2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析1第十二章重復測量設計的方差分析2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析2第十二章

重復測量設計的方差分析Repeatedmeasurementexperiment第一節重復測量資料的數據特征第二節重復測量數據的兩因素兩水平分析

第三節重復測量數據的兩因素多水平分析SPSS操作與結果分析2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析3第一節

重復測量資料的數據特征前后測量設計設立對照的前后測量設計重復測量設計設立對照的重復測量設計2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析4重復測量的概念目的推斷處理、時間、處理×時間作用于試驗對象的試驗指標的作用。資料特征處理因素：有g(≥1)個水平，每個水平有n個試驗對象，共計gn個試驗對象。時間因素：同一試驗對象在m(≥2)個時點獲得m個測量值，共計gnm個測量值。統計方法：方差分析。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析5重復測量的概念重復測量實驗對同一觀察對象（病人，受試者、動物、標本，等）的同一觀察指標在不同時間點上進行的多次測量。同一受試者的多次測量之間可能存在某種相關性，用通常的統計方法不能揭示內在的特點，有時甚至會得出錯誤的結論。重復測量資料的常見形式前后測量設計，premeasure-postmeasuredesign未設立平行對照、設立平行對照重復測量設計，repeatedmeasurementdesign未設立平行對照、設立平行對照2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析6未設立平行對照的前后測量設計2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析7未設立平行對照的前后測量設計兩處理作用于同一對的兩個體，可隨機分配可以對兩個個體同時觀測兩個體的實驗觀測結果分別與差值相互獨立，且差值服從正態分布對差數用成對資料t檢驗推論兩種處理有無差別一種處理作用于同一個體同一個體兩個不同時間的觀測兩不同時間觀測結果通常與差值不獨立，大多數情況第一次觀察結果與差值是負相關的關系除t檢驗外，還可進行相關與回歸分析。配對設計前后測量設計2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析8設立平行對照的前后測量設計前后測量設計的統計方法前提條件：在假定測量時間對觀測結果沒有影響時，才能推斷處理是否有效。統計方法：用配對t檢驗或配對秩和檢驗。高血壓患者治療前后的舒張壓平均下降了16mmHg。經配對t檢驗，t=16.18，P＝0.000能說明治療有效嗎？住院休息，環境和情緒的改變……考慮了嗎？2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析9設立平行對照的前后測量設計確定療效的前后測量設計必須增加平行對照平行對照：處理組和對照組的受試對象來自同一人群，試驗同時進行。表12-2：將20位輕度高血壓患者隨機分配到處理組和對照組。經檢驗處理組與對照組的差值d方差不齊(F=6.58，P<0.01)不符合兩均數比較t檢驗的前提條件。對兩組治療前后的血壓差值進行兩樣本t檢驗，信息損失較大。如編號1（130-114＝16），編號8（138-122＝16）。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析10設立平行對照的前后測量設計2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析11重復測量設計當前后測量設計的重復測量次數m3時，稱重復測量設計或重復測量數據。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析12重復測量設計2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析13重復測量設計越是相鄰的時間點，數據之間的相關性越大各列數據處理之間存在不同程度的相關性，而且越是相鄰的時間點，數據之間的相關性越大。理論上講，當重復測量數據之間相關，用隨機區組設計方差分析考察各時間點之間的差別，會增加I類錯誤的概率。如果只重復2次，不涉及多重比較，故不涉及該問題。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析14

隨機區組設計數據先將全部受試對象按某種或某些特征分為若干個區組（block），使每個區組內的觀察對象隨機地接受研究因素某一水平的處理。表4-9不同藥物作用后小白鼠肉瘤重量（g）

區組A藥B藥C藥合計10.820.650.511.9820.730.540.231.5030.430.340.281.0540.410.210.310.9350.680.430.241.35均數0.6140.4340.3142023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析15重復測量設計隨機區組設計處理（有對照的重復測量）是在受試者間隨機分配，區組內的各時間點是固定的，不能隨機分配處理只能在區組內隨機分配，每個試驗單位接受的處理是不相同的。區組內試驗單位彼此不獨立，同一受試者的測量結果可能高度相關區組內試驗單位彼此獨立重復測量設計2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析16重復測量設計表12-5患者手術前后癥狀評分(g=2)2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析17重復測量設計重復測量數據與第四章介紹的隨機區組設計數據(表4-9)很相似，如表12-3，而且同樣可以計算出隨機區組設計的方差分析表(表12-4)。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析18重復測量設計2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析19數據文件2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析20Analyze

GeneralLinearModel

RepeatedMeasures2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析21沒有分組變量！單擊OK2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析22重復測量設計重復測量數據若滿足“球對稱”(sphericity)，可作隨機區組資料。拒絕“球對稱”假設，亦可用隨機區組方差分析，但需校正F界值的自由度。否則，會增大I類錯誤。“球對稱”假設不成立（P=0.008），可選擇Epsilon(

)對自由度進行校正?？蛇x擇0.528，或0.657，或0.333。折中的方法是選擇Greenhouse-Geisser0.528。表12-7Mauchly'sTestofSphericityMeasure:MEASURE_115.8445.008.528.657.333WithinSubjectsEffectFACTOR1Approx.Chi-SquaredfSig.Greenhouse-GeisserHuynh-FeldtLower-boundEpsilon2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析23“球對稱”假設球對稱假設：各時間點數據的兩兩相關系數為常數。如不滿足球對稱假設，應采用校正方法。方法是校正后的自由度變小，F界值變大。如未校正前F0.05,(3.21)=3.07，當校正系數為0.536時，校正后F界值為F0.05,(1.6,11.3)F0.05,(1,11)

＝4.84。從而減小I型錯誤。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析24

F=79.14盡管兩者的P值在小數點3位時一樣：P＝0.000，但精確的P值不一樣。SphericityAssumed:P=1.303629031394e-011Greenhouse-Geisser:P=5.36754297376e-007e-007的含義是

10-72023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析25第二節

重復測量數據的兩因素兩水平分析處理因素：g=2水平時間時點：m=2時點2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析26表12-2高血壓患者治療前后的舒張壓（mmHg）處理組對照組編號前后編號前后11301141111812421241101213212231361261313413241281161411496512210215118124611810016128118711698171181168138122181321229126108191201241012410620134128均數126.2110.2124.8120.6例12-22023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析27例12-2可以分析治療前、后的舒張壓均數是否不同？（時間主效應）處理組與對照組的舒張壓均數是否不同？（組間主效應）組間的舒張壓均數差異是否隨時間改變？（或各組舒張壓的下降幅度是否相同，或各組舒張壓隨時間變化的趨勢是否相同）（交互作用）2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析28AnalyzeGeneralLinearModel

RepeatedMeasures例12-22023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析29

2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析30將“治療前”,“治療后”選入…

將“分組”選入…2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析31分別單擊Plots、Options2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析32將分組和time選入，單擊Add，單擊Continue2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析33選擇“Descriptivestatistics”，單擊Continue2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析34單擊OK2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析35結果解釋2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析36SPSS結果解釋這是多變量方差分析結果，不是本章討論內容2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析37

“球對稱”檢驗結果：因只重復兩次測量，不能進行“球對稱”檢驗。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析38“球對稱”假設球對稱假設：各時間點數據的兩兩相關系數為常數。兩個時間點的重復測量，不進行“球對稱”檢驗。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析39

治療前后舒張壓均數有差別(F=55.01,P=0.000)；組間的舒張壓均數差異隨時間改變(F=18.78,P=0.000)，處理組舒張壓均數的下降幅度大于對照組。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析402023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析41

處理組與對照組舒張壓均數的差別無統計學意義（F=1.57,P=0.226）。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析42第三節重復測量數據的

兩因素多水平分析處理因素：g=2水平時間時點：m>2時點2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析43例12-3將手術要求基本相同的15名患者隨機分3組，在手術過程中分別采用A，B，C三種麻醉誘導方法，在T0(誘導前)、T1

、T2

、T3

，T4五個時相測量患者的收縮壓。試進行方差分析。group：誘導方法。1~3分別表示三種方法。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析44例12-32023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析45例12-3—建立數據文件2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析46例12-3—SPSS操作步驟Analyze

GeneralLinearModel

RepeatedMeasures…在NumberofLevels欄中填入5(重復測量了5次)，單擊“Add”，factor(5)加入欄內，單擊“Define”。t0~t4

Within-SubjectsVariables(factor1)；

group

Between-SubjectsFactor(s)。Options：Descriptivestatistics。Plots：factor1

HorizontalAxis，group

Separatelines；單擊“Add”，Factor1*group

Plots。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析47例12-3—SPSS過程選擇Analyze

GeneralLinearModel

RepeatedMeasures…2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析48例12-3—確定重復測量次數5

NumberofLevels；單擊“Add”，factor(5)加入欄內；單擊“Define”。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析49例12-3—選擇變量t0~t4

Within-SubjectsVariables(factor1)；group

Between-SubjectsFactor(s)。OK2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析50例12-3—Plots子對話框factor1

HorizontalAxis；group

Separatelines；單擊“Add”，Factor1*group

Plots。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析51例12-3—Options子對話框Descriptivestatistics。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析52例12-3—組內因素與組間因素Within-SubjectsFactorsMeasure:MEASURE_1T0T1T2T3T4FACTOR112345DependentVariableBetween-SubjectsFactors方法A5方法B5方法C5123GROUPValueLabelN2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析53例12-3—描述統計DescriptiveStatistics121.003.5365121.204.3245126.203.6335122.804.34615112.405.1285119.805.9755123.003.3915118.406.49015118.405.6395118.005.4315118.601.9495118.334.32015125.804.7125128.205.2155142.604.8275132.208.93015120.803.7015135.204.3825130.603.7155128.877.21015GROUP方法A方法B方法CTotal方法A方法B方法CTotal方法A方法B方法CTotal方法A方法B方法CTotal方法A方法B方法CTotalT0T1T2T3T4MeanStd.DeviationN2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析54例12-3—球形檢驗球形檢驗假設成立(

2＝12.785，P＝0.178)，可選擇SphericityAssumed法，無須對單變量檢驗結果的自由度進行校正。Mauchly'sTestofSphericitybMeasure:MEASURE_1.29312.7859.178.6791.000.250WithinSubjectsEffectFACTOR1Mauchly'sWApprox.Chi-SquaredfSig.GeisserGreenhouse-Huynh-FeldtLower-boundEpsilonaTeststhenullhypothesisthattheerrorcovariancematrixoftheorthonormalizedtransformeddependentvariablesisproportionaltoanidentitymatrix.Maybeusedtoadjustthedegreesoffreedomfortheaveragedtestsofsignificance.CorrectedtestsaredisplayedintheTestsofWithin-SubjectsEffectstable.a.Design:Intercept+GROUPWithinSubjectsDesign:FACTOR1b.2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析5514、例12-3—多元方差檢驗不同麻醉誘導時相間的收縮壓均數存在差別（F=106.56,P=0.000）；不同誘導方法患者收縮壓均數的差別隨時相改變（F=19.10,P=0.000），其中A組不同誘導時相的收縮壓較為穩定(見圖)。MultivariateTestsc.983126.659a4.0009.000.000.017126.659a4.0009.000.00056.293126.659a4.0009.000.00056.293126.659a4.0009.000.0001.80923.6568.00020.000.000.00822.215a8.00018.000.00020.60020.6008.00016.000.00013.37633.440b4.00010.000.000Pillai'sTraceWilks'LambdaHotelling'sTraceRoy'sLargestRootPillai'sTraceWilks'LambdaHotelling'sTraceRoy'sLargestRootEffectFACTOR1FACTOR1*GROUPValueFHypothesisdfErrordfSig.Exactstatistica.ThestatisticisanupperboundonFthatyieldsalowerboundonthesignificancelevel.b.Design:Intercept+GROUPWithinSubjectsDesign:FACTOR1c.2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析56例12-3—組內因素和交互作用示意圖EstimatedMarginalMeans：合計均數A組不同誘導時相的收縮壓較為穩定EstimatedMarginalMeansofMEASURE_1FACTOR154321EstimatedMarginalMeans150140130120110GROUP方法A方法B方法C2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析572023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析58黑白打印論文中使用

如何改變縱標目的文字方向？2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析59在Word中添加縱標目后，需要與圖片組合：

設置圖片格式為浮于文字上方；按Ctrl鍵同時選擇縱標目和圖片，選擇繪圖中的組合，復制并粘貼到Photoshop，另存為JPEG圖片格式文件。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析60組合方法：先單擊縱標目，然后單擊圖片，從菜單繪圖選擇“組合”2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析612023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析62統計圖的文字說明最好用英文，不僅可以在SPSS中進行各種編輯，而且著名的醫學期刊一般都要求統計圖用全英文說明。2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析63每個患者的收縮壓變化：單擊Plots2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析64單擊Add，返回2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析65（1）哪一組的收縮壓變化較為穩定？（2）為什么要比較個體的變化情況2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析66第四節重復測量設計（無對照組）2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析67第四節重復測量設計（無對照組）與隨機區組設計的方差分析比較表12-3受試者血糖濃度（mmol/L）受試者編號放置時間（分）0459013515.325.324.984.6525.325.264.934.7035.945.885.435.0445.495.435.325.0455.715.495.434.9366.276.275.665.2675.885.775.434.9385.325.155.044.482023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析68數據文件2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析69Analyze

GeneralLinearModel

RepeatedMeasures2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析70沒有分組變量！單擊OK2023/9/19第十二章重復測量設計的方差分析71

“球對稱”假設不成立（P=0.008），可選擇Epsilon(

)對自由度進行校正?？蛇x擇0.528，或0.657，或0.333。折中的方法是選擇Greenhouse-Geiss