Causal mediation analysis is widely used in health science research to evaluate the extent to which an intermediate variable explains an observed exposure-outcome relationship. However, the validity of analysis can be compromised when the exposure is measured with error, which is common in health science studies. This article investigates the impact of exposure measurement error on assessing mediation with a failure time outcome, where a Cox proportional hazard model is considered for the outcome. When the outcome is rare with no exposure-mediator interaction, we show that the unadjusted estimators of the natural indirect and direct effects can be biased into either direction, but the unadjusted estimator of the mediation proportion is approximately unbiased as long as measurement error is not large or the mediator-exposure association is not strong. We propose ordinary regression calibration and risk set regression calibration approaches to correct the exposure measurement error-induced bias in estimating mediation effects and to allow for an exposure-mediator interaction in the Cox outcome model. The proposed approaches require a validation study to characterize the measurement error process between the true exposure and its error-prone counterpart. We apply the proposed approaches to the Health Professionals Follow-up study to evaluate extent to which body mass index mediates the effect of vigorous physical activity on the risk of cardiovascular diseases, and assess the finite-sample properties of the proposed estimators via simulations.


翻译:Abstract: 因果中介分析被广泛运用于健康科学研究中,用于评估中介变量在观察到的暴露-结果关系中解释其程度。但是,在健康科学研究中,暴露量测量误差是很常见的,这会损害分析的有效性。本文研究了暴露量测量误差对失效时间结果下中介评估的影响,其中考虑了 Cox 比例风险模型用于结果。当结果是罕见的且不存在暴露-中介交互作用时,我们表明自然间接效应和直接效应的未调整估计值可能存在偏差,但是,中介比例的未调整估计值近似无偏,只要测量误差不大或中介-暴露关联不强即可。我们提出普通回归校准和风险集合回归校准方法,用于纠正测量误差引起的偏差,用于估计中介效应,并允许 Cox 结果模型中的中介-暴露交互作用。所提出的方法需要一个验证研究,以表征真实的暴露和其误差易受影响的副本之间的测量误差过程。我们将所提出的方法应用于《健康专业人员追踪研究》(Health Professionals Follow-up study) 中,以评估体重指数对剧烈体育锻炼对心血管疾病风险的中介效应,并通过模拟评估了所提出的估计器的有限样本特性。

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