多因素试验的方差分析第11章.ppt
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1、 多因素试验多因素试验资料的方差分析资料的方差分析第二军医大学卫生统计学教研室第二军医大学卫生统计学教研室第二军医大学卫生统计学教研室第二军医大学卫生统计学教研室 张罗漫张罗漫张罗漫张罗漫 第第11章章ANOVAforMultipleExperimentalFactorsData1讲课内容讲课内容第一节第一节析因设计资料的方差分析析因设计资料的方差分析(重点重点)第二节第二节正交设计资料的方差分析正交设计资料的方差分析第三节第三节嵌套设计资料的方差分析嵌套设计资料的方差分析第四节第四节裂区设计资料的方差分析裂区设计资料的方差分析2pp完全随机设计资料的方差分析完全随机设计资料的方差分析完全随机
2、设计资料的方差分析完全随机设计资料的方差分析例例 为研究一种降血脂新药的临床疗效,为研究一种降血脂新药的临床疗效,统一纳入标准选择统一纳入标准选择120名患者,采用完全名患者,采用完全随机设计方法将患者等分为随机设计方法将患者等分为4组进行双盲组进行双盲试验。试验。3安慰剂组安慰剂组30降血脂新降血脂新药组药组30降血脂新降血脂新药药组组30降血脂新降血脂新药药组组30低密度脂蛋白测量值低密度脂蛋白测量值(mmol/L)分分组组 n4个处理组低密度脂蛋白测量值个处理组低密度脂蛋白测量值合合计计1202.70一个处理因素一个处理因素(4 4个水平个水平)4方差分析步骤方差分析步骤1.检验假设检验
3、假设H0:四四 个个 试试 验验 组组 的的 总总 体体 均均 数数 相相 等等,1=2=3=4 即处理因素无作用。即处理因素无作用。备择假设备择假设H1:四个试验组的总体均数不全相等。四个试验组的总体均数不全相等。2.检验水准:检验水准:5总变异的分解总变异的分解组间变异组间变异总变异总变异组内变异组内变异6处理因素处理因素随机误差随机误差随机误差随机误差7u理论上组间变异理论上组间变异大于或等于大于或等于组内变异组内变异u当处理因素无作用时:当处理因素无作用时:83.计算计算9104.列方差分析表列方差分析表方差分析表方差分析表变异来源变异来源自由度自由度SSMSFP总变异总变异11982
4、.10组间组间332.1610.7224.93组内组内F0.01(3,116)115.作结论作结论按按水水准准,拒拒绝绝H0,接接受受H1,认认为为四四个个处处理理组组患患者者低低密密度度脂脂蛋蛋白白总总体体均均数数不不全全相相等等,即即不不同同剂剂量量药药物物对对血血脂脂中中低低密密度度脂蛋白降低有影响。脂蛋白降低有影响。12pp随机区组设计资料的方差分析随机区组设计资料的方差分析随机区组设计资料的方差分析随机区组设计资料的方差分析例例 比较三种抗癌药物对小白鼠肉瘤抑瘤效比较三种抗癌药物对小白鼠肉瘤抑瘤效果,先将果,先将15只染有肉瘤小白鼠只染有肉瘤小白鼠按体重大小按体重大小配配成成5个区组
5、,每个区组内个区组,每个区组内3只小白鼠随机接受只小白鼠随机接受三种抗癌药物,以肉瘤的重量为指标。问三三种抗癌药物,以肉瘤的重量为指标。问三种不同药物的抑瘤效果有无差别?种不同药物的抑瘤效果有无差别?13一个处理因素一个处理因素(3个水平个水平),一个控制因素一个控制因素(体重体重)不同药物作用后小白鼠肉瘤重量不同药物作用后小白鼠肉瘤重量(g)区组区组A药药B药药C药药10.820.650.511.9820.730.540.231.5030.430.340.281.0540.410.210.310.9350.680.430.241.353.072.171.576.810.6140.4340.3
6、140.4542.02071.05870.54513.624514pp拉丁方设计资料的方差分析拉丁方设计资料的方差分析拉丁方设计资料的方差分析拉丁方设计资料的方差分析l 实验研究涉及一个处理因素和两个控制实验研究涉及一个处理因素和两个控制 因素,三个因素的水平数相等,可采用因素,三个因素的水平数相等,可采用 拉丁方设计来安排试验,将两个控制因拉丁方设计来安排试验,将两个控制因 素分别安排在拉丁方设计的行和列上。素分别安排在拉丁方设计的行和列上。l 要求要求行间、列间、处理间均无交互作用行间、列间、处理间均无交互作用 且方差齐性。且方差齐性。15D109.8A110.6B105.8C120.0E
7、142.85E100.6B116.2C114.8D104.0A129.84B103.8D118.0E115.8A123.0C143.03A115.2C119.2D113.2E132.8B144.42C110.6E110.8A114.0B98.0D133.41戊戊丁丁丙丙乙乙甲甲者者试试受受实验实验日期日期一个处理因素一个处理因素(5个水平个水平),二个控制因素二个控制因素(日期、受试者日期、受试者)穿穿五种防护服五种防护服测得的脉搏均数测得的脉搏均数(次次/分分)16pp两阶段交叉设计资料的方差分析两阶段交叉设计资料的方差分析两阶段交叉设计资料的方差分析两阶段交叉设计资料的方差分析l将将A、B
8、两种处理先后施加于同一批试验两种处理先后施加于同一批试验对象,随机地使一半受试者先接受对象,随机地使一半受试者先接受A后接受后接受B,另一半受试者先接受,另一半受试者先接受B后接受后接受A。两种处。两种处理在全部试验过程中交叉进行。理在全部试验过程中交叉进行。例例试验两种不同配方的减肥药物试验两种不同配方的减肥药物A和和B,将,将10名患有肥胖症的受试者随机地分为两名患有肥胖症的受试者随机地分为两组进行试验。组进行试验。17 1.271 1.589 10 1.271 0.227 9 0.136 0.454 8 1.816 4.994 7 (BA)2.043 4.449 6 乙乙 组组 1.13
9、5 1.498 5 2.724 4.540 4 0.454 4.313 3 0.908 2.497 2 (AB)0.454 6.129 1 甲甲 组组 后四周后四周 前四周前四周 受试者编号受试者编号给药顺序给药顺序受试者的体重下降值受试者的体重下降值(kg)一个处理因素一个处理因素(2个水平个水平),二个控制因素二个控制因素(个体、时间个体、时间)18u比较比较4 4种饲料主效应,分析脂肪含量高低与种饲料主效应,分析脂肪含量高低与 蛋白含量高低的交互作用对小鼠体重影响。蛋白含量高低的交互作用对小鼠体重影响。比比较较4种种饲饲料料对对小小鼠鼠体体重重增增加加量量的的影影响响,处处理理因因素素是
10、是饲饲料料,由由脂脂肪肪含含量量和和蛋蛋白白含含量量2个个因因素素复复合合组组成成,每每个个因因素素有有2个个水水平平,共共有有22=4种处理。种处理。饲料中脂肪含量饲料中脂肪含量 高高 低低饲料中蛋白含量饲料中蛋白含量 高高 低低 高高 低低下例是什么实验设计下例是什么实验设计19u比较比较4 4种饲料主效应,分析脂肪含量高低与种饲料主效应,分析脂肪含量高低与 蛋白含量高低的交互作用对小鼠体重影响。蛋白含量高低的交互作用对小鼠体重影响。比比较较4种种饲饲料料对对小小鼠鼠体体重重增增加加量量的的影影响响,处处理理因因素素是是饲饲料料,由由脂脂肪肪含含量量和和蛋蛋白白含含量量2个个因因素素复复合
11、合组组成成,每每个个因因素素有有2个个水水平平,共共有有22=4种处理。种处理。饲料中脂肪含量饲料中脂肪含量 高高 低低饲料中蛋白含量饲料中蛋白含量 高高 低低 高高 低低两因素析因试验设计两因素析因试验设计20 试验设计的试验设计的因素因素与数据分析的与数据分析的变量变量 试验设计试验设计 试验因素试验因素 试验指标试验指标 完全随机完全随机 一个试验因素一个试验因素 单变量单变量 随机区组随机区组 一个试验、一个控制因素一个试验、一个控制因素单变量单变量 拉丁方拉丁方 一个试验、二个控制因素一个试验、二个控制因素单变量单变量 两阶段交叉两阶段交叉 一个试验、二个控制因素一个试验、二个控制因
12、素单变量单变量 两因素析两因素析二个试验因素二个试验因素 单变量单变量 21第一节第一节 析因设计资料的方差分析析因设计资料的方差分析ANOVAforFactorialDesignData22 例例将将20只家兔随机等分只家兔随机等分4组,组,每组每组5只只,进,进行神经损伤后的缝合试验。处理由两个因素行神经损伤后的缝合试验。处理由两个因素组合而成,组合而成,A因素为缝合方法,因素为缝合方法,B因素为缝因素为缝合后的时间。试验结果为家兔神经缝合后的合后的时间。试验结果为家兔神经缝合后的轴突通过率轴突通过率(%)。u比较不同缝合方法及缝合后时间对轴突通过比较不同缝合方法及缝合后时间对轴突通过率的
13、影响。率的影响。一、两因素两水平析因分析一、两因素两水平析因分析一、两因素两水平析因分析一、两因素两水平析因分析 23 家兔神经损伤缝合后的轴突通过率家兔神经损伤缝合后的轴突通过率(%)A(缝合方法缝合方法)外膜缝合外膜缝合(a1)束膜缝合束膜缝合(a2)B(缝合后时间缝合后时间)1月月(b1)2月月(b2)1月月(b1)2月月(b2)合计合计10301050103020504070307050605060103030302444285212022014026074044001120048001440034800Xij=+Ai+Bj+AiBj+eij2422b1b2262因素因素2水平析因试验
14、的均数水平析因试验的均数(%)差别差别缝合方法缝合方法A缝合后时间缝合后时间B单独效应单独效应b2b1a124442034a228522440单独效应:单独效应:a2a1 486主效应:主效应:b2b148主效应主效应a2a1A与与B的交互作用:的交互作用:AB=(84)2=2B与与A的交互作用:的交互作用:BA=(2420)2=2251.1.单独效应单独效应(simpleeffect)其他因素的水平固定时,其他因素的水平固定时,同一因素不同水平间的差别。同一因素不同水平间的差别。2.主效应主效应(maineffect)某一因素不同水平间的平均差别。某一因素不同水平间的平均差别。3.交互作用交
15、互作用(interaction)某因素的各单独效应随另一因素变化某因素的各单独效应随另一因素变化而变化的情况而变化的情况。26p交互作用解释交互作用解释缝合后缝合后2月月的的(外膜或束膜缝合外膜或束膜缝合)神经轴突通神经轴突通过率比过率比缝合后缝合后1月月的的提高提高2%;束膜缝合束膜缝合的的(缝合后缝合后2月或月或1月月)神经神经轴突通过轴突通过率比率比外膜缝合外膜缝合的的提高提高2%。交互作用较小。交互作用较小。27 两因素交互作用示意图(无交互)两因素交互作用示意图(无交互)缝合后缝合后1 1月月缝合后缝合后2 2月月28 两因素交互作用示意图(有交互)两因素交互作用示意图(有交互)缝合
16、后缝合后1 1月月缝合后缝合后2 2月月男、女男、女留胡须、涂口红留胡须、涂口红29 家兔神经损伤缝合后的轴突通过率家兔神经损伤缝合后的轴突通过率(%)A(缝合方法缝合方法)外膜缝合外膜缝合(a1)束膜缝合束膜缝合(a2)B(缝合后时间缝合后时间)1月月(b1)2月月(b2)1月月(b1)2月月(b2)合计合计1030105010302050407030705060506010303030244428521202201402607404400112004800144003480030 处理组均数比较的方差分解处理组均数比较的方差分解 (完全随机设计)(完全随机设计)变异来源变异来源 自由度自由
17、度SSMSFP总变异总变异197420处理组间处理组间32620误差误差164800300SS处理处理可分解为可分解为SSA、SSB、SSAB31A因素合计因素合计A1120220340,A2140260400B因素合计因素合计B1120140260,B2220260480处理组各离均差平方和处理组各离均差平方和32析因试验结果方差分析表析因试验结果方差分析表 变异来源变异来源自由度自由度SSMSFP总变异总变异197420A主效应主效应11801800.600.05B主效应主效应1242024208.070.05AB交互交互120200.070.05 误误 差差164800300结论:尚不能
18、认为两种缝合方法对神经轴突通结论:尚不能认为两种缝合方法对神经轴突通过率有影响;过率有影响;可以认为缝合后可以认为缝合后2月比月比1月神经轴月神经轴突通过率提高了。突通过率提高了。交互作用无统计学意义。交互作用无统计学意义。33SPSS结果结果(GeneralLinearModel)Xij=+Ai+Bj+AiBj+eij34SPSS两因素交互作用分析图两因素交互作用分析图(无交互无交互)35例例分析分析A、B两种镇痛药物联合运用在产妇分两种镇痛药物联合运用在产妇分娩时的镇痛效果:娩时的镇痛效果:A药取药取3个剂量:,个剂量:,B药取药取3个剂量:个剂量:5g,15g,30g共共9个处理组。将个
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