日本語タイトル:SMART-EXAM:被験者の厚生を考慮した連続多段階ランダム割付試験

SMART-EXAM: Incorporating Participants' Welfare into Sequential Multiple Assignment Randomized Trials

執筆者 Xinru WANG(デューク・シンガポール国立大学)/Nina DELIU(ケンブリッジ大学 / ローマ・サピエンツァ大学)/成田 悠輔(客員研究員)/Bibhas CHAKRABORTY(デューク大学 / デューク・シンガポール国立大学 / シンガポール国立大学)
発行日/NO. 2023年11月  23-E-081
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概要

動的治療計画(Dynamic Treatment Regime; DTR)は、時間とともに変化する患者の臨床状態に基づいて治療を推奨していく規則である。連続多段階ランダム割付試験(Sequential Multiple Assignment Randomized Trial; SMART)はランダム化実験の動的拡張で、最適なDTR構築のための質の高いエビデンスを提供できる。通常のSMARTでは、被験者は利用可能な治療に一様なランダム化確率によって複数の段階でランダムに割り付けられる。従来のSMARTは実施が簡単であり、さまざまなDTRを性能比較するために十分なデータを提供してくれる。その一方で、質が低いことが判明した治療や望まない治療に多くの患者を割り当てることになるという倫理的問題を抱えている。これらの問題は被験者募集の滞りや離脱率の高さにつながり、最終的に分析結果の内的・外的妥当性の低さをもたらす恐れがある。そこで私たちは、被験者の選好と予測される処置効果を考慮することで、被験者の厚生を高める疑似市場型実験デザインSMART(SMART-EXAM)を提案する。以下ではまずSMART-EXAMの実施手順を説明し、その後従来のSMARTと比較した性能を特徴づける。注意欠陥・多動症(ADHD)の子供を対象としたSMARTで得られたデータに適用した結果、実験パラメーターが適切に設定されたSMART-EXAMは、最適なDTRを構築できる望ましい統計的性能を保ちつつ、被験者の厚生を高めることが示された。

概要(英語)

Dynamic Treatment Regimes (DTRs) are sequences of decision rules that recommend treatments based on patients’ time-varying clinical conditions. The Sequential Multiple Assignment Randomized Trial (SMART) is an experimental design that can provide high-quality evidence for constructing optimal DTRs. In a conventional SMART, participants are randomized to available treatments at multiple stages with balanced randomization probabilities. Despite its relative simplicity of implementation and desirable performance in comparing embedded DTRs, the conventional SMART faces inevitable ethical issues including assigning many participants to the empirically inferior treatment or the treatment they dislike, which might slow down the recruitment procedure and lead to higher attrition rates, ultimately leading to poor internal and external validities of the trial results. In this context, we propose a SMART under the Experiment-as-Market framework (SMART-EXAM), a novel SMART design that holds the potential to improve participants’ welfare by incorporating their preferences and predicted treatment effects into the randomization procedure. We describe the steps of conducting a SMART-EXAM and evaluate its performance compared to the conventional SMART. The results indicate that the SMART-EXAM can improve the welfare of the participants enrolled in the trial, while also achieving a desirable ability to construct an optimal DTR when the experimental parameters are suitably specified. We finally illustrate the practical potential of the SMART-EXAM design using data from a SMART for children with attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD).