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Enregistrement W4282924049 · doi:10.2196/31306

Causal Modeling to Mitigate Selection Bias and Unmeasured Confounding in Internet-Based Epidemiology of COVID-19: Model Development and Validation

2022· article· en· W4282924049 sur OpenAlexvenueno aff
Nate Stockham, Peter Washington, Brianna Chrisman, Kelley Paskov, Jae-Yoon Jung, Dennis P. Wall

Notice bibliographique

RevueJMIR Public Health and Surveillance · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMathematics
ThématiqueCOVID-19 epidemiological studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesEunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human DevelopmentU.S. National Library of MedicineNational Institute of Biomedical Imaging and BioengineeringNational Institute of Mental Health
Mots-clésConfoundingSelection biasEpidemiologyCausal inferenceEnvironmental healthEconometricsDemographyStatisticsMedicineEconomicsMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Selection bias and unmeasured confounding are fundamental problems in epidemiology that threaten study internal and external validity. These phenomena are particularly dangerous in internet-based public health surveillance, where traditional mitigation and adjustment methods are inapplicable, unavailable, or out of date. Recent theoretical advances in causal modeling can mitigate these threats, but these innovations have not been widely deployed in the epidemiological community. OBJECTIVE: The purpose of our paper is to demonstrate the practical utility of causal modeling to both detect unmeasured confounding and selection bias and guide model selection to minimize bias. We implemented this approach in an applied epidemiological study of the COVID-19 cumulative infection rate in the New York City (NYC) spring 2020 epidemic. METHODS: We collected primary data from Qualtrics surveys of Amazon Mechanical Turk (MTurk) crowd workers residing in New Jersey and New York State across 2 sampling periods: April 11-14 and May 8-11, 2020. The surveys queried the subjects on household health status and demographic characteristics. We constructed a set of possible causal models of household infection and survey selection mechanisms and ranked them by compatibility with the collected survey data. The most compatible causal model was then used to estimate the cumulative infection rate in each survey period. RESULTS: There were 527 and 513 responses collected for the 2 periods, respectively. Response demographics were highly skewed toward a younger age in both survey periods. Despite the extremely strong relationship between age and COVID-19 symptoms, we recovered minimally biased estimates of the cumulative infection rate using only primary data and the most compatible causal model, with a relative bias of +3.8% and -1.9% from the reported cumulative infection rate for the first and second survey periods, respectively. CONCLUSIONS: We successfully recovered accurate estimates of the cumulative infection rate from an internet-based crowdsourced sample despite considerable selection bias and unmeasured confounding in the primary data. This implementation demonstrates how simple applications of structural causal modeling can be effectively used to determine falsifiable model conditions, detect selection bias and confounding factors, and minimize estimate bias through model selection in a novel epidemiological context. As the disease and social dynamics of COVID-19 continue to evolve, public health surveillance protocols must continue to adapt; the emergence of Omicron variants and shift to at-home testing as recent challenges. Rigorous and transparent methods to develop, deploy, and diagnosis adapted surveillance protocols will be critical to their success.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,173
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,301
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,173
Score d'incertitude au seuil0,914

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,1730,301
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,005
Bibliométrie0,0040,002
Études des sciences et des technologies0,0020,003
Communication savante0,0020,003
Science ouverte0,0040,004
Intégrité de la recherche0,0030,005
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0050,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,452
Tête enseignante GPT0,465
Écart entre enseignants0,013 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations5
Publié2022
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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