Skip to content

定义Definition

Schoenfeld 残差

Schoenfeld residuals

把事件者协变量与风险集加权均值之差按时间检查,识别固定 Cox 系数遗漏的时间结构。

形式陈述 ​

在无并列事件的Cox 模型中,tj 时刻由 ij 发生事件。给定拟合系数 β^,定义向量残差

rj=zij(tj)−z¯β^(tj),z¯β(t)=∑k∈R(t)zk(t)eβTzk(t)∑k∈R(t)eβTzk(t).

它是“实际事件者的协变量”减去“模型预期事件者的协变量”。每个事件时刻有一个残差向量;删失者没有独立的一行事件残差,却会通过风险集影响其他人的残差。

对固定参数另记 rj(β)=zij(tj)−z¯β(tj),所以前面的拟合残差为 rj=rj(β^)。在真参数 β0 处,条件于事件前历史以及这一刻恰有一个事件,rj(β0) 的均值为零。这是风险集条件概率的直接结果。拟合值处,若无惩罚且最大值为有限的内部点,∑jrj=U(β^)=0。总和为零只是得分方程,不能据此认定比例风险成立。

为什么对时间画图有用 ​

若实际系数是 β(t),而用常数 β∗ 比较,为说明机制先把 β∗ 视为固定参数,并使用 rj(β∗)=zij(tj)−z¯β∗(tj)。固定非空有限风险集及其有限协变量值后,加权均值是参数的光滑函数,其 Jacobian 正是同一权重下的协方差矩阵。由多元 Taylor 展开,局部得到

E[rj(β∗)∣Ftj−,一次事件]≈Vj{β(tj)−β∗},

其中 Vj 是在 β∗ 处计算的风险集加权协变量协方差,固定风险集下余项为 O(‖β(tj)−β∗‖2)。于是残差随时间的系统趋势能暴露系数漂移。乘上适当协方差逆的缩放残差,更接近系数变化的量纲;实际软件会使用整体信息与事件数等稳定化约定,不应把不同程序的纵轴未经核对就混用。

一种检验方式是考虑 β(t)=β+θg(t),检验 θ=0。得分中出现 ∑jg(tj)rj。这解释了为什么选择原时间、对数时间或秩变换会改变检验针对的偏离,而不只是改变画图外观。

直觉

一条固定风险比能否概括整个随访过程?总似然拟合得不错,并不排除模型早期高估、晚期低估同一组的风险。Schoenfeld 残差把每次事件留下的协变量偏差保留下来,让这种时间结构可见。

例子与边界

逐项计算与一个反例 ​

某次事件的风险集中有三人,协变量分别为 0,1,2。在候选参数 β=log⁡2 下,相对风险权重为 1,2,4,因此

z¯β=0×1+1×2+2×41+2+4=107.

如果本次事件来自 z=0 的人,残差为 −10/7;若来自 z=2 的人,则为 4/7。三个可能残差分别乘以事件来源概率 1/7,2/7,4/7 后相加,确实为零。这一条件均值核验是定义的概率含义。

再看一组示意残差:早期两次为 0.6,0.4,晚期两次为 −0.4,−0.6。总和是零,却呈现清楚的下降趋势。若取时间分数 g=(−1.5,−0.5,0.5,1.5),则 ∑jgjrj=−2.2。这个数不是已经标准化的检验统计量,但说明早晚相抵会隐藏在总得分中。

诊断步骤与边界 ​

先保留拟合时的风险集、协变量编码及并列事件处理方式;再计算每个事件的残差;随后画缩放残差对选定时间变换的平滑图,并结合相应得分检验和不确定区间。若发现趋势,可加入事先有意义的时间交互,或对不需估计效应的变量分层,再检查修改后的模型。

尾部风险集稀少,图上的摆动可能只是信息不足。单个离群事件也能产生明显斜率。不能用一条不显著的检验结果证明比例风险正确,更不能把它当成独立删失、协变量函数形式和因果无混杂的共同检验。

反过来,显著趋势也不唯一指向“真实治疗效应改变”。遗漏协变量、错误函数形式、群体异质性以及时间记录错误都可能留下类似痕迹,诊断之后还需要回到数据生成过程。

推论与应用

残差图回答的是固定 Cox 系数是否适合描述时间结构。如果真正关注的是一段时间内累计获得多少生存时间,可以转向限定时间平均生存,而不是为了得到单个风险比不断修改图形或筛选时间窗。

参考资料
关系图谱6 个相邻概念 · 2 类关系

拖动节点调整位置。

显示关系

显示:依赖

  1. 前置三跳
  2. 前置二跳
  3. 前置一跳
  4. 当前条目
  5. 后续一跳
  6. 后续二跳
  7. 后续三跳
文字版关系按与当前条目的最短距离分组
类型化关系