Seminar Biostatistik - TU ...

Seminar Biostatistik
• Seminarvortrag
   – Basiert auf Teil eines Buchkapitels oder/und wissenschaftlichen
     Artikeln
   – Regeln/Vorgaben in der Vorbesprechung
   – Dauer des Vortrags
      • Bachelor: 30 Minuten
      • Master: 45 Minuten
   – Abgabe der Folien spätestens eine Woche vor dem Vortragstermin

• Bericht
   – Schriftliche Ausarbeitung des Methodenteils des Vortrags als
     Seminarbericht
   – Abgabe des Berichts spätestens eine Woche nach dem Vortragstermin

• Bewertungskriterien
   – Folien, Vortrag, Bericht, Selbstständigkeit

Seminar Biostatistik
• Prof. Dr. Jörg Rahnenführer, Fakultät Statistik und
  Dr. Tamara Schikowski, Leibniz-Institut für umweltmedizinische
  Forschung, Düsseldorf

• Sommersemester 2020
• Termin: Dienstag, 10:15-11:45, M/E 27 oder online
• Vorbesprechung: Donnerstag, 06.02., 14:00 Uhr in M 217b

• Start: 21.04.2020
• Homepage:
  https://www.statistik.tu-dortmund.de/genetik-bis20.html

Modellierung von Dosis-Wirkungs-Kurven
Dose-Response Analysis Using R
Christian Ritz et al.
https://www.crcpress.com/Dose-Response-
Analysis-Using-R/Ritz-Jensen-Gerhard-
Streibig/p/book/9781138034310

•   Continuous data
•   Binary and binomial dose-response data
•   Count dose-response data
•   Multinomial dose-response data
•   Time-to-event-response data
•   Benchmark dose estimation
•   Hierarchical nonlinear models

Modellierung von Dosis-Wirkungs-Kurven
Beispiel:
• Lolch (Süßgrass) wird mit
  Ferulasäure behandelt
• 3 Replikate für 6
  Konzentrationen
• 6 Replikate für eine
  Kontrolle
• Gemessen wird die daraus
  resultierende Wurzellänge
• Logistische Funktion (mit
  4 Parametern) wird an die
  Daten angepasst
• Einheitliches Konzept in R
  für viele Erweiterungen

Modellierung von Dosis-Wirkungs-Kurven

Modellierung von Dosis-Wirkungs-Kurven

MCP-Mod

3+3 Design

Umweltmedizin – Epidemiologie
• Einfluss von Ozonbelastung auf die Hautalterung, untersucht an großen
  deutschen Kohorten
• Oxidative Stressreaktion in der Haut von Mensch und Maus führt zu
  veränderter Expression von Genen
• Hautalterungsmerkmale: grobe Falten und Pigmentflecken im Gesicht

Umweltmedizin – Epidemiologie

Umweltmedizin – Epidemiologie
• Auswirkung von Luftverschmutzung und Lungenfunktion auf kognitive
  Beeinträchtigungen
• Methoden: Lineare Regression, Kausal-Mediations-Analyse

Grundlagen…

       Luftverschmutzungsquellen(Anthropogene)

                                                 12

Grundlagen…
Waldbrände

  Süd-Kalifornien Waldbrände Okt
  2003

                         1
  1    Atascadero       2                5
  2    Santa Maria       3
  3    Lompoc                         ~100 km
  4    Santa Barbara         4                             Rim High School,
  5    Lancaster                                           Lake Arrowhead
  6    Glendora                  LA
  7    San Dimas                     6 7 8 9 10
  8    Upland                        11 12
  9    San Bernardino            13 14
  10   Lake Arrowhead
                                          15             Höchsten PM2.5
  11   Mira Loma                                         beobachtet –
  12   Riverside
                                                         115µg/m3
  13   Long Beach                               16
  14   Anaheim
  15   Lake Elsinore
  16   Alpine

  LA Los Angeles                                     M   USC, Los Angeles, CA

  M    Mexico

Grundlagen…
Sahara Staub

               Image taken at
               12:00 UTC. Large
               dust storm
               blowing off the
               NW coast of
               Africa.
               (NOAA, 2006)

                                  Image taken at
                                  7:45 EDT.
                                  Saharan dust
                                  stretching from
                                  Atlantic ocean
                                  westward;
                                  appears as
                                  yellowish brown
                                  hue and can
                                  cause hazy
                                  conditions later.
                                  (NOAA, 2005)

Expositionsabschätzung mit Landnutzungsmodellen

Unterschiedliche Partikelgrößen im Atemtrakt

                             LANUV, 2010

Thema 1: Interaktion Luftverschmutzung
  und Klimawandel auf die Gesundheit

Identifizierung von Ko-expositionen (X)
         auf die Gesundheit (Y)

Wie schätzt man den Effekt einer
Exposition (X) auf die Erkrankung (Y)?

                  Welche Voraussetzung für eine multiple
    X1        Y   lineare Regression muss man beachten?
         C1
U
    X2            Was macht man, wenn die Expositionen
                  hoch korreliert sind?

                  Gibt es alternative Modelle?

Thema 2: Wirkungspfade zwischen
  Exposition und Erkrankungen

Mediationsanalyse
Unabhängige   Mediator     Abhängige
  Variable                  Variable

              adjustiert
                  β
              Mediation

-Model 1:         E [ M|A=a,C=c ] = β0+ β1*a + β2’c
                          β1
 Luftverschmutzung                  Lungenfunktion

     -Model 2:          Logit [ P(Y=1|A=a,M=m,C=c) ]
                        = θ0 + θ1*a + θ2*m + θ3*a*m +θ4’c
                               θ1

                                        θ2
Luftverschmutzung              LF            Kognition

      •    exp(θ1) ist der direkte EffeKt (NDE)
      •    exp(β1*θ2) ist der indirekt Effekt (NIE)
      •    Totale Effect = NDE * NIE
      •   Proportion des Mediationseffektes
          = NDE*(NIE-1) / [NDE*NIE-1]

Themenvorschläge
• Welche Methoden werden angewendet, wenn man den Effekt
  von einer Exposition auf die Gesundheit untersuchen will?
  (eigene Recherche)
• Welche Methoden gibt es, wenn eine Exposition linear verteilt
  ist, die andere aber nicht? (Paper: Ito et al.)
• Methoden zur Modellierung von einem Multi-Exposition-Effekt
  (Paper: Biangiardo et al.)
• Theoretische Hintergründe der Mediationsanalyse (Baron &
  Kenny vs Vanderweel)
• Was ist die Kausal-Mediations-Analyse? (eigene Recherche)
• Effekt Modifikation, Interaktion und Mediation- was sind die
  Unterschiede? (Paper: Corraini et al.)