The conditional average treatment effect (CATE) is frequently estimated to refute the homogeneous treatment effect assumption. Under this assumption, all units making up the population under study experience identical benefit from a given treatment. Uncovering heterogeneous treatment effects through inference about the CATE, however, requires that covariates truly modifying the treatment effect be reliably collected at baseline. CATE-based techniques will necessarily fail to detect violations when effect modifiers are omitted from the data due to, for example, resource constraints. Severe measurement error has a similar impact. To address these limitations, we prove that the homogeneous treatment effect assumption can be gauged through inference about contrasts of the potential outcomes' variances. We derive causal machine learning estimators of these contrasts and study their asymptotic properties. We establish that these estimators are doubly robust and asymptotically linear under mild conditions, permitting formal hypothesis testing about the homogeneous treatment effect assumption even when effect modifiers are missing or mismeasured. Numerical experiments demonstrate that these estimators' asymptotic guarantees are approximately achieved in experimental and observational data alike. These inference procedures are then used to detect heterogeneous treatment effects in the re-analysis of randomized controlled trials investigating targeted temperature management in cardiac arrest patients.


翻译:条件平均处理效应(CATE)常被用于反驳同质性治疗效应假设。在该假设下,研究总体中的所有个体均从给定治疗中获得相同的收益。然而,通过CATE推断揭示异质性治疗效果,要求真正调节治疗效应的协变量在基线时被可靠收集。当效应调节因子因资源限制等原因被遗漏时,基于CATE的方法必然无法检测到假设的违反。严重的测量误差也具有类似影响。为应对这些局限,我们证明同质性治疗效应假设可通过潜在结果方差的对比推断进行评估。我们推导了这些对比的因果机器学习估计量,并研究其渐近性质。我们证实这些估计量在温和条件下具有双重稳健性和渐近线性性,允许即使在效应调节因子缺失或测量错误时,也能对同质性治疗效应假设进行正式假设检验。数值实验表明,这些估计量的渐近保证在实验数据和观测数据中均能近似实现。这些推断方法随后被用于重新分析心脏骤停患者目标体温管理的随机对照试验,以检测异质性治疗效果。

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