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生存分析

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生存分析

主条目:生存函数

关于生存函数(英语:survival function):

S

(

t

)

=

P

r

(

T

>

t

)

{\displaystyle S(t)=Pr(T>t)}

t表示某个时间,T表示生存的时间(寿命),Pr表示表示概率。生存函数就是寿命T大于t的概率。举例来说,人群中寿命超过50(t)岁的人在所有人中的概率是多少,就是生存函数要描述的。假定t=0时,也就是寿命超过0的概率为1;t趋近于无穷大,生存概率为0,没有人有永恒的生命[来源请求]。如果不符合这些前提假定,则不适应Survival analysis,而使用其他的方法。

由上可以推导:生存函数是一个单调非增函数。t越大,S(t)值越小。

寿命分布函数和事件密度

编辑

相关量根据生存函数定义。

衍生函数:

Lifetime distribution function F(t) = 1-S(t) = Pr(T <= t)

概率密度函数:

f(t) = d(F(t))/dt 又叫event density,单位时间事件event(可以是死亡或者机器失效)的概率,是生存函数的导数。

f(t) 的性质:

f(t) 总是非负的(没有人可以再生)。函数曲线下方面积(从0到无穷大积分)为1。

s(t) = d(S(t))/dt = -f(t)

危险函数和累积危险函数

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危险函数 (Hazard function) λ(t) = f(t)/S(t) 危险函数引入分母S(t)。其物理意义是,如果t=50岁,λ(t)就是事件概率(死亡)除以50岁时的生存函数。因为年龄t越大,分母生存函数S(t)越小,假定死亡概率密度f(t)对任何年龄一样(这个不是survival analysis的假设),那么危险函数λ(t)值越大,预期存活时间短。综合很多因素,卖人身保险的对年龄大的收费越来越高。婴儿的死亡概率密度相对高一些,虽然分母生存函数S(t)大,λ(t)值还是略微偏高,交的人身保险费也略偏高。

风险函数也可以用“累积风险函数”(cumulative hazard function)来表示,通常表示为

Λ

{\displaystyle \Lambda }

H

{\displaystyle H}

Λ

(

t

)

=

log

S

(

t

)

{\displaystyle \,\Lambda (t)=-\log S(t)}

所以调换符号并求幂

S

(

t

)

=

exp

(

Λ

(

t

)

)

{\displaystyle \,S(t)=\exp(-\Lambda (t))}

或微分(使用链式法则)

d

d

t

Λ

(

t

)

=

S

(

t

)

S

(

t

)

=

λ

(

t

)

.

{\displaystyle {\frac {d}{dt}}\Lambda (t)=-{\frac {S'(t)}{S(t)}}=\lambda (t).}

“累积风险函数”这个名称源自以下事实:

Λ

(

t

)

=

0

t

λ

(

u

)

d

u

{\displaystyle \Lambda (t)=\int _{0}^{t}\lambda (u)\,du}

这是危险随着时间的推移而“累积”的。

Λ

(

t

)

{\displaystyle \Lambda (t)}

的定义可以看出,当 t 趋于无穷大时,它会无限制地增加(假设

S

(

t

)

{\displaystyle S(t)}

趋于零)。 这意味着

λ

(

t

)

{\displaystyle \lambda (t)}

不得减小得太快,因为根据定义,累积风险必须发散。 例如,

exp

(

t

)

{\displaystyle \exp(-t)}

不是任何生存分布的风险函数,因为它的积分收敛于 1。