Cluster-randomized trials (CRTs) are widely used to evaluate interventions delivered at the clinic, practice, or community level. Although standard analyses typically target average treatment effects, such summaries mask potentially meaningful variation in treatment response across individuals and clusters. This work addresses the estimation of conditional average treatment effects (CATEs) for continuous outcomes in two-arm parallel CRTs by defining causal estimands that incorporate both individual- and cluster-level baseline covariates while marginalizing over unobserved cluster heterogeneity. To estimate these quantities, we develop a unified framework based on mixed-effects machine learning, integrating and extending a range of existing approaches, including Bayesian additive regression trees with random effects, multilevel Bayesian causal forests, mixed-effects random forests, several mixed-effects gradient boosting procedures, and generalized additive mixed models, while incorporating cluster-specific random intercepts to account for within-cluster dependence. We evaluate these methods across diverse simulation scenarios and demonstrate their use in the Task Shifting and Blood Pressure Control in Ghana CRT, which investigates strategies for improving hypertension management. Drawing on these investigations, we provide practical guidance for applying mixed-effects machine learning to quantify treatment-effect heterogeneity in CRTs, together with reproducible code that enables investigators to implement all methods within a coherent workflow.


翻译:整群随机试验(CRT)被广泛用于评估在诊所、实践或社区层面实施的干预措施。尽管标准分析通常针对平均处理效应,但此类汇总可能掩盖个体和群组间处理反应中潜在的重要变异性。本研究致力于估计双臂平行CRT中连续结局的条件平均处理效应(CATE),通过定义纳入个体和群组层面基线协变量、同时边缘化未观测的群组异质性的因果估计量。为估计这些量,我们开发了一个基于混合效应机器学习的统一框架,整合并扩展了一系列现有方法,包括含随机效应的贝叶斯加性回归树、多水平贝叶斯因果森林、混合效应随机森林、多种混合效应梯度提升程序及广义可加混合模型,同时纳入群组特异性随机截距以解释群组内相关性。我们在多种模拟场景下评估这些方法,并在加纳任务转移与血压控制CRT中展示其应用,该试验探讨改善高血压管理的策略。基于这些研究,我们为应用混合效应机器学习量化CRT中处理效应异质性提供了实用指导,并附有可复现代码,使研究者能够在连贯工作流程中实施所有方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

【斯坦福大学博士论文】个性化机器学习的理论进展
专知会员服务
25+阅读 · 2025年3月25日
【牛津大学博士论文】机器学习中的对称性与泛化
专知会员服务
22+阅读 · 2025年1月8日
机器学习组合优化
专知会员服务
111+阅读 · 2021年2月16日
因果关联学习,Causal Relational Learning
专知会员服务
185+阅读 · 2020年4月21日
基于深度元学习的因果推断新方法
图与推荐
12+阅读 · 2020年7月21日
用深度学习揭示数据的因果关系
专知
28+阅读 · 2019年5月18日
机器学习中的最优化算法总结
人工智能前沿讲习班
22+阅读 · 2019年3月22日
半监督深度学习小结:类协同训练和一致性正则化
推荐|机器学习中的模型评价、模型选择和算法选择!
全球人工智能
10+阅读 · 2018年2月5日
基于机器学习的KPI自动化异常检测系统
运维帮
13+阅读 · 2017年8月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员