Best-fit beta distribution

Summary statistics

Probability density

Best-fit beta distribution

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Probability density

                      

Without prior information on the prevalence, a uniform beta prior is used: Beta(1, 1)

Best-fit beta distribution

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Probability density
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The posterior density distributions of the MCMC chains should overlap to a high degree.


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If the posterior density distributions have converged, the traces of the MCMC chains should mix well.


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Running means should converge if the MCMC chains are mixing well.


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If the shrink factor (a.k.a. potential scale reduction factor) stabilizes below a value of about 1.1 then convergence has probably occurred.


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This web app provides easy-to-use means for Bayesian Prevalence Estimation under Misclassification (in short, BayesPEM). Misclassifications occur when diagnostic tests are imperfect, with test characteristics —sensitivity and/or specificity— smaller than one.

In a Bayesian framework, probabilities are not interpreted as long-term frequencies but rather as quantities that represent a state of knowledge or belief about the true state of the world. In Bayesian inference, prior knowledge needs to be specified first. Then, a likelihood function for the available data is used to update this knowledge according to Bayes' theorem, yielding the posterior knowledge.

In the BayesPEM web app, prior knowledge or belief about the true prevalence as well as the sensitivity and specificity of the diagnostic test is expressed in terms of probability distributions. Prior knowledge may derive from previous studies or expert opinion. Data from the application of the diagnostic test to the test samples are entered, and upon running the model the web app updates the probability distributions which then describe the posterior knowledge about the true prevalence (and the sensitivity/specificity).

However, the posterior probability distribution can not be calculated analytically. Instead, it is numerically approximated by random sampling algorithms referred to as Monte Carlo Markov Chain (MCMC) methods. To ensure that values are sampled from a stationary distribution, so-called convergence diagnostics are evaluated, both automatically by the algorithm as well as through visual inspection of diagnostic plots by the web app user. If convergence of the chains has been achieved, the posterior probability distribution represents the updated knowledge about the true prevalence as well as the sensitivity/specificity. The mean of the distribution provides a point estimate for the true prevalence. The broader the probability distribution, the less certain the knowledge about the true prevalence is. The 95% highest density interval (HDI) denotes the range of prevalence estimates that together account for 95% of the probability mass of the distribution. Any value outside the 95% HDI has less probability than the values inside of it. Therefore, the 95% HDI constitutes a natural measure of uncertainty for the estimate.

The first version of this web application was developed at the German Federal Institute for Risk Assessment (BfR) as part of the ZooGloW project.

This app runs JAGS (Just Another Gibbs Sampler) in the background and would not be possible without the following R packages: bde, BEST, dplyr , ggmcmc, ggplot2, HDInterval, magrittr, R2jags, plyr, rriskDistributions, runjags, shiny, shinyBS, shinycssloaders, shinydashboard, shinyjs, shinythemes, stringr, tidyr, xtable


The code for this app is hosted on https://github.com/BfRstats/bayespem. Please communicate issues and feature requests via https://github.com/BfRstats/bayespem/issues.

You may also contact the developers by email:
shiny at bfr.bund.de

Flor, M., Weiß, M., Selhorst, T., Müller-Graf, C., Greiner, M. Comparison of Bayesian and frequentist methods for prevalence estimation under misclassification. BMC Public Health 20, 1135 (2020). https://doi.org/10.1186/s12889-020-09177-4

Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR)
Anstalt des öffentlichen Rechts
Max-Dohrn-Straße 8-10
10589 Berlin

Telefon: +49 30 18412 0
Telefax: +49 30 18412 4970
E-Mail: bfr@bfr.bund.de
Website: www.bfr.bund.de

Gesetzlich vertreten durch den Präsidenten Prof. Dr. Dr. Andreas Hensel
Aufsichtsbehörde: Bundeministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL)
Ust.-IdNr. des BfR: DE 165893448

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