多组资料均数比较方差分析.ppt

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1、第四章、多组资料均数的比较第四章、多组资料均数的比较方差分析方差分析方差分析的用途：方差分析的用途：用于对比研究中用于对比研究中,组间（比较组组间（比较组k 2)的的样本均数样本均数间差别有无统计学意义间差别有无统计学意义,从而从而推论各样本均数的总体水平是否相同。推论各样本均数的总体水平是否相同。例讲义例讲义4-2：研究目的：研究目的：了解烫伤后不同时期切痂对肝脏的了解烫伤后不同时期切痂对肝脏的ATP含量的影响含量的影响 处理因素处理因素 甲组（甲组（n=10）烫伤（对照）烫伤（对照）30大鼠大鼠 乙组（乙组（n=10）烫伤（烫伤（24小时切痂）小时切痂）丙组（丙组（n=10）烫伤（烫伤（9

2、6小时切痂）小时切痂）全部在全部在 168小时处死，小时处死，测定三组大鼠肝脏的测定三组大鼠肝脏的ATP含量，问：不同处理因素（时间）的含量，问：不同处理因素（时间）的ATP含量是含量是否有差别？否有差别？随机随机例：大鼠烫伤后不同时间切痂对肝脏例：大鼠烫伤后不同时间切痂对肝脏ATP含量的测量结果含量的测量结果 处理因素处理因素 对照组对照组 24小时组小时组 96小时组小时组 7.76 11.14 10.85 7.71 11.60 8.58 8.43 11.42 7.19 8.47 11.85 9.36 10.30 13.53 9.59 .6.97 17.72 8.69n 10 10 10

3、8.04 12.76 9.25A组B组ATP含量第一节、方差分析的基本思想第一节、方差分析的基本思想 将比较组数据变异（总变异）分解为：将比较组数据变异（总变异）分解为：总变异总变异=组间变异组间变异+组内变异组内变异 变异变异 原原 因因 方差估计量方差估计量组间变异组间变异 不同处理因素不同处理因素 MS组间组间 +随机误差随机误差组内变异组内变异 随机误差随机误差 MS误差误差 （随机误差（随机误差=个体变异个体变异+未知因素）未知因素）组间离均差平方和组间离均差平方和SS组间组间=组内离均差平方和组内离均差平方和SS组内组内=总离均差平方和总离均差平方和SS总总=变异估计量（变异估计量

4、（离均差平方和）离均差平方和）及分解及分解：其中：其中：组间组间=组数组数-1=K-1组内组内=总例数总例数-组数组数=N-K注：注：MS=S2 （方差）（方差）理论上，如果处理因素无作用，则理论上，如果处理因素无作用，则（组间变异（组间变异=组内变异）组内变异），F 或波动在或波动在1左右。左右。如果如果F，或，或FF，P，说明处理因素有作用。说明处理因素有作用。方差分析：统计检验：方差分析：统计检验：假设：假设：H0：1=2=3=.k H1：各：各不等不等,研究总研究总体对象体对象干预前干预前A组组B组组C组组干预后干预后不切痂不切痂24小时切痂小时切痂96小时切痂小时切痂ATP含量含量M

5、S组间=MS组内MS组间=MS组内？图图4-1组间误差与组内误差示意图组间误差与组内误差示意图第二节、完全随机设计的方差分析第二节、完全随机设计的方差分析一、一、完全随机分组设计（例：表完全随机分组设计（例：表4-1资料）资料）处理 指标 N个个 随机化分组随机化分组 甲处理（甲处理（n1）（试验对象）（试验对象）乙处理乙处理（n2）丙处理（丙处理（n3）优点：设计简单，各组例数可等和不相等优点：设计简单，各组例数可等和不相等二、数据结果的方差分析步骤二、数据结果的方差分析步骤完全随机分组设计数据的变异分解完全随机分组设计数据的变异分解总变异分解为：总变异分解为：组间变异（不同处理组间变异（不

6、同处理+误差）误差）组内变异（误差）组内变异（误差）完全随机分组设计数据的完全随机分组设计数据的SS计算公式计算公式变异来源变异来源 SS=离均差平方和离均差平方和 总变异总变异 处理间处理间 组内组内 (误差）误差）校正数校正数C:55页公式页公式4-1（总变异）、（总变异）、4-2（组间）、（组间）、4-3（误）（误）表表4-2 完全随机分组设计数据的完全随机分组设计数据的方差分析计算方差分析计算变异变异 SS MS F值值 总总 N-1处理处理 k-1 组内组内 N-k(误差）误差）表表4-1大鼠烫伤后不同时间切痂对大鼠烫伤后不同时间切痂对肝脏肝脏ATP含量的测量结果含量的测量结果 对照

7、组对照组 24小时组小时组 96小时组小时组 7.76 11.14 10.85 7.71 11.60 8.58 8.43 11.42 7.19 .6.97 17.72 8.69 合计合计n 10 10 10 30 8.04 12.76 9.25 10.02 80.43 127.55 92.49 300.47 676.32 1696.96 868.93 3242.21完全随机分组的方差分析计算步骤完全随机分组的方差分析计算步骤1.数据准备（计算表数据准备（计算表4-1）2.建立假设建立假设 H0:1=2=3，即不同时期即不同时期ATP含量含量的总体均数相等的总体均数相等 H1:各时期该指标均数不

8、等或不全等各时期该指标均数不等或不全等=0.053.计算各离均差平方和（计算各离均差平方和（SS）2）计算组间离均差平方和）计算组间离均差平方和3）计算组内离均差平方和）计算组内离均差平方和1）计算总离均差平方和）计算总离均差平方和 SS估计量的计算方法和公式：估计量的计算方法和公式：表4-2 方差分析表变异来源变异来源 SS MS F P组间组间 119.83 2 59.916 14.32 0.05组内组内 112.97 27 4.184总总 232.8026 29 5.求求P值和结论值和结论本例本例 v组间组间=2,v误差误差=27 F0.05,2,27=3.35F=14.323.55,P

9、0.05。结论结论:在在=0.05水平水平,p0.05，拒绝，拒绝H0，三组，三组ATP含量差异有统计意义，含量差异有统计意义，不同时间切痂对肝脏不同时间切痂对肝脏ATP含量不同含量不同.4.列方差分析表列方差分析表第三节、随机单位组设计的方差分析第三节、随机单位组设计的方差分析 随机单位组设计随机单位组设计 又称随机区组、配伍组设计又称随机区组、配伍组设计 （the randomized block design）一、随机单位组设计的方法一、随机单位组设计的方法设计：设计：将性质大致相同的实验对象组成一将性质大致相同的实验对象组成一个单位组（区组），每个单位组内的个单位组（区组），每个单位组

10、内的实验对象数实验对象数=处理个数。共有处理个数。共有b个单位个单位组。组。单位组是配对设计的扩大。单位组是配对设计的扩大。例：研究三种剂量雌激素对大鼠子宫重例：研究三种剂量雌激素对大鼠子宫重量的影响量的影响处理因素：三种剂量（处理因素：三种剂量（0.2、0.4、0.8（ug）研究指标：不同处理后的子宫重量研究指标：不同处理后的子宫重量实验对象及例数：大鼠实验对象及例数：大鼠4个种系共个种系共12只只控制因素：处理前不同种系大鼠子宫重量控制因素：处理前不同种系大鼠子宫重量实验设计：随机区组设计实验设计：随机区组设计方法：方法：1.将同种系的将同种系的3只大鼠为一个单位组，只大鼠为一个单位组，共

11、共4个单位组。个单位组。2.在单位组内随机分配处理因素于大鼠。在单位组内随机分配处理因素于大鼠。三个处理组的随机区组设计方法三个处理组的随机区组设计方法.单位组单位组 实验单位（小鼠编号）实验单位（小鼠编号）(区组区组)1 2 3 1 甲甲 丙丙 乙乙 2 丙丙 乙乙 甲甲 3 乙乙 甲甲 丙丙 4 丙丙 乙乙 甲甲实验单位的随机化分组在区实验单位的随机化分组在区组内进行。组内进行。甲甲=0.2乙乙=0.4丙丙=0.8随机单位设计随机单位设计表表4-4 大鼠注射不同剂量雌激素后大鼠注射不同剂量雌激素后 子宫重量数据子宫重量数据种类种类 雌激素剂量（雌激素剂量（ug100g-1）0.2 0.4

12、0.8 A 106 116 145 B 42 68 115 C 70 111 133 D 42 63 87 随机区组随机区组(单位组）设计的方差分析单位组）设计的方差分析有两种类型资料可采用：有两种类型资料可采用：1.随机单位设计实验（单位组内的实验随机单位设计实验（单位组内的实验对象为异体）的几组数据比较。对象为异体）的几组数据比较。2单位组内的实验对象为同一个体，非单位组内的实验对象为同一个体，非随机分组的数据。随机分组的数据。（例：（例：放置不同时间放置不同时间血糖浓度的结果血糖浓度的结果）例：例：8名受试者放置不同时间血名受试者放置不同时间血糖浓度的结果糖浓度的结果受试者受试者 放置时

13、间（分）放置时间（分）编号编号 0 45 90 1351 5.27 5.27 4.94 4.612 5.88 5.83 5.38 5.003 5.44 5.38 5.27 5.008 5.21 5.11 5.00 4.44二、随机区组设计试验数据的二、随机区组设计试验数据的方差分析的原理方差分析的原理（一）总变异分解（一）总变异分解 组间变异组间变异(处理因素处理因素+随机误差随机误差)单位组变异单位组变异(个体间变异个体间变异+随机误差）随机误差）误差变异（随机因素）误差变异（随机因素）组内组内变异变异 组间变异（组间变异（MSB）误差变异（误差变异（MSE）F=设计优点：将个体变异从组内变

14、异中分离，设计优点：将个体变异从组内变异中分离，比完全随机分组设计更容易查出处理的差别比完全随机分组设计更容易查出处理的差别。表表4-4 大鼠注射不同剂量雌激素后大鼠注射不同剂量雌激素后子宫重量子宫重量种类种类 雌激素剂量（雌激素剂量（ug100g-1）0.2 0.4 0.8 合计合计A 106 116 145 367B 42 68 115 225C 70 111 133 314D 42 63 87 192 65.0 89.5 120.0 91.5 260 358 480 1098 19664 34370 59508 113542 随机区组设计方差分析计算步骤随机区组设计方差分析计算步骤例：表

15、例：表4-4资料（数据准备）资料（数据准备）1.建立检验假设建立检验假设 H0:1=2=3 即不同剂量雌激素对子即不同剂量雌激素对子宫重量的总体均数无影响宫重量的总体均数无影响 H1:不同剂量的雌激素对子宫重量均数不同剂量的雌激素对子宫重量均数不等或不全等不等或不全等=0.012.随机区组随机区组SS估计量的计算公式和步骤估计量的计算公式和步骤:1）总离均差平方和）总离均差平方和2）组间（处理）离均差平方和）组间（处理）离均差平方和自由度自由度 v总=N-1=12-1V处理处理=K-1=3-14）误差离均差平方和）误差离均差平方和3）区组（单位组）间离均差平方和）区组（单位组）间离均差平方和V

16、单位单位=n 1表表4-6 方差分析表方差分析表变异来源变异来源 SS MS F P总总 13075 11 处理组间处理组间 6074 2 3037 33.54 0.01单位组间单位组间 6457 3 2152 23.77 0.01误差误差 543.33 6 90.55 误差误差=总总-处理组处理组-单位组单位组 结论结论:在在=0.01水平上，水平上，P0.01),拒绝拒绝H0假假设，即不同剂量的雌激素对子宫重量不同。设，即不同剂量的雌激素对子宫重量不同。第四节、均数间的多重比较第四节、均数间的多重比较一、简介一、简介当当FF，P0.05时时，应做均数间的多重比较。做均数间的多重比较。注意：

17、多个均数的组间比较采用注意：多个均数的组间比较采用t检验会增加检验会增加，型误差的概率，多重比较的统计方法可避免。，型误差的概率，多重比较的统计方法可避免。研究者的目的研究者的目的 常用多重比较方法常用多重比较方法1.处理组两两之间处理组两两之间 SNK-q检验检验 的比较的比较 2.各处理组仅与对照组各处理组仅与对照组 Dunnett-t检验检验 做比做比较较1.SNK-q检验检验(Student-Newman-keuls）用于均数间的两两组间比较（用于均数间的两两组间比较（85页）页）查查q界界值表值表公式公式4-5检验检验公式公式如如例：大鼠烫伤后不同时间切痂对肝脏例：大鼠烫伤后不同时间

18、切痂对肝脏ATP含量的测量结果含量的测量结果 方法与步骤（见讲义方法与步骤（见讲义59页）：页）：1）建立检验假设）建立检验假设H0：A=B任意比较两组总体均数相等，任意比较两组总体均数相等，H1：,任意两组任意两组 A B ，=0.052）将均数依大小排列（确定）将均数依大小排列（确定a）组别组别 对照对照 96小时小时 24小时小时均数均数 8.04 9.25 12.76排序排序 1 2 3 a为对比组所为对比组所包含的组数包含的组数例：大鼠烫伤后不同时间切痂对肝脏例：大鼠烫伤后不同时间切痂对肝脏ATP含量测量均数的两两比较含量测量均数的两两比较比较组比较组 a q q0.05 q0.01

19、 P 对与对与96 -1.21 2 1.87 2.92 3.96 0.05对与对与24 -4.72 3 7.29 3.53 4.54 0.0196与与24 -3.51 2 5.42 2.92 3.96 0.013）列均数两两比较表，计算）列均数两两比较表，计算q值值4）结论：）结论：在在=0.05水准上，对照组与水准上，对照组与96小小时的时的ATP含量无差别，含量无差别，24小时与对照和小时与对照和96小时切痂的小时切痂的ATP含量差别有统计意义。含量差别有统计意义。24小时切痂，肝中小时切痂，肝中ATP含量最高。含量最高。q0.05界值查表获得界值查表获得（233页，页，SNK法的法的q界

20、值表）界值表）本例：误差自由度误差自由度=27，a=2误差自由度误差自由度=24，a=3q界值的表示界值的表示：用用q检验做均数两两比较检验做均数两两比较例：对照组（例：对照组（1）与）与96小时（小时（2）比较）比较MS误差误差=4.184多重比较多重比较q检验与检验与t检验的不同点检验的不同点1.公式误差计算不同公式误差计算不同t 检验检验q检验检验2.检验水准的界值不同检验水准的界值不同方差分析小结方差分析小结一、方差分析应用条件（讲义一、方差分析应用条件（讲义54页）页）二、方差分析计算步骤小结二、方差分析计算步骤小结1确定资料比较组的设计（完全随机确定资料比较组的设计（完全随机分组或随机区组设计）分组或随机区组设计）2.如如FF，P0.05，做均数的多重，做均数的多重比较（各均数间两两比较）比较（各均数间两两比较）3.结论结论