออกจากทั้งสองกลุ่ม และหลังเดือนที่ 36 ไม่มีข้อมูลเลย ขอบเขตเวลา 24 เดือนจึงครอบคลุมช่วงที่ผู้ป่วยทุกคนมีโอกาสไปถึง
การเลือก $\tau$ จากข้อมูลโดยใช้กฎที่ระบุไว้ เช่นให้ไกลที่สุดเท่าเวลาติดตามที่นานที่สุด ก็มีผู้ศึกษาไว้เช่นกัน เมื่อใช้กฎเช่นนี้ การอนุมานที่ใช้ได้ยังเป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขอ่อนเกี่ยวกับการเซ็นเซอร์ [3] แต่ขอบเขตเวลาที่เลื่อนด้วยสายตาหลังเห็นผล ไปยังจุดที่ช่องว่างดูใหญ่ที่สุด จะสูญเสียการคุ้มครองที่การกำหนดไว้ล่วงหน้าให้
ผลต่าง อัตราส่วน และเวลาที่สูญเสีย
เมื่อมี RMST ของแต่ละกลุ่ม การเปรียบเทียบที่ตรงที่สุดคือผลต่างของ RMST (RMST difference) กลุ่มที่ได้รับยาลบกลุ่มควบคุม หน่วยเป็นเดือน ซึ่งคือ 1.8 เดือนในตัวอย่างคำนวณด้วยมือที่ 1 อัตราส่วนของ RMST (RMST ratio) คือกลุ่มที่ได้รับยาหารด้วยกลุ่มควบคุม ซึ่งเป็นการเปรียบเทียบเดียวกันบนมาตรวัดสัมพัทธ์ คือ 1.10 ในตัวอย่างนั้น ทั้งสองค่าขึ้นกับ $\tau$ และต้องรายงานคู่กับมัน
ส่วนเติมเต็มของ RMST คือเวลาที่สูญเสียเฉลี่ยแบบจำกัดช่วง (restricted mean time lost, RMTL)
$$\mathrm{RMTL}(\tau) = \tau - \mathrm{RMST}(\tau) = \int_0^{\tau} \left[1 - S(t)\right] dt$$คือพื้นที่ระหว่างกราฟการรอดชีพกับ 1 หรือเวลาเฉลี่ยที่เสียไปกับเหตุการณ์ก่อน $\tau$ ค่านี้เท่ากับ 3.8 และ 5.6 เดือนในตัวอย่างคำนวณด้วยมือที่ 1 และ 5.625 เดือนในตัวอย่างคำนวณด้วยมือที่ 2 ผลต่างของ RMTL ก็คือผลต่างของ RMST ที่กลับเครื่องหมาย อัตราส่วนของ RMTL ไม่ซ้ำซ้อนบนมาตรวัดสัมพัทธ์ เมื่อช่วงเวลาส่วนใหญ่ปลอดเหตุการณ์ อัตราส่วนของ RMST ที่ไม่มากอาจอยู่เคียงกับการลดเวลาที่สูญเสียเชิงสัมพัทธ์ที่มาก
การทดลองจำลอง: hazard ratio ที่เปลี่ยนไปที่ 12 เดือน
ตัวอย่างชุดข้อมูลคือการทดลองแบบสุ่มจำลองในผู้ใหญ่ 1,500 คนที่เข้ารับการรักษาด้วยหัวใจล้มเหลว กลุ่มละ 750 คน ด้วยยาสมมติ เหตุการณ์ในที่นี้คือการเสียชีวิตจากทุกสาเหตุ เวลาปลอดเหตุการณ์จึงคือเวลาที่มีชีวิตอยู่ ระหว่างการติดตาม มี 444 คนเสียชีวิตในกลุ่มควบคุม และ 417 คนในกลุ่มที่ได้รับยา
ข้อมูลถูกสร้างขึ้นจากความจริงที่ทราบ คือ hazard ratio ของการเสียชีวิตเท่ากับ 0.60 ใน 12 เดือนแรก และ 1.10 หลังจากนั้น นี่คือฮาซาร์ดไม่เป็นสัดส่วน (non-proportional hazards) คือ hazard ratio ที่เปลี่ยนไปตามเวลาติดตาม จึงไม่มี hazard ratio ค่าเดียวที่อธิบายผลได้ ฮาซาร์ดสะสม (cumulative hazard) ของสองกลุ่ม ซึ่งเป็นผลรวมสะสมของฮาซาร์ดตามเวลา จะเท่ากันที่เดือนที่ 60 เท่านั้น ไกลเกินเวลาติดตามสูงสุด 36 เดือนมาก
กราฟการรอดชีพจึงไม่ตัดกันภายในช่วงติดตาม มันแยกจากกันในช่วงแรกแล้วกลับมาใกล้กันอีกเมื่อ hazard ratio ช่วงหลังที่ 1.10 เริ่มมีผล การรอดชีพจริงคือ 0.681 เมื่อไม่ได้รับยา และ 0.794 เมื่อได้รับยาที่ 12 เดือน และ 0.464 กับ 0.521 ที่ 24 เดือน ช่องว่างจึงลดลงราวครึ่งหนึ่ง หน้ารวมของชุดบทความ อธิบายคำถามอื่นที่การทดลองนี้ตอบได้ เกี่ยวกับการนอนโรงพยาบาลซ้ำและสาเหตุการเสียชีวิต
| แบบจำลอง Cox | อัตราส่วนฮาซาร์ดที่ประมาณได้ (ช่วงเชื่อมั่น 95%) | อัตราส่วนฮาซาร์ดจริง |
|---|---|---|
| hazard ratio ค่าเดียวตลอดการติดตาม | 0.84 (0.74 ถึง 0.96) | 0.84 (แบบจำลองเดียวกันในตัวอย่างจำลองขนาดใหญ่มาก) |
| เดือนที่ 0 ถึง 12 | 0.62 (0.51 ถึง 0.77) | 0.60 |
| หลังเดือนที่ 12 | 1.07 (0.89 ถึง 1.28) | 1.10 |
RMST บอกอะไรเกี่ยวกับการทดลองเดียวกัน
ที่ $\tau$ = 24 เดือน RMST เท่ากับ 16.88 เดือนในกลุ่มควบคุม และ 18.74 เดือนในกลุ่มที่ได้รับยา ผลต่างคือ 1.86 เดือน (ช่วงเชื่อมั่น 95% คือ 1.04 ถึง 2.67) ใกล้เคียงกับค่าจริง 1.74 เดือนที่ฝังไว้ในการจำลอง ในสองปีแรกหลังการสุ่ม ผู้ป่วยที่ถูกสุ่มให้ได้รับยามีชีวิตนานกว่าโดยเฉลี่ย 1.86 เดือน
มาตรวัดอัตราส่วนเล่าเรื่องเดียวกันอีกแบบ อัตราส่วนของ RMST คือ 1.11 (ช่วงเชื่อมั่น 95% คือ 1.06 ถึง 1.16) กลุ่มที่ได้รับยาจึงอยู่รอดเป็นสัดส่วนของช่วงเวลา 1.11 เท่าของกลุ่มควบคุม กลุ่มควบคุมสูญเสียเวลาโดยเฉลี่ย 7.12 จาก 24 เดือนไปกับการเสียชีวิต และกลุ่มที่ได้รับยา 5.26 เดือน อัตราส่วนของ RMTL คือ 0.74 (ช่วงเชื่อมั่น 95% คือ 0.65 ถึง 0.84) อัตราส่วนของ RMTL ห่างจาก 1 มากกว่ามาก เพราะช่วงเวลาส่วนใหญ่ผู้ป่วยยังมีชีวิตอยู่ในทั้งสองกลุ่ม
| ปริมาณ | กลุ่มควบคุม (เดือน) | กลุ่มที่ได้รับยา (เดือน) | กลุ่มที่ได้รับยาเทียบกับกลุ่มควบคุม |
|---|---|---|---|
| RMST(24) ค่าประมาณ (ช่วงเชื่อมั่น 95%) | 16.88 (16.27 ถึง 17.49) | 18.74 (18.20 ถึง 19.28) | ผลต่าง 1.86 เดือน (1.04 ถึง 2.67) อัตราส่วน 1.11 (1.06 ถึง 1.16) |
| RMST(24) ค่าจริง | 16.75 | 18.49 | ผลต่าง 1.74 เดือน |
| RMTL(24) ค่าประมาณ | 7.12 | 5.26 | อัตราส่วน 0.74 (0.65 ถึง 0.84) |
hazard ratio ที่ดูแรงกว่า แต่ได้เวลาน้อยกว่า
การจำลองเดียวกันยังสร้างการทดลองอีกรุ่นหนึ่งที่มีกลุ่มควบคุมเดิมและมีผลคงที่ ฮาซาร์ดจึงเป็นสัดส่วนโดยการออกแบบ (การตรวจให้ P = 0.92) hazard ratio ของรุ่นนี้ห่างจาก 1 มากกว่า คือ 0.78 (ช่วงเชื่อมั่น 95% คือ 0.68 ถึง 0.90) แต่ผลต่าง RMST ที่ 24 เดือนกลับน้อยกว่า คือ 1.33 เดือน (ช่วงเชื่อมั่น 95% คือ 0.49 ถึง 2.18) เทียบกับค่าจริง 1.22
ในการทดลองที่มีประโยชน์ช่วงแรก hazard ratio จริงใน 12 เดือนแรกคือ 0.60 ซึ่งแรงกว่าค่าคงที่ 0.79 ของรุ่นที่สอง การเสียชีวิตที่ป้องกันได้ตั้งแต่ต้นแต่ละครั้งเพิ่มเวลาปลอดเหตุการณ์เกือบตลอดช่วง 24 เดือน hazard ratio ค่าเดียวของการทดลองนั้น คือ 0.84 ก็ถูกดึงเข้าหา 1 ด้วยช่วงหลังที่ยาไม่ช่วยอีกแล้ว ช่วงนั้นรวมเดือนที่ 24 ถึง 36 ซึ่ง RMST(24) ไม่ได้ใช้
ผลต่าง RMST ที่ประมาณได้ของสองรุ่นมีช่วงเชื่อมั่นทับกัน คือ 0.49 ถึง 2.18 และ 1.04 ถึง 2.67 แต่ค่าจริงเรียงลำดับแบบเดียวกับค่าประมาณ คือ 1.22 เดือนเมื่อผลคงที่ เทียบกับ 1.74 เดือนเมื่อมีประโยชน์ช่วงแรก hazard ratio เรียงลำดับสองรุ่นกลับกัน คือ 0.79 สำหรับผลคงที่ เทียบกับ 0.84 สำหรับประโยชน์ช่วงแรก ในตัวอย่างจำลองขนาดใหญ่มาก ตัวสรุปทั้งสองตอบคำถามต่างกัน รายงานจึงอ่านได้ดีที่สุดเมื่อมีทั้งสองอย่างและกราฟ
| ตัวสรุป | ผลคงที่ | ประโยชน์ช่วงแรก (การทดลองข้างต้น) |
|---|---|---|
| การทดสอบฮาซาร์ดเป็นสัดส่วน | P = 0.92 | P = 0.0001 |
| hazard ratio ค่าประมาณ (ช่วงเชื่อมั่น 95%) และค่าจริง | 0.78 (0.68 ถึง 0.90) ค่าจริง 0.79 | 0.84 (0.74 ถึง 0.96) และ 0.84 ในตัวอย่างจำลองขนาดใหญ่มาก |
| ผลต่าง RMST ที่ 24 เดือน ค่าประมาณ (ช่วงเชื่อมั่น 95%) และค่าจริง | 1.33 เดือน (0.49 ถึง 2.18) ค่าจริง 1.22 | 1.86 เดือน (1.04 ถึง 2.67) ค่าจริง 1.74 |
โค้ด: strmst2 ใน Stata และ rmst2 ใน R
ใน Stata คำสั่งที่ผู้ใช้เขียนขึ้น strmst2 [4] คำนวณ RMST ของแต่ละกลุ่มจนถึง $\tau$ จากเส้น Kaplan-Meier พร้อมค่าคลาดเคลื่อนมาตรฐาน ผลต่าง และอัตราส่วน ออปชัน rmtl เพิ่มเวลาที่สูญเสีย ใน R ฟังก์ชัน rmst2 จากแพ็กเกจ survRM2 ทำสิ่งเดียวกัน แต่ละช่องด้านล่างแสดงเฉพาะบรรทัดของสคริปต์ที่รันการวิเคราะห์นี้ พร้อมผลลัพธ์ของการรันอยู่ข้างกัน ไฟล์ข้อมูลของการทดลองจำลองไม่ได้เผยแพร่ บรรทัดที่แสดงคือการวิเคราะห์ RMST ที่นำไปปรับใช้กับข้อมูลของคุณเองได้
ใน Stata คำสั่ง import delimited อ่านข้อมูลการทดลองจำลอง และ stset fu_months, failure(death == 1) id(id) ประกาศเวลาติดตามและเหตุการณ์ของผู้ป่วยแต่ละคน จากนั้น strmst2 arm, tau(24) rmtl ให้ตัวเลขในตาราง RMST ด้านบน ใน R ข้อมูล wn (การทดลองจำลอง) ถูกอ่านไว้ก่อนหน้าในสคริปต์ และ print(nrm) ที่อยู่ถัดไปในสคริปต์พิมพ์ผลลัพธ์ที่แสดง
Stata: strmst2 พร้อมออปชัน rmtl
* ---------------------------------------------------------------- non-proportional-hazards file: RMST and RMTL by arm
* the simulated trial file (not published)
import delimited using ../../datasets/W3/W3_nonph.csv, clear asdouble
stset fu_months, failure(death == 1) id(id)
strmst2 arm, tau(24) rmtl
. strmst2 arm, tau(24) rmtl
Number of observations for analysis = 1500
The truncation time: tau = 24 was specified.
Restricted Mean Survival Time (RMST) by arm
-----------------------------------------------------------
Group | Estimate Std. Err. [95% Conf. Interval]
---------+-------------------------------------------------
arm 1 | 18.742 0.276 18.201 19.284
arm 0 | 16.884 0.311 16.275 17.494
-----------------------------------------------------------
Restricted Mean Time Lost (RMTL) by arm
-----------------------------------------------------------
Group | Estimate Std. Err. [95% Conf. Interval]
---------+-------------------------------------------------
arm 1 | 5.258 0.276 4.716 5.799
arm 0 | 7.116 0.311 6.506 7.725
-----------------------------------------------------------
Between-group contrast (arm 1 versus arm 0)
------------------------------------------------------------------------
Contrast | Estimate [95% Conf. Interval] P>|z|
---------------------+--------------------------------------------------
RMST (arm 1 - arm 0) | 1.858 1.042 2.673 0.000
RMST (arm 1 / arm 0) | 1.110 1.060 1.163 0.000
RMTL (arm 1 / arm 0) | 0.739 0.646 0.845 0.000
------------------------------------------------------------------------
R: rmst2 จากแพ็กเกจ survRM2
# RMST still has a plain meaning when hazards are not proportional
nrm <- rmst2(wn$fu_months, wn$death, wn$arm, tau = 24)
> print(nrm)
The truncation time: tau = 24 was specified.
Restricted Mean Survival Time (RMST) by arm
Est. se lower .95 upper .95
RMST (arm=1) 18.742 0.276 18.201 19.283
RMST (arm=0) 16.884 0.311 16.275 17.493
Restricted Mean Time Lost (RMTL) by arm
Est. se lower .95 upper .95
RMTL (arm=1) 5.258 0.276 4.717 5.799
RMTL (arm=0) 7.116 0.311 6.507 7.725
Between-group contrast
Est. lower .95 upper .95 p
RMST (arm=1)-(arm=0) 1.858 1.043 2.672 0
RMST (arm=1)/(arm=0) 1.110 1.060 1.163 0
RMTL (arm=1)/(arm=0) 0.739 0.646 0.845 0
สิ่งที่ RMST ไม่ใช่
RMST ไม่ใช่มัธยฐานการรอดชีพ (median survival) คือเวลาที่กราฟการรอดชีพลดลงถึงครึ่งหนึ่ง ซึ่งเป็นเพียงจุดเดียวบนกราฟ ในการทดลองจำลอง มัธยฐานจริงคือ 21.66 เดือนเมื่อไม่ได้รับยา และ 25.15 เดือนเมื่อได้รับยา ช่องว่างนี้ตอบคำถามคนละข้อ RMST ก็ไม่ใช่เวลารอดชีพเฉลี่ยแบบไม่จำกัดช่วง ซึ่งเป็นพื้นที่ใต้กราฟทั้งเส้นและต้องมีการติดตามจนสุดปลายกราฟ ในที่นี้ราวครึ่งหนึ่งของแต่ละกลุ่มยังมีชีวิตอยู่ที่เดือนที่ 24 และไม่มีใครถูกติดตามเกินเดือนที่ 36
RMST ไม่ได้เป็นอิสระจาก $\tau$ ผลต่างของ RMST โดยทั่วไปเปลี่ยนไปตามขอบเขตเวลา ผลต่างที่รายงานโดยไม่ระบุขอบเขตเวลาจึงอ่านไม่ได้ RMST ก็ไม่ได้มาแทนกราฟ กราฟคู่ที่ต่างกันอาจมีผลต่างของ RMST เดียวกันได้ กราฟ Kaplan-Meier พร้อมจำนวนผู้ที่ยังเสี่ยงอยู่จึงยังต้องอยู่ในรายงาน [5]
ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยและวิธีแก้
-
"ควรใช้ RMST แทน hazard ratio"
RMST และ hazard ratio ตอบคำถามต่างกันจากกราฟชุดเดียวกัน และการทดลองจำลองต้องใช้ทั้งสองอย่างจึงอ่านผลได้ถูกต้อง
วิธีแก้: RMST ตอบว่าได้เวลาปลอดเหตุการณ์เพิ่มเท่าไรจนถึงขอบเขตเวลาที่ระบุ มันเสริม hazard ratio และกราฟ ไม่ใช่แทนที่ และมันขึ้นกับขอบเขตเวลา ซึ่งต้องเลือกไว้ล่วงหน้า
-
"hazard ratio เท่ากับ 0.70 หมายความว่าเสียชีวิตน้อยลง 30%"
hazard ratio คืออัตราส่วนของอัตราการเกิดเหตุการณ์ ไม่ใช่อัตราส่วนของสัดส่วนผู้ป่วย และไม่มีหน่วยเวลา
วิธีแก้: hazard ratio เท่ากับ 0.70 เปรียบเทียบอัตราการเกิดเหตุการณ์ในผู้ป่วยที่ยังไม่เกิดเหตุการณ์ สรุปตลอดช่วงติดตามภายใต้ข้อสมมติ proportional hazards ส่วนผลต่างของสัดส่วนผู้เสียชีวิต ณ เวลาที่ระบุต้องอ่านจากกราฟการรอดชีพ ไม่ใช่จาก hazard ratio
-
"ผลต่างของ RMST 1.8 เดือนหมายความว่าผู้ป่วยที่ได้รับการรักษาทุกคนได้เวลาเพิ่ม 1.8 เดือน"
ผลต่างเป็นค่าเฉลี่ยของผู้ป่วย บางคนอาจได้เพิ่มมากกว่านั้นมาก และบางคนไม่ได้เลย และการทดลองแบบกลุ่มขนานบอกไม่ได้ว่าเป็นใคร
วิธีแก้: อ่านเป็นค่าเฉลี่ยระดับประชากร ภายในขอบเขตเวลา ผู้ป่วยที่ถูกสุ่มให้ได้รับการรักษามีเวลาปลอดเหตุการณ์นานกว่าโดยเฉลี่ย 1.8 เดือน
-
"ผลต่างของ RMST 1.8 เดือนหมายความว่ามัธยฐานยาวขึ้น 1.8 เดือน"
มัธยฐานคือจุดเดียวบนกราฟ ส่วน RMST คือพื้นที่ทั้งหมดจนถึง tau
วิธีแก้: ให้หาผลต่างของมัธยฐานจากมัธยฐานสองค่าเท่านั้น และเฉพาะเมื่อกราฟทั้งสองลงถึงครึ่งหนึ่งแล้ว
-
"ผลต่างของ RMST 1.8 เดือนหมายความว่าการรอดชีพที่ 24 เดือนสูงกว่า 1.8 จุดเปอร์เซ็นต์"
การรอดชีพ ณ เวลาหนึ่งคือความน่าจะเป็น ส่วน RMST คือเวลาที่สะสม หน่วยเป็นเดือน
วิธีแก้: ให้อ่านผลต่างของการรอดชีพ ณ เวลาที่ระบุจากกราฟ และอ่านผลต่างของ RMST เป็นเดือนที่ได้เพิ่มจนถึง tau
-
"ตั้ง tau ได้หลังดูกราฟแล้ว"
ขอบเขตเวลาที่วางไว้ตรงจุดที่ช่องว่างดูใหญ่ที่สุดมักทำให้ผลต่างดูมากเกินจริง และช่วงเชื่อมั่นตามปกติใช้ไม่ได้อีก
วิธีแก้: กำหนด tau ไว้ล่วงหน้าจากคำถามทางคลินิกและแผนการติดตาม เขียนไว้กับทุกค่าประมาณ เช่น RMST(24) และรายงานขอบเขตเวลาอื่นเป็นการวิเคราะห์ความไว
สิ่งที่ควรทำในการวิเคราะห์ของคุณเอง
- เลือก $\tau$ จากคำถามทางคลินิกและเวลาติดตามขั้นต่ำที่วางแผนไว้ เขียนลงในโปรโตคอลหรือแผนการวิเคราะห์ และตรวจว่าเมื่อถึงเวลานั้นยังมีผู้ป่วยที่เสี่ยงอยู่ในทั้งสองกลุ่มมากพอ
- มักรายงาน RMST ของแต่ละกลุ่ม ผลต่างพร้อมช่วงเชื่อมั่น และขอบเขตเวลาไว้ด้วยกันในประโยคเดียว
- พิจารณาเพิ่มอัตราส่วนของ RMST หรืออัตราส่วนของ RMTL อัตราส่วนของ RMTL มักเป็นมาตรวัดสัมพัทธ์ที่บอกได้มากกว่าเมื่อผู้ป่วยส่วนใหญ่ปลอดเหตุการณ์ตลอดช่วงเวลา
- มักแสดงกราฟ Kaplan-Meier พร้อมจำนวนผู้ที่ยังเสี่ยงอยู่ ไว้ข้าง RMST หรือ hazard ratio ทุกครั้ง
- พิจารณากำหนด RMST ไว้ล่วงหน้าคู่กับ hazard ratio แทนที่จะเพิ่มเมื่อการตรวจฮาซาร์ดเป็นสัดส่วนไม่ผ่าน เมื่อฮาซาร์ดดูไม่เป็นสัดส่วน hazard ratio เฉพาะช่วงเวลาอาจช่วยแสดงว่าผลอยู่ที่ใด และควรอ่าน hazard ratio ของช่วงหลังเป็นเพียงการบรรยาย เพราะมันเปรียบเทียบเฉพาะผู้ป่วยที่รอดผ่านช่วงแรกมาได้
- เมื่อต้องการปรับด้วยตัวแปรร่วมที่จุดเริ่มต้น สามารถสร้างแบบจำลองของ RMST โดยตรงได้ วิธีหนึ่งคำนวณค่าสังเกตเทียม (pseudo-observation) ของผู้ป่วยแต่ละคนจาก RMST ของทั้งตัวอย่างและ RMST ที่คำนวณใหม่โดยไม่รวมผู้ป่วยคนนั้น แล้วใช้แบบจำลองเชิงเส้นนัยทั่วไป (generalised linear model) กับค่าเหล่านี้ พร้อมค่าคลาดเคลื่อนมาตรฐานแบบแซนด์วิช (robust standard error) ซึ่งคำนึงถึงว่าค่าสังเกตเทียมไม่เป็นอิสระต่อกัน [6] อีกวิธีหนึ่งคือแบบจำลองถดถอยของค่าเฉลี่ยแบบจำกัดช่วง [7]
อภิธานศัพท์
- censoring (การเซ็นเซอร์)
- การติดตามที่ไม่ครบ ซึ่งรู้เพียงว่าผู้ป่วยปลอดเหตุการณ์ถึงเวลาหนึ่ง
- administrative censoring (การเซ็นเซอร์ตามกำหนดสิ้นสุดการศึกษา)
- การเซ็นเซอร์ที่เกิดจากการสิ้นสุดการติดตามตามแผน ไม่ใช่เพราะสิ่งใดเกี่ยวกับผู้ป่วย
- informative censoring (การเซ็นเซอร์แบบให้ข้อมูล)
- การเซ็นเซอร์ที่สัมพันธ์กับความเสี่ยงของเหตุการณ์ ทำให้ผู้ป่วยที่ออกจากชุดเสี่ยงมีความเสี่ยงในอนาคตไม่เหมือนผู้ที่ยังอยู่ กรณีที่ไม่เป็นเช่นนั้นเรียกว่าการเซ็นเซอร์แบบอิสระ หรือแบบไม่ให้ข้อมูล (non-informative)
- survival function (ฟังก์ชันการรอดชีพ)
- S(t) คือความน่าจะเป็นที่จะยังปลอดเหตุการณ์ ณ เวลา t
- Kaplan-Meier estimator (ตัวประมาณ Kaplan-Meier)
- ค่าประมาณแบบผลคูณจำกัด (product-limit) ของฟังก์ชันการรอดชีพที่คำนึงถึงการเซ็นเซอร์ โดยสมมติว่าการเซ็นเซอร์ไม่ขึ้นกับความเสี่ยงของเหตุการณ์
- hazard ratio (อัตราส่วนฮาซาร์ด)
- อัตราส่วนของฮาซาร์ดของสองกลุ่ม ซึ่งเป็นอัตราการเกิดเหตุการณ์ในผู้ป่วยที่ยังปลอดเหตุการณ์ ไม่ใช่อัตราส่วนของความเสี่ยง
- non-proportional hazards (ฮาซาร์ดไม่เป็นสัดส่วน)
- hazard ratio ที่เปลี่ยนไปตามเวลาติดตาม ตัวเลขเดียวจึงอธิบายไม่ได้
- restricted mean survival time (ระยะเวลารอดชีพเฉลี่ยแบบจำกัดช่วง)
- RMST(tau) คือพื้นที่ใต้กราฟการรอดชีพจนถึง tau หรือเวลาปลอดเหตุการณ์เฉลี่ยภายในช่วงนั้น
- tau (the horizon) (tau (ขอบเขตเวลา))
- เวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งใช้คำนวณค่าเฉลี่ยแบบจำกัดช่วงจนถึงเวลานั้น
- restricted mean time lost (ระยะเวลาที่สูญเสียเฉลี่ยแบบจำกัดช่วง)
- RMTL(tau) เท่ากับ tau ลบ RMST(tau) คือเวลาเฉลี่ยที่เสียไปกับเหตุการณ์ก่อน tau
- median survival (มัธยฐานการรอดชีพ)
- เวลาที่กราฟการรอดชีพลดลงถึงครึ่งหนึ่ง
- robust (sandwich) standard error (ค่าคลาดเคลื่อนมาตรฐานแบบแซนด์วิช (robust standard error))
- ค่าคลาดเคลื่อนมาตรฐานที่ยังใช้ได้เมื่อแบบจำลองความแปรปรวนผิด ถ้าแบบจำลองค่าเฉลี่ยถูก และบางรูปแบบของมันคำนึงถึงข้อมูลที่ไม่เป็นอิสระต่อกันด้วย
เอกสารอ้างอิง
- Royston P, Parmar MKB. Restricted mean survival time: an alternative to the hazard ratio for the design and analysis of randomized trials with a time-to-event outcome. BMC Med Res Methodol. 2013;13:152. doi:10.1186/1471-2288-13-152 https://doi.org/10.1186/1471-2288-13-152
- Uno H, Claggett B, Tian L, et al. Moving beyond the hazard ratio in quantifying the between-group difference in survival analysis. J Clin Oncol. 2014;32(22):2380-2385. doi:10.1200/JCO.2014.55.2208 https://doi.org/10.1200/JCO.2014.55.2208
- Tian L, Jin H, Uno H, Lu Y, Huang B, Anderson KM, Wei LJ. On the empirical choice of the time window for restricted mean survival time. Biometrics. 2020;76(4):1157-1166. doi:10.1111/biom.13237 https://doi.org/10.1111/biom.13237
- Cronin A, Tian L, Uno H. strmst2 and strmst2pw: new commands to compare survival curves using the restricted mean survival time. Stata J. 2016;16(3):702-716. doi:10.1177/1536867X1601600310 https://doi.org/10.1177/1536867X1601600310
- Kim DH, Uno H, Wei LJ. Restricted mean survival time as a measure to interpret clinical trial results. JAMA Cardiol. 2017;2(11):1179-1180. doi:10.1001/jamacardio.2017.2922 https://doi.org/10.1001/jamacardio.2017.2922
- Andersen PK, Hansen MG, Klein JP. Regression analysis of restricted mean survival time based on pseudo-observations. Lifetime Data Anal. 2004;10(4):335-350. doi:10.1007/s10985-004-4771-0 https://doi.org/10.1007/s10985-004-4771-0
- Tian L, Zhao L, Wei LJ. Predicting the restricted mean event time with the subject's baseline covariates in survival analysis. Biostatistics. 2014;15(2):222-233. doi:10.1093/biostatistics/kxt050 https://doi.org/10.1093/biostatistics/kxt050
ประเด็นสำคัญ
- RMST(tau) คือพื้นที่ใต้กราฟการรอดชีพจนถึงขอบเขตเวลา tau หรือเวลาปลอดเหตุการณ์เฉลี่ยภายในช่วงนั้น หน่วยเป็นเดือน
- การหาค่าเฉลี่ยของเวลาที่สังเกตได้ใช้ได้เฉพาะเมื่อไม่มีการเซ็นเซอร์ เมื่อมีการเซ็นเซอร์ RMST ประมาณด้วยพื้นที่ใต้เส้นขั้นบันได Kaplan-Meier ซึ่งเป็นผลรวมของสี่เหลี่ยมผืนผ้า โดยสมมติว่าการเซ็นเซอร์ไม่เกี่ยวกับความเสี่ยงของเหตุการณ์
- ขอบเขตเวลาเป็นส่วนของคำถาม tau จึงต้องกำหนดไว้ล่วงหน้า มีความหมายทางคลินิก และอยู่ในช่วงที่ยังมีผู้ป่วยเสี่ยงอยู่มากพอในทั้งสองกลุ่ม
- ในการทดลองจำลอง hazard ratio ค่าเดียวที่ 0.84 เฉลี่ยประโยชน์ช่วงแรกเข้ากับการไม่มีประโยชน์ช่วงหลัง ขณะที่ RMST อ่านตรง ๆ ได้ว่าได้เวลาเพิ่ม 1.86 เดือนโดยเฉลี่ยภายใน 24 เดือน
- ให้รายงาน RMST พร้อมขอบเขตเวลาไว้ข้าง hazard ratio และกราฟ Kaplan-Meier ในฐานะส่วนเสริม ไม่ใช่ส่วนทดแทน
อ่านต่อในวิกิ: [[survival-analysis-kaplan-meier-cox-th]] [[time-to-event-survival-analysis-th]]