<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Archiving and Interchange DTD v1.0 20120330//EN" "JATS-archivearticle1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" article-type="research-article"><?properties manuscript?><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="nlm-journal-id">8215016</journal-id><journal-id journal-id-type="pubmed-jr-id">7188</journal-id><journal-id journal-id-type="nlm-ta">Stat Med</journal-id><journal-id journal-id-type="iso-abbrev">Stat Med</journal-id><journal-title-group><journal-title>Statistics in medicine</journal-title></journal-title-group><issn pub-type="ppub">0277-6715</issn><issn pub-type="epub">1097-0258</issn></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="pmid">24122879</article-id><article-id pub-id-type="pmc">6400472</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.1002/sim.6012</article-id><article-id pub-id-type="manuscript">HHSPA1008313</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Article</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>On the accuracy of classifying hospitals on their performance measures</article-title></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name><surname>He</surname><given-names>Yulei</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="A1">a</xref><xref rid="CR1" ref-type="corresp">*</xref><xref rid="FN1" ref-type="author-notes">&#x02020;</xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Selck</surname><given-names>Frederic</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="A2">b</xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Normand</surname><given-names>Sharon-Lise T.</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="A3">c</xref></contrib></contrib-group><aff id="A1"><label>a</label>Office of Research and Methodology, National Center for Health Statistics, Centers for Disease Control and Prevention, Hyattsville, MD 20782, U.S.A.</aff><aff id="A2"><label>b</label>Office of Analysis and Epidemiology, National Center for Health Statistics, Centers for Disease Control and Prevention, Hyattsville, MD 20782, U.S.A.</aff><aff id="A3"><label>c</label>Department of Health Care Policy, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, U.S.A.</aff><author-notes><fn fn-type="other" id="FN1"><label>&#x02020;</label><p id="P1">E-mail: <email>wdq7@cdc.gov</email></p></fn><corresp id="CR1"><label>*</label>Correspondence to: Yulei He, Office of Research and Methodology, National Center for Health Statistics, Centers of Disease Control and Prevention, Hyattsville, MD, 20782, U.S.A.</corresp></author-notes><pub-date pub-type="nihms-submitted"><day>26</day><month>1</month><year>2019</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>13</day><month>10</month><year>2013</year></pub-date><pub-date pub-type="ppub"><day>30</day><month>3</month><year>2014</year></pub-date><pub-date pub-type="pmc-release"><day>05</day><month>3</month><year>2019</year></pub-date><volume>33</volume><issue>7</issue><fpage>1081</fpage><lpage>1103</lpage><!--elocation-id from pubmed: 10.1002/sim.6012--><abstract id="ABS1"><p id="P2">The evaluation, comparison, and public report of health care provider performance is essential to improving the quality of health care. Hospitals, as one type of provider, are often classified into quality tiers (e.g., top or suboptimal) based on their performance data for various purposes. However, potential misclassification might lead to detrimental effects for both consumers and payers. Although such risk has been highlighted by applied health services researchers, a systematic investigation of statistical approaches has been lacking. We assess and compare the expected accuracy of several commonly used classification methods: unadjusted hospital-level averages, shrinkage estimators under a random-effects model accommodating between-hospital variation, and two others based on posterior probabilities. Assuming that performance data follow a classic one-way random-effects model with unequal sample size per hospital, we derive accuracy formulae for these classification approaches and gain insight into how the misclassification might be affected by various factors such as reliability of the data, hospital-level sample size distribution, and cutoff values between quality tiers. The case of binary performance data is also explored using Monte Carlo simulation strategies. We apply the methods to real data and discuss the practical implications..</p></abstract><kwd-group><kwd>Bayesian</kwd><kwd>hospital compare data</kwd><kwd>hospital profiling</kwd><kwd>mixture distribution</kwd><kwd>National Hospital Ambulatory Medical Care Survey</kwd><kwd>sensitivity</kwd><kwd>specificity</kwd></kwd-group></article-meta></front><body><sec id="S1"><label>1.</label><title>Introduction</title><p id="P3">The assessment and report of hospital quality is increasingly important in quality improvement efforts as <italic>the US health care system undergoes major reform</italic>. Because quality of care is an abstract and multidimensional construct that cannot be measured directly, measurable indicators are used to characterize three dimensions of <italic>quality of care</italic>: structure, process, and outcome [<xref rid="R1" ref-type="bibr">1</xref>]. Structural measures are &#x02018;hardware&#x02019; type of characteristics such as presence of residence programs in hospitals. Outcome measures refer to responses that characterize patient health status following care received, such as the 30-day hospital mortality rate after surgery. Process measures are meant to reflect the extent to which a provider complies with evidence-based guidelines. For example, we use the compliance rate of hospitals on providing influenza vaccination for patients diagnosed with pneumonia to illustrate the proposed methods (<xref rid="S18" ref-type="sec">Section 5</xref>). In contrast to outcome measures, profiling hospitals on their process measures does not require risk-adjustment [<xref rid="R2" ref-type="bibr">2</xref>] when restricted to sample of patients eligible for the given procedure. This enables us to build the analytical framework on a simple two-stage Gaussian model (<xref rid="S3" ref-type="sec">Section 2.1</xref>), and extensions of our methods can be applied to outcome measures (<xref rid="S19" ref-type="sec">Section 6</xref>).</p><p id="P4">Hospital profiling involves a comparison of a hospital&#x02019;s performance data to a normative or community standard [<xref rid="R3" ref-type="bibr">3</xref>]. <italic>A major profiling interest</italic> is to classify hospitals into quality tiers (e.g., top or suboptimal) on the basis of their performance data [<xref rid="R4" ref-type="bibr">4</xref>]. This has several important policy implications. First, such information could be used by patients, employers, and insurance plans to make better choices of hospitals from which they would buy services, thus improving hospital performance indirectly through the market. Second, a hospital&#x02019;s quality tier has been used as the basis for pay-for-performance initiatives, which in theory improves the quality of providers using direct economic incentives [<xref rid="R5" ref-type="bibr">5</xref>]. These initiatives use retrospectively collected information on performance measures to provide financial rewards to hospitals that show high quality based on these data. For example, the Center for Medicare and Medicaid Services (CMS) initiated in 2005 the Premier Hospital Quality Incentive Demonstration project that paid bonuses totaling $8.69m to 115 superior (those in the upper decile) performing institutions that voluntarily participated in the project [<xref rid="R6" ref-type="bibr">6</xref>]. In such projects, hospital-specific compliance rates for some standard treatments were used as performance indicators. For example, a high tier can be defined as hospitals having compliance rate higher than an objective threshold (e.g., 0.9) or a relative threshold (e.g., 90%-tile of the sample).</p><p id="P5">There are two main analytical approaches to quantifying hospital quality on the basis of performance data collected over patient samples. One popular approach is to use the sample average of the chosen quality indicator across patients (or procedures) at hospital level. We refer to it as a <italic>direct</italic> estimator because it is based only on the hospital-specific sample data and does not involve data from other hospitals. We borrow this term from the literature of small area estimation in surveys [<xref rid="R7" ref-type="bibr">7</xref>], treating a hospital as a &#x02018;small area&#x02019; (cluster or unit). On the other hand, justified by the multilevel structure of hospital performance data, an alternative estimation approach uses a shrinkage estimator obtained under a random-effects (hierarchical or multilevel) model, which assumes that there exist hospital-specific &#x02018;random effects&#x02019; drawn from some common distributions. Such models are particularly appealing because they have a full account of variation (within-hospital sampling variation and between-hospital variation). Past literature has well documented the benefit of using shrinkage estimators over direct estimators. See <xref rid="S3" ref-type="sec">Section 2.1</xref> for more details.</p><p id="P6">Given predetermined thresholds (cutoff points), hospital classification can be conducted using either direct or shrinkage estimators. Related to the use of shrinkage estimators, another advanced approach with a more Bayesian flavor uses posterior probabilities for classification [<xref rid="R8" ref-type="bibr">8</xref>]. However, the risk of misclassification exists for these approaches because hospital quality is an unknown quantity under statistical models, and the uncertainty associated with its estimate would lead to misclassification. Such risk is often ignored in practice, yet it would have important implications to consumers&#x02019; decisions and targeting quality improvement efforts [<xref rid="R9" ref-type="bibr">9</xref>]. For example, misclassifying hospitals with suboptimal care into the tier meant for high quality might lead to detrimental effects to patients who seek best care or result in economic loss for those pay-for-performance programs. Although this issue has been identified in applied health services research [<xref rid="R10" ref-type="bibr">10</xref>], there is little statistical literature on systematically studying the classification accuracy of profiling methods.</p><p id="P7">Recently, Adams <italic>et al</italic>. [<xref rid="R11" ref-type="bibr">11</xref>] pointed out the connection between the reliability of provider performance data and risk of misclassification, showing that classifying data with lower reliability would be more error-prone. However, several unanswered methodological questions remain. One is whether using advanced methods (e.g., shrinkage estimators or posterior probabilities) rather than direct estimators might lead to improved accuracy. Given the increasing popularity of using hierarchical Bayesian models for provider profiling [<xref rid="R12" ref-type="bibr">12</xref>], the answer to this question is critical to both practitioners and methodologists. In addition, the impact of several key factors including the reliability of data, the distribution of hospital-level sample size, and the cutoff point between quality tiers have not been well characterized. Elucidating these patterns might also have important practical implications. For example, patient volume often varies across hospitals, and in practice, those with small sample size are often excluded to obtain reliable profiling estimates. Yet, the decision rule for the sample size cutoff is often ad hoc (e.g., fewer than 30) and does not depend on the actual data. Therefore, it is preferable to have a more rigorous and data-driven procedure. Several of these issues have been raised in the discussion of [<xref rid="R11" ref-type="bibr">11</xref>] ([<xref rid="R13" ref-type="bibr">13</xref>, <xref rid="R14" ref-type="bibr">14</xref>])</p><p id="P8">These concerns therefore call for more methodological studies on the issue of misclassification in hospital profiling. Monte Carlo simulation assessments have been conducted in limited cases [<xref rid="R15" ref-type="bibr">15</xref>, <xref rid="R16" ref-type="bibr">16</xref>]; yet, there is the lack of systematic studies for identifying general patterns. We assess and compare the classification accuracy of conventional and advanced approaches both analytically and numerically. The remainder of the paper is organized as follows. In <xref rid="S2" ref-type="sec">Section 2</xref>, we introduce a one-way unbalanced random-effects model for hospital performance data and present the classification methods. In <xref rid="S6" ref-type="sec">Section 3</xref>, we derive the formulae of accuracy measures for these methods under the model and investigate some of the properties. In <xref rid="S10" ref-type="sec">Section 4</xref>, we provide numerical illustrations using both <italic>real examples</italic> and simulations, and include some recommendations for practitioners. In <xref rid="S18" ref-type="sec">Section 5</xref>, we briefly study the case for binary performance data using simulation-based strategies. Finally, in <xref rid="S19" ref-type="sec">Section 6</xref>, we discuss limitations of our approach and propose a basis for future work.</p></sec><sec id="S2"><label>2.</label><title>Statistical background</title><sec id="S3"><label>2.1.</label><title>One-way normal random-effects model for hospital performance data</title><p id="P9">For hospital <italic>i</italic> = 1, &#x02026;, <italic>M</italic>, we consider a two-level normal random-effects model:
<disp-formula id="FD1"><label>(1)</label><mml:math display="block" id="M32" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>~</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>~</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where <italic>y</italic><sub><italic>ij</italic></sub> denotes the performance measurement of patient <italic>j</italic> at hospital <italic>i</italic>, <italic>j</italic> = 1; &#x02026;, <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>, <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the sample size for hospital <italic>i</italic>, <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the unknown quality for hospital <italic>i</italic>, <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> is the within-hospital variation, and <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> is the between-hospital variation. When <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s are different, this is also often referred to as an unbalanced one-way analysis of variance model. An example of continuous performance measure <italic>y</italic><sub><italic>ij</italic></sub> might be door-to-balloon time for patients having a heart attack who require percutaneous coronary intervention or patient waiting time in hospital emergency departments (EDs) (<xref rid="S10" ref-type="sec">Section 4</xref>).</p><p id="P10">Despite its simplicity, model (<xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">1</xref>) can be viewed as a basic characterization of hospital performance and frequently used as a statistical framework for research on profiling [<xref rid="R17" ref-type="bibr">17</xref>]. Without covariates, it is particularly suitable for process measures. Its extensions and generalizations include generalized mixed-effects models for categorical outcomes, risk-adjustment models including patient-level confounders for outcome measures [<xref rid="R2" ref-type="bibr">2</xref>], and multivariate generalized mixed-effects models for multiple performance measures [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>]. A survey of profiling models can be found in [<xref rid="R12" ref-type="bibr">12</xref>] and reference therein.</p><p id="P11">We focus on the expected accuracy of classification methods under model (<xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">1</xref>). For better illustration, we use an alternative form of model (<xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">1</xref>):
<disp-formula id="FD2"><label>(2)</label><mml:math display="block" id="M33" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>~</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>~</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where <inline-formula><mml:math display="inline" id="M34" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> Without a loss of generality, we assume that a hospital with larger <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> has better quality under model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>). We view the collection of sample size over hospitals {<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>} as fixed quantities for a particular dataset. For the ease of derivation, we assume that <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, and <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> are known in model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>), although these parameters are unknown and require estimation from model (<xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">1</xref>) with actual data. Therefore, we further assume that the estimators, under either classic or Bayesian estimation strategies, are consistent under some regularity conditions. We also consider a Bayesian version of model (<xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">1</xref>) where <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, and <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> are treated as random variables. See <xref rid="S6" ref-type="sec">Section 3</xref> for more details.</p><p id="P12">Under model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>), the direct estimator for <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> is <inline-formula><mml:math display="inline" id="M35" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and the shrinkage estimator is <inline-formula><mml:math display="inline" id="M36" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <italic>B</italic><sub><italic>i</italic></sub> = <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>/(<italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> + <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup>/<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>) is the shrinkage factor [<xref rid="R19" ref-type="bibr">19</xref>], also the reliability measure (<xref rid="S5" ref-type="sec">Section 2.3</xref>). Theoretical arguments [<xref rid="R20" ref-type="bibr">20</xref>] and empirical studies [<xref rid="R21" ref-type="bibr">21</xref>] have demonstrated the improved average point predictive ability of shrinkage estimators over direct estimators. In addition, the shrinkage of the direct estimator toward the overall average implies that the shrinkage prediction adjusts for regression-to-the-mean [<xref rid="R22" ref-type="bibr">22</xref>,<xref rid="R23" ref-type="bibr">23</xref>]. The weighting scheme of the shrinkage estimator also allows increased precision for units with small <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> (i.e., &#x02018;stabilizing&#x02019;). However, from our limited experience, there is less research on demonstrating the advantages, if any, of using shrinkage estimators (and posterior probabilities) for the purpose of classifying clusters/units. We investigate this topic in the context of hospital classification.</p></sec><sec id="S4"><label>2.2.</label><title>Classification methods</title><p id="P13">For simplicity, we consider only two tiers (&#x02018;high&#x02019; and &#x02018;suboptimal&#x02019;), although the methods can be readily extended to more than two tiers. In a straightforward manner, we compare the point estimate for the quality <inline-formula><mml:math display="inline" id="M37" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> against some threshold to decide which tier hospital <italic>i</italic> belongs to: it would be included in the high tier if <inline-formula><mml:math display="inline" id="M38" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is greater than the threshold and included in the other tier otherwise. The cutoff value can be either absolute or relative. We focus on using the relative threshold for classification. That is, for a given <italic>c</italic> &#x0220a; (0, 1) (e.g., <italic>c</italic> = 0.9), the goal is to select 100(1 &#x02212; <italic>c</italic>)% of <italic>M</italic> hospitals into the top tier. The primary reason for using a relative threshold is that all methods would identify an identical proportion of top-tier hospitals so that the comparison among methods has a common ground. Practically, this also aligns with &#x02018;pay-for-performance&#x02019; initiatives, which award hospitals whose performance estimates place them in top 100(1 &#x02212; <italic>c</italic>)% of the sample. We include a brief study for classification using an external threshold in <xref rid="APP1" ref-type="app">Appendix</xref>.</p><p id="P14">The following are two classification methods corresponding to using the direct and shrinkage estimators:</p><list list-type="simple" id="L2"><list-item><p id="P15"><italic>Direct method (DIR)</italic>: Hospital <italic>i</italic> is included in the high tier if <inline-formula><mml:math display="inline" id="M39" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline" id="M40" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> denotes the 100<italic>c</italic>%-tile of the collection of <inline-formula><mml:math display="inline" id="M41" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02019;</mml:mo><mml:mtext>s</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>i</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P16"><italic>Shrinkage method (SHR)</italic>: Hospital <italic>i</italic> is included in the high tier if <inline-formula><mml:math display="inline" id="M42" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:msub><mml:mo>}</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [<xref rid="R13" ref-type="bibr">13</xref>].</p></list-item></list><p id="P17">As both DIR and SHR are solely based on point estimates of <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s, there exist some proposals for incorporating the uncertainty of point estimates. From a Bayesian perspective, Christiansen and Morris [<xref rid="R8" ref-type="bibr">8</xref>] proposed to make a decision using the posterior probability that <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> exceeds some threshold, that is, <italic>Pr</italic>(<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003e; <italic>C</italic><sub>prob</sub>|<italic>Y</italic>) &#x0003e; <italic>P</italic><sub>prob</sub>, where <italic>C</italic><sub>prob</sub> is a threshold value at performance level and <italic>P</italic><sub>prob</sub> is the cutoff for the posterior probability. Austin and Brunner [<xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>] provided justifications of this approach from the perspective of Bayesian decision theory. However, there exist two subtly different methods depending on whether <italic>C</italic><sub>prob</sub> or <italic>P</italic><sub>prob</sub> is given:</p><list list-type="simple" id="L4"><list-item><p id="P18"><italic>Posterior probability method I (PROB1)</italic>: <italic>P</italic><sub>prob</sub> is given, and this requires that all selected top-tier hospitals have at least <italic>P</italic><sub>prob</sub> (posterior) chance of being greater than the threshold <italic>C</italic><sub>prob</sub>. For hospital <italic>i</italic>, the probability for <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> being greater than the 100(1 &#x02212; <italic>P</italic><sub>prob</sub>)%-tile of the posterior distribution of <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> is <italic>P</italic><sub>prob</sub>. If we choose <italic>C</italic><sub>prob</sub> as the 100<italic>c</italic>%-tile of the collection of these percentiles from all hospitals, then we can guarantee that exactly 100(1 &#x02212; <italic>c</italic>)% of the <italic>M</italic> hospitals would be selected into the top tier [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>]. Typical choices of <italic>P</italic><sub>prob</sub> are generally greater than 0.5 (e.g., 0.9).</p></list-item><list-item><p id="P19"><italic>Posterior probability method II (PROB2)</italic>: <italic>C</italic><sub>prob</sub> is given, and <italic>P</italic><sub>prob</sub> = {<italic>Pr</italic>(<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003e; <italic>C</italic><sub>prob</sub>|<italic>Y</italic>)}<sub>100<italic>c</italic></sub>. Under model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>), an apparent choice is to set <inline-formula><mml:math display="inline" id="M43" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> [<xref rid="R25" ref-type="bibr">25</xref>]. Practical choices of <italic>C</italic><sub>prob</sub> can be based on expert opinions [<xref rid="R8" ref-type="bibr">8</xref>].</p></list-item></list><p id="P20">For all methods, we use sensitivity (the probability of assigning a true top-tier hospital into the top tier) and specificity (the probability of assigning a true suboptimal-tier hospital into the suboptimal tier) as the accuracy measure. This corresponds to a null hypothesis stating that the hospital of interest belongs to a suboptimal tier. These two measures suffice for our purpose because the typical measures for misclassification, the false positive rate and false negative rate are one minus sensitivity and one minus specificity, respectively.</p><p id="P21">Misclassification can be readily illustrated by simulation. For example, we set <italic>&#x003bc;</italic> = 3.48, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> = 0.29, and <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> = 2.31 (all are estimates from the real data in <xref rid="S10" ref-type="sec">Section 4</xref>) and use sample size {<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>} of the data to generate random numbers of {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>} and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M44" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> using model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>). Suppose our aim is to identify the top 10% from these 329 hospitals in the data. From one simulation, the true top-tier hospitals are those for which <inline-formula><mml:math display="inline" id="M45" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>4.181</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, yet the identified top performers using DIR are those for which <inline-formula><mml:math display="inline" id="M46" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mo>}</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>90</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>4.281</mml:mn></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The sensitivity is therefore <inline-formula><mml:math display="inline" id="M47" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>4.281</mml:mn><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>4.181</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>0.608</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. <xref rid="F1" ref-type="fig">Figure 1</xref> demonstrates the misclassification using the simulated data. The left panel is a scatter plot of {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>} versus <inline-formula><mml:math display="inline" id="M48" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, divided into four regions by {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>}<sub>90</sub> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M49" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>90</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The sensitivity is the relative frequency of the sample from the top right region over that from the right region. The right panel shows the smoothed marginal density plots of {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>} and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M50" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and their respective 90%-tiles, which are purposefully overlapped to show the distinction between the two distributions and cutoff values.</p></sec><sec id="S5"><label>2.3.</label><title>Past literature on reliability and misclassification</title><p id="P22">In the context of physician cost profiling, Adams <italic>et al</italic>. [<xref rid="R11" ref-type="bibr">11</xref>] suggested using the measure of reliability, the between-provider variance divided by the sum of between-provider and within-provider variance, to gauge the risk of misclassification. Performance data with higher reliability are expected to have better classification accuracy.</p><p id="P23">A technical argument is sketched here. For hospital <italic>i</italic>, model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>) implies that
<disp-formula id="FD3"><label>(3)</label><mml:math display="block" id="M51" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>~</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD4"><label>(4)</label><mml:math display="block" id="M52" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>~</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where BVN (<italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> + <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup>/<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, <italic>&#x003c1;</italic><sub><italic>i</italic></sub>)denotes a bivariate normal distribution with identical mean <italic>&#x003bc;</italic>, marginal variance <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> + <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup>/<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> and <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, and correlation coefficient <inline-formula><mml:math display="inline" id="M53" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the square root of reliability measure. Note that <inline-formula><mml:math display="inline" id="M54" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. But <inline-formula><mml:math display="inline" id="M55" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>E</mml:mi><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>E</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>E</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and therefore <inline-formula><mml:math display="inline" id="M56" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>
</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P24">By using DIR, the expected sensitivity of identifying top 100(1 &#x02212; <italic>c</italic>)% of hospitals is <inline-formula><mml:math display="inline" id="M57" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and the specificity is <inline-formula><mml:math display="inline" id="M58" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In both formulae, &#x003a6;() denotes the cumulative distribution function of a standard univariate normal, and &#x003a6;<sub>2</sub>() denotes the cumulative distribution function of a standard bivariate normal (Z<sub>1</sub> and Z<sub>2</sub>) with correlation coefficient <italic>&#x003c1;</italic><sub><italic>i</italic></sub>. Given a fixed <italic>c</italic>, &#x003a6;<sub>2</sub> is a monotonic function of <italic>&#x003c1;</italic><sub><italic>i</italic></sub> [<xref rid="R26" ref-type="bibr">26</xref>], hence both sensitivity and specificity increase with higher reliability.</p><p id="P25">However, an implicit assumption behind the aforementioned reasoning is equal sample size per hospital, that is, <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> = <italic>n</italic> for <italic>i</italic> = 1, &#x02026; <italic>M</italic>. Less is known for the accuracy of all considered methods in the case of unequal sample size across hospitals routinely encountered in practice. <xref rid="S6" ref-type="sec">Section 3</xref> provides our answers to these questions.</p></sec></sec><sec id="S6"><label>3.</label><title>Accuracy of classification approaches</title><sec id="S7"><label>3.1.</label><title>Linear classifiers</title><p id="P26">Under model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>), the sensitivity from DIR is
<disp-formula id="FD19"><mml:math display="block" id="M59" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
The denominator is 1 &#x02212; <italic>c</italic>. For the numerator, we treat <inline-formula><mml:math display="inline" id="M60" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as independent realizations of a univariate random variable, denoted by <inline-formula><mml:math display="inline" id="M61" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The key is to obtain its marginal distribution <inline-formula><mml:math display="inline" id="M62" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (the smoothed marginal density plot of <inline-formula><mml:math display="inline" id="M63" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in right panel of <xref rid="F1" ref-type="fig">Figure 1</xref>) and its joint distribution with <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M64" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Because <inline-formula><mml:math display="inline" id="M65" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> by Eq. (<xref rid="FD3" ref-type="disp-formula">3</xref>), and noting that hospital <italic>i</italic> has an independent 1/<italic>M</italic> probability being in the sample, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M66" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a mixture of normals, denoted as <inline-formula><mml:math display="inline" id="M67" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Similarly, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M68" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, a mixture bivariate normals.</p><p id="P27">The aforementioned reasoning can be generalized to a class of linear classifiers <inline-formula><mml:math display="inline" id="M69" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub> and <italic>b</italic><sub><italic>i</italic></sub> are functions of <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup>, and <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>. This is motivated by the fact that both DIR and SHR can be considered as a linear combination of <inline-formula><mml:math display="inline" id="M70" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>&#x003bc;</italic>. Later, the four classification methods are shown to be special cases of this linear classifier. Viewing <inline-formula><mml:math display="inline" id="M71" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as independent realizations of a univariate random variable <inline-formula><mml:math display="inline" id="M72" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, then under model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>)
<disp-formula id="FD5"><label>(5)</label><mml:math display="block" id="M73" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:munder><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD6"><label>(6)</label><mml:math display="block" id="M74" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:munder><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>V</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
both of which are mixture of normals.</p><p id="P28">The sensitivity of using the linear classifier is <inline-formula><mml:math display="inline" id="M75" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/></mml:mrow><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> The denominator is 1 &#x02212; <italic>c</italic>. Let <inline-formula><mml:math display="inline" id="M76" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, then <italic>c</italic><sub><italic>LIN</italic></sub> has to satisfy <inline-formula><mml:math display="inline" id="M77" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The numerator is an average of cumulative distribution functions of bivariate normals. After some simplification (<xref rid="APP1" ref-type="app">Appendix</xref>), we obtain
<disp-formula id="FD7"><label>(7)</label><mml:math display="block" id="M78" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munder><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="FD8"><label>(8)</label><mml:math display="block" id="M79" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munder><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where <italic>SEN</italic> and <italic>SPE</italic> denote sensitivity and specificity, respectively. For simplicity, we omit the conditioning statements in equations hereafter.</p><p id="P29">For DIR, <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub> = 1 and <italic>b</italic><sub><italic>i</italic></sub> = 0. For SHR, <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub> = <italic>B</italic><sub><italic>i</italic></sub> and <italic>b</italic><sub><italic>i</italic></sub> = (1 &#x02212; <italic>B</italic><sub><italic>i</italic></sub>)<italic>&#x003bc;</italic>. For PROB1 and PROB2, because <inline-formula><mml:math display="inline" id="M80" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (after further conditioning on <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, and <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup>) implies that
<disp-formula id="FD9"><label>(9)</label><mml:math display="block" id="M81" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
For PROB1 in which <italic>P</italic><sub>prob</sub> is given, <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub> = <italic>B</italic><sub><italic>i</italic></sub> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M82" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In addition, let <inline-formula><mml:math display="inline" id="M83" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, which is the 100(1 &#x02212; <italic>P</italic><sub>prob</sub>)%-tile of the posterior distribution of <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>. From <xref rid="FD9" ref-type="disp-formula">Eq. (9)</xref>, we obtain that <italic>C</italic><sub>prob</sub> is {<italic>h</italic><sub><italic>i</italic></sub>}<sub>100<italic>c</italic></sub> (<xref rid="S4" ref-type="sec">Section 2.2</xref>). However, for PROB2 is which <italic>C</italic><sub>prob</sub> prefixed, <xref rid="FD9" ref-type="disp-formula">Eq. (9)</xref> implies that
<disp-formula id="FD10"><label>(10)</label><mml:math display="block" id="M84" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;prob&#x000a0;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;prob&#x000a0;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
Therefore, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M85" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Let <inline-formula><mml:math display="inline" id="M86" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, then &#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup>(<italic>P</italic><sub>prob</sub>) is {<italic>s</italic><sub><italic>i</italic></sub>}<sub>100<italic>c</italic></sub> based on Eq. (<xref rid="FD10" ref-type="disp-formula">10</xref>). Plugging these <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s and <italic>b</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s into Eqs. (<xref rid="FD7" ref-type="disp-formula">7</xref>) and (<xref rid="FD8" ref-type="disp-formula">8</xref>), we obtain the sensitivity and specificity functions for all methods (<xref rid="T1" ref-type="table">Table I</xref>).</p><p id="P32">With actual data, <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, and <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> are unknown and require estimation. We can plug the corresponding estimates into these formulae to estimate the accuracy. However, the associated uncertainty due to estimation is unknown. Because there generally exists no closed-form solution to <italic>c</italic><sub><italic>LIN</italic></sub>, the (asymptotic) variance formulae of the accuracy functions are intractable. On the other hand, this problem might be better approached if we adopt a Bayesian version of model (<xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">1</xref>) in which <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, and <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> are treated as random variables. For each posterior draw of the parameters under the Bayesian model, we calculate the accuracy measures using formulae to construct the corresponding posterior distribution, <italic>f</italic> (<italic>SEN</italic><sub><italic>LIN</italic></sub>|<italic>Y</italic>) and <italic>f</italic> (<italic>SPE</italic><sub><italic>LIN</italic></sub>|<italic>Y</italic>), and then use the credible intervals to summarize the uncertainty.</p></sec><sec id="S8"><label>3.2.</label><title>Optimal approach</title><p id="P33">When all <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s are equal, the sensitivity/specificity from all methods are identical. For PROB1, set <italic>P</italic><sub>prob</sub> = 0.5 makes it identical to SHR. In addition, as all <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s &#x02192; &#x0221e; or <italic>K</italic> = <italic>&#x003c4;</italic>/<italic>&#x003c3;</italic> &#x02192; &#x0221e;, both sensitivity and specificity &#x02192; 1 for all methods. When <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s are different, there is generally no closed-form solution to <italic>c</italic><sub><italic>LIN</italic></sub>. Thus, it might be difficult to compare these methods algebraically. <xref rid="S13" ref-type="sec">Section 4.3</xref> provides some numerical comparisons.</p><p id="P34">To see which method is the optimal one in terms of yielding the highest sensitivity/specificity, we note that Eqs. (<xref rid="FD7" ref-type="disp-formula">7</xref>) and (<xref rid="FD8" ref-type="disp-formula">8</xref>), including their special cases in <xref rid="T1" ref-type="table">Table I</xref>, can be framed as an optimization problem subject to a constraint. example Take the of sensitivity, the goal is to maximize the objective function <inline-formula><mml:math display="inline" id="M87" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, subject to <inline-formula><mml:math display="inline" id="M88" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline" id="M89" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. This optimization problem can be solved by the Lagrange multiplier, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M90" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. After some algebra (<xref rid="APP1" ref-type="app">Appendix</xref>), the solution <inline-formula><mml:math display="inline" id="M91" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <italic>&#x003bb;</italic>* is the solution to <italic>&#x003bb;</italic>. From <xref rid="T1" ref-type="table">Table I</xref>, we observe that the cutoff values from DIR and SHR are not the solutions because the functional form of <inline-formula><mml:math display="inline" id="M92" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> does not involve <italic>&#x003bc;</italic> yet only involves <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> and <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup>. For PROB2, set <italic>C</italic><sub>prob</sub> = <italic>&#x003bc;</italic> + <italic>&#x003c4;</italic>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup> (<italic>c</italic>), the cutoff as <inline-formula><mml:math display="inline" id="M93" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M94" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> then we obtain the solutions to the Lagrange multiplier. in addition, the second derivative test [<xref rid="R27" ref-type="bibr">27</xref>] shows that these solutions (critical points) are strictly local maxima (<xref rid="APP1" ref-type="app">Appendix</xref>). These arguments suggest that PROB2 with <italic>C</italic><sub>prob</sub> = <italic>&#x003bc;</italic> + <italic>&#x003c4;</italic>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup> (<italic>c</italic>) is the optimal approach among the linear classifiers.</p></sec><sec id="S9"><label>3.3.</label><title>Reliability</title><p id="P35">We derive the reliability measure for direct and shrinkage estimators as a generalization from [<xref rid="R11" ref-type="bibr">11</xref>] to hospitals with unequal sample size. We follow the definition that reliability is the squared correlation between a measurement and true value. For the linear function <inline-formula><mml:math display="inline" id="M95" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, its correlation with <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> is <inline-formula><mml:math display="inline" id="M96" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>
</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>
</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mi>
</mml:mi><mml:mi>v</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, conditional on <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup>, and {<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>}. Under models (<xref rid="FD5" ref-type="disp-formula">5</xref>) and (<xref rid="FD6" ref-type="disp-formula">6</xref>),
<disp-formula id="FD11"><label>(11)</label><mml:math display="block" id="M97" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
For the direct estimator, set <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub> = 1 and <italic>b</italic><sub><italic>i</italic></sub> = 0, then <inline-formula><mml:math display="inline" id="M98" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>DIR</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For the shrinkage estimator, set <italic>a</italic><sub><italic>i</italic></sub> = <italic>B</italic><sub><italic>i</italic></sub> and <italic>b</italic><sub><italic>i</italic></sub> = (1 &#x02212; <italic>B</italic><sub><italic>i</italic></sub>)<italic>&#x003bc;</italic>, then <inline-formula><mml:math display="inline" id="M99" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:msub><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>SHR</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P37">By Cauchy&#x02013;Schwartz inequality, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M100" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02a7e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow/><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and the equality holds if and only if <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> = <italic>n</italic> for each <italic>i</italic>. Therefore, <italic>RE</italic><sub>SHR</sub> &#x02a7e; <italic>RE</italic><sub>DIR</sub>, showing that shrinkage estimators generally have larger correlation with true quality values than direct estimators, consistent with the literature that the former approach produces smaller prediction error.</p></sec></sec><sec id="S10"><label>4.</label><title>Numerical illustration</title><sec id="S11"><label>4.1.</label><title>Data background and setup</title><p id="P38">Our data come from the 2008 ED component of the National Hospital Ambulatory Care Survey (NHAMCS) (<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://www.cdc.gov/nchs/ahcd.htm">http://www.cdc.gov/nchs/ahcd.htm</ext-link>). This annual survey is conducted by the Centers for Disease Control and Preventions National Center for Health Statistics. The NHAMCS collects data on a nationally representative sample of visits to EDs and outpatient departments of non-Federal, short-stay general, or childrens general hospitals and uses a multistage probability sample design [<xref rid="R28" ref-type="bibr">28</xref>]. The data include multiple visit-related and patient-related characteristics. For example, visit-level characteristics include what type of provider was seen; what type and number of medications were prescribed; and the times at which the patient arrived, was seen by a provider, and was granted a final disposition (either discharged or admitted to the hospital).</p><p id="P39">We focus on the continuous time interval between a patients arrival and the time when they are seen by a doctor (provider). Waiting time to see a provider in the ED has been proposed as a quality metric by the National Quality Forum and is expected to be reported without any adjustment [<xref rid="R29" ref-type="bibr">29</xref>]. Our analytic sample consists of 27,151 ED visit-level wait times recorded from 329 hospitals and was obtained from the public-use file of NHAMCS. The left panel of <xref rid="F2" ref-type="fig">Figure 2</xref> shows the distribution of sample size {<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>} (the number of visits from each ED). We apply a log transformation to the wait time before the analysis to make the normality assumption of <italic>y</italic><sub><italic>ij</italic></sub> in model (<xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">1</xref>) more plausible. We also exclude the missing cases and obtain a weighted average <inline-formula><mml:math display="inline" id="M101" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at ED level, incorporating the survey design. The right panel of <xref rid="F2" ref-type="fig">Figure 2</xref> shows the distribution <inline-formula><mml:math display="inline" id="M102" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Although we estimate the classification accuracy for this dataset using developed methods (<xref rid="S12" ref-type="sec">Section 4.2</xref>), we focus on numerically illustrating some general patterns of accuracy functions (<xref rid="S13" ref-type="sec">Sections 4.3</xref>&#x02013;<xref rid="S15" ref-type="sec">4.5</xref>), using elicited parameter values from this dataset.</p><p id="P40">We consider a Bayesian version of model (<xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">1</xref>) [<xref rid="R30" ref-type="bibr">30</xref>], assuming vague priors for the parameters: <italic>p</italic>(<italic>&#x003bc;</italic>) ~ <italic>N</italic>(0, 1000), <italic>p</italic>(<italic>&#x003c4;</italic>) ~ <italic>Unif</italic> (10<sup>&#x02212;3</sup>, 100), and <italic>p</italic>(<italic>&#x003c3;</italic>) ~ <italic>Unif</italic> (10<sup>&#x02212;3</sup>, 100), where <italic>Unif</italic> denotes uniform distribution. We diagnose the convergence of the Gibbs sampling chain in the model fitting using statistics developed by [<xref rid="R31" ref-type="bibr">31</xref>] and conclude that the Gibbs chain achieves the convergence after 1000 iterations (the <inline-formula><mml:math display="inline" id="M103" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> statistics is below 1.1). The posterior median estimates are <inline-formula><mml:math display="inline" id="M104" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>3.48</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M105" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>0.29</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M106" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>2.31</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> based on 1000 posterior samples after discarding the first 1000 iterations.</p></sec><sec id="S12"><label>4.2.</label><title>Estimating the accuracy</title><p id="P41">We use R (<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://www.r-project.org/">www.r-project.org</ext-link>) library &#x02018;nor1mix&#x02019; to obtain the cutoff points for normal mixtures and library &#x02018;mvtnorm&#x02019; to obtain the cumulative distribution functions of bivariate normals (sample code attached in <xref rid="APP1" ref-type="app">Appendix</xref>). Although hospitals with shorter wait time are considered as having better quality, it is unnecessary to reverse the signs in formulae of <xref rid="T1" ref-type="table">Table I</xref> because of the symmetry of the normal distribution function. That is, the accuracy of identifying top and bottom (1 &#x02212; <italic>c</italic>)100% of hospitals are identical, and the formulae can therefore be directly applied. For identifying top 10% of the hospitals, <xref rid="T2" ref-type="table">Table II</xref> shows the estimates by plugging in <inline-formula><mml:math display="inline" id="M107" overflow="scroll"><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M108" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M109" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msup><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from the formulae as well as Bayesian estimates from 1000 posterior draws. The plug-in estimates are rather close to the posterior medians. Using PROB2 yields the highest accuracy, and around a half more hospital would be correctly identified compared with using DIR(329&#x000d7;0.1&#x000d7;(0.778 &#x02212; 0.765) = 0.423). Of additional note is that the Bayesian method provides credible intervals to quantify the uncertainty of the estimates.</p></sec><sec id="S13"><label>4.3.</label><title>Comparison among methods</title><p id="P42">For practitioners without sophisticated statistical background, DIR versus SHR might be of interest because it compares between the na&#x000ef;ve method and an advanced approach. This directly answers the question from [<xref rid="R13" ref-type="bibr">13</xref>] on how well shrinkage estimators perform for classification. For methodologists, SHR versus PROB1 and PROB2 might be of interest because they all have shrinkage properties, yet there is the lack of comparison among them in past literature. In the latter approaches, however, the thresholds in classification can vary. Therefore, we choose multiple <italic>C</italic><sub><italic>prob</italic></sub>&#x02019;s and <italic>P</italic><sub><italic>prob</italic></sub>&#x02019;s in the assessment.</p><p id="P43">Let <italic>K</italic> = <italic>&#x003c4;</italic>/<italic>&#x003c3;</italic> characterize the between/within-hospital standard deviation ratio, a measure of reliability. We fix <italic>&#x003bc;</italic> = 3:48 and <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> = 0.29 but change <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> so that <italic>K</italic> increases from 0.2 to 2 with a consecutive increment of 0.02. In each scenario, we calculate the sensitivity and specificity of identifying top 10% of hospitals using each method. For PROB1, we set <italic>P</italic><sub>prob</sub> = {0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 0.95}. For PROB2, we choose <italic>C</italic><sub>prob</sub> = <italic>&#x003bc;</italic> + <italic>&#x003c4;</italic>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup> (<italic>s</italic>), where <italic>s</italic> = {0.25, 0.5, 0.75, 0.9, 0.95}. Note that the option with <italic>s</italic> = 0.9 corresponds to the optimal method by our theoretical argument (<xref rid="S8" ref-type="sec">Section 3.2</xref>).</p><p id="P44"><xref rid="F3" ref-type="fig">Figure 3</xref> shows the comparative patterns. The top panel plots the sensitivity from DIR and SHR. When <italic>K</italic> increases, both sensitivities increase and approach 1. The sensitivity from SHR is consistently higher than that from DIR, and the advantage of the former is more prominent with smaller <italic>K</italic>. In addition, because we assess PROB1 using multiple <italic>C</italic><sub><italic>prob</italic></sub>&#x02019;s, the bottom left panel plots the difference of the sensitivity between PROB1 and SHR, and the horizonal line at 0 is the benchmark. It suggests that the sensitivity from PROB1 is consistently lower than that from SHR regardless of <italic>P</italic><sub>prob</sub> chosen. The bottom right panel plots the difference of sensitivity between PROB2 and SHR. When <italic>s</italic> = 0.9, which corresponds to the optimal classification, the sensitivity from PROB2 is slightly higher than SHR with smaller <italic>K</italic> yet indistinguishable as <italic>K</italic> increases, consistent with the theoretical argument. But for <italic>s</italic> &#x02260; 0.9, the sensitivity from PROB2 is apparently lower, corresponding to the curves below the benchmark line. The comparative pattern for specificity is similar (results not shown). These results suggest that PROB2 (with appropriately chosen <italic>C</italic><sub>prob</sub> = <italic>&#x003bc;</italic> + <italic>&#x003c4;</italic>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup> (<italic>c</italic>)) and SHR are the preferred methods to DIR and PROB1.</p></sec><sec id="S14"><label>4.4.</label><title>The impact of hospital-level sample size on accuracy</title><p id="P45">Equations (<xref rid="FD7" ref-type="disp-formula">7</xref>) and (<xref rid="FD8" ref-type="disp-formula">8</xref>) show that the accuracy function is an average of contributions from each hospital. For sensitivity, the hospital-level contribution is <inline-formula><mml:math display="inline" id="M110" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>/</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mtext>(&#x000a0;1</mml:mtext><mml:mspace width="1pt"/><mml:mtext>-</mml:mtext><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;)</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Showing <italic>S</italic>(<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>) as a function of <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> while fixing other parameters reveals the impact of the distribution of hospital-level sample size on accuracy. <xref rid="F4" ref-type="fig">Figure 4</xref> plots <italic>S</italic>(<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>) against <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> in the example data (<italic>P</italic><sub>prob</sub> = 0.9 in PROB1 and <italic>C</italic><sub>prob</sub> = <italic>&#x003bc;</italic> + <italic>&#x003c4;</italic>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup> (0.9) in PROB2). For each method, the accuracy can be viewed as the area under the curve, however weighted by the frequency of the distinct sample size, as some hospitals have identical sample size. Clearly, these plots show the complicated impact of <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> on <italic>S</italic><sub><italic>ni</italic></sub>.</p><p id="P46">To gain better insight, <xref rid="T3" ref-type="table">Table III</xref> shows <italic>S</italic>(<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>) evaluated at a few selected sample size. For DIR, <italic>S</italic>(<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>) is smaller with a larger hospital (e.g., <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003e; 50), yet larger with a smaller hospital (e.g., <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003c; 15) compared with other methods, all of which have the shrinkage property. We give an intuitive explanation. In general, the accuracy of a classifier improves if the estimator has a smaller bias or variance. For a small hospital whose true quality is in the top tier, its shrinkage estimate is pulled toward the population average, yet the direct estimate is unbiased. Although the variance of the shrinkage estimate might be smaller, the effect of bias dominates, and therefore, DIR is a better classifier. This hospital is less likely to be classified as the top performer using methods other than DIR, leading to a smaller contribution from this small hospital to sensitivity. But for a large hospital whose true quality is in the top tier, the shrinkage effect is little, yet its smaller variance makes it a more reliable classifier than the direct estimate. Therefore, using shrinkage-based methods other than DIR tend to lead to a larger contribution from this large hospital to the sensitivity.</p></sec><sec id="S15"><label>4.5.</label><title>The impact of cutoff on accuracy</title><p id="P47">In previous illustrations, <italic>c</italic> is fixed at 0.9. We now assess the impact of changing <italic>c</italic> on the accuracy of these methods, motivated by the fact that <italic>c</italic> determines the distribution of quality tiers. For example, if identifying top performers is associated with monetary award, for which the total amount might be fixed in certain cases, then program evaluators might vary <italic>c</italic> for different options of awarding mechanisms, such as rewarding fewer hospitals with paying each more or rewarding more hospitals with paying each less. <xref rid="F5" ref-type="fig">Figure 5</xref> shows the sensitivity and specificity, fixing <italic>&#x003bc;</italic> = 3.48, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> = 0.29, <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> = 2.31 and changing <italic>c</italic> from 0.5 to 0.9 with a consecutive increment of 0.01. Sensitivity estimates from all methods decrease as <italic>c</italic> increases, as it would be more difficult to distinguish among hospitals on the tail of the distribution. PROB1 (<italic>P</italic><sub>prob</sub> = 0:9) generally has the lowest sensitivity. PROB2 (<italic>C</italic><sub>probe</sub> = <italic>&#x003bc;</italic> + <italic>&#x003c4;</italic>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup> (<italic>c</italic>)) and SHR are nearly indistinguishable, and they have better performance than the other two methods. As <italic>c</italic> increases, the advantages from SHR and PROB2 over DIR is more prominent, corresponding to the tail of the distribution. The pattern of specificity function overall mirrors that from the sensitivity.</p></sec><sec id="S16"><label>4.6.</label><title>Simulation validation</title><p id="P48">We conduct a brief simulation study to assess the validity of the developed formulae. We fix <italic>&#x003bc;</italic> = 3:48, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> = 0.29 but change <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> so that <italic>K</italic> = 0.2, 0.6, 1.0. For each of the three scenarios, we generate random samples of {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>} and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M111" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> under model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>) for 100 simulations, using sample size {<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>} from the example data. For each simulation, we implement two strategies to estimate the sensitivity of classifying top 10% of hospitals. One is to plug posterior medians of parameters (based on 1000 draws) into the formulae, as the proposed strategy in <xref rid="S7" ref-type="sec">Section 3.1</xref>. We denote the results as the &#x02018;estimated&#x02019; sensitivity. The other is to calculate the proportion of hospitals identified in the top tier among true top performers, because we know the true tier status of each hospital from the data generating process. This Monte Carlo simulation procedure has been used in literature [<xref rid="R15" ref-type="bibr">15</xref>, <xref rid="R16" ref-type="bibr">16</xref>] where the closed-form formulae have not been developed. We denote the results as the &#x02018;empirica&#x02019; sensitivity. We average both &#x02018;estimated&#x02019; and &#x02018;empirical&#x02019; sensitivity over 100 simulations and compare them with the one calculated from the formulae by plugging in true data generating parameters. We refer to the latter quantity as the &#x02018;true&#x02019; sensitivity. <xref rid="T4" ref-type="table">Table IV</xref> shows the results, and the closeness between three sensitivity estimates suggest the validity of the formulae. The validation results for specificity are similar (not shown).</p></sec><sec id="S17"><label>4.7.</label><title>Practical implications</title><p id="P49">We discuss some of the practical implications from the methodological development. First, the developed formulae provide an accessible tool for practitioners to quantify the accuracy from different classification methods. Rather than merely identifying hospitals in quality tiers, we recommend practitioners also reporting estimated accuracy associated with the classification, analogous to providing variance of point estimate in statistical analysis. Such information might be helpful for the decision making, as apparently the classification with suboptimal accuracy might be less preferable. In addition, the preferred classification methods are SHR and PROB2 (with <italic>C</italic><sub>prob</sub> = <italic>&#x003bc;</italic> + <italic>&#x003c4;</italic>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup> (<italic>c</italic>)) based on our evaluation results.</p><p id="P50">The estimates of accuracy can also be used to refine classification. One conventional practice in hospital profiling is to exclude those with small samples to obtain more reliable hospital-level performance estimates. However, there exists no formal rule on how small a hospital would need to be for exclusion. If the primary goal is to tier hospitals, we can remove small hospitals sequentially with increasing sample size, estimate the classification accuracy for those remain in the data, and identify the appropriate cutoff based on the desired level of accuracy. For example, <xref rid="F6" ref-type="fig">Figure 6</xref> shows the sensitivity estimates from PROB2 in classifying top 10% of hospitals when small hospitals (<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> ranges from 1 to fewer than 30) are excluded sequentially from the example data. The sensitivity overall increases as small hospitals are excluded. However, we see some fluctuation because the estimates of <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>, and <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> vary with different hospitals excluded. Suppose, we would like to achieve at least 75% for the sensitivity, then hospitals with fewer than 10 patients might need to be excluded. Compared with some ad hoc rules (e.g., exclude hospitals with <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003c; 20 regardless of the data structure), this data-based procedure would prevent one from excluding too many (or too few) small hospitals.</p><p id="P51">The developed formulae might also be useful for designing profiling studies. For example, to estimate the required sample size for achieving the desired accuracy in classification, we can solve <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s from the accuracy functions in <xref rid="T1" ref-type="table">Table I</xref> when either sensitivity or specificity is predetermined. A simple solution is to assume equal sample size per hospital. But it might be impractical because hospital volume often varies. For example, it is unlikely that many patients can be recruited for some rural hospitals within a limited study period. We can stratify the distribution {<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>} (e.g., using historical data) and solve for the required <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s from each strata. For instance, we might divide hospitals into three groups (large, medium, and small) based on their volume and assume that the average sample size in the small-volume hospitals is <italic>n</italic><sub><italic>S</italic></sub> and that in the medium-volume and large-volume hospitals are <italic>n</italic><sub><italic>M</italic></sub> = <italic>K</italic><sub>1</sub><italic>n</italic> and <italic>n</italic><sub><italic>L</italic></sub> = <italic>K</italic><sub>2</sub><italic>n</italic>, respectively. On the basis of some empirical estimates of <italic>K</italic><sub>1</sub> and <italic>K</italic><sub>2</sub>, we could solve for <italic>n</italic><sub><italic>S</italic></sub>, <italic>n</italic><sub><italic>M</italic></sub>, and <italic>n</italic><sub><italic>L</italic></sub> from the formulae.</p></sec></sec><sec id="S18"><label>5.</label><title>Binary outcome</title><p id="P52">We next consider the extension to a binary performance measure. The example dataset is a subset of the <italic>hospital compare</italic> database (<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://www.hospitalcompare.hhs.gov/">www.hospitalcompare.hhs.gov</ext-link>), which is collected by CMS and includes process performance measures from 4000 plus US hospitals for care delivered to patients eligible for Medicare. We use one measure designated for assessing the compliance rate of &#x02018;Influenza vaccination&#x02019; for patients diagnosed with pneumonia from October 2005 to September 2006. For each hospital, the data contain the number of patients who were admitted and were eligible for the therapy (denominator) and the number of eligible patients who received the treatment (numerator). The guidelines for defining the eligibility for a patient and sample selection criteria are given by the specifications from CMS. The dataset includes 3304 hospitals with nonmissing values for both numerator and denominator.</p><p id="P53">Because of the binary nature of the outcome, we consider a logistic-normal model [<xref rid="R32" ref-type="bibr">32</xref>]:
<disp-formula id="FD12"><label>(12)</label><mml:math display="block" id="M112" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>~</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:mi>l</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>~</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where <italic>y</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the number of patients receiving the vaccination at hospital <italic>i</italic> (numerator), <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the hospital-level patient size (denominator), <italic>p</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the hospital-level compliance rate, and <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>B</italic></sub> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M113" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the mean and variance of the random effects on the logit scale of <italic>p</italic><sub><italic>i</italic></sub>. A larger <italic>p</italic><sub><italic>i</italic></sub> might indicate a higher compliance rate for hospital <italic>i</italic> for the vaccination procedure, implying a better quality.</p><p id="P54">Similar to the case of continuous measures (<xref rid="S2" ref-type="sec">Section 2</xref>), we consider four classification methods:</p><list list-type="simple" id="L6"><list-item><p id="P55"><italic>DIR</italic>: Hospital <italic>i</italic> is included in the high tier if <inline-formula><mml:math display="inline" id="M114" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></list-item><list-item><p id="P56"><italic>SHR</italic>: Hospital <italic>i</italic> is classified the high tier if <inline-formula><mml:math display="inline" id="M115" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline" id="M500" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the shrinkage estimator for <italic>p</italic><sub><italic>i</italic></sub> under model (<xref rid="FD12" ref-type="disp-formula">12</xref>).</p></list-item><list-item><p id="P57"><italic>PROB1</italic>: Hospital <italic>i</italic> is included in the high tier if <inline-formula><mml:math display="inline" id="M116" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <italic>P</italic><sub>prob</sub> is given.</p></list-item><list-item><p id="P58"><italic>PROB2</italic>: Hospital <italic>i</italic> is included in the high tier if <inline-formula><mml:math display="inline" id="M117" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <italic>C</italic><sub>prob</sub> is given.</p></list-item></list><p id="P59">However, unlike model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>), closed-form formulae for accuracy measures under model (<xref rid="FD12" ref-type="disp-formula">12</xref>) are intractable. We use a simulation-based strategy to assess and compare among different methods. We first fit model (<xref rid="FD12" ref-type="disp-formula">12</xref>) to the dataset using a Bayesian scheme assuming vague priors: <italic>p</italic>(<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>B</italic></sub>) ~ <italic>N</italic>(0, 1000), <italic>p</italic>(<italic>&#x003c4;</italic>) ~ <italic>Unif</italic> (10<sup>&#x02212;3</sup>, 100). The posterior medians for parameters are <inline-formula><mml:math display="inline" id="M118" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1.1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M119" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1.4</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> based on 1000 draws. In the simulation, <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>B</italic></sub> is fixed at 1.1, and we increase <inline-formula><mml:math display="inline" id="M120" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from 0.1 to 4.0 with a consecutive increment of 0.1 to reflect an increasing between-hospital variation. For each combination of <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>B</italic></sub> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M121" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, we use the actual sample size {<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>} to generate data {<italic>y</italic><sub><italic>i</italic></sub>} under model (<xref rid="FD12" ref-type="disp-formula">12</xref>) for 100 replicates. We apply the four methods to each replicate to identify top 10% of hospitals (PROB1: <italic>P</italic><sub>prob</sub> = 0.9; PROB2: <italic>logit</italic>.(<italic>C</italic><sub>prob</sub>) = <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>B</italic></sub> + <italic>&#x003c4;</italic><sub><italic>B</italic></sub>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup> (0.9)). We calculate the average &#x02018;empirical&#x02019; sensitivity and specificity over 100 simulations.</p><p id="P60"><xref rid="F7" ref-type="fig">Figure 7</xref> shows the sensitivity estimates within the range of <inline-formula><mml:math display="inline" id="M122" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The results seem to suggest that with an increasing <inline-formula><mml:math display="inline" id="M123" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the sensitivity from all methods overall increase. DIR has the lowest sensitivity. Both SHR and PROB2 have some advantages over the other two methods, and they are nearly indistinguishable over the range of <inline-formula><mml:math display="inline" id="M124" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> tested. Results for the specificity function reflect similar patterns (not shown). Overall, the comparative pattern is similar to that for continuous measures under normal random-effects models (<xref rid="S10" ref-type="sec">Section 4</xref>).</p><p id="P61">In addition, we might use a double simulation strategy to yield the variation of the estimate of accuracy measures. First, we obtain posterior draws of <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>B</italic></sub> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M125" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from <inline-formula><mml:math display="inline" id="M126" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Then, for each draw of parameters, we treat them as true values of parameters to generate random samples of {<italic>y</italic><sub><italic>i</italic></sub>}and obtain the average accuracy estimates across simulations as described earlier. Ignoring the Monte Carlo error, this constitutes a posterior sample of the accuracy function, from which the 95% credible interval can be constructed. However, this strategy might be computationally intensive.</p><p id="P62">An alternative strategy is to apply the arcsine square root transformation to the proportion data by considering the model [<xref rid="R33" ref-type="bibr">33</xref>]
<disp-formula id="FD13"><label>(13)</label><mml:math display="block" id="M127" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>~</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>l</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mover accent="true"><mml:mo>~</mml:mo><mml:mo>&#x002d9;</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>~</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where <inline-formula><mml:math display="inline" id="M128" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003b8;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. On the transformed scale <italic>&#x003b8;</italic><sub><italic>i</italic></sub>, model (<xref rid="FD13" ref-type="disp-formula">13</xref>) is reduced to model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>) with <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup> set to 1/4. Because <italic>&#x003b8;</italic><sub><italic>i</italic></sub> is a monotonic transformation of <italic>p</italic><sub><italic>i</italic></sub>, the accuracy of classifying hospitals on <italic>p</italic><sub><italic>i</italic></sub> can be readily calculated on <italic>&#x003b8;</italic><sub><italic>i</italic></sub> using formulae in <xref rid="T1" ref-type="table">Table I</xref>.</p><p id="P63">However, the simulation-based strategy might be a more viable strategy for models with more complicated features such as with risk adjustment or non-normal random effects (<xref rid="S19" ref-type="sec">Section 6</xref>) when closed-form formulae are lacking. Using software familiar to practitioners (e.g., R and WinBUGS), this approach can be largely automatic with well-specified input such as hospital-level sample size, population mean of the underlying quality, and between/within hospital variation. For model (<xref rid="FD12" ref-type="disp-formula">12</xref>), the simulation programming code is available upon request.</p></sec><sec id="S19"><label>6.</label><title>Discussion</title><p id="P64">Profiling hospitals using performance data is an important activity in both research and practice. The purpose of this study is to assess and compare the accuracy of several commonly used approaches to classifying hospitals into quality tiers. We derive the function of expected accuracy for these methods under the classic unbalanced one-way random-effects model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>), the basic form of profiling models. Our study shows that the optimal approach is to use posterior probabilities for classification (PROB2) and set <italic>C</italic><sub>prob</sub> = {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>}<sub>100<italic>c</italic></sub>. Our numerical evaluations show that the classification using SHR might have comparable performance. Therefore, we suggest that practitioners use these two methods rather than other alternatives. However, for data with high reliability (larger between than within-provider variance), there is little difference among these methods. We advocate practitioners calculating and reporting the expected accuracy of the classification using the developed formulae or simulation strategies.</p><p id="P65">Actual hospital performance data often have complicated structure and therefore require more sophisticated statistical models. Our study is based on the one-way random-effects model, a largely simplified analytical framework. Our research is therefore a building block, and there exist several limitations, which deserve future research. For example, our simulation results for the binary performance data also suggest that PROB2 has the highest classification accuracy. This prompts us to ponder the generality of this pattern. If we view competing classification approaches as alternative decisions, then the goal of identifying top 100(1 &#x02212; <italic>c</italic>)% of hospitals with the largest <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>&#x02019;s has the utility function <italic>U</italic>(<italic>d</italic>, <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>) = <italic>I</italic>(<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003e;{<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>}<sub>100<italic>c</italic></sub>) and the expected utility <inline-formula><mml:math display="inline" id="M129" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mi>U</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Arguments from [<xref rid="R16" ref-type="bibr">16</xref>, <xref rid="R24" ref-type="bibr">24</xref>], which stem from the Bayesian decision theory [<xref rid="R34" ref-type="bibr">34</xref>], suggest that the optimal decision should maximize <inline-formula><mml:math display="inline" id="M130" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Therefore, choosing top 100(1&#x02212;<italic>c</italic>)% of hospitals with the largest posterior probability of being greater than {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>}<sub>100<italic>c</italic></sub> would minimize the expected misclassification. This argument might hold regardless of model assumptions on the distribution of {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>} and data features (e.g., unbalance data). Verification of our conjecture, however, requires further research.</p><p id="P66">Also note from <xref rid="F7" ref-type="fig">Figure 7</xref>, the &#x02018;wiggle&#x02019; of the curves suggests that the accuracy functions over <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> for binary performance measures might have more complicated forms than those for continuous case, which is apparently more smooth (<xref rid="F3" ref-type="fig">Figure 3</xref>). One future research topic, with a more technical flavor, is to obtain approximation formulae for accuracy measures under model (<xref rid="FD12" ref-type="disp-formula">12</xref>). This problem might be related to the well-known problem of constructing approximate confidence intervals for binomial proportions [<xref rid="R35" ref-type="bibr">35</xref>]. Approximation formulae can be used as off-the-shelf tools for exploratory analysis and might guard against possible programming errors in simulation studies.</p><p id="P67">In addition, we will consider models with risk adjustment that are suitable for outcome performance measures, controlling for patient-level confounders. An example is
<disp-formula id="FD14"><label>(14)</label><mml:math display="block" id="M131" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003f5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>~</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msub><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>~</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>N</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
where the risk is adjusted through covariates <italic>x</italic><sub><italic>ij</italic></sub>. The random effects <italic>&#x003b2;</italic><sub>0<italic>i</italic></sub>, unexplained by risk-adjustment, quantifies the quality of hospital <italic>i</italic>. For an estimator of <italic>&#x003b2;</italic><sub>0<italic>i</italic></sub>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M132" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the sensitivity of using <inline-formula><mml:math display="inline" id="M133" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to classify top 100(1&#x02212;<italic>c</italic>)% hospitals is <inline-formula><mml:math display="inline" id="M134" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/></mml:mrow><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mn>0</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003b2;</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></p><p id="P68">When the normality assumption of the random-effects models (1, 12, and 14) is violated, as often happen for actual data, the problem of classification might be considerably harder. We foresee two future research directions. One is to conduct simulation-based comparative studies, assessing the performance of the classification approaches on data generated from models with non-normal random effects. However, when applying these methods, we still assume normal random-effects for estimation approaches because the software assuming non-normal random effects is not readily available. Similar studies can be found in [<xref rid="R36" ref-type="bibr">36</xref>&#x02013;<xref rid="R38" ref-type="bibr">38</xref>], where they studied the behavior of the estimates for fixed effects and variance components under mis-specified linear or generalized linear mixed effects models. Another research topic is to estimate the classification accuracy using semiparametric Bayesian approach, such as using Dirichlet process prior to model non-normal random effects [<xref rid="R39" ref-type="bibr">39</xref>, <xref rid="R40" ref-type="bibr">40</xref>].</p><p id="P69">The methods development for a single outcome can be extended to the case in which hospital programs collect and report multiple yet related performance indicators. A commonly used strategy is to summarize these measures into a unidimensional composite score and to classify the programs using the summary score. The composite score can be constructed using a simple average or estimated via Bayesian hierarchical latent models [<xref rid="R18" ref-type="bibr">18</xref>, <xref rid="R41" ref-type="bibr">41</xref>&#x02013;<xref rid="R43" ref-type="bibr">43</xref>]. Because a latent variable in general can also be treated as random-effects [<xref rid="R44" ref-type="bibr">44</xref>], the developed formulae under model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>) might be extended to the summary scoring approach.</p><p id="P70">A related technique in profiling is to rank hospitals, and there exist a large body of related literature. For example, [<xref rid="R45" ref-type="bibr">45</xref>] pointed out that ranking based on the posterior distribution of ranks is more optimal than ranking based on the posterior means under a two-stage model as in <xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">Eq. (2)</xref>. Lockwood <italic>et al</italic>. [<xref rid="R46" ref-type="bibr">46</xref>] performed a simulation-based investigation on the performance of optimal ranking procedures and related percentile methods, showing their considerable variations within a normal range of reliability. Lin <italic>et al</italic>. [<xref rid="R47" ref-type="bibr">47</xref>] presented a theoretical study of optimal ranking procedures under various loss functions. For the loss function on identifying top 100(1&#x02212;<italic>c</italic>)% of the units using ranks, they have shown that the optimal ranking is asymptotically equivalent to the &#x02018;exceeding probability&#x02019; procedure, which is better than ranking using observed means or posterior means. This is consistent with our finding that PROB2 achieves better accuracy than DIR or SHR for classification under model (<xref rid="FD1" ref-type="disp-formula">1</xref>). Therefore, additional research might be conducted to elucidate the connection between ranking and classification.</p><p id="P71">Finally, although our research is motivated from hospital classification, the methods might also be applied and extended to other settings involve program classification, most notably for the performance indicators in education [<xref rid="R48" ref-type="bibr">48</xref>&#x02013;<xref rid="R50" ref-type="bibr">50</xref>].</p></sec></body><back><ack id="S20"><title>Acknowledgement</title><p id="P72">The findings and conclusions in this study are those of the authors and do not necessarily represent the views of the Centers for Disease Control and Prevention. The authors acknowledged Jennifer Madans for her valuable input.</p></ack><app-group><app id="APP1"><title>Appendix</title><sec id="S21"><title>Classification using an external threshold (<xref rid="S4" ref-type="sec">Section 2.2</xref>)</title><p id="P73">We develop the functions for accuracy measures if an absolute threshold <italic>c</italic><sub>1</sub> is used. The sensitivity from using the linear classifier is
<disp-formula id="FD20"><mml:math display="block" id="M135" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/></mml:mrow><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munder><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
and the specificity is
<disp-formula id="FD21"><mml:math display="block" id="M136" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:munder><mml:mstyle><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x000d7;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
In the following, we gauge the behavior of the classifier using the direct and shrinkage estimators. For brevity, we do not consider the classifier using posterior probabilities because it require an additional cutoff on probability scale. We consider the sensitivity, specificity, and probability of correct classification (PCC) as a summary measure of sensitivity and specificity [<xref rid="R51" ref-type="bibr">51</xref>]. After some algebra, the corresponding formulae are derived and listed in <xref rid="T5" ref-type="table">Table A1</xref>.</p><p id="P74">We focuses on the comparison between the two classifiers. Without a loss of generality, suppose <italic>c</italic><sub>1</sub> &#x0003e; <italic>&#x003bc;</italic>, then
<disp-formula id="FD15"><label>(A1)</label><mml:math display="block" id="M137" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x021d2;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x021d2;</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mstyle><mml:munder><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x021d2;</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>DIR</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>E</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>SHR</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p><p id="P75">An intuitive explanation for <xref rid="FD15" ref-type="disp-formula">Eq. (A1)</xref> is that compared with the true quality <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>, the direct estimator <inline-formula><mml:math display="inline" id="M138" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> tend to be over-dispersed yet the shrinkage estimator <inline-formula><mml:math display="inline" id="M139" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>D</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> shrunk to the center. If the goal is to identify the hospitals on the right tail (top performers), then SHR is more likely to miss them because of the shrinkage and therefore has a lower sensitivity than DIR. It can also be shown that <italic>SPEC</italic><sub>DIR</sub> &#x0003c; <italic>SPEC</italic><sub>SHR</sub>. When <italic>c</italic><sub>1</sub> &#x0003c; <italic>&#x003bc;</italic>, the inequality switches. When <italic>c</italic><sub>1</sub> = <italic>&#x003bc;</italic>, <italic>SEN</italic><sub>DIR</sub> = <italic>SEN</italic><sub>SHR</sub>, and <italic>SPEC</italic><sub>DIR</sub> = <italic>SPEC</italic><sub>SHR</sub>.</p><table-wrap id="T5" position="anchor" orientation="portrait"><label>Table A1.</label><caption><p id="P184">Sensitivity, specificity, and probability of correct classification for classifying hospitals using the external threshold <italic>c</italic>1.</p></caption><table frame="hsides" rules="groups"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><thead><tr><th align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Method</th><th align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Accuracy measures</th></tr></thead><tbody><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">DIR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Sensitivity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M26" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Specificity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M27" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PCC: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M28" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:munder><mml:mstyle mathsize="140%"><mml:mo>&#x02211;</mml:mo></mml:mstyle><mml:mi>i</mml:mi></mml:munder><mml:msub><mml:mtext>&#x003a6;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:msub><mml:mtext>&#x003a6;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">SHR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Sensitivity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M29" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Specificity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M30" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PCC: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M31" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="script">l</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table><table-wrap-foot><fn id="TFN9"><p id="P185">DIR, direct method; SHR, shrinkage method; PCC, probability of correct classification.</p></fn></table-wrap-foot></table-wrap><p id="P76">Despite the trade-off between sensitivity and specificity of the two methods, one might wonder which method yields higher PCC. Note that PCC for both methods is an average of <inline-formula><mml:math display="inline" id="M140" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline" id="M141" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for DIR and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M142" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for SHR. Let <inline-formula><mml:math display="inline" id="M143" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> we seek to find the maxima of <italic>L</italic><sub><italic>i</italic></sub> as a function of <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub>. After some algebra, we obtain <inline-formula><mml:math display="inline" id="M144" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Set it as 0 leads to <inline-formula><mml:math display="inline" id="M145" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In addition <inline-formula><mml:math display="inline" id="M146" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msup><mml:mrow/><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200a;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. therefore <italic>L</italic><sub><italic>i</italic></sub> achieves the local maxima for <inline-formula><mml:math display="inline" id="M147" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, corresponds to SHR. Sum it over <italic>i</italic> and take the average, then <italic>PCC</italic><sub>SHR</sub> &#x0003e; <italic>PCC</italic><sub>DIR</sub>. More generally, SHR yields the highest PCC among all linear classifiers when an external threshold is used.</p><p id="P77">We use the example data in <xref rid="S10" ref-type="sec">Section 4</xref> to illustrate the comparative pattern. We set <italic>c</italic><sub>1</sub> = <italic>s&#x003c4;</italic>, where <italic>s</italic> varies from &#x02212;2 to 2 with a consecutive increment of 0.01, and calculate the sensitivity, specificity, and PCC of DIR and SHR using various <italic>c</italic><sub>1</sub>&#x02019;s. <xref rid="F8" ref-type="fig">Figure A1</xref> plots the results, showing the trade-off of sensitivity and specificity between two methods, and the superiority of SHR over DIR for PCC across all <italic>c</italic><sub>1</sub>&#x02019;s.</p></sec><sec id="S22"><title>Derivations of Eqs. (<xref rid="FD7" ref-type="disp-formula">7</xref>) and (<xref rid="FD8" ref-type="disp-formula">8</xref>) (<xref rid="S7" ref-type="sec">Section 3.1</xref>)</title><fig id="F8" orientation="portrait" position="anchor"><label>Figure A1.</label><caption><p id="P171">Top left panel: sensitivity from direct method (DIR) and shrinkage method (SHR) (square: DIR, circle: SHR). Top right panel: specificity from DIR and SHR. Bottom panel: probability of correct classification from DIR and SHR. <italic>X</italic>-axis: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M7" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-1008313-f0008"/></fig><p id="P78">The sensitivity of using the linear classifier is
<disp-formula id="FD16"><mml:math display="block" id="M148" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>
</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>
</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>
</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>
</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>
</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
where <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003e; {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>}<sub>100<italic>c</italic></sub> means that hospital <italic>i</italic> belongs to the top-tier, and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M149" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> means that hospital <italic>i</italic> is classified as in the top-tier using the linear classifier <inline-formula><mml:math display="inline" id="M150" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The denominator <italic>Pr</italic>(<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0003e; {<italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub>}<sub>100<italic>c</italic></sub> is 1 &#x02212; <italic>c</italic> because we use the relative threshold to identify top 100(1&#x02212;<italic>c</italic>)% of the hospitals, where <inline-formula><mml:math display="inline" id="M151" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> under model (<xref rid="FD2" ref-type="disp-formula">2</xref>).</p><p id="P79">To work out the numerator <inline-formula><mml:math display="inline" id="M152" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, first let <inline-formula><mml:math display="inline" id="M153" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mtext>=</mml:mtext><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the 100<italic>c</italic>%-tile of <inline-formula><mml:math display="inline" id="M154" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, this implies that <inline-formula><mml:math display="inline" id="M155" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. On The basis of <xref rid="FD5" ref-type="disp-formula">Eq. (5)</xref>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M156" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> has a marginal distribution of normal mixtures. Therefore, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M157" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> On basis of <xref rid="FD6" ref-type="disp-formula">Eq. (6)</xref>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M158" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>&#x003bc;</italic><sub><italic>i</italic></sub> jointly have a marginal distribution bivariate normal mixtures. Therefore, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M159" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P80">Similarly, for specificity
<disp-formula id="FD17"><mml:math display="block" id="M160" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>
</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>
</mml:mi><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>|</mml:mo><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p><p id="P81">The denominator <inline-formula><mml:math display="inline" id="M161" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is <italic>c</italic>, as 100<italic>c</italic>% of the <italic>M</italic> hospitals in the sub-optimal tier. For the numerator, the cutoff point <italic>c</italic><sub><italic>LIN</italic></sub> remains the same as that of the sensitivity, whereas <inline-formula><mml:math display="inline" id="M162" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>&#x000a0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>^</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>100</mml:mn><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can still be calculated from the bivariate normal mixture, yet with reversed signs from the numerator of the sensitivity. Also note that in general <inline-formula><mml:math display="inline" id="M163" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> The equality only holds in some limiting cases (e.g., both <italic>c</italic><sub><italic>LIN</italic></sub> &#x02192; &#x0221e; and <italic>c</italic> &#x02192; 1 or <italic>&#x003c1;</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x02192; 1). This leads to Equations (<xref rid="FD7" ref-type="disp-formula">7</xref>) and (<xref rid="FD8" ref-type="disp-formula">8</xref>).</p></sec><sec id="S23"><title>Identifying the optimal linear classifier (<xref rid="S8" ref-type="sec">Section 3.2</xref>)</title><p id="P82">The optimal classifier is expected to maximize sensitivity or specificity. For sensitivity, the goal is to maximize objective function <inline-formula><mml:math display="inline" id="M164" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>M</mml:mi></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, subject to <inline-formula><mml:math display="inline" id="M165" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline" id="M166" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02208;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. This optimization problem can be solved by the Lagrange multiplier. Let <inline-formula><mml:math display="inline" id="M167" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, then <inline-formula><mml:math display="inline" id="M168" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M169" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> where &#x003a6;<sub>2</sub> abbreviates <inline-formula><mml:math display="inline" id="M170" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <italic>&#x003d5;</italic>() denotes the probability density function of the univariate standard normal. Also
<disp-formula id="FD18"><label>(A2)</label><mml:math display="block" id="M171" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mstyle><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mstyle><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mstyle><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x003c0;</mml:mi></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mn>2</mml:mn></mml:mfrac><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mspace linebreak="newline"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mstyle><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mo>&#x0222b;</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mi>&#x0221e;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi></mml:mrow></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p><p id="P83">Therefore, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M172" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M173" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p><p id="P84">Set the derivatives to 0, that is, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M174" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M175" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, Because <italic>&#x003d5;</italic>(<italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub>) &#x0003e; 0 for <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub> &#x0220a; <italic>R</italic>, then <inline-formula><mml:math display="inline" id="M176" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, suggesting that the solution to <italic>x</italic><sub><italic>i</italic></sub>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M177" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula> where <italic>&#x003bb;</italic>* is the solution to <italic>&#x003bb;</italic>.</p><p id="P85">For the <italic>Hessian</italic> matrix, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M178" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>j</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the off-diagonal element is zero because <inline-formula><mml:math display="inline" id="M179" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> does not involve <italic>x</italic><sub><italic>j</italic></sub> for <italic>j</italic> &#x02260; <italic>i</italic>. The <italic>i</italic>-th diagonal element <inline-formula><mml:math display="inline" id="M180" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>L</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Plugging in <inline-formula><mml:math display="inline" id="M181" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, the first term drops, and after simplification for the second term, we obtain <inline-formula><mml:math display="inline" id="M182" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mi>L</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x02202;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msub><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. For any nonzero vector <italic>A</italic> = (<italic>a</italic><sub><italic>1</italic></sub>,<italic>a</italic><sub><italic>2</italic></sub>, &#x02026;, <italic>a</italic><sub><italic>n</italic></sub>)<sup>t</sup>, the quadratic term <inline-formula><mml:math display="inline" id="M183" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>A</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:msup><mml:mi>H</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x003d5;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003bb;</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msubsup><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msubsup></mml:mrow></mml:msqrt><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> Similar derivations apply for specificity, and we omit the details.</p></sec><sec id="S24"><title>Sample R code for calculating expected classification accuracy</title><p id="P86">rm(list=ls());</p><p id="P87"># library(mvtnorm) is used to calculate cumulative distribution function of bivariate normals; library(nor1mix) is used to calculate the quantiles of the normal mixtures;</p><p id="P88">library(mvtnorm);</p><p id="P89">library(nor1mix);</p><p id="P90"># functions sens.formula.vec and spec.formula.vec calculate the cumulative distribution functions for bivariate normals on the vector form;</p><p id="P91"># The parameter q is the cutoff point;</p><p id="P92"># The parameter x is a 2&#x000d7;1 vector. The first element x[1] is the cutoff point for <italic>Z</italic><sub>1<italic>i</italic></sub> in <xref rid="T1" ref-type="table">Table I</xref>; the 2nd element x[2] is the correlation coefficient <italic>&#x003c1;</italic><sub><italic>i</italic></sub>;</p><p id="P93">sens.formula.vec=function(q,x)pmvnorm(lower=c(x[1],qnorm(q)),upper=Inf,corr=matrix(c(1,x[2],x[2],1),2,2))/(1-q);</p><p id="P94">spec.formula.vec=function(q,x)pmvnorm(lower=-Inf,upper=c(x[1],qnorm(q)),corr=matrix(c(1,x[2],x[2],1),2,2))/q;</p><p id="P95"># assign parameter values: true.mean is <italic>&#x003bc;</italic>; sigma.square is <italic>&#x003c3;</italic><sup>2</sup>; tau.square is <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup>;</p><p id="P96"># we assign them as values solicted from Example data in <xref rid="S10" ref-type="sec">Section 4</xref>.</p><p id="P97"># But they can be changed depending on the any actual data analysts have. true.mean=3.48;</p><p id="P98">sigma.square=2.31;</p><p id="P99">tau.square=0.29;</p><p id="P100"># K is <italic>&#x003c4;</italic>/<italic>&#x003c3;</italic>, the ratio of between/within variability.</p><p id="P101"># K &#x02248; 0.4;</p><p id="P102">K=sqrt(tau.square)/sqrt(sigma.square);</p><p id="P103"># sample.size is {<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>}, the vector containing sample size for each hospital;</p><p id="P104"># we attach the example dataset in <xref rid="S10" ref-type="sec">Section 4</xref> with the manuscript;</p><p id="P105"># The users can input the sample size from their own data;</p><p id="P106">sample.size=scan(file=&#x0201c;ed08_sample_size.dat&#x0201d;, na.strings=&#x0201c;.&#x0201d;);</p><p id="P107"># N is the number of hospitals, equal to 329.</p><p id="P108">N=length(sample.size);</p><p id="P109"># q is the cutoff point, q=0.9 is for classifying top 10% of the hospitals;</p><p id="P110"># The users can change it to other values they want.</p><p id="P111">q=0.9;</p><p id="P112"># prob.class is the probability threshold in prob1 method;</p><p id="P113"># The users can change it to other values they want.</p><p id="P114">prob.class=0.9;</p><p id="P115"># cut.prob is the cutoff value for the prob2 method;</p><p id="P116"># set it to the upper 90</p><p id="P117"># The users can change it to other possibel values.</p><p id="P118">cut.prob=true.mean+qnorm(q)*sqrt(tau.square);</p><p id="P119"># true.rho.vec is the vector containing correlation coefficient {<italic>&#x003c1;</italic><sub><italic>i</italic></sub>} true.rho.vec=sqrt(K**2/(K**2+1/sample.size));</p><p id="P120"># In the following code, the label &#x0201c;dir&#x0201d; is for DIR method; the label &#x0201c;shr&#x0201d; is for SHR method; the label &#x0201c;prob1&#x0201d; is for PROB1 method; the label &#x0201c;prob2&#x0201d; is for PROB2 method;</p><p id="P121"># marginal.var.dir is the marginal variance of the DIR classifier, corresponding to the variance of normal mixturs in <xref rid="FD6" ref-type="disp-formula">Eq. (6)</xref></p><p id="P122">marginal.var.dir=tau.square+sigma.square/sample.size;</p><p id="P123">marginal.var.shr=tau.square**2/marginal.var.dir;</p><p id="P124">marginal.var.prob1=marginal.var.prob2=marginal.var.shr;</p><p id="P125"># dir.mixture is the normal mixture for the DIR method, stated in <xref rid="FD6" ref-type="disp-formula">Eq. (6)</xref> dir.mixture=norMix(rep(true.mean, N), sig2=marginal.var.dir);</p><p id="P126"># quantile.dir.mixture is the cutoff values for the dir method, stated as <inline-formula><mml:math display="inline" id="M184" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>DIR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in <xref rid="T1" ref-type="table">Table I</xref>.</p><p id="P127">quantile.dir.mixture=qnorMix(p=q, obj=dir.mixture);</p><p id="P128">shr.mixture=norMix(rep(true.mean, N), sig2=marginal.var.shr);</p><p id="P129">quantile.shr.mixture=qnorMix(p=q, obj=shr.mixture);</p><p id="P130">prob1.mixture=norMix(true.mean-qnorm(prob.class)*sqrt(K**2/(K**2+1/sample.size)*sigma. square/sample.size), sig2=marginal.var.prob1);</p><p id="P131">quantile.prob1.mixture=qnorMix(p=q, obj=prob1.mixture);</p><p id="P132">prob2.mixture=norMix((true.mean-cut.prob)/sqrt(K**2/(K**2+1/sample.size)*sigma.square/sample. size), sig2=sample.size*K**2);</p><p id="P133">quantile.prob2.mixture=qnorMix(p=q, obj=prob2.mixture);</p><p id="P134"># cut.off.dir is the cutoff for Z<sub>1<italic>i</italic></sub> in the bivariate normal cdf function from DIR method, stated in <xref rid="T1" ref-type="table">Table I</xref>.</p><p id="P135">cut.off.dir=(quantile.dir.mixture-true.mean)/sqrt(marginal.var.dir);</p><p id="P136">cut.off.shr=(quantile.shr.mixture-true.mean)/sqrt(marginal.var.shr);</p><p id="P137">cut.off.prob1=(quantile.prob1.mixture-true.mean+qnorm(prob.class)</p><p id="P138">*sqrt (K**2/(K**2+1/sample.size)*sigma.square/sample.size)/sqrt(marginal.var.prob1);</p><p id="P139">cut.off.prob2=(quantile.prob2.mixture*sqrt(K**2/(K**2+1/sample.size)*sigma.square/sample.size)-true.mean+cut.prob)/sqrt(marginal.var.prob2);</p><p id="P140"># dir.mat combines cut.off.dir and true.rho.vec from DIR method for the purpose of vector computation;</p><p id="P141">dir.mat=cbind(cut.off.dir, true.rho.vec);</p><p id="P142">shr.mat=cbind(cut.off.shr, true.rho.vec);</p><p id="P143">prob1.mat=cbind(cut.off.prob1, true.rho.vec);</p><p id="P144">prob2.mat=cbind(cut.off.prob2, true.rho.vec);</p><p id="P145"># sens.mixture.dir.vec is the sensitivity vector function from DIR method, calculate <inline-formula><mml:math display="inline" id="M185" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>DIR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for each <italic>i</italic></p><p id="P146">sens.mixture.dir.vec=apply(dir.mat, 1, sens.formula.vec, q=q);</p><p id="P147">sens.mixture.shr.vec=apply(shr.mat, 1, sens.formula.vec, q=q);</p><p id="P148">sens.mixture.prob1.vec=apply(prob1.mat, 1, sens.formula.vec, q=q);</p><p id="P149">sens.mixture.prob2.vec=apply(prob2.mat, 1, sens.formula.vec, q=q);</p><p id="P150"># spec.mixture.dir.vec is the specificity vector function from DIR method; spec.mixture.dir.vec=apply(dir.mat, 1, spec.formula.vec, q=q);</p><p id="P151">spec.mixture.shr.vec=apply(shr.mat, 1, spec.formula.vec, q=q);</p><p id="P152">spec.mixture.prob1.vec=apply(prob1.mat, 1, spec.formula.vec, q=q);</p><p id="P153">spec.mixture.prob2.vec=apply(prob2.mat, 1, spec.formula.vec, q=q);</p><p id="P154"># average over all hospitals for the overall sensitivity of DIR method;</p><p id="P155"># calculate <inline-formula><mml:math display="inline" id="M186" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>DR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> mean(sens.mixture.dir.vec);</p><p id="P156">mean(sens.mixture.shr.vec);</p><p id="P157">mean(sens.mixture.prob1.vec);</p><p id="P158">mean(sens.mixture.prob2.vec);</p><p id="P159"># average over all hospitals for the overall specificity of DIR method; mean(spec.mixture.dir.vec);</p><p id="P160">mean(spec.mixture.shr.vec);</p><p id="P161">mean(spec.mixture.prob1.vec);</p><p id="P162">mean(spec.mixture.prob2.vec);</p><p id="P163"># The previous estimates should be corresponding to those in the table &#x02018;DIRECT&#x02019; under <xref rid="T2" ref-type="table">Table II</xref>.</p></sec></app></app-group><ref-list><title>References</title><ref id="R1"><label>1.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Donabedian</surname><given-names>A</given-names></name>
<article-title>Evaluating the quality of medical care</article-title>. <source>Milbank Memorial Fund Quarterly</source>
<year>1966</year>; <volume>44</volume>:<fpage>166</fpage>&#x02013;<lpage>203</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R2"><label>2.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Iezzoni</surname><given-names>LI</given-names></name> (ed.). <source>Risk Adjustment for Measuring Health Care Outcomes</source>. <publisher-loc>IL</publisher-loc>: <publisher-name>Health Administration Press</publisher-name>: <publisher-loc>Chicago</publisher-loc>, <year>2003</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R3"><label>3.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Gatsonis</surname><given-names>CA</given-names></name>. <chapter-title>Profiling providers of medical care</chapter-title> In <source>Encyclopedia of Biostatistics</source>, Vol. <volume>3</volume>
<publisher-name>Wiley</publisher-name>: <publisher-loc>New York</publisher-loc>, <year>1998</year>; <fpage>3536</fpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R4"><label>4.</label><mixed-citation publication-type="book"><collab>Institute of Medicine</collab>. <source>Performance Measurement: Accelerating Improvement</source>. <publisher-name>The National Academies Press</publisher-name>: <publisher-loc>Washington DC</publisher-loc>, <year>2006</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R5"><label>5.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Rosenthal</surname><given-names>MB</given-names></name>, <name><surname>Frank</surname><given-names>RG</given-names></name>, <name><surname>Zhonghe</surname><given-names>L</given-names></name>, <name><surname>Epstein</surname><given-names>AM</given-names></name>. <article-title>Early experience with pay-for-performance, from concept to practice</article-title>. <source>Journal of the American Medical Association</source>
<year>2005</year>; <volume>294</volume>:<fpage>1788</fpage>&#x02013;<lpage>1793</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">16219882</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R6"><label>6.</label><mixed-citation publication-type="web"><source>Premier Inc. Centers for medicare and medicaid services (cms)/premier hospital quality incentive demonstration project: findings from year 2</source>, <year>2007</year> accessed from <comment><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://www.premierinc.com/quality-safety/tools-services/p4p/hqi/resources/hqi-whitepaper-year2.pdf">http://www.premierinc.com/quality-safety/tools-services/p4p/hqi/resources/hqi-whitepaper-year2.pdf</ext-link>.</comment></mixed-citation></ref><ref id="R7"><label>7.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Rao</surname><given-names>JNK</given-names></name>. <source>Small Area Estimation</source>. <publisher-name>Wiley</publisher-name>: <publisher-loc>New Jersey</publisher-loc>, <year>2003</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R8"><label>8.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Christiansen</surname><given-names>CL</given-names></name>, <name><surname>Morris</surname><given-names>CM</given-names></name>. <article-title>Improving the statistical approach to health care provider profiling</article-title>. <source>Annals of Internal Medicine</source>
<year>1997</year>; <volume>127</volume>:<fpage>764</fpage>&#x02013;<lpage>768</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">9382395</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R9"><label>9.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>McGlynn</surname><given-names>EA</given-names></name>. <article-title>Introduction and overview of the conceptual framework for a national quality measurement and reporting system</article-title>. <source>Medical Care</source>
<year>2003</year>; <volume>41</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>7</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">12544536</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R10"><label>10.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Thomas</surname><given-names>JW</given-names></name>, <name><surname>Hofer</surname><given-names>TP</given-names></name>. <article-title>Accuracy of risk-adjusted mortality rates as a measure of hospital quality of care</article-title>. <source>Medical Care</source>
<year>1999</year>; <volume>37</volume>:<fpage>83</fpage>&#x02013;<lpage>92</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">10413396</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R11"><label>11.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Adams</surname><given-names>JL</given-names></name>, <name><surname>Mehrotra</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Thomas</surname><given-names>JW</given-names></name>, <name><surname>McGlynn</surname><given-names>EA</given-names></name>. <article-title>Physician cost profiling-reliability and risk of misclassification</article-title>. <source>New England Journal of Medicine</source>
<year>2010</year>; <volume>362</volume>:<fpage>1014</fpage>&#x02013;<lpage>1021</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">20237347</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R12"><label>12.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Normand</surname><given-names>SLT</given-names></name>, <name><surname>Shahian</surname><given-names>DM</given-names></name>. <article-title>Statistical and clinical aspects of hospital outcomes profiling</article-title>. <source>Statistical Science</source>
<year>2007</year>; <volume>22</volume>:<fpage>206</fpage>&#x02013;<lpage>226</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R13"><label>13.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Miller</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Richardson</surname><given-names>JM</given-names></name>, <name><surname>Bloniaz</surname><given-names>K</given-names></name>. <article-title>More on physician cost profiling</article-title>. <source>New England Journal of Medicine</source>
<year>2010</year>; <volume>363</volume>:<fpage>2075</fpage>&#x02013;<lpage>2076</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">21083403</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R14"><label>14.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Adams</surname><given-names>JL</given-names></name>, <name><surname>Mehrotra</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Thomas</surname><given-names>JW</given-names></name>, <name><surname>McGlynn</surname><given-names>EA</given-names></name>. <article-title>The authors reply to &#x0201c;more on physician cost profiling&#x0201d; by Miller</article-title>
<etal/> (<comment>2010</comment>). <source>New England Journal of Medicine</source>
<year>2010</year>; <volume>363</volume>:<fpage>2076</fpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">21083406</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R15"><label>15.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Normand</surname><given-names>SLT</given-names></name>, <name><surname>Wolf</surname><given-names>RE</given-names></name>, <name><surname>Ayanian</surname><given-names>AZ</given-names></name>, <name><surname>McNeil</surname><given-names>BJ</given-names></name>. <article-title>Assessing the accuracy of hospital clinical performance measures</article-title>. <source>Medical Decision Making</source>
<year>2007</year>; <volume>27</volume>:<fpage>9</fpage>&#x02013;<lpage>20</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">17237448</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R16"><label>16.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Austin</surname><given-names>PC</given-names></name>. <article-title>Bayes rules for optimally using Bayesian hierarchical regression models in provider profiling to identify high-mortality hospitals</article-title>. <source>BMC Medical Research Methodology</source>
<year>2008</year>; <volume>8</volume>:<fpage>30</fpage>&#x02013;<lpage>40</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">18474094</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R17"><label>17.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Jones</surname><given-names>HE</given-names></name>, <name><surname>Spiegelhalter</surname><given-names>DJ</given-names></name>. <article-title>The identification of &#x0201c;unusual&#x0201d; health-care providers from a hierarchical model</article-title>. <source>The American Statistician</source>
<year>2011</year>; <volume>65</volume>:<fpage>154</fpage>&#x02013;<lpage>163</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R18"><label>18.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Teixeira-Pinto</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Normand</surname><given-names>SLT</given-names></name>. <article-title>Statistical methodology for classifying units on the basis of multiple-related measures</article-title>. <source>Statistics in Medicine</source>
<year>2008</year>; <volume>27</volume>:<fpage>1329</fpage>&#x02013;<lpage>1350</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">18181221</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R19"><label>19.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>McCulloch</surname><given-names>CE</given-names></name>, <name><surname>Searle</surname><given-names>SR</given-names></name>, <name><surname>Neuhaus</surname><given-names>JM</given-names></name>. <source>Generalized, Linear, and Mixed Models</source>, <edition>2nd Edition</edition>
<publisher-name>Wiley</publisher-name>: <publisher-loc>New Jersey</publisher-loc>, <year>2008</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R20"><label>20.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>James</surname><given-names>W</given-names></name>, <name><surname>Stein</surname><given-names>C</given-names></name>. <chapter-title>Estimation with quadratic loss</chapter-title> In <source>Proceedings of the Fourth Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability, 1</source>. <publisher-name>University of California Press</publisher-name>: <publisher-loc>Berkeley</publisher-loc>, <year>1961</year>; <fpage>361</fpage>&#x02013;<lpage>379</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R21"><label>21.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Efron</surname><given-names>B</given-names></name>, <name><surname>Morris</surname><given-names>CN</given-names></name>. <article-title>Data analysis using stein&#x02019;s estimator and its generalizations</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>
<year>1975</year>; <volume>70</volume>:<fpage>311</fpage>&#x02013;<lpage>319</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R22"><label>22.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Burgess</surname><given-names>JF</given-names></name>, <name><surname>Christiansen</surname><given-names>CL</given-names></name>, <name><surname>Michalak</surname><given-names>SE</given-names></name>, <name><surname>Morris</surname><given-names>CN</given-names></name>. <article-title>Medical profiling: improving standards and risk adjustment using hierarchical models</article-title>. <source>Journal of Health Economics</source>
<year>2000</year>; <volume>19</volume>:<fpage>291</fpage>&#x02013;<lpage>309</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">10977193</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R23"><label>23.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Jones</surname><given-names>HE</given-names></name>, <name><surname>Spiegelhalter</surname><given-names>DJ</given-names></name>. <article-title>Accounting for regression-to-the-mean in tests for recent changes in institutional performance: analysis and power</article-title>. <source>Statistics in Medicine</source>
<year>2009</year>; <volume>28</volume>:<fpage>1645</fpage>&#x02013;<lpage>1667</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">19358144</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R24"><label>24.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Austin</surname><given-names>PC</given-names></name>, <name><surname>Brunner</surname><given-names>LJ</given-names></name>. <article-title>Optimal bayesian probability levels for hospital report cards</article-title>. <source>Health Services and Outcomes Research Methodology</source>
<year>2008</year>; <volume>8</volume>:<fpage>80</fpage>&#x02013;<lpage>97</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R25"><label>25.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Zheng</surname><given-names>H</given-names></name>, <name><surname>Zhang</surname><given-names>W</given-names></name>, <name><surname>Ayanian</surname><given-names>JZ</given-names></name>, <name><surname>Zaborski</surname><given-names>LB</given-names></name>, <name><surname>Zaslavsky</surname><given-names>AM</given-names></name>. <article-title>Profiling hospitals by survival of patients with colorectal cancer</article-title>. <source>Health Services Research</source>
<year>2011</year>; <volume>46</volume>:<fpage>729</fpage>&#x02013;<lpage>746</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">21210794</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R26"><label>26.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Slepian</surname><given-names>D</given-names></name>
<article-title>The one-sided barrier problem for gaussian noise</article-title>. <source>Bell System Technolgoy Journal</source>
<year>1962</year>; <volume>41</volume>:<fpage>463</fpage>&#x02013;<lpage>501</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R27"><label>27.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Neudecker</surname><given-names>H</given-names></name>, <name><surname>Magnus</surname><given-names>JR</given-names></name>. <source>Matrix Differential Calculus with Applications in Statistics and Econometrics</source>. <publisher-name>Wiley</publisher-name>: <publisher-loc>New York</publisher-loc>, <year>1988</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R28"><label>28.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>McCaig</surname><given-names>LF</given-names></name>, <name><surname>McLemore</surname><given-names>T</given-names></name>. <article-title>Plan and operation of the National Hospital Ambulatory Medical Survey. Series 1: programs and collection procedures</article-title>. <source>Vital Health Statistics</source>
<year>1994</year>; <volume>34</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>78</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R29"><label>29.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Pines</surname><given-names>JM</given-names></name>, <name><surname>Decker</surname><given-names>SL</given-names></name>, <name><surname>Hu</surname><given-names>T</given-names></name>. <article-title>Exogenous predictors of national performance measures for emergency department crowding</article-title>. <source>Annals of Emergency Medicine</source>
<year>2012</year>; <volume>60</volume>:<fpage>293</fpage>&#x02013;<lpage>298</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">22627086</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R30"><label>30.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Gelman</surname><given-names>AE</given-names></name>, <name><surname>Carlin</surname><given-names>JB</given-names></name>, <name><surname>Stern</surname><given-names>HS</given-names></name>, <name><surname>Rubin</surname><given-names>DB</given-names></name>. <source>Bayesian Data Analysis</source>. <publisher-name>Chapman and Hall</publisher-name>: <publisher-loc>London</publisher-loc>, <year>2004</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R31"><label>31.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Gelman</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Rubin</surname><given-names>DB</given-names></name>. <article-title>Inference from iterative simulation using multiple sequences (with discussion)</article-title>. <source>Statistical Science</source>
<year>1992</year>; <volume>7</volume>:<fpage>457</fpage>&#x02013;<lpage>511</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R32"><label>32.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Thomas</surname><given-names>N</given-names></name>, <name><surname>Longford</surname><given-names>NT</given-names></name>, <name><surname>Rolph</surname><given-names>JE</given-names></name>. <article-title>Empirical bayes method for estimating hospital-specific mortality rates</article-title>. <source>Statistics in Medicine</source>
<year>1994</year>; <volume>13</volume>:<fpage>889</fpage>&#x02013;<lpage>903</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">8047743</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R33"><label>33.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Carter</surname><given-names>GM</given-names></name>, <name><surname>Rolph</surname><given-names>JE</given-names></name>. <article-title>Empirical bayes methods applied to estimating fire alarm probabilities</article-title>. <source>Journal of the American Statistical Association</source>
<year>1974</year>; <volume>69</volume>:<fpage>880</fpage>&#x02013;<lpage>885</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R34"><label>34.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Berger</surname><given-names>JO</given-names></name>. <source>Statistical Decision Theory and Bayesian Analysis</source>. <publisher-name>Springer-Verlag</publisher-name>: <publisher-loc>New York</publisher-loc>, <year>1980</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R35"><label>35.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Brown</surname><given-names>LD</given-names></name>, <name><surname>Cai</surname><given-names>TT</given-names></name>, <name><surname>DasGupta</surname><given-names>A</given-names></name>. <article-title>Interval estimation for a binomial proportion, (with discussion)</article-title>. <source>Statistical Science</source>
<year>2001</year>; <volume>16</volume>:<fpage>101</fpage>&#x02013;<lpage>133</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R36"><label>36.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Fellingham</surname><given-names>GW</given-names></name>, <name><surname>Raghunathan</surname><given-names>TE</given-names></name>. <article-title>Sensitivity of point and interval estimates to distributional assumptions in longitudinal data analysis of small samples</article-title>. <source>Communications in Statistics - Simulation and Computation</source>
<year>1995</year>; <volume>24</volume>:<fpage>617</fpage>&#x02013;<lpage>630</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R37"><label>37.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Austin</surname><given-names>PC</given-names></name>. <article-title>Bias in penalized quasi-likelihood estimation in random effects logistic regression models when the random effects are not normally distributed</article-title>. <source>Communications in Statistics-Simulation and Computation</source>
<year>2005</year>; <volume>34</volume>:<fpage>549</fpage>&#x02013;<lpage>565</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R38"><label>38.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Litiere</surname><given-names>S</given-names></name>, <name><surname>Alonso</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Molenberghs</surname><given-names>G</given-names></name>. <article-title>The impact of a misspecified random-effects distribution on the estimation and the performance of inferential procedures in generalized linear mixed models</article-title>. <source>Statistics in Medicine</source>
<year>2008</year>; <volume>27</volume>:<fpage>3125</fpage>&#x02013;<lpage>3144</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">18069726</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R39"><label>39.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Paddock</surname><given-names>SM</given-names></name>, <name><surname>Ridgeway</surname><given-names>G</given-names></name>, <name><surname>Lin</surname><given-names>R</given-names></name>, <name><surname>Louis</surname><given-names>TA</given-names></name>. <article-title>Flexible distributions for triple-goal estimates in two-stage hierarchical models</article-title>. <source>Computational Statistics and Data Analysis</source>
<year>2006</year>; <volume>50</volume>:<fpage>3242</fpage>&#x02013;<lpage>3262</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R40"><label>40.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Ohlssen</surname><given-names>DI</given-names></name>, <name><surname>Sharples</surname><given-names>LD</given-names></name>, <name><surname>Spiegelhalter</surname><given-names>DJ</given-names></name>. <article-title>Flexible random-effects models using Bayesian semi-parametric models: applications to institutional comparisons</article-title>. <source>Statistics in Medicine</source>
<year>2007</year>; <volume>26</volume>:<fpage>2088</fpage>&#x02013;<lpage>2112</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">16906554</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R41"><label>41.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Normand</surname><given-names>SLT</given-names></name>, <name><surname>Wolf</surname><given-names>RE</given-names></name>, <name><surname>McNeil</surname><given-names>BJ</given-names></name>. <article-title>Discriminating quality of hospital care in the US</article-title>. <source>Medical Decision Making</source>
<year>2008</year>; <volume>38</volume>:<fpage>308</fpage>&#x02013;<lpage>322</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R42"><label>42.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Shwartz</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Justin</surname><given-names>R</given-names></name>, <name><surname>Erol</surname><given-names>AP</given-names></name>, <name><surname>Wang</surname><given-names>X</given-names></name>, <name><surname>Cohen</surname><given-names>AB</given-names></name>, <name><surname>Restuccia</surname><given-names>JD</given-names></name>. <article-title>Estimating a composite measure of hospital quality from the hospital compare database, differences when using a Bayesian hierarchical latent variable model versus denominator-based weights</article-title>. <source>Medical Care</source>
<year>2008</year>; <volume>46</volume>:<fpage>778</fpage>&#x02013;<lpage>785</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">18665057</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R43"><label>43.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>He</surname><given-names>Y</given-names></name>, <name><surname>Wolfe</surname><given-names>RE</given-names></name>, <name><surname>Normand</surname><given-names>SLT</given-names></name>. <article-title>Assessing geographical variations in hospital processes of care using multilevel item response models</article-title>. <source>Health Services and Outcomes Methodology</source>
<year>2010</year>; <volume>10</volume>:<fpage>111</fpage>&#x02013;<lpage>133</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R44"><label>44.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Skrondal</surname><given-names>A</given-names></name>, <name><surname>Rabe-Hesketh</surname><given-names>S</given-names></name>. <source>Generalized Latent Variable Modeling</source>. <publisher-name>Chapman and Hall/CRC</publisher-name>: <publisher-loc>Boca Raton, FL</publisher-loc>, <year>2004</year>.</mixed-citation></ref><ref id="R45"><label>45.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Laird</surname><given-names>NM</given-names></name>, <name><surname>Louis</surname><given-names>TA</given-names></name>. <article-title>Empirical bayes ranking methods</article-title>. <source>Journal of Educational Statistics</source>
<year>1989</year>; <volume>14</volume>:<fpage>29</fpage>&#x02013;<lpage>46</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R46"><label>46.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Lockwood</surname><given-names>JR</given-names></name>, <name><surname>Louis</surname><given-names>TA</given-names></name>, <name><surname>McCaffrey</surname><given-names>DF</given-names></name>. <article-title>Uncertainty in rank estimation: implications for value-added modeling accountability systems</article-title>. <source>Journal of Educational and Behavioral Statistics</source>
<year>2002</year>; <volume>27</volume>:<fpage>255</fpage>&#x02013;<lpage>270</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">19830272</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R47"><label>47.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Lin</surname><given-names>R</given-names></name>, <name><surname>Louis</surname><given-names>TA</given-names></name>, <name><surname>Paddock</surname><given-names>SM</given-names></name>, <name><surname>Ridgeway</surname><given-names>G</given-names></name>. <article-title>Loss function based ranking in two-stage, hierarchical models</article-title>. <source>Bayesian Analysis</source>
<year>2006</year>; <volume>1</volume>:<fpage>915</fpage>&#x02013;<lpage>946</lpage>.<pub-id pub-id-type="pmid">20607112</pub-id></mixed-citation></ref><ref id="R48"><label>48.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Aitkin</surname><given-names>M</given-names></name>, <name><surname>Longford</surname><given-names>NT</given-names></name>. <article-title>Statistical modelling issues in school effectiveness studies</article-title>. <source>Journal of the Royal Statistical Society, Series A</source>
<year>1986</year>; <volume>149</volume>:<fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>43</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R49"><label>49.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Goldstein</surname><given-names>H</given-names></name>, <name><surname>Speigelhalter</surname><given-names>D</given-names></name>. <article-title>League tables and their limitation: statistical issues in comparisons of institutional performance (with discussion)</article-title>. <source>Journal of the Royal Statistical Society, Series A (Statistics in Society)</source>
<year>1996</year>; <volume>159</volume>:<fpage>385</fpage>&#x02013;<lpage>443</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R50"><label>50.</label><mixed-citation publication-type="journal"><name><surname>Draper</surname><given-names>D</given-names></name>, <name><surname>Gittoes</surname><given-names>M</given-names></name>. <article-title>Statistical analysis of performance indicators in UK higher education</article-title>. <source>Journal of the Royal Statistical Society, Series B (Statistical Methodology)</source>
<year>2004</year>; <volume>167</volume>:<fpage>449</fpage>&#x02013;<lpage>474</lpage>.</mixed-citation></ref><ref id="R51"><label>51.</label><mixed-citation publication-type="book"><name><surname>Zhou</surname><given-names>XH</given-names></name>, <name><surname>Obuchowski</surname><given-names>NA</given-names></name>, <name><surname>McClish</surname><given-names>DK</given-names></name>. <source>Statistical Methods in Diagnostic Medicine</source>. <publisher-name>Wiley</publisher-name>: <publisher-loc>New York</publisher-loc>, <year>2002</year>.</mixed-citation></ref></ref-list></back><floats-group><fig id="F1" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 1.</label><caption><p id="P164">Left panel: scatter plot of {<italic>&#x003bc;</italic><sub>i</sub>} versus <inline-formula><mml:math display="inline" id="M1" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and the sample space is divided into four regions by {<italic>&#x003bc;</italic><sub>i</sub>}<sub>90</sub> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M2" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>90</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Right panel: smoothed density plots of {<italic>&#x003bc;</italic><sub>i</sub>} and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M3" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and their respective 90%-tiles. Dashed line: true quality {<italic>&#x003bc;</italic><sub>i</sub>}; Concrete line: sample average <inline-formula><mml:math display="inline" id="M4" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>&#x022c5;</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-1008313-f0001"/></fig><fig id="F2" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 2.</label><caption><p id="P165">Left panel: the distribution of emergency department-level sample size {<italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub>}. Right panel: the distribution of direct estimates <inline-formula><mml:math display="inline" id="M5" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mi>Y</mml:mi><mml:mo>&#x000af;</mml:mo></mml:mover><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>..</p></caption><graphic xlink:href="nihms-1008313-f0002"/></fig><fig id="F3" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 3.</label><caption><p id="P166">Top panel: sensitivity from direct method (DIR) and shrinkage method (SHR) (square: DIR and circle: SHR). Bottom left panel: the difference of sensitivity between PROB1 and SHR (triangle: PROB1, <italic>P</italic><sub>prob</sub> takes 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, and 0.95 for the five curves from top to bottom). Bottom right panel: the difference of sensitivity between PROB2 and SHR (plus: PROB2, <italic>s</italic> = 0:95 for the curve above 0, and <italic>s</italic> takes 0.25, 0.5, 0.75, and 0.9 for the 4 curves below). The classification goal is to identify top 10% of hospitals.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-1008313-f0003"/></fig><fig id="F4" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 4.</label><caption><p id="P167">Left panel: hospital size-specific contribution to overall sensitivity. Right panel: hospital size-specific contribution to overall specificity. square: direct method (DIR), circle: shrinkage method (SHR), triangle: PROB1 with <italic>P</italic><sub>prob</sub> = 0.9, plus: PROB2 with <inline-formula><mml:math display="inline" id="M6" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The classification goal is to identify top 10% of hospitals.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-1008313-f0004"/></fig><fig id="F5" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 5.</label><caption><p id="P168">Left panel: sensitivity versus cutoff <italic>c</italic>. Right panel: specificity versus cutoff <italic>c</italic>. square: direct method (DIR), circle: shrinkage method (SHR), triangle: PROB1 with <italic>P</italic><sub>prob</sub> = 0.9, plus: PROB2 with <italic>C</italic><sub>prob</sub> = <italic>&#x003bc;</italic> + <italic>&#x003c4;</italic>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup>(<italic>c</italic>). The classification goal is to identify top 100(1 &#x02212; <italic>c</italic>)% of hospitals.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-1008313-f0005"/></fig><fig id="F6" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 6.</label><caption><p id="P169">The sensitivity for classifying top 10% of hospitals when small-size hospitals are sequentially excluded. Plus: PROB2 <italic>C</italic><sub>prob</sub> = <italic>&#x003bc;</italic> + <italic>&#x003c4;</italic>&#x003a6;<sup>&#x02212;1</sup>(0.9).</p></caption><graphic xlink:href="nihms-1008313-f0006"/></fig><fig id="F7" orientation="portrait" position="float"><label>Figure 7.</label><caption><p id="P170">Sensitivity estimates for binary performance data. square: direct method (DIR), circle: shrinkage method (SHR), triangle: PROB1, plus: PROB2. The classification goal is to identify top 10% of hospitals.</p></caption><graphic xlink:href="nihms-1008313-f0007"/></fig><table-wrap id="T1" position="float" orientation="portrait"><label>Table I.</label><caption><p id="P172">Sensitivity and specificity functions for classifying top 100(1 &#x02212; <italic>c</italic>)% of hospitals.</p></caption><table frame="hsides" rules="groups"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><thead><tr><th align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Method</th><th align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Accuracy measures</th></tr></thead><tbody><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">DIR</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Cutoff equation: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M8" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>DIR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Sensitivity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M9" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>DIR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Specificity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M10" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>DIR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">SHR</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Cutoff equation: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M11" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>SHR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Sensitivity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M12" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>SHR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Specificity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M13" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>SHR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">PROB1</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Cutoff equation: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M14" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Sensitivity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M15" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Specificity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M16" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">PROB2</td><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Cutoff equation: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M17" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Sensitivity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M18" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003e;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Specificity: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M19" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mo>&#x02211;</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>&#x0003c;</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>M</mml:mi><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td></tr></tbody></table><table-wrap-foot><fn id="TFN1"><p id="P173">Note: <inline-formula><mml:math display="inline" id="M20" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003c1;</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msqrt><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:msup><mml:mi>&#x003c3;</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>i</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msqrt></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M21" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>DIR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M22" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>SHR</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline" id="M23" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline" id="M24" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>prob</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>*</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the cutoff points.</p></fn><fn id="TFN2"><p id="P174">DIR, direct method; SHR, shrinkage method.</p></fn></table-wrap-foot></table-wrap><table-wrap id="T2" position="float" orientation="portrait"><label>Table II.</label><caption><p id="P175">Bayesian estimates of expected accuracy for identifying top 10% of hospitals.</p></caption><table frame="hsides" rules="groups"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><thead><tr><th align="left" valign="bottom" rowspan="1" colspan="1"/><th colspan="3" align="center" valign="middle" rowspan="1">Sensitivity</th><th colspan="3" align="center" valign="middle" rowspan="1">Specificity</th></tr><tr><th align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Method</th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">Direct</th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">Posterior median</th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">95%CI</th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">Direct</th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">Posterior median</th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">95% CI</th></tr></thead><tbody><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">DIR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.760</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.765</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">(0.546, 0.874)</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.974</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.974</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">(0.950, 0.986)</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">SHR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.773</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.778</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">(0.573, 0.878)</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.975</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.975</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">(0.953, 0.986)</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PR0B1</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.765</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.771</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">(0.566, 0.871)</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.974</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.975</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">(0.952, 0.986)</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PROB2</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.773</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.778</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">(0.574, 0.878)</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.975</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.975</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">(0.953, 0.986)</td></tr></tbody></table><table-wrap-foot><fn id="TFN3"><p id="P176">Note: CI: credible interval. In PROB1 method (<italic>P</italic><sub>prob</sub> = 0:9). In PROB2 method <inline-formula><mml:math display="inline" id="M25" overflow="scroll"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003bc;</mml:mi><mml:mspace width="1pt"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="1pt"/><mml:mi>&#x003c4;</mml:mi><mml:msup><mml:mi mathvariant="normal">&#x003a6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0.9</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.</p></fn><fn id="TFN4"><p id="P177">Direct: plug-in estimates.</p></fn><fn id="TFN5"><p id="P178">DIR, direct method; SHR, shrinkage method.</p></fn></table-wrap-foot></table-wrap><table-wrap id="T3" position="float" orientation="portrait"><label>Table III.</label><caption><p id="P179">Individual hospital-level contribution to the overall sensitivity for identifying top 10% of hospitals.</p></caption><table frame="hsides" rules="groups"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><thead><tr><th align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1"/><th colspan="4" align="center" valign="middle" rowspan="1">Method</th></tr><tr><th align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">Sample size <italic>n</italic><sub><italic>i</italic></sub></th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">DIR</th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">SHR</th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">PROB1</th><th align="center" valign="middle" style="border-top: solid 1px" rowspan="1" colspan="1">PROB2</th></tr></thead><tbody><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">1</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.553</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.001</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">5.63 &#x000d7;10<sup>&#x02212;6</sup></td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.004</td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">15</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.670</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.447</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.214</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.498</td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">50</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.741</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.727</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.658</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.738</td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">100</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.777</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.831</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.860</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.823</td></tr><tr><td align="left" valign="top" rowspan="1" colspan="1">150</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.795</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.876</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.934</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.860</td></tr></tbody></table><table-wrap-foot><fn id="TFN6"><p id="P180">DIR, direct method; SHR, shrinkage method.</p></fn></table-wrap-foot></table-wrap><table-wrap id="T4" position="float" orientation="portrait"><label>Table IV.</label><caption><p id="P181">Simulation validation: sensitivity estimates for identifying top 10% of hospitals.</p></caption><table frame="hsides" rules="groups"><colgroup span="1"><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/><col align="left" valign="middle" span="1"/></colgroup><thead><tr><th colspan="4" align="center" valign="middle" rowspan="1"><italic>&#x003c4;</italic>/<italic>&#x003c3;</italic> = 0.2</th></tr></thead><tbody><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Method</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">True</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Estimated</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">Empirical</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">DIR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.615</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.613</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.612</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">SHR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.638</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.635</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.643</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PROB1</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.631</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.628</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.636</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PROB2</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.639</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.635</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.641</td></tr><tr><td colspan="4" align="center" valign="middle" rowspan="1"><italic>&#x003c4;</italic>/<italic>&#x003c3;</italic> = 0.6</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">DIR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.853</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.849</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.849</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">SHR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.859</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.856</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.850</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PROB1</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.852</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.850</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.845</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PROB2</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.859</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.856</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.855</td></tr><tr><td colspan="4" align="center" valign="middle" rowspan="1"><italic>&#x003c4;</italic>/<italic>&#x003c3;</italic> = 1.0</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">DIR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.911</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.904</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.901</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">SHR</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.913</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.907</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.900</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PROB1</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.907</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.901</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.897</td></tr><tr><td align="left" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">PROB2</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.913</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.907</td><td align="center" valign="middle" rowspan="1" colspan="1">0.903</td></tr></tbody></table><table-wrap-foot><fn id="TFN7"><p id="P182">Note: The data generating parameter <italic>&#x003bc;</italic> = 3.48 and <italic>&#x003c4;</italic><sup>2</sup> = 0.29. &#x02018;True&#x02019; is based on the formulae using the population generating parameters. &#x02018;Estimated&#x02019; is based on the formulae using posterior medians of parameters. &#x02018;Empirical&#x02019; is the relative frequency of correctly identified top performers from the Monte Carlo procedure. Both &#x02018;estimated&#x02019; and &#x02018;empirical&#x02019; are averages over 100 simulations.</p></fn><fn id="TFN8"><p id="P183">DIR, direct method; SHR, shrinkage method.</p></fn></table-wrap-foot></table-wrap></floats-group></article>