2. 填补的方法

      SAS中给出了不针对不同类型的填补变量、协变量以及不同缺失模式下填补方法的汇总,具体可以参考SAS Help。填补的方法包括Monotone缺失模式下的Regression、Monotone和Non-monotone模式下都可以用的FCS和MCMC等。Regression方法用的较多,同时也比较好理解,FCS和MCMC则相对比较复杂一些。汇总了各个方法相应的填补过程及相关公式,可以帮助更好的理解方法。

1. Regression imputation

      该填补方法只能在Monotone缺失模式下使用。
      填补基于线性回归,待填补变量作为因变量,其余认为可能与缺失数据有关的变量作为自变量。模型的回归参数通过待填补变量完整的记录估计,因此该模型假设的是缺失受试者与不缺失的受试者具有相同的趋势。
      如访视3缺失,在Monotone模式下,Y_1,...,Y_2均有数据。
      回归模型将基于Y_1,Y_2,Y_3均有数据的记录进行估计,即Y_{i,3,obs}=β_{0,3}+β_{1,3}Y_{i,1,obs}+β_{2,3}Y_{i,2,obs}+e_{i,3}
      i:第i个受试者, 通过不缺失的记录获得模型参数。
      Y_3缺失的受试者将通过上述模型进行估计。 访视4、5、6、... ...、i 缺失的受试者,重复上述的过程,模型的自变量将包括对应的i-1个访视的结果。
      实际填补时,由于需要随机产生数据,而每次填补将产生不同的数据,填补结果并不直接来源于上述的回归方程,而是通过该方程相关的参数产生一个多元正态分布,每次填补时从该分布中随机产生一组β用于填补。
      公式帮助理解:

Source: Multiple Imputation and its Application

2. Full Conditional Specification

      FCS可以同时用于Monotone和non-monotone两种缺失模式。该方法使用一系列单变量模型(每个待填补变量对应一个模型,变量填补顺序与Var中声明顺序相同),类似于前面提到的回归填补。填补包括Fill-in和Imputation两步:
      1. Fill-inY_1缺失,则通过已观测到的Y_{1(obs)}产生条件概率分布P(θ_1|Y_{1(obs)}),从贝叶斯后验分布中产生新的参数{θ_1^{(0)}}\thicksim P(θ_1|Y_{1(obs)}),填补值Y_{1(*)}^{(0)}\thicksim P(Y_1|θ_1^{(0)})。填补完成后,再用已填补完的数据及已观测到的数据Y_{1(obs)}+Y_{1(*)}^{(0)}重复上述步骤,填补第2个缺失变量,θ_2^{(0)}\thicksim P(θ_2|Y_{1(obs)}+Y_{1(*)}^{(0)},Y_{2(obs)})Y_2^{(0)}\thicksim P(Y_2|θ_2^{(0)})。直到所有变量填补完成。
      2. Imputation:该步骤中进行填补。填补Y_1时,将Y_1未缺失的记录及其他变量(Y_2^{(t)},...,Y_p^{(t)})均放入模型,从模型中获得新的参数θ_1^{(t+1)} \thicksim P(θ_1|Y_{1(obs)},Y_2^{(t)},...,Y_p^{(t)} ),产生填补值Y_{1(*)}^{(t+1)}。填补Y_2时,同样将已填补完的Y_1及未缺失的Y_1, Y_2放入模型填补Y_2。t为迭代次数,t=0时即为第1步中产生的值,t>0时为第t次迭代的值。SAS中通过NBITER=控制迭代次数,FCS命令来实现。
     公式帮助理解:

Source: SAS Help
     

3. Joint modeling

      该方法与FCS类似,可以同时用于monotone和non-monotone,但并不采用回归填补,而是通过MCMC(Markov Chain Monte Carlo)法从贝叶斯后验分布中抽样以产生每次填补值。
      SAS中通过MCMC命令来实现。
      当使用MCMC时,Class选项不能使用。分类变量需要以数值的形式进入模型,多分类变量以dummy code进入。


Source: SAS Help / Multiple Imputation and its Application / Clinical Trials with Missing Data
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