Semester 1 | Periode 1 | MK Epidemiologi Klinik & Biostatistik Lanjut (6 SKS) | Sesi 1 | Modul 6
Pada modul-modul sebelumnya, analisis yang dibahas bersifat bivariat — satu paparan, satu outcome, dalam tabel 2×2. Kenyataan klinis dan epidemiologis jauh lebih kompleks: kematian ibu tidak disebabkan oleh satu faktor tunggal, preeklampsia tidak hanya berhubungan dengan satu variabel, dan luaran persalinan dipengaruhi oleh puluhan faktor yang saling berinteraksi secara simultan. Untuk menganalisis kompleksitas ini, diperlukan analisis multivariat — dan dalam konteks outcome biner (ya/tidak, terjadi/tidak terjadi), instrumen utamanya adalah regresi logistik.
Regresi logistik adalah salah satu metode statistik yang paling sering digunakan dalam penelitian obstetri ginekologi. Hampir setiap studi observasional tentang faktor risiko komplikasi maternal, determinan luaran perinatal, atau prediktor persalinan prematur menggunakan regresi logistik dalam analisisnya. Namun pemahaman yang dangkal tentang asumsi, interpretasi, dan keterbatasan metode ini menyebabkan banyak kesalahan dalam literatur — dari over-interpretation OR hingga model yang overfitted tanpa validasi.
Modul ini membangun pemahaman regresi logistik dari fondasi konseptual, melalui tahapan analisis univariat dan multivariat, hingga evaluasi model dan interpretasi hasil yang benar dalam konteks kebijakan kesehatan reproduksi.
Setelah menyelesaikan modul ini, peserta didik mampu:
Ketika outcome penelitian bersifat biner — meninggal/hidup, prematur/aterm, preeklampsia/tidak — dan kita ingin menganalisis hubungannya dengan beberapa prediktor secara bersamaan, regresi linear biasa tidak dapat digunakan karena beberapa alasan fundamental:
Nilai prediksi melampaui rentang 0–1
Regresi linear dapat menghasilkan prediksi probabilitas negatif atau lebih dari 1, yang tidak bermakna secara matematis maupun biologis.
Asumsi linearitas dilanggar
Hubungan antara prediktor kontinu dan outcome biner tidak linear — pada nilai prediktor yang sangat tinggi atau rendah, probabilitas outcome mendekati 0 atau 1 secara asimtotik, membentuk kurva sigmoid, bukan garis lurus.
Distribusi residual tidak normal
Regresi linear mengasumsikan residual berdistribusi normal — asumsi ini tidak dapat dipenuhi untuk outcome biner.
Regresi logistik mengatasi masalah ini dengan mentransformasi probabilitas (p) menjadi log-odds atau logit:
Logit dapat bernilai dari −∞ hingga +∞, sehingga dapat dimodelkan sebagai fungsi linear dari prediktor:
Dan probabilitas dapat diperoleh kembali dengan transformasi invers:
Ini menghasilkan kurva sigmoid yang dibatasi antara 0 dan 1 — sesuai dengan sifat probabilitas.
Dalam regresi logistik, koefisien β untuk variabel Xⱼ menyatakan perubahan dalam log-odds outcome untuk setiap kenaikan satu unit Xⱼ, dengan semua variabel lain dipegang konstan (ceteris paribus).
Hubungan antara koefisien β dan OR:
Ini adalah hubungan yang fundamental: eksponensial dari koefisien regresi logistik adalah Odds Ratio.
Sehingga:
OR dalam model multivariat adalah adjusted OR — OR yang telah dikontrol terhadap semua variabel lain dalam model. Ini berbeda secara fundamental dari crude OR (bivariat):
| Variabel | β | OR | 95% CI | p-value |
|---|---|---|---|---|
| BBLR (<2500g) | 1,946 | 7,00 | 3,82–12,83 | <0,001 |
| Usia ibu <20 tahun | 0,693 | 2,00 | 1,12–3,57 | 0,019 |
| Persalinan di non-faskes | 0,916 | 2,50 | 1,43–4,37 | 0,001 |
| Konstanta (β₀) | −4,605 | — | — | — |
Interpretasi adjusted OR untuk BBLR: "Neonatus dengan BBLR memiliki odds kematian neonatal 7,00 kali lebih tinggi dibandingkan neonatus dengan berat lahir normal, setelah dikontrol terhadap usia ibu dan tempat persalinan."
Kata kunci: "setelah dikontrol terhadap" atau "adjusted for" — ini yang membedakan adjusted OR dari crude OR.
Sebelum membangun model multivariat, analisis univariat dilakukan untuk setiap calon prediktor secara terpisah. Tujuannya:
Aturan praktis yang paling penting dalam membangun model logistik: Events Per Variable (EPV).
EPV minimal yang direkomendasikan: 10–15
Artinya: jika studi Anda memiliki 80 kasus kematian ibu (events), model regresi logistik maksimal dapat memuat sekitar 5–8 prediktor secara andal. Melebihi batas ini menyebabkan overfitting — model terlalu "menghafal" data sampel dan tidak dapat digeneralisasikan.
Ini adalah pendekatan yang paling direkomendasikan oleh metodolog karena transparan dan tidak bergantung pada data.
Risiko: variabel yang dimasukkan belakangan mungkin tidak diuji dalam konteks variabel lain.
Lebih disukai dari forward selection karena semua variabel awalnya dievaluasi bersama.
Sering digunakan secara otomatis di software statistik tetapi tidak direkomendasikan untuk penelitian konfirmatori karena sangat bergantung pada data dan menghasilkan model yang sulit direplikasi.
Variabel kontinu dalam regresi logistik dapat diperlakukan dengan beberapa cara:
Mengasumsikan hubungan log-odds linear dengan prediktor. Perlu diverifikasi dengan pengujian linearitas (misalnya fractional polynomials atau restricted cubic splines).
Membagi variabel kontinu menjadi kategori (misal: usia <20, 20–35, >35 tahun). Lebih mudah interpretasi tetapi kehilangan informasi dan memperkenalkan arbitrariness dalam penentuan cut-off.
Memodelkan hubungan non-linear secara fleksibel tanpa kategorisasi arbitrari. Ini adalah pendekatan modern yang direkomendasikan ketika hubungan linear tidak dapat diasumsikan.
Model yang sudah dibangun harus dievaluasi dari dua dimensi: kalibrasi (seberapa baik model memprediksi probabilitas) dan diskriminasi (seberapa baik model membedakan kasus dari non-kasus).
Hosmer-Lemeshow test membagi data menjadi 10 desil berdasarkan probabilitas prediksi, kemudian membandingkan frekuensi outcome yang diamati vs. yang diprediksi di masing-masing desil menggunakan uji chi-square.
Interpretasi: p > 0,05 → gagal tolak H₀ → kalibrasi baik (tidak ada perbedaan bermakna antara yang diamati dan diprediksi).
AUC model regresi logistik (disebut c-statistic dalam konteks regresi) mengukur kemampuan model membedakan kasus dari non-kasus. Interpretasi sama dengan yang dibahas di Modul 5:
| AUC | Interpretasi |
|---|---|
| 0,5 | tidak lebih baik dari chance |
| 0,6–0,7 | Poor |
| 0,7–0,8 | Acceptable |
| 0,8–0,9 | Excellent |
| > 0,9 | Outstanding |
Tidak ada R² sejati dalam regresi logistik seperti dalam regresi linear. Beberapa ukuran pseudo R² tersedia:
Catatan: Pseudo R² tidak dapat diinterpretasikan sebagai "proporsi variansi yang dijelaskan" seperti R² dalam regresi linear — interpretasinya terbatas dan hanya berguna untuk perbandingan model.
Ketika membandingkan dua model bersarang (nested models), Likelihood Ratio Test (LRT) dapat digunakan:
LR berdistribusi chi-square dengan derajat bebas = selisih jumlah parameter antara dua model. LRT digunakan untuk menguji apakah penambahan variabel secara signifikan meningkatkan kesesuaian model.
Terjadi ketika satu atau lebih prediktor memisahkan outcome secara sempurna — semua kasus memiliki nilai prediktor di atas threshold tertentu dan semua non-kasus di bawah. Akibatnya, algoritma maximum likelihood tidak konvergen dan menghasilkan koefisien yang sangat besar dengan SE yang sangat besar.
Solusi: Penalized likelihood (Firth's logistic regression) atau exact logistic regression — keduanya menghasilkan estimasi yang lebih stabil pada sampel kecil dengan complete separation.
Terjadi ketika dua atau lebih prediktor berkorelasi sangat kuat satu sama lain. Akibatnya:
Deteksi: Variance Inflation Factor (VIF) > 10 mengindikasikan multikolinearitas bermasalah.
Solusi: Eliminasi salah satu variabel yang berkolinearitas, atau gabungkan menjadi satu indeks komposit.
Overfitting terjadi ketika model terlalu kompleks dan "menghafal" noise dalam data sampel, sehingga performanya menurun drastis ketika diterapkan pada data baru. Tanda-tanda overfitting:
Terapkan model yang sudah dibangun pada dataset independen dari populasi atau periode waktu berbeda. Ini adalah standar tertinggi validasi model prediksi.
Konteks: Studi kohort retrospektif di RSUD Kabupaten, n=450 ibu hamil, 67 kasus preeklampsia (14,9%). EPV = 67/prediktor → maksimal 4–6 prediktor.
| Variabel | Crude OR | 95% CI | p-value | Masuk Multivariat? |
|---|---|---|---|---|
| Primipara | 2,34 | 1,28–4,28 | 0,006 | Ya |
| Riwayat DM | 3,12 | 1,45–6,71 | 0,004 | Ya |
| Obesitas (BMI≥30) | 2,87 | 1,56–5,27 | 0,001 | Ya |
| Usia ≥35 tahun | 1,89 | 0,98–3,64 | 0,057 | Ya (p<0,25) |
| Pendidikan rendah | 1,23 | 0,67–2,27 | 0,502 | Tidak (p>0,25, tidak bermakna klinis) |
| Anemia | 1,45 | 0,78–2,71 | 0,243 | Ya (p<0,25 + relevansi klinis) |
| Variabel | Adjusted OR | 95% CI | p-value |
|---|---|---|---|
| Primipara | 1,98 | 1,05–3,73 | 0,035 |
| Riwayat DM | 2,67 | 1,18–6,04 | 0,019 |
| Obesitas (BMI≥30) | 2,41 | 1,26–4,61 | 0,008 |
| Usia ≥35 tahun | 1,54 | 0,77–3,08 | 0,225 |
| Anemia | 1,28 | 0,66–2,47 | 0,467 |
Seorang peneliti melakukan studi kasus-kontrol tentang faktor risiko kematian ibu dengan 45 kasus dan 90 kontrol. Ia membangun model regresi logistik dengan 12 variabel menggunakan metode stepwise backward, dan melaporkan 5 variabel yang "bermakna" dengan adjusted OR beserta p-value. Ia tidak melaporkan crude OR, tidak melaporkan hasil Hosmer-Lemeshow test, dan tidak mendiskusikan EPV. Identifikasi minimal TIGA masalah metodologis utama dalam pendekatan analisis peneliti tersebut. Untuk setiap masalah, jelaskan konsekuensinya terhadap validitas kesimpulan dan bagaimana seharusnya peneliti memperbaikinya.
Anda membaca sebuah artikel yang melaporkan model regresi logistik untuk memprediksi persalinan prematur dengan AUC = 0,83 dan Hosmer-Lemeshow p = 0,67 pada data training. Namun ketika model ini divalidasi secara eksternal di RS yang berbeda, AUC turun menjadi 0,61. Apa yang paling mungkin menjelaskan penurunan performa yang dramatis ini? Apa implikasinya terhadap penggunaan model ini sebagai alat skrining di tingkat kebijakan nasional?