Logistische regressie

Wanneer gebruik ik een logistisch regressie model?

Met logistische regressie kan je een dichotome uitkomstvariabele (dood versus leven, wel of geen klachten, etc.) relateren aan één of meerdere predictoren. Het basis idee achter logistische regressie is dat je de uitkomstvariabele zodanig transformeert dat er een soort lineaire regressie mogelijk is. De logistische regressie coëfficiënten van de onafhankelijke variabelen in het model kunnen vervolgens worden omgezet in odds ratio’s.

In tegenstelling tot bij lineaire regressie gelden bij logistische regressie niet al te veel statistische voorwaarden. Zo hoeven er bijvoorbeeld geen aannames te worden gedaan over de verdeling van de variabelen en mogen de voorspellers (of verklarende variabelen) zowel discreet als continu zijn. Wel moeten de observaties onafhankelijk van elkaar zijn. Dat betekent dat logistische regressie niet geschikt is om onderzoeksgegevens te analyseren waarbij de patiënten herhaaldelijk in de tijd zijn gemeten (voor herhaalde metingen bestaan andere technieken).

Hoe werkt logistische regressie?

In een logistisch regressiemodel wordt niet de dichotome uitkomst zelf gemodelleerd, maar de kans op die uitkomst. Omdat een kans loopt van minimum 0 tot maximaal 1 en bij lineaire regressie de uitkomstvariabele continu moet zijn, kunnen we de kans niet rechtstreeks als uitkomstvariabele gebruiken. We kunnen wel gebruik maken van de relatieve kans: de odds. Immers, de odds is een continue variabele die loopt van 0 tot oneindig. Vervolgens moet er statistisch nog iets aanvullends worden gedaan. De odds, die loopt van 0 tot oneindig, is immers nog niet normaal verdeeld, hetgeen óók een voorwaarde is voor lineaire regressie. Als uitkomstvariabele wordt daarom niet de odds gebruikt, maar de natuurlijke logaritme van de odds, die niet alleen continu maar ook normaal verdeeld is. In de logistische regressie vergelijking

$ln(odds)=a+b_{1}X_{1}+b_{2}X_{2}+\cdots +b_{k}X_{k}$

is de natuurlijke logaritme van de odds de uitkomst variabele, is $a$ de constante, zijn Failed to parse (syntax error): {\displaystyle X_i, (i = 1,2, ….., k)} de verklarende variabelen of covariaten, en vormen $b_{1},b_{2},\ldots b_{k}$ de logistische regressiecoëfficiënten.

Hoe interpreteer ik mijn SPSS output bij gebruik van een enkelvoudig logistisch model?

(Het hierna volgende voorbeeld is afkomstig uit het boek “Inleiding in de toegepaste biostatistiek” van J.W.R Twisk, Elsevier gezondheidszorg, Maarssen, 2007).

In een case-control onderzoek wordt bij 100 patiënten en 100 controlepersonen de relatie onderzocht tussen roken en het krijgen van een hartinfarct. De onderzoeksresultaten staan in de volgende 2x2 tabel weergegeven.

	patient	controle	totaal
rookt wel	39	14	53
rookt niet	61	86	147
totaal	100	100	200

De odds ratio (OR) voor roken in vergelijking tot niet-roken op het krijgen van een hartinfarct kan op de volgende manier berekend worden:

$OR={\frac {a/b}{c/d}}={\frac {a*d}{b*c}}={\frac {39*86}{14*61}}=3,93.$

Het 95% betrouwbaarheidsinterval loopt van 1,70 tot 7,86. Er is een significante associatie, want de waarde van de nulhypothese (er is geen associatie: OR = 1) ligt buiten het betrouwbaarheidsinterval.

We gaan deze analyse herhalen, maar nu met behulp van logistische regressie. Als we in SPSS in de schermen van de module Binary Logistic de variabele ‘type proefpersoon’ (als afhankelijke (dependent) variabele opgeven (0 = controle, 1 = patiënt) en de variabele ‘roken’ (0 = nee, 1= ja) als onafhankelijke (independent) invoeren, dan zal SPSS, naast ander output, de concluderende slot-tabel “Variables in the Equation” genereren.

Variables in the Equation
		B	S.E.	Wald	df	Sig.	Exp(B)	95.0% C.I.for Exp(B)
								Lower	Upper
Step 1	roken	1.368	.354	14.960	1	.000	3.927	1.694	7.855
	Constant	-.343	.167	4.210	1	.040	.709

De logistische regressiecoëfficiënt b heeft de waarde 1,368. De Wald test geeft aan dat er sprake is van een significant verband (p < 0,001) tussen roken en het krijgen van een infarct. Omdat de logistische regressiecoëfficiënt gelijk is aan de natuurlijk logaritme van de OR, kunnen we de e-macht nemen van de regressiecoëfficiënt [EXP(B)], waardoor de natuurlijke logaritme als het ware ‘wegvalt’ en de OR overblijft. De OR op het hebben van een hartinfarct voor rokers ten opzichte van niet-rokers is hier dus $e^{1,368}$ = 3,927 (95% CI: 1,694 - 7,855).

Hoe interpreteer ik mijn SPSS output bij gebruik van een meervoudig logistisch model?

In dit voorbeeld zullen we met behulp van meervoudige ('multiple' of 'multivariable') logistische regressie meerdere onafhankelijke variabelen (covariaten) gelijkertijd meenemen in het model. Laten we ervan uitgaan dat we in een prospectief cohortonderzoek bij 115 in het ziekenhuis opgenomen oudere patiënten de kans op het optreden van delier (0 = niet, 1 = wel) tijdens hun opname willen voorspellen. Dit doen we aan de hand van de volgende patiëntkenmerken: cognitief functioneren voor opname (0 = geen stoornis, 1 = wel stoornis), ADL niveau voor opname (0 = niet beperkt, 1 = beperkt), en leeftijd (continue variabele). Merk op dat de geschatte OR bij een continue variabele, in dit geval leeftijd, geïnterpreteerd moet worden als de OR op het krijgen van een delier voor het verschil van één eenheid in leeftijd (hier uitgedrukt in jaren). Stel bijvoorbeeld dat de variabele ‘leeftijd’ een significante OR heeft van 1,041, dan wil dat ze zeggen dat odds op het krijgen van een delier van een persoon die één jaar ouder is 1,041 hoger ligt dan de odds van een persoon die één jaar jonger is.

SPSS laat in de concluderende tabel “Variables in the Equation” de volgende resultaten zien:

Variables in the Equation
		B	S.E.	Wald	df	Sig.	Exp(B)	95.0% C.I.for Exp(B)
								Lower	Upper
Step 1	Cognitie	1.800	.607	8.794	1	.003	6.047	1.841	19.863
	ADL	1.237	.508	5.928	1	.015	3.444	1.273	9.321
	Leeftijd	.028	.032	.761	1	.383	1.028	.966	1.094
	Constant	-5.034	2.527	3.970	1	.046	.007

Cognitief functioneren (p = 0,003) en ADL niveau (p = 0,015) blijken onafhankelijke voorspellers te zijn voor het optreden van delier tijdens ziekenhuisopname. Cognitie laat een OR zien van 6,047. Met andere woorden: geadjusteerd voor het ADL niveau en leeftijd, is de odds op het krijgen van een delier bij patiënten met cognitieve stoornissen ongeveer 6 keer zo hoog als de odds voor patiënten zonder cognitieve stoornissen. Rekening houdend met de invloeden van cognitie en leeftijd, blijken patiënten met functionele beperkingen eveneens een grotere kans te hebben op het krijgen van een delier (OR = 3,444). Geadjusteerd voor de twee indicators van functionele gezondheid (cognitie en ADL), blijkt de leeftijd van de patiënt echter niet geassocieerd te zijn met het krijgen van een delier (OR = 1,028; p = 0,383).

Hoe interpreteer ik de output van een continue voorspeller een logistisch model?

Een van de risicofactoren die in ons model zit is de totale duur van de anesthesie in minuten. In het model geeft dit een B waarde van 0,005 en een odds ratio van 1,005 zien. Dit geeft een p waarde die sterk significant is (0.001), maar ik begrijp niet precies hoe ik die odds ratio moet interpreteren. Wat ik denk is dat het de toename van de kans op postoperatieve misselijkheid per minuut anesthesieduur weergeeft, maar zeker weten doe ik dat niet.

Je interpretatie per minuut is juist. Om een meer sprekende OR te krijgen zou de duur bijvoorbeeld door 10 kunnen delen. De OR wordt dan gegeven per 10 minuten toename van anesthesie. Als je daarbij geen afronding gebruikt, verandert er verder niets aan het model.

Waar vind ik logistische regressie in SPSS?

Je vindt deze techniek in SPSS 16 onder Analyze->Regression->Binary Logistic.

Referenties

Terug naar OVERZICHT voor een overzicht van alle statistische onderwerpen op deze wiki.

Terug naar KEUZE TOETS voor hulp bij het uitzoeken van een geschikte toets of analyse.