Bayesian adaptive designs enable flexible clinical trials by adapting features based on accumulating data. Among these, Bayesian Response-Adaptive Randomization (BRAR) skews patient allocation towards more promising treatments based on interim data. Implementing BRAR requires the relatively quick evaluation of posterior probabilities. However, the limitations of existing closed-form solutions mean trials often rely on computationally intensive approximations which can impact accuracy and the scope of scenarios explored. While faster Gaussian approximations exist, their reliability is not guaranteed. Critically, the approximation method used is often poorly reported, and the literature lacks practical guidance for selecting and comparing these methods, particularly regarding the trade-offs between computational speed, inferential accuracy, and their implications for patient benefit. In this paper, we focus on BRAR trials with binary endpoints, developing a novel algorithm that efficiently and exactly computes these posterior probabilities, enabling a robust assessment of existing approximation methods in use. Leveraging these exact computations, we establish a comprehensive benchmark for evaluating approximation methods based on their computational speed, patient benefit, and inferential accuracy. Our comprehensive analysis, conducted through a range of simulations in the two-armed case and a re-analysis of the three-armed Established Status Epilepticus Treatment Trial, reveals that the exact calculation algorithm is often the fastest, even for up to 12 treatment arms. Furthermore, we demonstrate that commonly used approximation methods can lead to significant power loss and Type I error rate inflation. We conclude by providing practical guidance to aid practitioners in selecting the most appropriate computation method for various clinical trial settings.


翻译:贝叶斯自适应设计通过基于累积数据调整试验特征,实现了灵活的临床试验。其中,贝叶斯响应自适应随机化(BRAR)基于期中数据将患者分配偏向更具潜力的治疗方案。实施BRAR需要相对快速地评估后验概率。然而,现有闭式解的局限性意味着试验常依赖计算密集的近似方法,这可能影响准确性及可探索场景的范围。尽管存在更快速的高斯近似方法,但其可靠性无法保证。关键问题在于,所用近似方法常被不充分报告,且文献缺乏关于如何选择和比较这些方法的实用指导,特别是在计算速度、推断准确性及其对患者获益的影响之间的权衡方面。本文聚焦于具有二元终点的BRAR试验,开发了一种新颖算法,能高效精确地计算这些后验概率,从而实现对现有常用近似方法的稳健评估。借助这些精确计算,我们建立了一个基于计算速度、患者获益和推断准确性的综合基准,用于评估近似方法。通过双臂情形的系列模拟及对三臂癫痫持续状态治疗试验的再分析,我们的综合研究表明:精确计算算法通常是最快的,甚至可扩展至12个治疗组。此外,我们证明常用近似方法可能导致显著的统计功效损失和I类错误率膨胀。最后,我们提供实用指南,以帮助从业者为不同临床试验场景选择最合适的计算方法。

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