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Pruebas no paramétricas para comparar curvas de supervivencia ...

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REVISTA INGENIERíA UC, VOL. 16, NO. 3,DICIEMBRE 2009 58 - 71<strong>Pruebas</strong> <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricas <strong>para</strong> com<strong>para</strong>r <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong> dos grupos queexperimentan eventos recurrentesCarlos Martínez ∗,a , Guillermo Ramírez b , Maura Vásquez ba Universidad <strong>de</strong> Carabobo. Facultad <strong>de</strong> Ingeniería. Escuela <strong>de</strong> Ingeniería Química. Valencia–Venezuela.b Universidad Central <strong>de</strong> Venezuela. Caracas–VenezuelaEl objetivo <strong>de</strong>l presente trabajo consiste en proponer estadísticos <strong>de</strong> contraste <strong>para</strong> com<strong>para</strong>r <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong>dos grupos que experimentan eventos recurrentes. La i<strong>de</strong>a proviene <strong>de</strong> los mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong>l análisis clásico yconstituyen generalizaciones <strong>de</strong> los estadísticos <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ción pon<strong>de</strong>rados <strong>de</strong>l análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> tradicional. Unevento es recurrente si pue<strong>de</strong> ocurrir en más <strong>de</strong> una ocasión en la unidad bajo estudio. Hasta la década <strong>de</strong> los años ochenta,el análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> se había centrado en el estudio <strong>de</strong> una única ocurrencia <strong>de</strong>l evento por unidad <strong>de</strong> estudio. Sinembargo, en investigaciones recientes se han propuesto varios mo<strong>de</strong>los <strong>para</strong> estudiar este tipo <strong>de</strong> fenóme<strong>no</strong>s. Estos eventosson fenóme<strong>no</strong>s que ocurren en muchas áreas, infinida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> eventos <strong>de</strong> este tipo suelen ocurrir en nuestro entor<strong>no</strong>, como:enfermeda<strong>de</strong>s virales, aparición <strong>de</strong> tumores cancerige<strong>no</strong>s, fiebres, fallas en maquinarias y equipos, nacimientos, homicidios,terremotos, lluvias, erupciones <strong>de</strong> volcanes, acci<strong>de</strong>ntes laborales, acci<strong>de</strong>ntes automovilísticos, entre otros. Recientemente, sehan <strong>de</strong>sarrollo <strong>no</strong>vedosas técnicas y mo<strong>de</strong>los <strong>para</strong> estudiar los fenóme<strong>no</strong>s recurrentes. En esta investigación, se enumeranalgu<strong>no</strong>s <strong>de</strong> ellos y nuestro objetivo es la com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> entre grupos que experimentan estosfenóme<strong>no</strong>s. Nos proponemos, generar estadísticos <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ción que permitan medir las diferencias estadísticas <strong>de</strong> las <strong>curvas</strong><strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> estimadas con los mo<strong>de</strong>los <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricos. La i<strong>de</strong>a consiste en generalizar los estadísticos pon<strong>de</strong>rados<strong>de</strong>l análisis clásico al caso recurrente. En la investigación se diseñarán rutinas en lenguaje R <strong>para</strong> evaluar los estadísticospropuestos. En este trabajo se emplean la base <strong>de</strong> datos <strong>de</strong>l experimento <strong>de</strong> Byar, que es un experimento que mi<strong>de</strong> los tiempos(meses) <strong>de</strong> reapariciones <strong>de</strong> tumores <strong>de</strong> ciento dieciséis (116) pacientes enfermos con cáncer superficial <strong>de</strong> vejiga tratado con:placebo, thiotepa y piridoxina. El objetivo <strong>de</strong>l estudio en esta aplicación consiste en com<strong>para</strong>r las <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong>los tres grupos, medidos dos a dos, <strong>para</strong> <strong>de</strong>terminar si existen diferencias significativas entre los tratamientos.Palabras clave: Análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>, eventos recurrentes, pruebas <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricasNon<strong>para</strong>metric Tests for Comparison Survival Curves of Two Groups with RecurrentEventsResumen.-Abstract.-The objective of this paper is to propose statistical to compare survival curves of groups what experienced recurrent events.The i<strong>de</strong>a comes from the comparison of the mo<strong>de</strong>ls of classical analysis and they are generalizations of the statisticalcomparison of the weighted traditional survival analysis. An event is recurring if it can happen more than once in the unitun<strong>de</strong>r study. Survival analysis techniques have traditionally had focused its study of a single occurrence of the event perunit. However, recent research has proposed several mo<strong>de</strong>ls to study such phe<strong>no</strong>mena. These events are phe<strong>no</strong>mena thatoccur in many areas. Infinities such events tend to occur in our environment inclu<strong>de</strong>: viral diseases, cancer tumors, fevers,machinery and equipment failures, births, mur<strong>de</strong>rs, earthquakes, rain, volcanic eruptions, industrial acci<strong>de</strong>nts, car acci<strong>de</strong>nts,among others. Recently, have been <strong>de</strong>veloping new techniques and mo<strong>de</strong>ls to study recurrent phe<strong>no</strong>mena. In this research,are listed some of them and our aim is to compare survival curves between groups who experience these phe<strong>no</strong>mena. Weintend to generate statistical comparison to measure the statistical differences in survival curves what have estimated withthe <strong>no</strong>n<strong>para</strong>metric mo<strong>de</strong>ls. The i<strong>de</strong>a consist in generalize classical tests weighted of the statistical analysis and will apply onrecurrent events. In the investigation, we will <strong>de</strong>sign programs in R language to evaluate the proposed. In this work we willuse the database the experiment of Byar, that is an experiment that measures the time (months) of recurrence of tumors of onehundred sixteen (116) patients with superficial blad<strong>de</strong>r cancer treated with placebo, thiotepa and pyridoxine. The aim of thisstudy consist in the application of the proposed to compare the survival curves of the three groups, and <strong>de</strong>termine whetherthere are significant differences between treatments.Keywords: Survival analysis, recurrent events, <strong>no</strong>n<strong>para</strong>metric testsRevista Ingeniería UC


C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71 591. IntroducciónEn el análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> (AS) se dispone <strong>de</strong>un conjunto <strong>de</strong> herramientas estadísticas <strong>para</strong> estudiarla aparición <strong>de</strong> eventos en el tiempo. Este lapso <strong>de</strong>tiempo se mi<strong>de</strong> <strong>de</strong>s<strong>de</strong> un momento inicial, (inicio <strong>de</strong> untratamiento, diagnóstico, operación, entre otros) hastael momento <strong>de</strong> la ocurrencia <strong>de</strong> un evento terminalpre<strong>de</strong>finido (evento que pue<strong>de</strong> representar muerte, falla,aparición <strong>de</strong> tumores, mejoras, entre otras). Los datos<strong>de</strong>l AS esta formada; a<strong>de</strong>más, <strong>de</strong> una serie <strong>de</strong> variablesmedidas en las unida<strong>de</strong>s bajo estudio, <strong>de</strong> tiempos<strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> completos (unida<strong>de</strong>s con eventosterminales ocurridos en el tiempo <strong>de</strong> observación) y<strong>de</strong> tiempos <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> censurados (con eventosterminales <strong>no</strong> ocurridos en el tiempo <strong>de</strong> observación).Cuando el AS es aplicado al estudio <strong>de</strong> eventos <strong>de</strong>tipo biológico asociados con la ocurrencia <strong>de</strong> eventosque provienen <strong>de</strong> plantas, animales o seres huma<strong>no</strong>s, esllamado análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> y cuando el análisises dirigido a las industrias o seres inanimados, se leco<strong>no</strong>ce como análisis <strong>de</strong> confiabilidad.El uso <strong>de</strong>l AS se ha extendido a otras áreas<strong>de</strong> investigación como: la sicología, bioingeniería,medicina, física, astro<strong>no</strong>mía, estudio <strong>de</strong> eventos <strong>de</strong>vida, entre otras. Tradicionalmente los estudios <strong>de</strong><strong>supervivencia</strong> se orientaron al análisis <strong>de</strong> una únicaocurrencia <strong>de</strong> un evento por unidad bajo estudio (ASclásico). Sin embargo, <strong>de</strong>s<strong>de</strong> hace cuatro décadas losestudios se han extendido a la aparición <strong>de</strong> eventosrecurrentes (AS recurrente). Los eventos recurrentesson sucesos que pue<strong>de</strong>n presentarse en muchas áreas,cabe mencionar: fallas en maquinarias y equipos,reaparición <strong>de</strong> tumores en personas enfermas concáncer, ataques <strong>de</strong> epilepsia, fiebre provocada porenfermeda<strong>de</strong>s infecciosas, acci<strong>de</strong>ntes automovilísticos,acci<strong>de</strong>ntes laborales, <strong>de</strong>litos, matrimonios, divorcios,nacimientos, entre otros. En el AS se pue<strong>de</strong>n enumerardos conjuntos <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los, los mo<strong>de</strong>los tradicionalesy los mo<strong>de</strong>los <strong>para</strong> eventos recurrentes. En los mo<strong>de</strong>losrecurrentes; se incluyen, tanto los trabajos <strong>de</strong>Prentice et al [1] que son mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> regresióntipo Cox adaptados al caso recurrente; como losmo<strong>de</strong>los propuesto por Peña et al [2]. Los mo<strong>de</strong>los<strong>de</strong> regresión tipo Cox son mo<strong>de</strong>los que consi<strong>de</strong>raan elefecto <strong>de</strong> covariables y son co<strong>no</strong>cidos como mo<strong>de</strong>lossemi<strong>para</strong>métricos, mientras que los mo<strong>de</strong>los que <strong>no</strong>∗ Autor <strong>para</strong> correspon<strong>de</strong>nciaCorreo-e:cmartinez@uc.edu.ve (Carlos Martínez)consi<strong>de</strong>ran los efectos <strong>de</strong> covariables son co<strong>no</strong>cidoscomo mo<strong>de</strong>los <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricos. En los mo<strong>de</strong>los tipoCox se asume que los tiempos entre ocurrencias <strong>de</strong>levento son in<strong>de</strong>pendientes e idénticamente distribuidose in<strong>de</strong>pendientes <strong>de</strong> los tiempos <strong>de</strong> censura, conexcepción <strong>de</strong>l mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Wang–Chang [3] y el mo<strong>de</strong>los<strong>de</strong> fragilidad <strong>de</strong> Peña et al [2], don<strong>de</strong> estos datos pue<strong>de</strong><strong>no</strong> <strong>no</strong> estar correlacionados.2. Metodología2.1. Notación básica <strong>de</strong>l análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>La variable aleatoria principal <strong>de</strong> un estudio en elAS es el tiempo (T). Esta variable se utiliza <strong>para</strong>medir el lapso <strong>de</strong> tiempo que transcurre <strong>de</strong>s<strong>de</strong> unmomento inicial <strong>de</strong>finido hasta la aparición <strong>de</strong>l evento,la cual tiene asociada una serie <strong>de</strong> funciones; entrelas que se encuentran: La función <strong>de</strong> <strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong>probabilida<strong>de</strong>s (fdp o f ), la función (F) o función <strong>de</strong>distribución acumulada (fda), la función (S ) o función<strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>, la función <strong>de</strong> riesgo instantáneo,(h o λ) y la función <strong>de</strong> riesgos acumulados, (Ho ∧). Funciones que <strong>de</strong>finimos a continuación: Si,T la variable aleatoria que representa el tiempo <strong>de</strong>ocurrencia <strong>de</strong>l evento <strong>de</strong> estudio y F es la fda <strong>de</strong>la variable T, entonces: F(t) = P(T ≤ t); y enconsecuencia, S (t)=1− F(t), (Ec. 1 y 2)F(t)=F(t)=∫ t0∫ ∞tf (s)ds (1)f (s)ds (2)<strong>para</strong> funciones discretas (Ec. 3 y 4)∑F(t)= f (s)∆t (3)s≤t∑F(t)=1− f (s)∆t (4)Sea, h la razón instantánea <strong>de</strong> ocurrencia <strong>de</strong> un evento<strong>de</strong> estudio, <strong>de</strong>finida como en (Ec. 5):Asís≤tP(t≤T< t+∆t/T≥ t)lím∆t→0 th(t)= f (t)S (t)Y si, H la función <strong>de</strong> riesgo acumulado (Ec. 7):H(t)=∫ t0(5)(6)h(s)ds (7)Revista Ingeniería UC


60 C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71Entonces, <strong>para</strong> funciones continuas (Ec. 8):H(t)=∫ t0dF(s)S (s)y <strong>para</strong> funciones discretas (Ec. 9):∑H(t)=s≤t∆F(s)S (s)2.2. Mo<strong>de</strong>los clásicos <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>(8)(9)Los mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong>l AS clásicos más co<strong>no</strong>cidos, son: losmo<strong>de</strong>los actuariales, el mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Kaplan–Meier [4] yel mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> riesgos proporcionales <strong>de</strong> Cox [5]. Entrelos mo<strong>de</strong>los actuariales más utilizados, se encuentran:Bhomer [6], Berkson–Gage [7] y Cutler–E<strong>de</strong>rer [8].Los mo<strong>de</strong>los actuariales son útiles en aquellos casosdon<strong>de</strong> <strong>no</strong> se dispone <strong>de</strong> los tiempos exactos <strong>de</strong>ocurrencia <strong>de</strong>l evento. Por ello, la información sepresenta agrupada en intervalos <strong>de</strong> tiempo. Kaplan–Meier [4] proponen un estimador <strong>de</strong> la S , en presencia<strong>de</strong> datos censurados u observaciones incompletas,co<strong>no</strong>cido hoy en día como estimador ✭✭Límiteproducto✮✮.Este mo<strong>de</strong>lo es <strong>de</strong> tipo clásico <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricos. Elestimador Kaplan–Meier con tiempos <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong><strong>no</strong> repetidos, esta dado por (Ec. 10):S (t j )=j∏i=1n i − d in i(10)Don<strong>de</strong>, d i representa el numero total <strong>de</strong> ocurrenciaen el i–ésimo momento y n i representa el numero <strong>de</strong>unida<strong>de</strong>s a riesgo justo antes <strong>de</strong>l tiempo t j . El mo<strong>de</strong>lo<strong>de</strong> riesgos proporcionales propuesto por Cox [5],supone que existe un conjunto <strong>de</strong> covariables, digamos:X = (x 1 , x 2 ,..., x p ) ′ , que afectan el comportamiento<strong>de</strong>l tiempo <strong>de</strong> ocurrencia <strong>de</strong> los eventos. El mo<strong>de</strong>loasume in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ncia entre las observaciones <strong>de</strong> cadaunidad y entra en la clasificación <strong>de</strong> los mo<strong>de</strong>losclásicos, semi<strong>para</strong>métricos y multivariante. Para estemo<strong>de</strong>lo, la función <strong>de</strong> riesgo condicionada, esta dadapor (Ec. 11 y 12):h(t/X)=h o (t)e ( q ∑β j X j )j=1(11)S (t/X)=S o (t) e(β′ j X) (12)Don<strong>de</strong>, h 0 (t) es la función <strong>de</strong> riesgo base, S 0 (t) esla función <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> base yβes el vector <strong>de</strong>parámetros <strong>de</strong>sco<strong>no</strong>cidos que mi<strong>de</strong>n los efectos <strong>de</strong> lascovariables.2.3. Otros mo<strong>de</strong>los clásicos <strong>de</strong>l análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>En la Tabla 1 se agrupan otro conjunto <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>losclásicos, <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricos útiles <strong>para</strong> estimar S coneventos <strong>no</strong> recurrentes.Tabla 1: Estimadores clásicos <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricos <strong>de</strong>l ASAutor Año Estimador <strong>de</strong> S (t)∏Kaplan–Meier 1958 S (t j )= j n i−d in ii=1 ( )∏Alshuler 1970 S (t j )= j exp− din ii=1Prentice 1978 S (t j )= j ∏n in i+1i=1Prentice–Marek∏1979 S (t j )= jAn<strong>de</strong>rsen et al[ i=1j∏1982 S (t j )=i=1Harris–Albert∏1991 S (t j )= ji=1Moreau et al 1992 S (t j )= j ∏Hosmer–Lemeshow 1999 S (t j )=n i−d i+1n i+1n i−d i+1n i+1n i+d i−1n i+d in in i+d ii=1 [ ∏j−1n i−d i+1n i+1i=1]n jn j+1]n jn j+12.4. Otros mo<strong>de</strong>los <strong>para</strong> análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>con eventos recurrentesMartínez–Borges (2008) propusieron un conjunto<strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricos <strong>de</strong>l AS con eventosrecurrentes. Propuestas que se fundamentan en eltrabajo <strong>de</strong> Peña et al. (2001), quienes <strong>de</strong>rivaron elestimador GPLE <strong>para</strong> eventos recurrentes, a partir<strong>de</strong> los estimadores clásicos Nelson–Aalen y Kaplan–Meier. Los autores <strong>de</strong>l estimador GPLE diseñarondos procesos contadores a los que <strong>de</strong><strong>no</strong>taron, con lasiguiente <strong>no</strong>tación: N(s, t) y Y(s, t). La Tabla 2 ilustralos mo<strong>de</strong>los propuestos por Martínez–Borges [9].3. Mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>para</strong> eventos recurrentesLos primeros aportes <strong>de</strong>l AS recurrente datan <strong>de</strong>s<strong>de</strong>los años ochenta, con los trabajos <strong>de</strong> Prentice etal [1], An<strong>de</strong>rsen–Gill [10] y Wei et al [11]. Losaportes más recientes, se incluyen los trabajos <strong>de</strong>:Wang–Chang [3], Peña et al [2], Nelson [12], Hollan<strong>de</strong>rSetruraman [13], González–Peña [14], González–Peña [15], Peña-Slate [16], Peña E. [17] y Martínez–Borges [9]. Wayne Nelson [12] publicó un trabajodon<strong>de</strong> resuelve problemas <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lación <strong>de</strong> fallas ensistemas industriales <strong>de</strong> tipo mecánico y eléctrico.Revista Ingeniería UC


C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71 61Tabla 2: Estimadores <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricos <strong>de</strong>l AS <strong>para</strong> eventos recurrentesEstimador tipo Estimador <strong>de</strong> S (t) Notación[ ]∏Kaplan–Meier1− N(s,∆w)Y(s,w)GPLEw≤t j[ ]∏Alshulerexp− N(s,∆w)Y(s,z)GEAlshw≤t j[ ]∏ Y(s,w)PrenticeY(s,w)+1GEPrenw≤t j[ ]∏ Y(s,w)+1−N(s,∆w)Prentice–MarekY(s,w)+1GEPrMaw≤t j[ ]∏ Y(s,w)+1−N(s,∆w) Y(s,w)An<strong>de</strong>rsen et alY(s,w)+1 Y(s,w)+1GEAn<strong>de</strong>w≤t j[ ]∏ Y(s,w)+1−N(s,∆w)Harris–AlbertY(s,w)+N(s,∆w)GEHaAlw≤t j[ ]∏ Y(s,w)Moreau et alY(s,w)+N(s,∆w)GEPrMow≤t j[ ]∏ Y(s,w)+1−N(s,∆w) Y(s,w)Hosmer–LemeshowY(s,w)+1 Y(s,w)+1GEHoLEw≤t j−13.1. Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Wang y Chang (Mo<strong>de</strong>lo WC)Wang–Chang [3] propusieron un mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> estimación<strong>de</strong> <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>s S <strong>para</strong> eventosrecurrentes que es aplicable tanto a casos don<strong>de</strong> existein<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ncia entre los tiempos entre ocurrenciascomo aquellas situaciones en presencia <strong>de</strong> datos correlacionados.El estimador propuesto por Wang–Chang(WC) es un estimador que se pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>finir utilizandodos procesos <strong>de</strong> conteo, d ∗ (t) y R ∗ (t), d ∗ (t) representala suma total <strong>de</strong> las proporciones <strong>de</strong> tiempos <strong>de</strong> entreocurrencias iguales a t y R ∗ (t) representa el promedio<strong>de</strong> individuos que están en riesgo en el momento t. Demodo que (Ec. 13):Figura 1: Representación gráfica <strong>de</strong> la recurrencia <strong>de</strong> eventos en lai–ésima unidad <strong>de</strong> investigación3.2. mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> Peña, Straw<strong>de</strong>rman y Hollan<strong>de</strong>r(Mo<strong>de</strong>lo PHS)Peña et al. (2001) propusieron dos mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong><strong>para</strong> eventos recurrentes. U<strong>no</strong>, que generalizael estimador clásico <strong>de</strong> la curva <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong>Kaplan–Meier a eventos recurrentes, útil <strong>para</strong> aquelloscasos don<strong>de</strong> existe in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ncia entre los tiempos<strong>de</strong> interocurrencia, <strong>de</strong><strong>no</strong>tado como mo<strong>de</strong>lo GPLE <strong>de</strong>Peña et al. y otro mo<strong>de</strong>lo que consi<strong>de</strong>ra la fragilidado probabilidad <strong>de</strong> ocurrencia <strong>de</strong>l evento en la unidad<strong>de</strong> estudio. En esta propuesta los autores <strong>de</strong>finieron dosprocesos <strong>de</strong> conteo N e Y, que permiten realizar lasestimaciones <strong>de</strong> su mo<strong>de</strong>lo y diseñaron una herramientagráfica que permiten realizar estos proceso (Figura 2).Ŝ (t)=n∏∏i=1{ j:T i j ≤t}[1− d∗ (T i j )R ∗ (T i j )](13)Don<strong>de</strong>, T i j es el tiempo <strong>de</strong> interocurrencia <strong>de</strong>l j–ésimoevento en la i–ésima unidad <strong>de</strong> investigación, S i j es eltiempo calendario <strong>de</strong> la j–ésima ocurrencia <strong>de</strong>l eventoen la i–ésima unidad (Figura 1).Sí, S i0 = 0 y S i j = T i1 + T i2 +...+T iki , tal que,K i es el número <strong>de</strong> eventos que experimenta la i–ésimaunidad <strong>de</strong> investigación, K i = max{ j : S i j ≤τ i },τ i esel tiempo total <strong>de</strong> observación <strong>de</strong> la i–ésima unidad <strong>de</strong>investigación y n es el número total <strong>de</strong> ocurrencias <strong>de</strong>levento.Figura 2: Gráfica <strong>de</strong> la ocurrencia <strong>de</strong> un evento recurrente en unaunidadEn el caso <strong>de</strong> una única ocurrencia <strong>de</strong>l evento, losprocesos quedan <strong>de</strong>finidos por N e Y. Pero, <strong>para</strong> el caso<strong>de</strong> eventos recurrentes, es necesario <strong>de</strong>finir dos escalas<strong>de</strong> tiempo: un tiempo calendario S i j y un tiempo <strong>de</strong>interocurrencias T i j . El tiempo calendario S acumulaRevista Ingeniería UC


62 C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71los tiempos <strong>de</strong> interocurrencias T en cada una <strong>de</strong> lasunida<strong>de</strong>s bajo estudio. Los procesos N e Y se <strong>de</strong>finencomo: N(s, t) e Y(s, t). Don<strong>de</strong>, N(s, t) representa elnúmero <strong>de</strong> eventos observados en el período calendario[0, s] con tiempos <strong>de</strong> interocurrencias me<strong>no</strong>res e igualesa t e Y(s, t) representa el número el número <strong>de</strong>eventos observados en el período calendario [0, s] contiempos <strong>de</strong> interocurrencias mayores e iguales1 a t.De modo que, si N i (s, t) es el número <strong>de</strong> eventosobservados en el período calendario [0, s] con tiempos<strong>de</strong> interocurrencias me<strong>no</strong>res e iguales a t <strong>para</strong> la i–ésima unidad <strong>de</strong> investigación, Y i (s, t) será el número<strong>de</strong> eventos observados en el período calendario [0, s]con tiempos <strong>de</strong> interocurrencias mayores e iguales a t,en cada unidad bajo estudio (Ec. 14 a 16).N(s, t)=Y(s, t)=Y(s, t)=n∑N i (s, t)i=1on∑ ∑K ii=1j=1{ }I T i j ≤ t(14)n∑Y i (s, t) (15)i=1{ Kin∑i=1∑j=1{ } { }}I T i j ≥ t + I τ i − S iKi ≥ t(16)De esta manera, el estimador generalizado <strong>de</strong>l límite–producto <strong>de</strong> Kaplan–Meier propuestos por Peña et al.(2001), quedo <strong>de</strong>finido como (Ec. 17):∏[Ŝ (t)= 1− N(s,∆w) ]Y(s, w)w≤t(17)(18)El otro mo<strong>de</strong>lo propuesto por es el mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> fragilidaddon<strong>de</strong> se asume que existe una variable aleatoria <strong>no</strong>medible o variable latente que representa el grado <strong>de</strong>heterogeneidad entre las unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los grupos enestudio, la cual se asume in<strong>de</strong>pendiente <strong>de</strong> la censura.El termi<strong>no</strong> fragilidad se entien<strong>de</strong> como heterogeneidadindividual, <strong>de</strong>bido a que existen unida<strong>de</strong>s que tienenmayor probabilidad <strong>de</strong> experimentar el evento queotros. Este es co<strong>no</strong>cido como mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> fragilidadmultiplicativa y si se asume que la variable <strong>de</strong> fragilidadsigue una distribución gamma con parámetros <strong>de</strong> formay escala iguales a α. Si <strong>para</strong> cada unidad existeuna variable <strong>de</strong> fragilidad <strong>no</strong> observable y positiva,digamos Z i ; tal que, <strong>para</strong> cada momento t la función <strong>de</strong><strong>supervivencia</strong> condicionada que <strong>de</strong>finida en la Ec. 19:tS (t/Z i = z)=[S 0 (t)] z o S (t/Z i = z)=e −z ∫λ 0 (u)0 du(19)Don<strong>de</strong>,λ 0 (t) es la función <strong>de</strong> riesgo base y S 0 (t) esla función <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> basal. Con, Z 1 , Z 2 ,...,Z ncomo las variables <strong>de</strong> fragilidad <strong>de</strong> las unida<strong>de</strong>s,se asumen idénticamente distribuidas con una ciertadistribución común H <strong>para</strong> todas ellas. En el mo<strong>de</strong>loFRMLE, H se distribuye gamma con parámetros <strong>de</strong>forma y escala iguales aα. La función S <strong>de</strong>l mo<strong>de</strong>loFRMLE se pue<strong>de</strong> expresar como (Ec. 20):[ ] ααS (t)=(20)α+∧ 0 (t)Don<strong>de</strong>,∧ 0 (t) es la función <strong>de</strong> riesgo base acumulada.3.3. Otros mo<strong>de</strong>los <strong>para</strong> análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>con eventos recurrentesMartínez–Borges (2008) propusieron un conjunto<strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los <strong>no</strong> <strong>para</strong>métricos <strong>de</strong>l AS con eventosrecurrentes. Propuestas que se fundamentan en eltrabajo <strong>de</strong> Peña et al. (2001), quienes <strong>de</strong>rivaron elestimador GPLE <strong>para</strong> eventos recurrentes, a partir<strong>de</strong> los estimadores clásicos Nelson–Aalen y Kaplan–Meier. Los autores <strong>de</strong>l estimador GPLE diseñarondos procesos contadores a los que <strong>de</strong><strong>no</strong>taron, con lasiguiente <strong>no</strong>tación: N(s,t) y Y(s,t). La Tabla 2 ilustralos mo<strong>de</strong>los propuestos por Martínez–Borges (2008).4. <strong>Pruebas</strong> clásicas <strong>de</strong>l análisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>4.1. IntroducciónEl objetivo <strong>de</strong> la com<strong>para</strong>ción en el AS es similara aquellos procedimientos diseñados <strong>para</strong> com<strong>para</strong>restadísticos provenientes <strong>de</strong> muestras in<strong>de</strong>pendientes,como la prueba t, la prueba <strong>de</strong> los sig<strong>no</strong>s, la prueba<strong>no</strong> <strong>para</strong>métrica <strong>de</strong> los rangos signados <strong>de</strong> Wilcoxon(1945), la prueba U <strong>de</strong> Mann–Whitney (1947), laprueba <strong>de</strong> Kruskal–Wallis (1952), la prueba pon<strong>de</strong>rada<strong>de</strong> Cochran (1954) y la prueba <strong>de</strong> análisis <strong>de</strong> varianza<strong>de</strong> dos o más vías. Todas estas pruebas <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ciónse utilizan <strong>para</strong> evaluar diferencias entre estadísticosque han sido estimados basados en la información quese obtiene <strong>de</strong> subgrupos poblaciones in<strong>de</strong>pendientesentre si. Sin embargo, en el AS suce<strong>de</strong> un fenóme<strong>no</strong> que<strong>no</strong> es consi<strong>de</strong>rado en estas pruebas que es la censura.Esta es la razón que imposibilita la aplicación directaRevista Ingeniería UC


C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71 63<strong>de</strong> estas pruebas en la com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> subgrupos en elAS. Por ello, muchos investigadores se han <strong>de</strong>dicadoa diseñar pruebas <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ción específicas <strong>para</strong>utilizar en el AS. Entre las más utilizadas <strong>para</strong> com<strong>para</strong>r<strong>curvas</strong> en el AS tradicional po<strong>de</strong>mos mencionar laprueba <strong>de</strong>l logaritmo <strong>de</strong>l rango (logrank) propuestapor Mantel–Haenszel (1959); la prueba generalizada <strong>de</strong>Wilcoxon propuesta por Gehan (1965); la prueba <strong>de</strong>Peto–Peto (1972), la prueba <strong>de</strong> Tarone–Ware (1977),la prueba <strong>de</strong> rangos lineales con datos censurados porla <strong>de</strong>recha propuesta por Prentice (1978), la prueba<strong>de</strong> Harrington–Fleming (1982) que generaliza parte<strong>de</strong> las pruebas anteriores y una versión más generalpropuesta por Fleming et al. (1987). Detalles sobreestas pruebas se pue<strong>de</strong>n consultar en: Therneau et al.(1990), Fleming–Harrington (1991), entre otros.4.2. Prueba <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> dos grupos en elanálisis <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> tradicionalMantel–Haenszel (1959) propusieron un estadísticoque permite relacionar las pruebas <strong>de</strong> asociación <strong>de</strong>las Tablas <strong>de</strong> contingencia con los contrastes <strong>de</strong>igualdad <strong>de</strong> <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> entre subgrupospoblacionales. Supóngase que se quiere contrastar las<strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong> dos grupos poblacionales.Supóngase a<strong>de</strong>más que hay p tiempos diferentes<strong>de</strong> ocurrencia <strong>de</strong>l evento en el grupo combinado,digamos:t (1) , t (2) ,...,t (p) y que en el momento t zocurren d lz eventos en el primer grupoo y d 2z eventos enel segundo, <strong>para</strong> todo z=1, 2,..., p. En cada momentot z , hay n 1z unida<strong>de</strong>s a riesgo en el primer grupo y n 2zunida<strong>de</strong>s en el segundo.En consecuencia, en el momento t z habrá n z = n 1z +n 2z unida<strong>de</strong>s a riesgo en el grupo combinado y ocurriránd z = d 1z + d 2z eventos (ver Tabla 03).Tabla 3: Número <strong>de</strong> ocurrencias <strong>de</strong>l evento en el momento t z <strong>para</strong>los grupos G1 y G2.Grupos Y(s, z; r) N(s,∆z; r) Y(s, z; r)− N(s,∆z; r)G1 d 1z n 1z − d 1z n 1zG2 d 2z n 2z − d 2z n 2zCombinados d z n z − d z n zSi se consi<strong>de</strong>ra que en el momento z–ésimo se tieneuna población formada por dos grupos, digamos G1y G2 y se <strong>de</strong>fine la variable aleatoria d1z como elnúmero <strong>de</strong> eventos que ocurren en el grupo G1 en elmomento t z . En ese momento se tiene un población<strong>de</strong> tamaño n z <strong>de</strong>finida por el total <strong>de</strong> individuos ariesgo, clasificada en dos subpoblaciones <strong>de</strong> tamañosn 1z <strong>para</strong> el grupo G1 y n 2z <strong>para</strong> el grupo G2. Sise pudiera consi<strong>de</strong>rar que el número <strong>de</strong> ocurrenciasdz <strong>para</strong> los dos grupos combinados es una muestraaleatoria sin reemplazamiento <strong>de</strong> la población anterior,entonces la variable aleatoria d 1z sigue una distribuciónhipergeométrica H(n z , n 1z , d z ) cuya media es igual ad z n 1z /n z y varianza (Ec. 21):n 1z n z − n 1z n z − d zvar{d 1z }=d zn z n z n z − 1(21)La hipótesis nula (H o ) que se <strong>de</strong>sea contrastar es que<strong>no</strong> hay diferencia entre las <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong>ambos grupos, lo que se logra evaluando la diferenciaentre el número <strong>de</strong> eventos observados y el número<strong>de</strong> eventos esperados en cada u<strong>no</strong> <strong>de</strong> los momentos<strong>de</strong> ocurrencia, bajo los supuestos <strong>de</strong> H o . Esto esequivalente a com<strong>para</strong>r el número <strong>de</strong> eventos ocurridosen cualquiera <strong>de</strong> los grupos con respecto al número<strong>de</strong> eventos esperados en el grupo combinado. Elestadístico <strong>de</strong> contraste se basa en una función <strong>de</strong> lavariable aleatoria <strong>de</strong>finida por el número <strong>de</strong> eventosen cada momento y se construye como una suma <strong>de</strong>variables aleatorias in<strong>de</strong>pendientes estandarizadas, bajoel supuesto <strong>de</strong> que las ocurrencias en un momento<strong>de</strong>terminado son in<strong>de</strong>pendientes <strong>de</strong> las que ocurren encualquier otro momento (Ec. 22).]p∑w z[d 1z − E(d 1z )Z=z=1√p∑Var(d 1z )z=1(22)La variable aleatoria Z se comporta como una distribución<strong>no</strong>rmal tipificada y en consecuencia su cuadradosigue una distribuciónχ 2 con un grado <strong>de</strong> libertad.La prueba <strong>de</strong> Mantel–Haenszel es muy potente <strong>para</strong><strong>de</strong>tectar diferencias cuando los logaritmos <strong>de</strong> las <strong>curvas</strong><strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> son proporcionales. Sin embargo, lapotencia <strong>de</strong> la prueba disminuye cuando las <strong>curvas</strong><strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> que se entrecruzan. Las pruebas <strong>de</strong>com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong>l AS clásico son modificaciones <strong>de</strong>lestadístico <strong>de</strong> Cochran y lo que las hace diferenteses el uso <strong>de</strong> los pesos w z . Si w z = 1 se obtiene laprueba <strong>de</strong> Mantel–Haenszel (log–rank). Si w z = n z seobtiene la prueba generalizada <strong>de</strong> Wilcoxon (Gehan).Esta prueba da mayor peso a las diferencias <strong>de</strong> losprimeros tiempos <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong>l evento. Tarone–Ware propusieron una modificación <strong>de</strong> la prueba<strong>de</strong> Wilcoxon, con w z = (n z ) 1/2 . Peto–Peto (1972)Revista Ingeniería UC


64 C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71propusieron una prueba con una pon<strong>de</strong>ración w z =S PM (t z ), que también da mayor peso a las primerasdiferencias entre los eventos observados y los eventosesperados <strong>de</strong> los primeros tiempos <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>.S PM (t z ) representa la estimación <strong>de</strong> la función <strong>de</strong><strong>supervivencia</strong> a través <strong>de</strong>l método <strong>de</strong> Prentice–Marek,la cual disminuye <strong>de</strong>s<strong>de</strong> u<strong>no</strong> a cero en la medida queaumentan los tiempos <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong>. El resto <strong>de</strong> laspruebas son modificaciones <strong>de</strong> las pruebas anteriores ogeneralizaciones <strong>de</strong> las anteriores, como la <strong>de</strong> Fleminget al. y la <strong>de</strong> Harrington–Fleming.5. PropuestasEn una investigación bibliográfica sobre pruebas <strong>de</strong>com<strong>para</strong>ción en fenóme<strong>no</strong>s con eventos recurrentes,sólo se logró <strong>de</strong>tectar tres trabajos que consi<strong>de</strong>ranel tema: Pepe–Cai (1993), Glyn–Buring (1996)y Doganaksoy–Nelson (1998). La metodología <strong>de</strong>com<strong>para</strong>ción más cercana a las propuestas <strong>de</strong> estainvestigación es la indicada por Pepe–Cai.5.1. Problema <strong>de</strong> InvestigaciónSupóngase que estamos interesados en com<strong>para</strong>r las<strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong> dos grupos poblacionalesque experimentan un evento recurrente, cuyas <strong>curvas</strong>han sido estimadas usando el mo<strong>de</strong>lo GPLE y cuyosgrupos han sido <strong>de</strong>finidos a través <strong>de</strong> la estratificación<strong>de</strong> una variable <strong>de</strong> interés, por ejemplo sexo, edad oestrato social. Nuestro problema consiste en com<strong>para</strong>rlas <strong>curvas</strong> y <strong>de</strong>terminar si éstas difieren significativamente.Para realizar la com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> las <strong>curvas</strong> <strong>no</strong>splanteamos el siguiente contraste <strong>de</strong> hipótesis:H 0 : S 1 (t)=S 2 (t)H 1 : S 1 (t)S 2 (t)Para efectuar dicho contrate es necesario evaluar ladiferencia que existe entre el número observado <strong>de</strong>eventos en cualquiera <strong>de</strong> los grupos y el númeroesperado <strong>de</strong> eventos en el grupo combinado, bajo elsupuesto que la hipótesis nula es cierta. Si ambas <strong>curvas</strong>son iguales, el número observado <strong>de</strong> eventos en el gruposeleccionado (en todos los momentos <strong>de</strong> ocurrencia)es igual al número esperado <strong>de</strong> eventos <strong>de</strong>l grupocombinado. Así, com<strong>para</strong>r las <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> ambos gruposes equivalente a com<strong>para</strong>r la curva <strong>de</strong> cualquiera <strong>de</strong>los grupos con la curva <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> esperada <strong>de</strong>lgrupo combinada, Mantel–Haenszel (1959). Nuestrai<strong>de</strong>a consiste en introducir ciertas modificaciones enlos conceptos y en los mo<strong>de</strong>los <strong>de</strong>l AS clásico, <strong>para</strong>exten<strong>de</strong>r el uso <strong>de</strong> los estadísticos <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ción alcaso recurrente. Para ello, se utilizaran los conceptos y<strong>no</strong>taciones propuestas por Peña et al. (2001).5.2. Notación básicaUtilizaremos la letra r <strong>para</strong> <strong>de</strong><strong>no</strong>tar los grupos(r = 1, 2), n r representará el total <strong>de</strong> unida<strong>de</strong>s bajoestudio en el r–ésimo grupo, con n = n 1 + n 2 . K i<strong>de</strong><strong>no</strong>ta el total <strong>de</strong> ocurrencias <strong>de</strong>l evento en la i–ésimaunidad bajo estudio en el grupo combinado y K ri eltotal <strong>de</strong> eventos experimentados por la i–ésima unida<strong>de</strong>n el r–ésimo grupo. K es el total <strong>de</strong> eventos en todaslas unida<strong>de</strong>s en el grupo combinado y K r el total<strong>de</strong> eventos en las unida<strong>de</strong>s pertenecientes al r–ésimogrupo. Entonces (Ec. 23):K=K 1 + K 2 +...+ K n o K=K 1 + K 2 (23)o también (Ec. 24)K=2∑ ∑n rK ri (24)r=1 i=1Estas últimas <strong>no</strong>taciones están escritas en negrillas,<strong>para</strong> diferenciar los K i <strong>de</strong> los K r . El subíndice i seutiliza <strong>para</strong> i<strong>de</strong>ntificar a la i–ésima unidad en losgrupos. El subíndice j se utiliza <strong>para</strong> indicar a la j–ésima ocurrencia <strong>de</strong>l evento en cualesquiera <strong>de</strong> las nunida<strong>de</strong>s bajo estudio, con j = 1, 2,..., K i o j =1, 2,..., K ri <strong>de</strong>pendiendo <strong>de</strong> si se está consi<strong>de</strong>randoel grupo combinado o el r–ésimo grupo. T i j <strong>de</strong>scribeel j–ésimo tiempo <strong>de</strong> interocurrencia <strong>de</strong>l evento en lai–ésima unidad bajo estudio en el grupo combinadoy T ri j el j–ésimo tiempo <strong>de</strong> interocurrencia <strong>de</strong> la i–ésima unidad en el r–ésimo grupo. Los tiempos T i jse asumen in<strong>de</strong>pendientes e idénticamente distribuidos.La función <strong>de</strong> distribución <strong>de</strong> los T i j viene dada por:F(t) = P(T i j ≤ t). Don<strong>de</strong>, S i j se <strong>de</strong>fine como eltiempo transcurrido <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el momento inicial hastaque se produce la j–ésima repetición <strong>de</strong>l evento en elindividuo i <strong>de</strong>l grupo combinado (tiempo calendario).Se conviene en establecer que S i0 = 0 y T i0 = 0 <strong>para</strong>todo i=1, 2,...n. Se tiene, entonces que (Ec. 25):S i j =j∑T i j ′ (25)j ′ =0∀i=1, 2,...,n∧ j=1, 2,..., K iS i j se <strong>de</strong>fine como el j–ésimo tiempo calendario <strong>de</strong> lai–ésima unidad en el r–ésimo grupo, y se asume queRevista Ingeniería UC


C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71 65S ri0 = 0 y T ri0 = 0, <strong>para</strong> todo i=1, 2,...,n r y <strong>para</strong>todo r=1, 2. Se tiene, entonces que (Ec. 26):S ri j =j∑T ri j ′ (26)j ′ =0∀r=1, 2; i=1, 2,...,n∧ j=1, 2,..., K riτ i yτ ri <strong>de</strong><strong>no</strong>tan el tiempo <strong>de</strong> observación <strong>de</strong> la i–ésimaunidad bajo estudio en el grupo combinado y en elr–ésimo grupo respectivamente. Para cada unidad sedispone <strong>de</strong> un tiempo <strong>de</strong> observación igual a [0,τ i ] o[0,τ ri ], <strong>de</strong>pendiendo <strong>de</strong> si se está consi<strong>de</strong>rando el grupocombinado o el grupo r. El tiempo <strong>de</strong> observaciónτes una variable aleatoria con función <strong>de</strong> probabilida<strong>de</strong>s<strong>de</strong>sco<strong>no</strong>cida igual a: G(t) = P(τ ≤ t). Si <strong>de</strong><strong>no</strong>tamosel tiempo <strong>de</strong> censura <strong>de</strong> la i–ésima unidad como C i ,tenemos (Ec. 27):C i =τ i − S iKi ∀i=1, 2,...,n (27)Para referir<strong>no</strong>s a los grupos se utiliza la <strong>no</strong>tación C rique es el tiempo <strong>de</strong> censura <strong>de</strong> la i–ésima unidad en elgrupo r (Ec. 28):C ri =τ ri − S riKri ∀i=1, 2,...,n∧ r=1, 2 (28)Asumiremos in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ncia entre las censuras y lostiempos <strong>de</strong> interocurrencias, y sólo consi<strong>de</strong>raremoscensuras por la <strong>de</strong>recha. Al igual que Peña et al.(2001), <strong>de</strong>finiremos procesos contadores en cada u<strong>no</strong><strong>de</strong> los grupos. En el mo<strong>de</strong>lo GPLE, N i (s, t) representael número <strong>de</strong> eventos observados en la i–ésimaunidad en el tiempo calendario [0, s] con tiempos<strong>de</strong> interocurrencias me<strong>no</strong>res o iguales a t e Y i (s, t)representa el número <strong>de</strong> eventos observados en la i–ésima unidad en el tiempo calendario [0, s] con tiempos<strong>de</strong> interocurrencias mayores o iguales a t. Definiremosaquí (Ec. 29 y 30):N i (s, t j )=j∑I { }T i j ′≤ t jj ′ =1∀ i=1, 2,...,n∧ j=1, 2,..., K i (s−) (29)j∑Y i (s, t j )= I { }T i j ′≥ t jj ′ =1+ I { min(s,τ i )−S iKi(s−) ≥ t j}∀ i=1, 2,...,n∧ j=1, 2,..., K i (s−) (30)Los autores <strong>de</strong>l mo<strong>de</strong>lo GPLE también <strong>de</strong>finieron dosprocesos agregados: N(s, t) que representa el número<strong>de</strong> eventos observados en todas las unida<strong>de</strong>s en eltiempo calendario [0, s] con tiempos <strong>de</strong> interocurrenciasme<strong>no</strong>res o iguales a t e Y(s, t) que representa elnúmero <strong>de</strong> eventos observados en todas la unida<strong>de</strong>s enel tiempo calendario [0, s] con tiempos <strong>de</strong> interocurrenciasmayores o iguales a t (Ec. 31 y 32):N(s, t)=Y(s, t)=n∑N i (s, t) (31)i=1n∑Y i (s, t) (32)i=1Utilizando estos conceptos, ellos plantearon y <strong>de</strong>sarrollaronel estimador GPLE <strong>de</strong> la función <strong>de</strong>l AS tipolimite–producto <strong>de</strong> Kaplan–Meier:∏[ŝ(t)= 1− N(s,∆z) ](33)Y(s,∆z)z≤1Don<strong>de</strong>, la variable N(s,∆z) es el número <strong>de</strong> eventosobservados en las unida<strong>de</strong>s bajo estudio en el tiempocalendario [0, s] con tiempos <strong>de</strong> interocurrenciasiguales a z, don<strong>de</strong>, el índice z representa los tiempos<strong>de</strong> interocurrencias <strong>de</strong> los eventos or<strong>de</strong>nados. z={T i j :con T i j or<strong>de</strong>nados en forma creciente i = 1,...,n yj=1,...,k i }En forma análoga, <strong>de</strong>finiremos en este trabajo lossiguientes procesos contadores: N ri (s, t) que representael número <strong>de</strong> eventos observados en la i–ésima unidad<strong>de</strong>l r–ésimo grupo en el tiempo calendario [0, s] contiempos <strong>de</strong> interocurrencias me<strong>no</strong>res o iguales a t:N ri (s, t j )=j∑I { }T ri j ′≤ t j ∀⎧⎪⎨⎪⎩j ′ =1r=1, 2i=1, 2,...,nj=1, 2,..., K ri (s−)(34)Y ri (s, t) que representa el número <strong>de</strong> eventos observadosen la i–ésima unidad en el r–ésimo grupo en eltiempo calendario [0, s] con tiempos <strong>de</strong> interocurrenciasmayores o iguales a t:j∑Y ri (s, t j )= I { } { }T ri j ′≤ t j + I min(S,τri )−S riKri (s−)≥ t j⎧⎪⎨∀⎪⎩j ′ =1r=1, 2i=1, 2,...,nj=1, 2,..., K ri (s−)(35)De modo que los procesos agregados en los gruposquedan <strong>de</strong>finidos, como: N(s, t; r) que es el númeroRevista Ingeniería UC


66 C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71<strong>de</strong> eventos observados en las unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l r−−ésimogrupo en el tiempo calendario [0, s] con tiempos <strong>de</strong>interocurrencias me<strong>no</strong>res o iguales a t:∑n rN(s, t; r)= N ri (s, t) ∀r=1, 2 (36)i=1Y(s, t; r) que es el número <strong>de</strong> eventos observados en lasunida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l r–ésimo grupo en el tiempo calendario[0, s] con tiempos <strong>de</strong> interocurrencias mayores oiguales a t:∑n rY(s, t; r)= Y ri (s, t) ∀r=1, 2 (37)i=1Los procesos agregados generales quedan <strong>de</strong>finidoscomo:N(s, t)=Y(s, t)=2∑ ∑n rN ri (s, t) o N(s, t)=r=1 i=12∑ ∑n rY ri (s, t) o Y(s, t)=r=1 i=12∑N(s, t; r)r=1(38)2∑Y(s, t; r)r=1(39)y los estimadores <strong>de</strong> las funciones <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong><strong>para</strong> cada grupo, queda <strong>de</strong>finido como:∏ŝ r (t)=z≤1[1−]N(s,∆z; r)Y(s,∆z; r)∀r=1, 2 (40)Y el estimador <strong>de</strong> la función <strong>de</strong>l AS <strong>para</strong> el grupocombinado, s C (t), queda <strong>de</strong>finido como:∏[ŝ C (t)= 1− N(s,∆z) ]Y(s,∆z)z≤1(41)5.3. Propuestas <strong>para</strong> la com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> dos gruposSea N(s,∆z; 1) el número <strong>de</strong> eventos observados enlas unida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l 1er grupo en el tiempo calendario [0, s]y con tiempos <strong>de</strong> interocurrencias iguales z en un total<strong>de</strong> eventos observados igual a N(s,∆z). Don<strong>de</strong>, N(s,∆z)es el número <strong>de</strong> eventos observados en las unida<strong>de</strong>s<strong>de</strong>l grupo combinado en el tiempo calendario [0, s] contiempos <strong>de</strong> interocurrencias iguales a z. De la <strong>de</strong>finición<strong>de</strong> la variable N(s,∆z; 1) se <strong>de</strong>spren<strong>de</strong> que se trata <strong>de</strong>una variable aleatoria con distribución hipergeométricaH(Y(s, z), Y(s, z, 1), N(s,∆z)), cuyas media y varianzason iguales a:{ }Y(s, z; 1)E N(s,∆z; 1) = N(s,∆z)Y(s, z){ }[Y(s, z)− N(s,∆z)]var N(s,∆z; 1) =N(s,∆z)[Y(s, z)−1]Y(s, z; 1)Y(s, z)[1−(42)]Y(s, z; 1)Y(s, z)(43)La Tabla 4 muestra la variable que representa elnúmero <strong>de</strong> eventos observados en [0, s] con tiempos<strong>de</strong> interocurrencias iguales a z, tanto en el grupocombinado como <strong>para</strong> los grupos, así como la variable<strong>de</strong>l número <strong>de</strong> eventos experimentados por todas lasunida<strong>de</strong>s con tiempos <strong>de</strong> interocurrencias mayores oiguales a z.Tabla 4: Número <strong>de</strong> ocurrencias <strong>de</strong>l evento en el momento z–ésimo<strong>para</strong> los grupos 1 y 2Grupos Y(s, z; r) N(s,∆z; r) Y(s, z; r)− N(s,∆z; r)1 Y(s, z; 1) N(s,∆z; 1) Y(s, z; 1)− N(s,∆z; 1)2 Y(s, z; 2) N(s,∆z; 2) Y(s, z; 2)− N(s,∆z; 2)Combinados Y(s, z) N(s,∆z) Y(s, z)− N(s,∆z)El estadístico <strong>de</strong> prueba se <strong>de</strong>fine como:Z=∑z=t{ }]w z[N(s,∆z; 1)− E N(s,∆z; 1)√∑z=t{ }w 2 z Var N(s,∆z; 1)≈ N(0, 1)(44)El estadístico propuesto es un estadístico <strong>de</strong> contrastepon<strong>de</strong>rado que pue<strong>de</strong> ser utilizado <strong>para</strong> com<strong>para</strong>r grupos<strong>de</strong>l AS con eventos recurrentes. Se <strong>de</strong>fine como unacombinación lineal <strong>de</strong> las diferencias que existen entreel número <strong>de</strong> eventos experimentados por las unida<strong>de</strong>sen un grupo <strong>de</strong>terminado en todos los momentos<strong>de</strong> ocurrencias <strong>de</strong>l evento y su valor esperado. Estacombinación lineal es una suma pon<strong>de</strong>rada <strong>de</strong> variablesaleatorias estandarizadas que se asumen in<strong>de</strong>pendientes.El estadístico Z tiene un comportamiento asintótico<strong>no</strong>rmal, ver Childs–Balakrishan (2000). Su cuadradotendrá un comportamiento aproximado chi–cuadradoRevista Ingeniería UC


C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71 67(χ 2 ) con un grado <strong>de</strong> libertad:[ { }]]∑[w z N(s,∆z; 1)− E N(s,∆z; 1)Z 2 =∀z∑z=t{ } ≈χ 2 gl=1w 2 z Var N(s,∆z; 1)(45)En la sección 2.6.2 se mencionaron las diferentespruebas <strong>para</strong> com<strong>para</strong>r <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> en elAS clásico. Resulta razonable pensar que es posibleexten<strong>de</strong>r el <strong>de</strong> esta pruebas pon<strong>de</strong>radas a problemas <strong>de</strong>com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> con eventosrecurrentes, generalizando su uso hacia ese campo. Enla Tabla 05, presentamos una serie <strong>de</strong> pon<strong>de</strong>racionesque dan lugar a generalizaciones <strong>de</strong> las pruebasclásicas al ámbito recurrente, el subíndice rec indicasu adaptación al caso recurrente. Para mayores <strong>de</strong>tallessobre estas pruebas y sobre las rutinas en lenguaje R<strong>para</strong> las estimaciones <strong>de</strong> las mismas, se recomiendaconsultar tesis doctoral <strong>de</strong> Martínez (2009).mo<strong>de</strong>lo GPLE es que el último tiempo en el pacienteesté censurado por la <strong>de</strong>recha, <strong>no</strong>s hemos visto en lanecesidad <strong>de</strong> realizar algu<strong>no</strong>s cambios en la base <strong>de</strong>datos <strong>de</strong> aquellos experimentos don<strong>de</strong> esto <strong>no</strong> suceda.El cambio consiste en que aquellas pacientes queculminen el período <strong>de</strong> observación con una aparición<strong>de</strong>l tumor, éstos <strong>de</strong>ben ser censurados con un tiempoligeramente superior al último tiempo <strong>de</strong> registro.La Figura 3 ilustra los tiempos <strong>de</strong> reaparición<strong>de</strong> los tumores. La gráfica muestra los tres gruposinvolucrados en el estudio. En este trabajo se aplicaranlas pruebas propuestas <strong>para</strong>: a) Com<strong>para</strong>r las <strong>curvas</strong> <strong>de</strong><strong>supervivencia</strong> en pacientes tratados con thiotepa y elgrupo placebo, b) com<strong>para</strong>r <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> enpacientes tratados con piridoxina y el grupo placebo,c) <strong>para</strong> com<strong>para</strong>r <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> en pacientestratados con thiotepa y con piridoxina.6. Aplicación y Discusión <strong>de</strong> resultados6.1. Datos <strong>de</strong>l experimento <strong>de</strong> Byar (1980)La Tabla <strong>de</strong>l Anexo A ilustra los datos <strong>de</strong>l experimento<strong>de</strong> Byar (1980) que correspon<strong>de</strong> a lostiempos <strong>de</strong> reapariciones <strong>de</strong> tumores medidos en meses<strong>para</strong> ciento dieciséis (116) pacientes enfermos concáncer superficial <strong>de</strong> vejiga, vér trabajo <strong>de</strong> Andrews–Herzberg (1985). Estos pacientes fueron sometidosa un proceso <strong>de</strong> aleatorización en la asignación enlos siguientes tratamientos placebo (47 pacientes),piridoxina (31 pacientes) y thiotepa (38 pacientes).Al inicio <strong>de</strong>l estudio los tumores presentes en lospacientes fueron removidos. En los casos don<strong>de</strong> sepresentaron recurrencia múltiples <strong>de</strong> tumores, tambiénles fueron extirpados justo cuando fueron encontradosen los chequeos médicos. Al inicio <strong>de</strong>l estudio, a cadapaciente se le midieron dos variables <strong>de</strong> interés: elnúmero inicial <strong>de</strong> tumores (num) y el tamaño (size) odiámetro <strong>de</strong>l mayor <strong>de</strong> los tumores encontrados (cm.).Byar tenía como objetivo principal <strong>de</strong>terminar si lasvariables num y/o size tenían efectos significativos en lareaparición <strong>de</strong> los tumores <strong>de</strong> los pacientes <strong>para</strong> los trestratamientos. Nuestro objetivo en esta investigación es<strong>de</strong>terminar si existen diferencias significativas entre las<strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong> la reaparición <strong>de</strong> tumoresentre los tres grupos: placebo, thiotepa y piridoxina.En vista <strong>de</strong> que una <strong>de</strong> las restricciones <strong>para</strong> uso <strong>de</strong>lFigura 3: Representación gráfica <strong>de</strong> tiempos <strong>de</strong> reaparición <strong>de</strong>tumores en tres grupos6.2. Com<strong>para</strong>ción <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> grupoplacebo vs. grupo thiotepaLa Figura B1 y la Tabla B1 <strong>de</strong>l anexo B muestranlas salidas <strong>de</strong> la rutina diseñada en lenguaje R.Las rutinas diseñadas permiten estimar y graficar lasfunciones <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong> los grupos en estudio.Adicionalmente permiten calcular los estadísticos <strong>de</strong>com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> las <strong>curvas</strong>, así como los valoresp–valores correspondientes. La figura B1 muestralas <strong>curvas</strong> <strong>de</strong> <strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong> los grupos placebo,thiotepa y el grupo combinado. Se aprecian diferenciasRevista Ingeniería UC


68 C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71Tabla 5: Propuestas <strong>de</strong> pesos <strong>para</strong> pruebas <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ción en el AS con recurrencia, S C (t z ): Supervivencia <strong>de</strong> la muestra combinada estimadapor el mo<strong>de</strong>lo GPLEPrueba clásica Prueba Peso (w z ) Peso relativoMantel–Haenzsel LRrec 1 constanteGehan Grec Y(s, z) -Peto–Peto PPrec√S C (t) <strong>de</strong>crecienteTarone–WareTWrecY(s, z) -Peto–Prentice PPrec S C (t z−1 ) <strong>de</strong>crecientePrentice–Marek PMrec S C (t)×Y(s, z)/[Y(s, z)+1] <strong>de</strong>crecienteFleming–Harrington–O’Sullivan FHOrec [S C (t)] ρ ρ≥1: <strong>de</strong>creciente,ρ=0: constante, 0


C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71 69Tabla 7: Resultados <strong>de</strong> las pruebas <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> las <strong>curvas</strong> <strong>de</strong><strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong> los grupos placebo y piridoxina<strong>Pruebas</strong> χ 2 p–valorLRrec 0.3052 0.5806Grec 1.445 0.2294TWrec 0.9552 0.3284PPec 1.1323 0.2873PMrec 1.1430 0.28501PPrrec 1.4669 0.2258FHrec1=0, p2=0 0.3052 0.5806CMrec p1=0, p2=0, p3=0, p4= 0 0.3052 0.5806CMrec p1=0, p2=0, p3=1, p4= 0 1.4448 0.2294CMrec p1=0, p2=0, p3=1/2, p4= 0 0.9552 0.3284CMrec p1=1, p2=0, p3=0 , p4= 0 1.1323 0.2873CMrec p1=1, p2=0, p3=1, p4= -1 1.1430 0.2850Mrec 0.2441 0.6213(a)(b)Tabla 8: Resultados <strong>de</strong> las pruebas <strong>de</strong> com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong> las <strong>curvas</strong> <strong>de</strong><strong>supervivencia</strong> <strong>de</strong> los grupos piridoxina y thiotepa<strong>Pruebas</strong> χ 2 p–valorLRrec 2.3297 0.1269Grec 1.1681 0.2798TWrec 1.8256 0.1766PPec 1.3048 0.2533PMrec 1.2921 0.2557PPrrec 1.6872 0.1940FHrec1=0, p2=0 2.3297 0.1269CMrec p1=0, p2=0, p3=0, p4= 0 2.3297 0.1269CMrec p1=0, p2=0, p3=1, p4= 0 1.1681 0.2798CMrec p1=0, p2=0, p3=1/2, p4= 0 1.8256 0.1766CMrec p1=1, p2=0, p3=0 , p4= 0 1.3048 0.2533CMrec p1=1, p2=0, p3=1, p4= -1 1.2921 0.2557Mrec 2.2223 0.1360(c)Figura 4: (a) Representación gráfica <strong>de</strong> la com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong>lgrupo placebo vs. grupo thiotepa, (b) Representación gráfica<strong>de</strong> la com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong>l grupo placebo vs. grupo piridoxina, (c)Representación gráfica <strong>de</strong> la com<strong>para</strong>ción <strong>de</strong>l grupo piridoxina vsthiotepaRevista Ingeniería UC


70 C. Martínez et al / Revista Ingeniería UC, Vol. 16, No. 3, diciembre 2009, 58-71Tabla 9: Datos <strong>de</strong> reaparición <strong>de</strong> tumores en pacientes enfermos con cáncer <strong>de</strong> vejiga, Fuente: Andrews–Herzberg (1985) pp. 254–259Grupo PlaceboTumores inicialesTumores inicialesj id Número Tamaño Tiempo censura Tiempos reapariciones j id Número Tamaño Tiempo censura Tiempos reapariciones1 1 1 3 1 - 25 25 2 1 30 3,6,8,12,262 2 2 1 4 - 26 26 1 3 31 12,15,243 3 1 1 7 - 27 27 1 2 32 -4 4 5 1 10 - 28 28 2 1 34 -5 5 4 1 6 - 29 29 2 1 36 -6 6 4 1 10 4 30 30 3 1 36 297 7 1 1 14 - 31 31 1 2 37 -8 8 1 3 18 5 32 32 4 1 40 9,17,23,249 9 1 1 18 12,16 33 33 5 1 40 16,19,23,29,34,4010 10 3 3 23 34 34 1 2 41 -11 11 1 3 23 10,15 35 35 1 1 43 312 12 1 1 23 3,16,23 36 36 2 6 43 613 13 3 1 23 3,9,21 37 37 2 1 44 3,6,914 14 2 3 24 7,10,16,24 38 38 1 1 45 9,11,20,26,3015 15 1 1 25 3,15,25 39 39 1 1 48 1816 16 1 2 26 - 40 40 1 3 4917 17 8 1 26 1 41 41 3 1 51 3518 18 1 4 26 2,26 42 42 1 7 53 1719 19 1 2 28 25 43 43 3 1 53 3,15,46,51,5320 20 1 4 29 - 44 44 1 1 5921 21 1 2 29 - 45 45 3 2 61 2,15,24,30,34,39,43,49,5222 22 4 1 29 - 46 46 1 3 64 5,14,19,27,4123 23 1 6 30 28,30 47 47 2 3 64 2,8,12,13,17,21,33,4924 24 1 5 30 2,17,22 - - - - - -Grupo PyridoxinaTumores inicialesTumores inicialesj id Número Tamaño Tiempo censura Tiempos reapariciones j id Número Tamaño Tiempo censura Tiempos reapariciones48 48 1 2 2 - 64 64 1 1 38 -49 49 4 6 4 3,4 65 65 1 2 39 3,7,12,16,19,28,34,36,3950 50 1 1 4 - 66 66 1 1 40 -51 51 1 1 5 2,3 67 67 1 1 40 -52 52 2 3 7 - 68 68 3 1 42 2,6,10,16,23,27,36, 39,4253 53 1 1 8 - 69 69 1 1 45 -54 54 4 3 8 4 70 70 2 1 45 1055 55 1 1 11 3 71 71 1 4 46 6,2056 56 1 1 14 - 72 72 1 1 46 8,15,18,20, 22,25, 38, 4057 57 1 2 26 - 73 73 1 1 48 4258 58 1 2 29 - 74 74 2 1 54 -59 59 8 1 30 5 75 75 1 1 54 44,4760 60 1 3 32 - 76 76 4 1 55 8,14,20,25,29,33, 48, 4961 61 1 1 33 - 77 77 1 1 57 -62 62 1 4 34 3,10,22,26,34 78 78 3 8 60 -63 63 3 7 37 15,19,25 - - - - - -Grupo ThiotepaTumores inicialesTumores inicialesj id Número Tamaño Tiempo censura Tiempos reapariciones j id Número Tamaño Tiempo censura Tiempos reapariciones79 79 1 3 1 - 98 98 8 3 36 26,3580 80 1 1 1 - 99 99 1 1 38 -81 81 8 1 5 5 100 100 1 1 39 22,23,27,3282 82 1 2 9 - 101 101 6 1 39 4,16,23,27,33,36,3783 83 1 1 10 - 102 102 3 1 40 24,26,29,4084 84 1 1 13 - 103 103 3 2 41 -85 85 2 6 14 3 104 104 1 1 41 -86 86 5 3 17 1,3,5,7,10 105 105 1 1 43 1,2787 87 5 1 18 106 106 1 1 44 -88 88 1 3 18 17 107 107 6 1 44 2,20,23,27,3889 89 5 1 19 2 108 108 1 2 45 -90 90 1 1 21 17,19 109 109 1 4 46 291 91 1 1 22 - 110 110 1 4 46 -92 92 1 3 25 - 111 111 3 3 49 -93 93 1 5 25 - 112 112 1 1 50 -94 94 1 1 25 113 113 4 1 50 4,24,4795 95 1 1 26 6,12,13 114 114 3 4 54 -96 96 1 1 27 6 115 115 2 1 54 3897 97 2 1 29 2 116 116 1 3 59 -Revista Ingeniería UC


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