Interim analysis of clinical trials based on urn models

Authors


Abstract

Clinical trials usually involve efficient and ethical objectives such as maximizing the power and minimizing the total failure number. Interim analysis is now a standard technique in practice to achieve these objectives. Randomized urn models have been extensively studied in the literature. In this paper, we propose to perform interim analysis on clinical trials based on urn models and study its properties. We show that the urn composition, allocation of patients and parameter estimators can be approximated by a joint Gaussian process. Consequently, sequential test statistics of the proposed procedure converge to a Brownian motion in distribution and the sequential test statistics asymptotically satisfy the canonical joint distribution defined in Jennison & Turnbull (Jennison & Turnbull 2000. Group Sequential Methods with Applications to Clinical Trials, Chapman and Hall/CRC). These results provide a solid foundation and open a door to perform the interim analysis on randomized clinical trials with urn models in practice. Furthermore, we demonstrate our proposal through examples and simulations by applying sequential monitoring and stochastic curtailment techniques. The Canadian Journal of Statistics 40: 550–568; 2012 © 2012 Statistical Society of Canada

Abstract

Les essais cliniques ont habituellememt des objectifs d'efficacité et d'éthique tels que maximiser la puissance et minimiser le nombre total de défaillances. En pratique, l'analyse intérimaire est maintenant devenue une technique standard pour atteindre ces objectifs. Les modèles d'urne aléatoire ont été étudiés de façon exhaustive dans la littérature. Dans cet article, nous proposons d'utiliser l'analyse intérimaire sur des essais cliniques basés sur les modèles d'urne et d'étudier ses propriétés. Nous avons montré que la composition de l'urne, l'allocation des patients et les estimateurs des paramètres peuvent être approchés par un processus gaussien conjoint. Par conséquent, les statistiques de test séquentielles de la procédure proposée convergent en distribution vers un mouvement brownien et asymptotiquement, elles satisfont la distribution jointe canonique définie dans Jennison et Turnbull (2000). Ces résultats donnent une solide base et permettent l'application en pratique de l'analyse intérimaire pour les essais cliniques randomisés avec urne aléatoire. De plus, des exemples et des simulations appliquant le contrôle séquentiel et les techniques de compression stochastique permettent d'illustrer notre procédure. La revue canadienne de statistique 40: 550–568; 2012 © 2012 Société statistique du Canada

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