重复测量数据方差分析_精品文档.ppt

1、卫生统计学卫生统计学（第五版）（第五版）卫生统计学与数学学教研室卫生统计学与数学学教研室第九章第九章 方差分析方差分析一、完全随机设计资料的方差分析二、随机区组设计资料的方差分析三、析因设计资料的方差分析四、重复测量资料的方差分析五、多个样本均数的两两比较六、方差分析前提条件和数据转换 学习要求：1.掌握方差分析的基本思想；2.掌握单因素、双因素方差分析的应用条件、意义及计算方法；3.熟悉多个均数间两两比较的意义及方法；4.了解方差齐性检验和t检验的意义及方法；5.熟悉变量变换的意义和方法。重复测量资料重复测量资料是同一受试对象的同一个观察指标在是同一受试对象的同一个观察指标在不同时间点上进行

2、多次测量所得的资料，常用来分不同时间点上进行多次测量所得的资料，常用来分析该观察指标在不同时间点上的变化特点。这类资析该观察指标在不同时间点上的变化特点。这类资料在临床试验和流行病学研究中较常见。料在临床试验和流行病学研究中较常见。重复测量资料的反应变量（即被重复测量的观察指重复测量资料的反应变量（即被重复测量的观察指标）可以为连续型（定量指标）或离散型（定性或标）可以为连续型（定量指标）或离散型（定性或分类指标）。分类指标）。连续型的重复测量资料较为常见，可以采用方差分连续型的重复测量资料较为常见，可以采用方差分析方法进行处理，离散型重复测量资料比较少见，析方法进行处理，离散型重复测量资料比

3、较少见，分析方法更为复杂。此处我们主要讨论连续型重复分析方法更为复杂。此处我们主要讨论连续型重复测量资料的统计学处理问题。测量资料的统计学处理问题。第四节重复测量资料的方差分析重复测量资料重复测量资料:实例举例每一根线代表每一根线代表1位病人位病人重复测量设计的优缺点优点：点：每一个体作每一个体作为自自身的身的对照，克服了个照，克服了个体体间的的变异。分析异。分析时可更好地集中于可更好地集中于处理理效效应.因重复因重复测量量设计的每一个体作的每一个体作为自身自身的的对照，所以研究所照，所以研究所需的个体相需的个体相对较少，少，因此更加因此更加经济。缺点：缺点：滞留效应滞留效应(Carry-ov

4、er effect)前面的处理效应有可能前面的处理效应有可能滞留到下一次的处理滞留到下一次的处理.潜隐效应潜隐效应(Latent effect)前面的处理效应有可能前面的处理效应有可能激活原本以前不活跃的效激活原本以前不活跃的效应应.学习效应学习效应(Learning effect)由于逐步熟悉实验，研由于逐步熟悉实验，研究对象的反应能力有可能究对象的反应能力有可能逐步得到了提高。逐步得到了提高。目的目的：推断处理、时间、处理时间作用于试 验对象的试验指标的作用。资料特征资料特征：处理因素 g（1）个水平，每个水平有n个试验对象，共计 gn个试验对象。时间因素 同一试验对象在m（2）个时 点获

5、得m个测量值，共计gnm个测量值。方法方法：方差分析 一、重复测量资料的数据特征一、重复测量资料的数据特征前后测量设计前后测量设计n前后前后测量设计资料是重复测量资料中最为常见测量设计资料是重复测量资料中最为常见的资料类型，的资料类型，即g=1,m=2,如表9-1。n和和配对设计配对设计的数据形式相同，但两者属于完全的数据形式相同，但两者属于完全不同的实验设计类型。区别如下：不同的实验设计类型。区别如下：1.是否随机分配处理（分组）；是否随机分配处理（分组）；2.差值的独立性问题；差值的独立性问题；3.数据处理方式的差异。数据处理方式的差异。表9-1高血压患者治疗前后的舒张压（mmHg）表表9

6、-2 两种方法对乳酸饮料中脂肪含量的测定结果两种方法对乳酸饮料中脂肪含量的测定结果(%)比较1.配对设计中同一对子的两个实验单位可以随机分配处理，两个实验单位同期观察试验结果，可以比较处理组间差别。前后测量设计不不能能同同期期观观察察试试验验结结果果，虽然可以在前后测量之间安排处理，但本质上比较的是前后差别，推论处理是否有效是有条件的，即假定测量时间对观察结果没有影响假定测量时间对观察结果没有影响。与配对设计设计的区别 2.配对 t 检验要求同一对子的两个实验单位的观察结果分别与差值相互独立，差值服从正态分布。前后测量设计前后两次观察结果通常与差值不独立，大多数情况第一次观察结果与差值存在负相

7、关的关系，如表9-1中，治疗前舒张压与差值的相关系数为-0.602。3.配对设计用平均差值推论处理的作用，而前后测量设计除了分析平均差值外，还可进行相关回归分析。单组前后测量设计与配对设计的区别区别二、设立对照的前后测量设计表9-3高血压患者治疗前后的舒张压（mmHg）设立对照的前后测量设计设立对照的前后测量设计n前后测量数据间存在显著差别时，并不能说明这种差前后测量数据间存在显著差别时，并不能说明这种差别是由前后测量之间施加的处理所产生，还是由于存别是由前后测量之间施加的处理所产生，还是由于存在于前后两次测量之间的时间效应所致。在于前后两次测量之间的时间效应所致。n为解决上述问题，可通过设置

8、对照组（如安慰剂对照）为解决上述问题，可通过设置对照组（如安慰剂对照）来排除时间效应的影响。来排除时间效应的影响。n设置对照后的数据除了存在前后测量的分组因素外，设置对照后的数据除了存在前后测量的分组因素外，还存在另外一个处理因素对数据进行分组，即对照组还存在另外一个处理因素对数据进行分组，即对照组和试验组。和试验组。表表9-3数据的统计学分析问题数据的统计学分析问题n计算前后测量数据的差值，上述数据即可转化计算前后测量数据的差值，上述数据即可转化为完全随机设计（两组）的资料形式。为完全随机设计（两组）的资料形式。n一般情况下，针对前后测量数据差值的成组一般情况下，针对前后测量数据差值的成组t

9、检验方法是可取的，但应注意其应用条件，即检验方法是可取的，但应注意其应用条件，即方差齐性的问题。方差齐性的问题。三、重复测量设计重复测量设计n当前后测量设计的重复测量次数超过当前后测量设计的重复测量次数超过3时，则称其为时，则称其为重复测量设计。重复测量设计。n重复测量数据在形式上与随机区组设计资料相似（每重复测量数据在形式上与随机区组设计资料相似（每一位受试者可以看作一个区组，前者的测量时间对应一位受试者可以看作一个区组，前者的测量时间对应于后者的处理因素），但两者存在根本的区别。于后者的处理因素），但两者存在根本的区别。1.区组内部的随机分配问题；区组内部的随机分配问题；2.区组内部实验单

10、位的彼此独立性问题。区组内部实验单位的彼此独立性问题。n若重复测量资料满足若重复测量资料满足“球对称（球对称（sphericity）”的假的假设，则可采用随机区组设计资料的方差分析方法进行设，则可采用随机区组设计资料的方差分析方法进行分析，否则需采用其它方法或对分析，否则需采用其它方法或对F值进行校正。值进行校正。实验设计实验设计试验数据Xijki=1,2,gj=1,2,mk=1,2,n试验数据共gmn个处理处理A A因素：因素：g g个水平个水平 每个水平每个水平 n n个个 试验对象试验对象 时间时间B B因素：因素：m m个时点个时点方差方差分析分析重复测量资料的方差分析n 例例9-4

11、9-4 为研究减肥新药盐酸西布曲明片和盐酸西布曲为研究减肥新药盐酸西布曲明片和盐酸西布曲明胶囊的减肥效果是否不同，以及肥胖患者服药后不明胶囊的减肥效果是否不同，以及肥胖患者服药后不同时间的体重随时间的变化情况。采用双盲双模拟随同时间的体重随时间的变化情况。采用双盲双模拟随机对照试验，将体重指数机对照试验，将体重指数BMIBMI 2727的肥胖患者的肥胖患者4040名随机名随机等分成两组，一组给予盐酸西布曲明片等分成两组，一组给予盐酸西布曲明片+模拟盐酸西布模拟盐酸西布曲明胶囊，另一组给予盐酸西布曲明胶囊曲明胶囊，另一组给予盐酸西布曲明胶囊+模拟盐酸西模拟盐酸西布曲明片。所有患者每天坚持服药，共

12、服药布曲明片。所有患者每天坚持服药，共服药6 6个月个月(24(24周周)，受试期间禁用任何影响体重的药物，而且受试对象，受试期间禁用任何影响体重的药物，而且受试对象行为、饮食及运动与服药前的平衡期均保持一致。分行为、饮食及运动与服药前的平衡期均保持一致。分别于平衡期别于平衡期(0(0周周)、服药后的、服药后的8 8周、周、1616周、周、2424周测定肥胖周测定肥胖患者的体重患者的体重(kg)(kg)得表得表9-139-13的资料。的资料。受试对象j剂型k服药后测定时间i(周)受试对象j剂型k服药后测定时间i(周)0816240816241184.482.282.283.021264.461

13、.461.862.021105.0100.897.496.622291.088.487.489.63163.862.061.660.423276.076.272.871.64186.285.583.081.824271.072.069.868.45175.673.474.073.025269.466.662.860.86161.260.460.860.226289.987.492.695.57167.866.063.463.627266.863.662.661.68177.273.672.672.028263.461.262.662.09173.272.272.274.629270.067.6

14、69.869.410165.463.662.660.830286.684.081.478.011180.077.072.469.431290.484.477.471.012174.477.075.277.432274.873.672.876.613182.680.481.279.633267.464.461.058.214168.665.063.263.434284.482.280.275.415179.077.073.872.535279.076.076.578.516169.466.864.460.836287.483.281.277.217172.671.068.270.237268.7

15、65.863.066.418172.472.672.872.638283.081.878.478.419175.673.473.472.239266.564.463.465.420180.078.076.474.840264.662.664.262.0n重复测量资料和随机区组设计资料的区别：重复测量资料和随机区组设计资料的区别：(1)重复测量资料中同一受试对象重复测量资料中同一受试对象(看成区组看成区组)的数据高的数据高度相关，无论哪位受试对象服用盐酸西布曲明片剂或度相关，无论哪位受试对象服用盐酸西布曲明片剂或是胶囊，其服药后是胶囊，其服药后8周、周、16周和周和24周的体重均和前面周的体重均

16、和前面时间点时间点(含服药前的含服药前的0周周)的体重相关。表的体重相关。表9-14为分不为分不同剂型后使用统计软件包计算得到的各时点简单相关同剂型后使用统计软件包计算得到的各时点简单相关系数系数r，从中可以看出，不同时点间相关系数介于从中可以看出，不同时点间相关系数介于0.850 0.989之间，其之间，其P值全为值全为0.000，均有统计学意，均有统计学意义，说明不同时点数据其相关性较强。义，说明不同时点数据其相关性较强。重复测量资料的方差分析(k=1时)服药后测定时间i服药后测定时间i(周)(k=2时)服药后测定时间i服药后测定时间i(周)816248162400.9890.9710.93900.9890.944 0.85080.9860.96680.961 0.880160.985160.958(2)重复测量资料中的处理因素在受试对象重复测量资料中的处理因素在受试对象(看成区组看成区组)间为随机分配，但受试对象间为随机分配，但受试对象(看成区组看成区组)内的各时间点内的各时间点往往是固定的，不能随机分配；随机区组设计资料中往往是固定的，不能随机分配；随机区组设计资料中每个区组内