重复测量的点,你确定真的GET到了?
在进⾏⼲预研究((Intervention study)或纵向研究(Longitudinal study)时,常会在不同研究时点(基线、多个随访期)对研究对象的某个或某些指标进⾏多次测量,这类资料就是经典的重复测量资料。如想要了解某降糖药的效果,分别于研究对象的基线和随访期第1、3、6和12个⽉的测量反映⾎糖控制的相关疗效指标。若要⽐较不同时间点的疗效有⽆差别,(单因素)⽅差分析的⽅法必然是不适⽤的。因为对于同⼀个体来说,前后的测量指标往往具有很强的相关性,这就违反了⽅差分析最基本的适⽤条件,即样本相互独⽴。
针对定量(如⾎压、⾎糖值)的重复测量资料,重复测量⽅差分析是⽬前较为常⽤的分析⼿段。可以了解不同组间某指标的时间变化趋势、处理与时间是否有交互作⽤,以及不同时点间组间⽐较的差异问题。
⼀、重复测量数据的特征和原理
1、时间因素:存在若⼲时点(≥2),每个研究对象在各时点下均有测量值。有时重复的变量与时间⽆关,可能是研究的不同部位、不同的仪器设备、不同科⽬的考试成绩等⾮随机的重复因素。
2、处理因素:存在⼀个或多个处理因素,这种处理是时间(重复)之外的,往往是重要的、要⽐较的分组变量。
3、交互作⽤:时间因素和处理因素的交互作⽤是重复测量分析的重要问题,是否存在交互作⽤,在分析和结果解释上差别较⼤。
4、适⽤条件:各处理⽔平的个体间是相互独⽴的随机样本(重复内不独⽴),符合正态分布,满⾜⽅差齐性;协⽅差矩阵(covariance matrix)满⾜球形性(sphericity)。
5、总体思想:重复测量⽅差⾮分析的思想和⽅差分析类似,即根据设计和需要将变异分解为多个部分,然后和随机误差相⽐较,判断某些变异是否有统计学意义。重复测量的变异主要分为组内变异(1、3)和组间变异(2)两个部分。(图1)。
⼆、⽰例及软件操作
将⼿术要求基本相同的15个患者随机分为3组,术中分别采⽤ A、B、C 3种⿇醉诱导剂,在T0~T4 5个时相分别测量患者收缩压,⽐较不同诱导剂对患者收缩压的影响。(孙振球主编《医学统计学》第5版P193)
2.1 软件处理及结果解释(SPSS)
2.1.1 数据整理
SPSS对重复测量数据有专门的分析模块。整理数据时,每1⾏代表1个研究对象,每1列分别代表1个时点的测量值,本例中收缩压有5个时点,故需要5个列变量,分别表⽰不同时点,图2(group中的1 2 3 分别代表分组)。(图2)
2.2.2 操作步骤
Analyze > General Linear model >Repeated Measures> 在弹出的窗⼝,⾃定义重复变量的名称(Within-Subjects Factor Name)及⽔平数(Number of levels),点击Add > Define > 依次选⼊重复变量(Within-Subjects Variables)和分组因素(Between-Subjects Factors) > 点击OK。(本例重复数为5,图3;图4)。
2.2.3 结果解释
球形性检验结果,P>0.05,认为满⾜球形性假设。若球对称性得不到满⾜,⽅差分析的F值是有偏的,会增⼤Ⅰ类错误的概率,此时需进⾏校正。Epsilon为校正系数,校正⽅法有Greenhouse-Geisser 法、Huynh-Feldt 法、Lower-bound法,其中Greenhouse-Geisser 法最常⽤(软件会⾃动给出校正结果)。(图5)
Tests of Within-Subjects Effects
时间效应和时间*分组交互效应的结果。由于满⾜球形性假设,所有结果均只需看第⼀⾏(若不满⾜,则分别看第⼆⾏)。结果显⽰时间(F=106.558,P<0.001)、时间和分组的交互作⽤具有统计学意义(F=19.101, P<0.001)。即不同时相下患者收缩压不同,⿇醉剂类型和时相具有交互作⽤。(图6)
简单的理解交互作⽤就是,如果⿇醉剂对收缩压有影响,时相对收缩压也有影响,⽽同⼀⿇醉剂在不同时相(同⼀时相下不同⿇醉剂)对收缩压的影响不同,就认为⿇醉剂和时相有交互作⽤(两种因素相互影响)。
Tests of Within-Subjects Contrasts
时间的趋势检验的结果。由于未进⾏数据拆分,本部分为总的趋势检验,其中
Linear~Order4分别为收缩压变化的时间趋势是否可以分别⽤1~4次⽅的曲线去解释,这部分的结果解释不同教材的描述并不⼀致。个⼈认为P>0.05时为该指标的变化满⾜对应曲线的趋势,本例中Linear~Order 4的P值均<0.05,故认为趋势可能需要⽤更⾼次项的模型去解释。⽽趋势检验的结果要与样本量结合起来,本例中总的样本量只有15⼈,⽤更⾼次项的模型去解释很明显是不合适的。(图7)
Tests of Between-Subjects Effects
组间效应的整体结果(将不同时间点平均),本例中就是不同⿇醉剂⼲预的效果有⽆差异。这部分的结果要和交互作⽤的结果联系起来,如果时间和分组因素有交互作⽤,组间效应是否有差异都不再重要,需要每个时间点进⾏两两⽐较。(图8)
2.2.4 不同时间点的两两⽐较
如果存在交互作⽤,处理组的单独效应就不能当做⼀个整体去直接⽐较(图8),⽽是要在每个时点分别两两⽐较。两两⽐较会增加I类错误的概率,故需要对检验⽔准进⾏校正。校正的⽅法要根据球形检验的结果合理选择,如果球形性假设满⾜,则可以选择相对不保守的⽅法,若球形检验结果不满⾜,则选择最保守的Bonferroni法。comparisons
不同时间点两两⽐较可以通过以下两种⽅法
1、Analyze > General Linear model > Multivariable> Dependent Variable(选择重复变量),Fixed Factors(选择分组变量),Post Hoc(选⼊分组,并选择Bonferroni法),点击OK。(图10)
Multiple Comparisons
为不同时点两两⽐较结果,根据各时点和分组标识,到相应结果,P<0.05时认为在该时点下,某两个⿇醉剂对收缩压的作⽤差异具有统计学意义。(图11)
Tests of Between-Subjects Effects
不同时点组间的整体差异,类似于⽅差分析中的整体是否有差异,结果看Correction Model 部分,本例的结果显⽰时相为t1、t3和t4时不同⿇醉剂的效果不同或不全相同。如果组别只有2组,则不会出Multiple Comparisons的结果,⽽只给出本部分的结果。(图12)
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