《多因素方差分析》

SPSS〔04〕

——多因素方差分析季聰華2021.10.231整理課件?中華醫(yī)學(xué)雜志?對來稿統(tǒng)計學(xué)處理的有關(guān)要求2整理課件多因素方差分析隨機區(qū)組設(shè)計的方差分析拉丁方設(shè)計的方差分析交叉設(shè)計的方差分析析因設(shè)計的方差分析正交設(shè)計的方差分析重復(fù)測量資料的方差分析協(xié)方差分析3整理課件常用實驗設(shè)計方法完全隨機設(shè)計是根據(jù)研究的分組數(shù)將同質(zhì)的全部實驗對象按完全隨機化的原那么分配至假設(shè)干組，然后再按組別實施不同處理的設(shè)計。完全隨機設(shè)計僅涉及一個因素即處理因素(可以有兩個或多個水平)，又稱單因素設(shè)計、成組設(shè)計。4整理課件配對設(shè)計是將實驗對象按某些特征或條件配成對子(非隨機)，再將每對中的兩個實驗對象隨機分配到兩個處理組中，給予不同的處理。配對的因素一般是可能影響研究結(jié)果的主要非處理因素。配對結(jié)果：組內(nèi)可不一致，而組間盡可能一致。這樣可嚴(yán)格控制非研究因素對實驗結(jié)果的影響，同時兩組間均衡可比性增大，減小實驗誤差，提高實驗效率。5整理課件隨機區(qū)組設(shè)計也稱為隨機配伍設(shè)計，是配對設(shè)計的擴展，將幾個受試對象按窩別、性別、體重等條件配成區(qū)組，再將每一區(qū)組的受試對象隨機分配到各個處理組中。同一區(qū)組內(nèi)要求各試驗對象盡可能一致，不同區(qū)組間的試驗對象允許存在差異，每一區(qū)組內(nèi)試驗對象的隨機分組要獨立進行，每種處理在一個區(qū)組內(nèi)只能出現(xiàn)一次。6整理課件拉丁方設(shè)計是按拉丁字母組成的方陣安排實驗的第三個因素(一般是一個處理因素、兩個配伍因素)等水平設(shè)計。7整理課件交叉設(shè)計亦稱反轉(zhuǎn)實驗設(shè)計，是在自身配對設(shè)計根底上開展的雙因素設(shè)計。是將A、B兩種處理先后施加于同一批受試對象，隨機地使半數(shù)受試者先接受A后接受B，而另一半受試對象先接受B再接受A，每個受試者需經(jīng)歷如下幾個研究過程，即準(zhǔn)備階段、第一研究階段、洗脫期、第二研究階段。在兩個研究階段分別觀察二種藥物的療效和平安性。8整理課件析因設(shè)計是一種將兩個或多個因素的各水平交叉分組，通過不同的組合，評價各因素的主效應(yīng)、單獨效應(yīng)和交互作用的實驗設(shè)計。假設(shè)因素間存在交互作用時，表示各因素間不是獨立的，而且一個因素的水平發(fā)生變化，會影響其他因素的實驗效應(yīng)；反之，假設(shè)因素間不存在交互作用，表示各因素具有獨立性，任一因素的水平發(fā)生變化，不會影響其他因素的實驗效應(yīng)。9整理課件正交設(shè)計是按照正交表和相應(yīng)的交互作用表進行的多因素多水平設(shè)計方法，它不僅能明確各因素的主次地位，而且可以知道哪些因素存在交互影響，并能找出諸因素各水平的最正確組合。正交設(shè)計亦稱局部析因設(shè)計，它保存了析因設(shè)計整體考慮、綜合比較的優(yōu)點，防止了析因設(shè)計的全面試驗、工作量大的弊病。正交設(shè)計是根據(jù)正交性從全面試驗中挑選出局部有代表性的點進行試驗，這些有代表性的點試驗具備了“均勻分散，齊整可比〞的特點。10整理課件11整理課件重復(fù)測量設(shè)計是指對同一觀察對象(如人、動物等)的同一觀察指標(biāo)在不同時間點上或在同一受試對象的不同部位進行屢次測量，用于分析該觀察指標(biāo)的規(guī)律。同一受試對象在不同時間或不同部位的觀察值之間往往彼此不獨立，存在一定的相關(guān)性，而且越是相鄰的時間點或部位，數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性越大。因此，這類資料的分析具有一定的特殊性。12整理課件13整理課件多因素方差分析隨機區(qū)組設(shè)計的方差分析拉丁方設(shè)計的方差分析交叉設(shè)計的方差分析析因設(shè)計的方差分析正交設(shè)計的方差分析重復(fù)測量資料的方差分析協(xié)方差分析14整理課件【例1】慢性應(yīng)激大鼠模型的中醫(yī)證候研究，SD雄性大鼠32只，將體重接近的大鼠配成一個區(qū)組，共8個區(qū)組，然后將各區(qū)組的4只大鼠隨機分配到各組：對照組不給藥物，其余3組分別為四逆散組、逍遙散組和四君子湯組，分別給予不同的藥物，一定時間后，觀察大鼠血清皮質(zhì)酮含量(nmol/L)，如表，分析4組大鼠血清皮質(zhì)酮含量是否相同?體重對大鼠血清皮質(zhì)酮含量是否有影響?

15整理課件區(qū)組對照組四逆散組逍遙散組四君子湯組16290676526092646635989696946491717056588626066187645975785626385893656116整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“皮質(zhì)酮含量〞、“組別〞、“區(qū)組〞三個變量。對組別進行定義。17整理課件第二步：將32個數(shù)據(jù)及伴隨的組別、區(qū)組依次錄入SPSS，形成32行3列的數(shù)據(jù)集。18整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→單變量19整理課件第四步：在單變量對話框中，因變量列表處移入“皮質(zhì)酮含量〞，固定因子處移入“組別〞、“區(qū)組〞。20整理課件第五步：點擊模型。在單變量：模型對話框中，選定“設(shè)定〞后，將“組別〞、“區(qū)組〞移入右模型框。21整理課件第六步：設(shè)置兩兩比較。將組別選入兩兩比較檢驗。勾上LSD、S-N-K、Dunnett。22整理課件第七步：設(shè)置選項。勾上“描述統(tǒng)計〞。23整理課件結(jié)果解讀1第八步：完成，解讀結(jié)果24整理課件結(jié)果解讀2組間F=195.958，p=0.000；區(qū)組間F=3.031，p=0.023。25整理課件結(jié)果解讀3：組間兩兩比較26整理課件結(jié)果解讀4：S-N-K27整理課件【例2】研究三菱羲術(shù)的抑癌作用，將致癌后的小白鼠40只分成10個區(qū)組，每個區(qū)組的4只小白鼠的條件相似，I組不加任何處理，II、III、IV組分別注射三棱羲術(shù)液0.5ml、1.0ml、1.5ml，一定時間后解剖小白鼠稱其腫瘤重量，結(jié)果如表，試分析不同劑量的三棱獲術(shù)液抑癌作用是否不同?28整理課件區(qū)組I組II組III組IV組13.63.00.43.324.52.31.71.234.22.42.30.044.41.14.52.753.74.03.63.065.63.71.33.277.02.73.20.684.11.93.01.495.02.62.11.2104.51.32.52.129整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“瘤重〞、“組別〞、“區(qū)組〞三個變量。對組別進行定義。30整理課件第二步：將40個數(shù)據(jù)及伴隨的組別、區(qū)組依次錄入SPSS，形成40行3列的數(shù)據(jù)集。31整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→單變量32整理課件第四步：在單變量對話框中，因變量列表處移入“瘤重〞，固定因子處移入“組別〞、“區(qū)組〞。33整理課件第五步：點擊模型。在單變量：模型對話框中，選定“設(shè)定〞后，將“組別〞、“區(qū)組〞移入右模型框。34整理課件第六步：設(shè)置兩兩比較。將組別選入兩兩比較檢驗。勾上LSD、S-N-K、Dunnett。35整理課件第七步：設(shè)置選項。勾上“描述統(tǒng)計〞。36整理課件結(jié)果解讀1第八步：完成，解讀結(jié)果37整理課件結(jié)果解讀2組間F=12.131，p=0.000；區(qū)組間F=0.735，p=0.674。38整理課件結(jié)果解讀3：組間兩兩比較39整理課件結(jié)果解讀4：S-N-K40整理課件多因素方差分析隨機區(qū)組設(shè)計的方差分析拉丁方設(shè)計的方差分析交叉設(shè)計的方差分析析因設(shè)計的方差分析正交設(shè)計的方差分析重復(fù)測量資料的方差分析協(xié)方差分析41整理課件【例3】某醫(yī)院腫瘤科擬通過小鼠移植瘤實驗研究4種抗癌藥物對4種瘤株的抑癌作用，16只小鼠，按窩別不同分為4個區(qū)組。試驗結(jié)果以瘤重(g)為指標(biāo)，瘤重減少越多，說明抗癌藥物的抑瘤效果越好。按拉丁方設(shè)計進行實驗，試分析。42整理課件區(qū)組瘤株IIIIIIIV1D0.13A0.34C0.24B0.262B0.38D0.19A0.40C0.453C0.35B0.52D0.28A0.584A0.52C0.55B0.46D0.47ABCD代表4種不同的抗癌藥43整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“瘤株〞、“區(qū)組〞、“藥物〞、“瘤重〞4個變量。對區(qū)組、藥物進行定義。44整理課件第二步：將16個數(shù)據(jù)及伴隨的瘤株、區(qū)組、藥物依次錄入SPSS，形成16行4列的數(shù)據(jù)集。45整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→單變量46整理課件第四步：在單變量對話框中，因變量列表處移入“瘤重〞，固定因子處移入“瘤株〞、“藥物〞、“區(qū)組〞。47整理課件第五步：點擊模型。在單變量：模型對話框中，選定“設(shè)定〞后，將“瘤株〞、“區(qū)組〞、“藥物〞移入右模型框。48整理課件第六步：設(shè)置兩兩比較。將“藥物〞選入兩兩比較檢驗。勾上LSD、S-N-K、Dunnett。49整理課件第七步：設(shè)置選項。勾上“描述統(tǒng)計〞。50整理課件結(jié)果解讀1藥物間F=7.715，p=0.018；瘤株間F=2.483，p=0.158；區(qū)組間F=14.169，p=0.000。第八步：完成，解讀結(jié)果51整理課件結(jié)果解讀2：藥物兩兩比較52整理課件結(jié)果解讀2：藥物兩兩比較53整理課件結(jié)果解讀3：瘤株兩兩比較54整理課件結(jié)果解讀3：瘤株兩兩比較55整理課件結(jié)果解讀4：區(qū)組兩兩比較56整理課件結(jié)果解讀4：區(qū)組兩兩比較57整理課件多因素方差分析隨機區(qū)組設(shè)計的方差分析拉丁方設(shè)計的方差分析交叉設(shè)計的方差分析析因設(shè)計的方差分析正交設(shè)計的方差分析重復(fù)測量資料的方差分析協(xié)方差分析58整理課件【例4】某中醫(yī)院研究中藥復(fù)方(A藥)治療高血壓的療效，以傳統(tǒng)的抗高血壓藥卡托普利(B藥)作對照。同時還考慮個體差異與給藥A、B順序?qū)κ湛s壓的影響。通過交叉設(shè)計進行臨床研究，記錄患者服用A、B兩種藥物結(jié)果見表，請分析A、B兩藥對收縮壓的影響，以及給藥A、B順序?qū)κ湛s壓的影響。59整理課件60整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“患者編號〞、“階段〞、“藥物〞、“收縮壓〞四個變量。對“藥物〞進行定義。61整理課件第二步：將40個數(shù)據(jù)及伴隨的患者編號、階段、藥物依次錄入SPSS，形成40行4列的數(shù)據(jù)集。62整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→單變量63整理課件第四步：在單變量對話框中，因變量列表處移入“收縮壓〞，固定因子處移入“患者編號〞、“階段〞、“藥物〞。64整理課件第五步：點擊模型。在單變量：模型對話框中，選定“設(shè)定〞后，將“患者編號〞、“階段〞、“藥物〞移入右模型框。65整理課件第六步：設(shè)置兩兩比較。將“藥物〞選入兩兩比較檢驗。勾上LSD、S-N-K、Dunnett。66整理課件第七步：設(shè)置選項。勾上“描述統(tǒng)計〞。67整理課件結(jié)果解讀1階段F=0.313，p=0.583；〔藥物順序與療效無關(guān)〕藥物間F=0.522，p=0.479；〔成效相當(dāng)〕患者間F=2.537，p=0.027。第八步：完成，解讀結(jié)果68整理課件多因素方差分析隨機區(qū)組設(shè)計的方差分析拉丁方設(shè)計的方差分析交叉設(shè)計的方差分析析因設(shè)計的方差分析正交設(shè)計的方差分析重復(fù)測量資料的方差分析協(xié)方差分析69整理課件【例5】按2X2析因設(shè)計進行臨床研究，把20名胃癌患者隨機分到各實驗組，治療3個月后，應(yīng)用胃癌患者QOL的測評量表評價方法，以總分評定A、B兩種中藥配合抗癌藥物治療胃癌患者的生存質(zhì)量，結(jié)果如下表。試分析A、B兩藥的治療效果，以及A、B兩藥間是否存在交互作用?70整理課件71整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“A藥〞、“組B藥〞、“總分〞三個變量。對A藥、B藥進行定義。72整理課件第二步：將20個數(shù)據(jù)及伴隨的A藥、B藥的使用情況依次錄入SPSS，形成20行3列的數(shù)據(jù)集。73整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→單變量74整理課件第四步：在單變量對話框中，因變量列表處移入“總分〞，固定因子處移入“A藥〞、“B藥〞。75整理課件第五步：在單變量：模型對話框中，選擇設(shè)定，將A藥、B藥、A藥*B藥移入模型框中。76整理課件第六步：設(shè)置選項。顯示均值里將A藥、B藥、A藥*B藥選入。勾上“描述統(tǒng)計〞。77整理課件結(jié)果解讀1A藥有抗胃癌作用，B藥有抗胃癌作用，兩藥同時用抗胃癌作用更好〔協(xié)同作用〕。第七步：完成，解讀結(jié)果78整理課件【例6】某研究所按2X2X2析因設(shè)計探討某中藥治療貧血的療效，設(shè)計3個研究因素，第一個因素為藥物(A)，有2水平，分別為“中藥+一般療法(實驗組)〞和“一般療法(對照組)〞；第二個因素為時間(B)，有2水平，分別為給藥后30min和給藥后60min；第三個因素為器官(C)，有2水平，分別為血清和肝臟。將40只小鼠隨機分為8組(2X2X2種組合)，每組5只，觀察小鼠鐵的濃度(mg/g)，結(jié)果見表，試進行析因設(shè)計的方差分析。79整理課件80整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“A〞、〞B〞、“C〞、“鐵濃度〞4個變量。對“A〞、“B〞、“C〞進行定義。81整理課件第二步：將40個數(shù)據(jù)及伴隨的3個因素依次錄入SPSS，形成40行4列的數(shù)據(jù)集。82整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→單變量83整理課件第四步：在單變量對話框中，因變量列表處移入“鐵濃度〞，固定因子處移入“藥物〞、“時間〞、“器官〞。84整理課件第五步：點擊模型。在單變量：模型對話框中，選定“設(shè)定〞后，將“A〞、“B〞、“C〞、“A*B〞、“A*C〞、“B*C〞、“A*B*C〞移入右模型框。85整理課件第六步：設(shè)置選項。勾上“描述統(tǒng)計〞。86整理課件結(jié)果解讀1第七步：完成，解讀結(jié)果87整理課件88整理課件多因素方差分析隨機區(qū)組設(shè)計的方差分析拉丁方設(shè)計的方差分析交叉設(shè)計的方差分析析因設(shè)計的方差分析正交設(shè)計的方差分析重復(fù)測量資料的方差分析協(xié)方差分析89整理課件【例7】在某中藥浸膏制備工藝的研究中，確定的實驗因素水平如表所示。選用正交表L8(27)，實驗結(jié)果以氨基酸含量為指標(biāo)，越大越好。實驗方案及結(jié)果如表所示。進行方差分析，確定最優(yōu)方案。90整理課件91整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“A〞、“B〞、“AB〞、“C〞、“Y〞5個變量。92整理課件第二步：將8個數(shù)據(jù)及伴隨的正交表依次錄入SPSS，形成8行5列的數(shù)據(jù)集。93整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→單變量94整理課件第四步：在單變量對話框中，因變量列表處移入“皮質(zhì)酮含量〞，固定因子處移入“組別〞、“區(qū)組〞。95整理課件第五步：點擊模型。在單變量：模型對話框中，選定“設(shè)定〞后，將“A〞、“B〞、“AB〞、“C〞正交表移入右模型框。96整理課件第七步：設(shè)置選項。勾上“描述統(tǒng)計〞。97整理課件結(jié)果解讀1第八步：完成，解讀結(jié)果98整理課件【例8】某研究擬通過君臣佐使配伍原理采用正交實驗探索中藥對小鼠急性出血性貧血模型的補血作用。實驗因素水平如表所示，實驗結(jié)果以血紅蛋白為效應(yīng)指標(biāo)。選用正交表L9(34)。實驗方案及結(jié)果如表所示。進行方差分析，確定最優(yōu)組合和最優(yōu)劑量。99整理課件100整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“A〞、〞B〞、“C〞、“D〞、“血紅蛋白〞5個變量。101整理課件第二步：將45個數(shù)據(jù)及伴隨的其他特征錄入SPSS，形成45行5列的數(shù)據(jù)集。102整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→單變量103整理課件第四步：在單變量對話框中，因變量列表處移入“血紅蛋白〞，固定因子處移入“A、B、C、D〞。104整理課件第五步：點擊模型。在單變量：模型對話框中，選定“設(shè)定〞后，將“組別〞、“區(qū)組〞移入右模型框。105整理課件第六步：設(shè)置選項。勾上“描述統(tǒng)計〞。106整理課件結(jié)果解讀1第八步：完成，解讀結(jié)果107整理課件多因素方差分析隨機區(qū)組設(shè)計的方差分析拉丁方設(shè)計的方差分析交叉設(shè)計的方差分析析因設(shè)計的方差分析正交設(shè)計的方差分析重復(fù)測量資料的方差分析協(xié)方差分析108整理課件【例9】觀察某中藥治療活動期系統(tǒng)性紅斑狼瘡的療效，12例患者分為治療組和對照組，治療組給予中藥口服治療，對照組給予撫慰劑治療，以中醫(yī)證候積分為觀察指標(biāo)，觀察12周，結(jié)果見表，分析此中藥的治療效果。109整理課件110整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“組別〞、“治療前〞、“第4周〞、“第8周〞、“第12周〞5個變量。對組別進行定義。111整理課件第二步：將12組數(shù)據(jù)及伴隨的組別依次錄入SPSS，形成12行5列的數(shù)據(jù)集。112整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→重復(fù)度量113整理課件第四步：在重復(fù)度量，對話框中，因子下方級別數(shù)處寫“4〞，移入右側(cè)。114整理課件第五步：點擊定義。在重復(fù)度量對話框中，群體內(nèi)部變量里依次定義治療前、第4周、第8周、第12周。將組別移入因子列表。115整理課件第六步：設(shè)置模型。在群體內(nèi)模型處移入因子1，在群體間模型中移入“組別〞。116整理課件第七步：設(shè)置選項。勾上“描述統(tǒng)計〞。117整理課件結(jié)果解讀1第八步：完成，解讀結(jié)果118整理課件結(jié)果解讀2：球形檢驗119整理課件結(jié)果解讀3：主體內(nèi)效應(yīng)的檢驗120整理課件結(jié)果解讀4：主體間效應(yīng)的檢驗121整理課件多因素方差分析隨機區(qū)組設(shè)計的方差分析拉丁方設(shè)計的方差分析交叉設(shè)計的方差分析析因設(shè)計的方差分析正交設(shè)計的方差分析重復(fù)測量資料的方差分析協(xié)方差分析122整理課件在實際工作中，有時對指標(biāo)有影響的其他因素很難控制，這樣就有了處理因素以外的因素對觀察指標(biāo)產(chǎn)生了影響。這種扣除或均衡不可控因素影響的方法叫協(xié)方差分析。123整理課件【例10】在中藥降壓寧的臨床試驗中，得資料見表，用治療前數(shù)值作協(xié)變量，比較試驗組與對照組治療后舒張壓的差異。124整理課件125整理課件SPSS軟件操作第一步：建立“用藥前〞、“用藥后〞、“組別〞三個變量。126整理課件第二步：將30對用藥前后數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)及其伴隨的組別依次錄入SPSS，形成30行3列的數(shù)據(jù)集。127整理課件第三步：選擇分析→一般線性模型→單變量128整理課件第四步：在單變量對