The individualized treatment rule (ITR), which recommends an optimal treatment based on individual characteristics, has drawn considerable interest from many areas such as precision medicine, personalized education, and personalized marketing. Existing ITR estimation methods mainly adopt one of two or more treatments. However, a combination of multiple treatments could be more powerful in various areas. In this paper, we propose a novel Double Encoder Model (DEM) to estimate the individualized treatment rule for combination treatments. The proposed double encoder model is a nonparametric model which not only flexibly incorporates complex treatment effects and interaction effects among treatments, but also improves estimation efficiency via the parameter-sharing feature. In addition, we tailor the estimated ITR to budget constraints through a multi-choice knapsack formulation, which enhances our proposed method under restricted-resource scenarios. In theory, we provide the value reduction bound with or without budget constraints, and an improved convergence rate with respect to the number of treatments under the DEM. Our simulation studies show that the proposed method outperforms the existing ITR estimation in various settings. We also demonstrate the superior performance of the proposed method in a real data application that recommends optimal combination treatments for Type-2 diabetes patients.


翻译:个性化化疗方案 (ITR) 建议基于个体特征的最佳治疗,在许多领域如精准医学、个性化教育和个性化营销中,受到了广泛关注。现有的ITR估计方法主要采用两种或多种治疗方法之一。然而,多种治疗方法的组合可能在各个领域具有更强的实力。在本文中,我们提出了一种新的双编码器模型 (DEM) 来估计联合治疗的个性化治疗规则。所提出的双编码器模型是一个非参数模型,不仅可以灵活地整合复杂的治疗效果和治疗之间的相互作用效果,而且还通过参数共享特性来提高估计效率。此外,我们通过多项选择背包问题的形式将估计的ITR定制到预算约束中,从而在受限资源情况下增强了我们的提议方法。在理论上,我们提供了有或没有预算限制的价值降低界限,以及在DEM下随着治疗数量的提高而改进的收敛速度。我们的模拟研究表明,所提出的方法在各种设置中优于现有的ITR估计方法。我们还展示了所提出方法在建议2型糖尿病患者的最佳联合治疗方案方面的优越性能。

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