Linjen och molnet

En visuell guide till regressionsmodeller
i klinisk kemi

Filip Landgren

Sir Francis Galton

Sir Francis Galton

1822–1911

Halvkusin till Darwin. Rastlös viktoriansk forskare som rörde sig mellan ärftlighet, meteorologi och statistik. Mätte föräldrars och barns längder, ritade in frekvenserna i ett rutnät — och såg att konturerna bildade ellipser.

Ellipsens form var hans mått på samvariation: smal och brant = starkt samband. Det var korrelation — knappt tio år innan Pearson formaliserade r (1895–96).

Galtons ellips

Galton 1886, Plate X — ellipsdiagram över föräldrars och barns längder

Plate X ur Regression towards Mediocrity in Hereditary Stature (1886)

Vad är r ?

r mäter molnets form — inte en linje genom det.

Restriction of range

Korrelation ≠ överensstämmelse

Bland–Altman

OLS — den osynliga defaulten

Deming — principbaserat standardval

Passing–Bablok — robust alternativ

Regression dilution

Modellkonvergens

Regressionens roll

Slope ≠ 1 → proportionell bias

Intercept ≠ 0 → konstant bias

r mäter samvariation mellan två variabler — det har inget med regression att göra.
R² = 1 − SSres / SStot — andelen varians som modellen förklarar. Att R² = r² är en egenskap hos OLS, inte en allmän sanning.

Ser ni någon skillnad?

Regressionsmodeller har inga ögon

Ptolemaios geocentriska modell med epicykler

Alla modeller är geocentriska

Identisk statistik kan dölja helt olika verkligheter — och en modell med fel antaganden kan ändå ge bra prediktioner.

Ptolemaios epicykler förutsade planetpositioner med hög precision. Ontologin var felaktig.

"Alla regressionsmodeller är geocentriska — men de är inte lika geocentriska. Antaganden om felstruktur avgör vilken slope du får."

Heteroskedasticitet

Viktad Deming (konstant-CV-Deming): vikt = 1/(analytisk varians vid den koncentrationen), i praktiken 1/(skattad koncentration)² → varje koncentrationsnivå bidrar lika. Rekommenderad default vid konstant CV enligt CLSI EP09c 6.2.2.

Log-transform: logaritmera först → spridningen blir konstant. Kör Deming på log-skalan, baktransformera.

Passing–Bablok: rangordnar slopes — inga vikter behövs; "viable" vid konstant CV enligt EP09c, men kräver fler prov än parametriska metoder för samma precision.

Varför modellvalet spelar roll

  • r mäter samvariation — inte överensstämmelse, inte bias, inte utbytbarhet
  • OLS antar att x är felfri — det är den aldrig vid metodjämförelse. Slope attenueras.
  • Deming modellerar felet i båda axlarna — det är det korrekta antagandet när vi jämför två mätmetoder
  • Passing–Bablok är robust — men robusthet är inte alltid en fördel. Den använder inte imprecisionsdata och bygger på ett dolt antagande om felkvoten.
  • När mätfelet är litet i förhållande till mätområdet konvergerar modellerna — men det är felstrukturen som avgör, inte r-värdet

"Välj modell efter antaganden — inte efter bekvämlighet."

Källor

  • CLSI EP09c, 3rd ed. 2018. Measurement Procedure Comparison and Bias Estimation Using Patient Samples. Kap. 6.2 (regressionsval), app. B (viktad Deming), app. G (r och x-område), app. I (Passing–Bablok), app. K (KI för bias).
  • Linnet K. Performance of Deming regression analysis in case of misspecified analytical error ratio. Clin Chem 1998;44:1024–31.
  • Linnet K. Necessary sample size for method comparison studies based on regression analysis. Clin Chem 1999;45:882–94.
  • Stöckl D, Dewitte K, Thienpont LM. Validity of linear regression in method comparison studies. Clin Chem 1998;44:2340–6.
  • Passing H, Bablok W. J Clin Chem Clin Biochem 1983;21:709–20 (Part I) och 1984;22:431–45 (Part II).
  • Baumdicker F, Hölker U. Stat Probab Lett 2020;164:108801.
  • Galton F. Regression towards mediocrity in hereditary stature. J Anthropol Inst 1886;15:246–63.
  • Anscombe FJ. Am Stat 1973;27:17–21. Matejka J, Fitzmaurice G. Same stats, different graphs. CHI 2017.
  • McElreath R. Statistical Rethinking, 2nd ed. 2020, kap. 4.
"Uppgiften är inte att se vad ingen ännu har sett, utan att tänka vad ingen ännu har tänkt — om det som alla ser."

Arthur Schopenhauer, Parerga und Paralipomena (1851)

Tack

Filip Landgren