Statistical methods for the analysis of left-censored variables [Statistische Analysemethoden für linkszensierte Variablen und Beobachtungen mit Werten unterhalb einer Bestimmungs- oder Nachweisgrenze]

Abstract

[english] In some applications statisticians are confronted with values which are reported to be below a limit of detection or quantitation. These left-censored variables are a challenge in the statistical analysis. In a simulation study, we compare different methods to deal with this type of data in statistical applications. These include measures of location, dispersion, association, and statistical modeling. Our simulation study showed that the multiple imputation approach and the Tobit regression lead to unbiased estimates, whereas the naïve methods including simple substitution of non-detects lead to unreliable estimates. We illustrate the application of the multiple imputation approach and the Tobit regression with an example from occupational epidemiology. [german] In der statistischen Praxis treten immer wieder Variablen mit Werten unterhalb einer Bestimmungs- oder Nachweisgrenze auf. Diese sind linkszensiert und stellen daher eine Herausforderung für die statistische Analyse dar. Im Rahmen einer Simulationsstudie vergleichen wir Schätzmethoden zur Berechnung von Lage- und Streuungmaßen, Korrelationen und Regressionsparametern bei diesen Variablen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die multiple Imputationsmethode und die Tobit Regression zu unverzerrten Schätzungen führen. Naive Methoden, einschließlich der einfachen Substitution von zensierten Beobachtungen, ergeben hingegen unzuverlässige Schätzungen. Wir illustrieren die Anwendung der multiplen Imputationsmethode und der Tobit Regression anhand eines Beispiels aus der Epidemiologie der Arbeitswelt.

Keywords

• left-censored variables
• limit of detection
• multiple imputation
• Tobit regression
• occupational exposure
• welding