Converter o código SAS NLMIXED para regressão gama inflada a zero em R

Estou tentando executar uma regressão inflada a zero para uma variável de resposta contínua em R. Estou ciente de uma implementação gamlss, mas eu realmente gostaria de experimentar esse algoritmo de Dale McLerran, que é conceitualmente um pouco mais direto. Infelizmente, o código está no SAS e não sei como reescrevê-lo para algo como nlme.

O código é o seguinte:

proc nlmixed data=mydata;
  parms b0_f=0 b1_f=0 
        b0_h=0 b1_h=0 
        log_theta=0;


  eta_f = b0_f + b1_f*x1 ;
  p_yEQ0 = 1 / (1 + exp(-eta_f));


  eta_h = b0_h + b1_h*x1;
  mu    = exp(eta_h);
  theta = exp(log_theta);
  r = mu/theta;


  if y=0 then
     ll = log(p_yEQ0);
  else
     ll = log(1 - p_yEQ0)
          - lgamma(theta) + (theta-1)*log(y) - theta*log(r) - y/r;


  model y ~ general(ll);
  predict (1 - p_yEQ0)*mu out=expect_zig;
  predict r out=shape;
  estimate "scale" theta;
run;

De: http://listserv.uga.edu/cgi-bin/wa?A2=ind0805A&L=sas-l&P=R20779

ADICIONAR:

Nota: Não há efeitos mistos presentes aqui - apenas corrigidos.

A vantagem desse ajuste é que (embora os coeficientes sejam os mesmos que se você ajustasse separadamente uma regressão logística para P (y = 0) e uma regressão de erro gama com link de log para E (y | y> 0)), você pode estimar a função combinada E (y) que inclui os zeros. Pode-se prever esse valor no SAS (com um CI) utilizando a linha predict (1 - p_yEQ0)*mu.

Além disso, é possível escrever declarações de contraste personalizadas para testar a significância das variáveis ​​preditoras em E (y). Por exemplo, aqui está outra versão do código SAS que usei:

proc nlmixed data=TestZIG;
      parms b0_f=0 b1_f=0 b2_f=0 b3_f=0
            b0_h=0 b1_h=0 b2_h=0 b3_h=0
            log_theta=0;


        if gifts = 1 then x1=1; else x1 =0;
        if gifts = 2 then x2=1; else x2 =0;
        if gifts = 3 then x3=1; else x3 =0;


      eta_f = b0_f + b1_f*x1 + b2_f*x2 + b3_f*x3;
      p_yEQ0 = 1 / (1 + exp(-eta_f));

      eta_h = b0_h + b1_h*x1 + b2_h*x2 + b3_h*x3;
      mu    = exp(eta_h);
      theta = exp(log_theta);
      r = mu/theta;

      if amount=0 then
         ll = log(p_yEQ0);
      else
         ll = log(1 - p_yEQ0)
              - lgamma(theta) + (theta-1)*log(amount) -                      theta*log(r) - amount/r;

      model amount ~ general(ll);
      predict (1 - p_yEQ0)*mu out=expect_zig;
      estimate "scale" theta;
    run; 

Então, para estimar "presente1" versus "presente2" (b1 versus b2), podemos escrever esta declaração de estimativa:

estimate "gift1 versus gift 2" 
 (1-(1 / (1 + exp(-b0_f -b1_f))))*(exp(b0_h + b1_h)) - (1-(1 / (1 + exp(-b0_f -b2_f))))*(exp(b0_h + b2_h)) ; 

R pode fazer isso?

Tendo passado algum tempo nesse código, parece-me que basicamente:

1) Faz uma regressão logística com o lado direito b0_f + b1_f*x1e y > 0como variável alvo,

2) Para as observações para as quais y> 0, executa uma regressão com o lado direito b0_h + b1_h*x1, uma probabilidade Gamma e link=log,

3) Também estima o parâmetro de forma da distribuição gama.

Maximiza a probabilidade em conjunto, o que é bom, porque você só precisa fazer uma chamada de função. No entanto, a probabilidade se separa de qualquer maneira, para que você não obtenha melhores estimativas de parâmetros.

Aqui está um código R que faz uso da glmfunção para economizar esforços de programação. Pode não ser o que você gostaria, pois obscurece o próprio algoritmo. O código certamente também não é tão limpo quanto deveria / deveria ser.

McLerran <- function(y, x)
{
  z <- y > 0
  y.gt.0 <- y[y>0]
  x.gt.0 <- x[y>0]

  m1 <- glm(z~x, family=binomial)
  m2 <- glm(y.gt.0~x.gt.0, family=Gamma(link=log))

  list("p.ygt0"=m1,"ygt0"=m2)
}

# Sample data
x <- runif(100)
y <- rgamma(100, 3, 1)      # Not a function of x (coef. of x = 0)
b <- rbinom(100, 1, 0.5*x)  # p(y==0) is a function of x
y[b==1] <- 0

foo <- McLerran(y,x)
summary(foo$ygt0)

Call:
glm(formula = y.gt.0 ~ x.gt.0, family = Gamma(link = log))

Deviance Residuals: 
     Min        1Q    Median        3Q       Max  
-2.08888  -0.44446  -0.06589   0.28111   1.31066  

Coefficients:
            Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)    
(Intercept)   1.2033     0.1377   8.737 1.44e-12 ***
x.gt.0       -0.2440     0.2352  -1.037    0.303    
---
Signif. codes:  0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1 

(Dispersion parameter for Gamma family taken to be 0.3448334)

    Null deviance: 26.675  on 66  degrees of freedom
Residual deviance: 26.280  on 65  degrees of freedom
AIC: 256.42

Number of Fisher Scoring iterations: 6

O parâmetro de forma para a distribuição Gamma é igual a 1 / o parâmetro de dispersão para a família Gamma. Coeficientes e outras coisas que você deseja acessar programaticamente podem ser acessados ​​nos elementos individuais da lista de valores de retorno:

> coefficients(foo$p.ygt0)
(Intercept)           x 
   2.140239   -2.393388 

A previsão pode ser feita usando a saída da rotina. Aqui está mais um código R que mostra como gerar valores esperados e outras informações:

# Predict expected value
predict.McLerren <- function(model, x.new)
{
  x <- as.data.frame(x.new)
  colnames(x) <- "x"
  x$x.gt.0 <- x$x

  pred.p.ygt0 <- predict(model$p.ygt0, newdata=x, type="response", se.fit=TRUE)
  pred.ygt0 <- predict(model$ygt0, newdata=x, type="response", se.fit=TRUE)  

  p0 <- 1 - pred.p.ygt0$fit
  ev <- (1-p0) * pred.ygt0$fit

  se.p0 <- pred.p.ygt0$se.fit
  se.ev <- pred.ygt0$se.fit

  se.fit <- sqrt(((1-p0)*se.ev)^2 + (ev*se.p0)^2 + (se.p0*se.ev)^2)

  list("fit"=ev, "p0"=p0, "se.fit" = se.fit,
       "pred.p.ygt0"=pred.p.ygt0, "pred.ygt0"=pred.ygt0)
}

E uma amostra:

> x.new <- seq(0.05,0.95,length=5)
> 
> foo.pred <- predict.McLerren(foo, x.new)
> foo.pred$fit
       1        2        3        4        5 
2.408946 2.333231 2.201889 2.009979 1.763201 
> foo.pred$se.fit
        1         2         3         4         5 
0.3409576 0.2378386 0.1753987 0.2022401 0.2785045 
> foo.pred$p0
        1         2         3         4         5 
0.1205351 0.1733806 0.2429933 0.3294175 0.4291541 

Agora, para a extração por coeficiente e os contrastes:

coef.McLerren <- function(model)
{
  temp1 <- coefficients(model$p.ygt0)
  temp2 <- coefficients(model$ygt0)
  names(temp1) <- NULL
  names(temp2) <- NULL
  retval <- c(temp1, temp2)
  names(retval) <- c("b0.f","b1.f","b0.h","b1.h")
  retval
}

contrast.McLerren <- function(b0_f, b1_f, b2_f, b0_h, b1_h, b2_h)
{
  (1-(1 / (1 + exp(-b0_f -b1_f))))*(exp(b0_h + b1_h)) - (1-(1 / (1 + exp(-b0_f -b2_f))))*(exp(b0_h + b2_h))
}


> coef.McLerren(foo)
      b0.f       b1.f       b0.h       b1.h 
 2.0819321 -1.8911883  1.0009568  0.1334845