臨床場景:一位確診吞嚥障礙的高齡失智症患者,從入住加護病房起,臨床團隊最關心的問題不只是「這個患者最終會不會發生吸入性肺炎?」更重要的是:「從入院起,大約多少天後會發生?吞嚥障礙患者比一般患者快多少天?復健介入能否延後肺炎的發生時間?」這些問題,都需要存活分析才能回答。
為什麼需要存活分析?
前幾章我們分析的是「發生了什麼」(有無差異、效果大小)或「發生了多少」(均值、迴歸係數)。但臨床研究中有一類關鍵問題,必須同時追蹤事件是否發生以及發生在什麼時間點。
第1章到第19章建立了完整的統計工具箱:描述統計、假說檢定、相關迴歸、變異數分析、邏輯迴歸、縱向分析。本章是最後一章,要學習的是當時間本身就是分析核心時,我們所使用的一套方法,存活分析(Survival Analysis)。
三個核心概念
存活時間(Time-to-Event)
從觀察起點(如入院、手術、診斷)到事件發生的時間長度。「事件」不一定是死亡,可以是肺炎發生、再住院、功能恢復等任何我們關心的結局。
事件(Event / Failure)
我們所定義的「發生了」,例如死亡、吸入性肺炎、拔管、出院、復發。一旦事件發生,觀察即告結束(對該受試者而言)。事件的定義需在研究設計時明確指定。
設限(Censoring)
觀察期間受試者未發生事件即離開追蹤(失訪、研究結束、死於其他原因)。我們只知道他「至少」存活了那麼長,但不知道真正的事件時間。
設限的種類
設限是存活分析中最獨特、也最需要理解的概念。它不是「缺失資料」,而是部分資訊,我們不能丟棄,因為每一個設限觀察值都告訴我們「這個人至少存活了這麼久」。
右設限(Right Censoring),最常見
事件尚未發生時研究就結束了,或受試者在事件發生前就失訪/退出。我們只知道到最後一次觀察時他還沒有發生事件。臨床試驗追蹤期結束時,仍存活的患者均屬右設限。
左設限(Left Censoring)
事件在觀察期開始前就已發生,但確切時間不知道。例如:某患者在首次回診時已被確認有吸入性肺炎,但確切發生時間無法確定。臨床上較少見。
區間設限(Interval Censoring)
只知道事件發生在某兩個時間點之間,例如:兩次門診之間(第3個月和第6個月之間)肺炎發生,但不知道確切哪一天。需要特殊方法處理。
為什麼不能用一般迴歸?
你可能會想:如果依變項是「發生肺炎的天數」,直接用線性迴歸不就好了?或者用邏輯迴歸分析「有無發生肺炎」不也可以?
線性迴歸無法處理設限
設限觀察值的存活時間是「至少」而非確定值。直接放入線性迴歸會低估事件時間,導致係數偏誤。設限資訊必須以特殊方式納入分析。
邏輯迴歸丟失時間資訊
邏輯迴歸只問「有無發生」,完全忽略「何時發生」。對於追蹤時間不等(有人追蹤90天,有人追蹤180天)的資料,簡單的是/否分類會造成嚴重偏誤。
存活分析同時處理兩者
存活分析方法(K-M曲線、Log-rank檢定、Cox模型)專為這類資料設計,既能利用設限觀察值的部分資訊,又能處理不等追蹤時間,給出無偏估計。
存活分析的基本概念示意
下圖呈現一個包含8名患者的追蹤示意圖。每條橫線代表一位患者,藍點代表事件發生,空心圓代表設限(追蹤結束但未發生事件):
患者3、5、7為設限觀察值。他們提供「至少活了這麼久沒有發生肺炎」的資訊,不可直接排除。
本章學習目標
- 說明存活時間、事件、設限三個核心概念,並解釋為何一般迴歸無法直接處理存活資料。
- 繪製並解讀 Kaplan-Meier 存活曲線,包括中位存活時間與信賴區間。
- 使用 Log-rank 檢定比較兩組或多組存活曲線。
- 理解 Cox 等比例風險模型的公式,並正確解讀風險比(Hazard Ratio, HR)。
- 說明等比例風險假設的意義,並了解如何檢驗此假設。
- 在 SPSS 中完成 K-M 曲線、Log-rank 及 Cox 迴歸分析,並對應 Cheng et al.(2023)的研究發現。