“Cox 部分似然的每次事件得分贡献,就是实际事件者协变量减去风险集加权均值。Schoenfeld 残差把这些贡献逐次保留:即使总得分为零,早晚残差的趋势仍可揭示固定系数遗漏的时间结构。”
形式陈述
在无并列事件的Cox 模型中,
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
为什么对时间画图有用
若实际系数是
其中
一种检验方式是考虑
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
如果本次事件来自
再看一组示意残差:早期两次为
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
- David Schoenfeld, Partial residuals for the proportional hazards regression model, Biometrika 69, 1982, pp. 239–241,事件残差的原始定义。
- R survival documentation, cox.zph: Test the Proportional Hazards Assumption, “Details” and “Value”,缩放残差、时间变换和检验输出。
- Therneau and Grambsch, Modeling Survival Data: Extending the Cox Model, Springer, 2000, Chapter 6,比例风险诊断。