In the context of a binary treatment, matching is a well-established approach in causal inference. However, in the context of a continuous treatment or exposure, matching is still underdeveloped. We propose an innovative matching approach to estimate an average causal exposure-response function under the setting of continuous exposures that relies on the generalized propensity score (GPS). Our approach maintains the following attractive features of matching: a) clear separation between the design and the analysis; b) robustness to model misspecification or to the presence of extreme values of the estimated GPS; c) straightforward assessment of covariate balance. We first introduce an assumption of identifiability, called local weak unconfoundedness. Under this assumption and mild smoothness conditions, we provide theoretical guarantees that our proposed matching estimator attains point-wise consistency and asymptotic normality. In simulations, our proposed matching approach outperforms existing methods under settings of model misspecification or the presence of extreme values of the estimated GPS. We apply our proposed method to estimate the average causal exposure-response function between long-term PM$_{2.5}$ exposure and all-cause mortality among 68.5 million Medicare enrollees, 2000-2016. We found strong evidence of a harmful effect of long-term PM$_{2.5}$ exposure on mortality. Code for the proposed matching approach is provided in the CausalGPS R package, which is available on CRAN and provides a computationally efficient implementation.


翻译:在二进制治疗中,匹配是因果推断中的一种既定方法,然而,在连续治疗或接触的情况下,匹配仍然不够完善。我们提出一种创新的匹配方法,以根据普遍倾向性分数(GPS),在连续接触的情况下估计平均因果暴露反应功能。我们的方法保持以下有吸引力的匹配特征:(a) 明确区分设计和分析;(b) 稳健地确定模型的特性或存在估计的全球定位系统的极端值;(c) 直接评估同化平衡。我们首先假设可识别性,称为当地薄弱的无根据性。在这种假设和轻微的平稳条件下,我们提供理论保证,我们提议的配对的天敌接触反应功能能够达到点性一致性和无症状的正常性。在模拟中,我们提议的配对GPA方法超越了模型具体度或估计的极端值存在情况下的现有方法。我们采用拟议的方法来估计长期-20美元R2.5美元接触量和有害接触量(CMIS)之间的平均因果反应功能。我们提出的2000-2005年风险和所有现有死亡率的代谢标准为680-500万美国标准。

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