重复测量资料方差分析
方差分析(重复测量)
诱导
患者
方法
序号
T0
t3
A
1
120
A
2
118
A
3
119
A
4
121
A
5
127
B
6
121
B
7
122
B
8
128
B
9
117
B
10
118
C
11
131
C
12
129
C
13
123
C
14
123
C
15
125
麻醉诱导时相
t1 t2 t4
108
112
120
117
109
115
H uy nh-F eldt
2336.453
Low er-bound
2336.453
B * G RO U PS phericity A ssum ed 837.627
G reenhouse-G eisser 837.627
H uy nh-F eldt
837.627
Low er-bound
837.627
T es ts of Within-Sub je cts Effe cts
M easure: M E A S U RE _1
S ource
Ty pe III Sum of S quares
B
S phericity A ssum ed 2336.453
G reenhouse-G eisser 2336.453
Within SubjectsMEfafuecthly 's WC hi-Square
重复测量方差分析
重复测量方差分析1. 引言重复测量方差分析（Repeated Measures Analysis of Variance, RM-ANOVA）是一种统计方法，用于分析在不同时间点或不同处理条件下对同一组个体或样本进行多次测量的数据。
通过比较不同时间点或处理条件下的测量结果，我们可以确定是否存在显著的差异，并了解时间或处理对测量结果的潜在影响。
本文档将介绍重复测量方差分析的基本原理、假设条件、计算方法和结果解读，并提供使用Markdown格式编写重复测量方差分析报告的示例。
2. 基本原理重复测量方差分析的基本原理是基于方差分析（ANOVA）方法，但相对于普通的单因素方差分析，重复测量方差分析考虑了测量数据间的相关性。
在重复测量设计中，同一个个体或样本在不同时间点或处理条件下进行多次测量，因此测量数据之间存在一定的相关性。
为了解决相关性的问题，重复测量方差分析使用了独特的矩阵分解方法，将总体方差分解为组内方差和组间方差。
通过计算组间方差与组内方差的比值，可以判断不同时间点或处理条件下的测量结果是否存在显著差异。
3. 假设条件在进行重复测量方差分析之前，需要满足以下假设条件：•正态性假设：每个时间点或处理条件下的测量结果应当服从正态分布。
•同方差性假设：每个时间点或处理条件下的测量结果应具有相同的方差。
•相关性假设：各个时间点或处理条件下的测量结果之间应具有一定的相关性。
如果数据不满足正态性、同方差性或相关性假设，需要采取适当的数据转换、方差齐性检验或相关性分析等方法进行处理。
4. 计算方法重复测量方差分析的计算方法可以通过计算F统计量来进行。
具体步骤如下：步骤1：计算总体方差首先计算总体方差SSTotal，即测量数据的总体波动情况。
步骤2：计算组间方差然后计算组间方差SSBetween，即不同时间点或处理条件下的测量结果之间的差异。
步骤3：计算组内方差接下来计算组内方差SSWithin，即测量数据在同一个时间点或处理条件下的波动情况。
重复测量设计资料的方差分析【57页】
T2
T3
T4
A
1
120
108
112
120
117
A
2
118
109
115
126
123
A
3
119
112
119
124
118
A
4
121
112
119
126
120
A
5
127
121
127
133
126
B
6
121
120
118
131
137
B
7
122
121
119
129
133
B
8
128
129
126
135
142
B
9
117
115
Ty pe III Sum of Squares
1020.100 1020.100 1020.100 1020.100
348.100 348.100 348.100 348.100 333.800 333.800 333.800 333.800
df 1
1.000 1.000 1.000
1 1.000 1.000 1.000
Measure: MEASURE_1
Sourc e TIME
TIME * 分 组
Error(TIME)
Sphericity Assumed Greenhouse-Geis ser Huynh-Feldt Low er-bound Sphericity Assumed Greenhouse-Geis ser Huynh-Feldt Low er-bound Sphericity Assumed Greenhouse-Geis ser Huynh-Feldt Low er-bound
重复测量设计的方差分析
u 随机区组设计 ●处理因素在区组内随机分配； 每个区组内实验单位彼此独立。
第二节
重复测量数据 的两因素两水平分析
高血压患者治疗前后的舒张压(mmHg)
处理组 a1
对照组(安慰剂组)a2
顺序号 治疗前 治疗后 合计(Mj) 顺序号 治疗前 治疗后 合计(Mj)
●处理因素在区组内随b机1分配； b2
118
124
-6
132
122
10
134
132
2
114
96
18
118
124
-6
128
118
10
118
116
2
132
122
10
120
124
-4
134
128
6
1248
1206
42
124.8
120.6
4.2
7.90
9.75
8.02
三、重复测同相量一关受的设试。计者的(单血样因重素复测)量的结果是高度
受试者血糖浓度(mmol/L)
214
17
118
明“服8药”有效； 138
122
260
18
132
重复测量设计与随机区组设计区别
降压药9物与安慰剂间疗12效6差别无统计学1意08义；
234
19
120
注若意球事 对1项称0 1性、质单不因能素满实足1验2，重4则复方测差量分数析据的1分F0析值6是偏大的，2增3大0了犯第一类错2误0 的概率。 134
重复测量设计的方差分析
讲课内容
第一节 重复测量资料的数据特征 第二节 重复测量数据的两因素两水平分析
重复测量数据方差分析
74.4
77.0
75.2 77.4
82.6
80.4
81.2 79.6
68.6
65.0
63.2 63.4
79.0
77.0
73.8 72.5
69.4
66.8
64.4 60.8
72.6
71.0
68.2 70.2
72.4
72.6
72.8 72.6
75.6
73.4
73.4 72.2
80.0
78.0
76.4 74.8
7.90
9.75 8.02
经检验处理组与对照组的差值 d 方差不齐（F S12 / S22 6.58 ， P 0.01），不符合两均数比较 t 检验的前提条件。
设置对照旳前后测量设计
前后测量数据间存在明显差别时，并不能阐明这种差 别是由前后测量之间施加旳处理所产生，还是因为存 在于前后两次测量之间旳时间效应所致。
比较
表9-2 两种措施对乳酸饮料中脂肪含量旳测定成果(%)
编号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
哥特里－罗紫法
0.840 0.591 0.674 0.632 0.687 0.978 0.750 0.730 1.200 0.870
脂肪酸水解法
0.580 0.509 0.500 0.316 0.337 0.517 0.454 0.512 0.997 0.506
受试 对象j
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
剂型 k
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
服药后测定时间i(周)
重复测量方差分析
重复测量方差分析1.理论重复测量：指对同一批研究对象先后施加不同的实验（或在不同的场合）进行测量。
重复测量方差分析：研究在不同的实验或（不同场合）之间是否有差异，或条件和处理间交互项是否有差异。
变量应满足：因变量为连续型随机变量，因素为分类变量。
正态性：不同条件下的个体取自相互独立的随机样本，其总体需满足近似正态分布。
方差齐性：不同条件下的总体方差相等。
满足球形假设：因变量的方差-协方差矩阵满足球形交互项项两两比较结果需要借助语法。
图1交互项两两比较语法2.重复测量方差分析操作步骤操作步骤第一步：首先将数据导入spss中并进行赋值，后点击分析、一般线性模型、重复测量。
图2重复测量方差分析操作步骤第一步操作步骤第二步：进入图中对话框后首先定义主体因子名及实验次数点击添加，后添加测量名称（先在测量名称框中输入名称、后点击添加）点击定义。
图3定义因子操作步骤第三步：定义完成后进入图中对话框后、先将对应的变量放入对应的变量框中，点击事后比较将因子框内的因子放入事后比较框中，勾选假定等方差（LSD）、不假定等方差（塔姆黑尼），点击继续。
图4事后比较勾选操作步骤第四步：点击选项将因子框中的因子放入平均值框中，勾选描述统计、齐性检验，点击继续、确定。
图5选项勾选然后重复测量方差分析的主体间因子、描述统计、等同性检验、主体内效应检验、主体因子事后比较结果就出来了。
图6描述统计结果图7主体内效应操作步骤第一步：点击分析、一般线性模型、重复测量。
图8操作步骤第一步第二步：点击定义。
图9点击定义第三步：进入图中对话框后，点击粘贴。
图10点击粘贴第四步：进入语法编辑窗：在红色框内放入对应的语法（可参考图中语法进行编辑），后选中语法点击红色框内的绿色箭头。
图11语法编写5.交互项结果然后重复测量方差分析的主体因子和因子交互项的主体内因子、主体间因子、描述统计、博克斯等同性酱油结果就出来了。
图12描述统计主体内效应检验、主体内对比检验、误差方差的莱文等同性检验。
第十四章 重复测量的资料方差分析
编号
治疗前
治疗后
差值
1
130
114
16
2
124
110
14
3
136
126
10
4
128
116
12
5
122
102
20
6
118
100
18
7
116
98
18
8
138
122
16
9
126
108
18
10
124
106
18
X
126.2
110.2
16.0
S
7.08
9.31
3.13
比较
表3-3 两种方法对乳酸饮料中脂肪含量的测定结果(%)
SS
MS
F
P
总变异
14 0.5328
处理间
2 0.2280 0.1140 11.88 <0.01
区组间
4 0.2284 0.0571 5.95 <0.05
误差
8 0.0764 0.0096
2．重复测量设计区组内即同一受试者 的重复测量数据是高度相关的。例如，计 算表 12-3 中各时间点数据间的相关系数 结果见表 12-6。
表12-4 表 12-3数据的方差分析表
变异来源 自由度 SS MS F
P
总变异
31 5.751
区组(受试者)
7
2.828 0.361 27.77 <0.01
放置时间
3
2.959 0.986 75.85 <0.01
误差
21 0.264 0.013
表12-7 表12-3数据“球对称”检验结果
第十章方差分析重复测量资料的方差分析
第十章方差分析重复测量资料的方差分析重复测量设计是一种常用的实验设计方法，特指对同一组被试在不同时间点或不同条件下进行多次测量的实验。
在这种实验设计中，同一组被试的多次测量数据间存在相关性，因此不能简单地使用传统的方差分析方法来分析数据。
为了解决这个问题，可以使用重复测量方差分析方法。
重复测量的方差分析方法可以分为两种：一元重复测量方差分析和多元重复测量方差分析。
一元重复测量方差分析是指只有一个自变量的重复测量设计，而多元重复测量方差分析是指有两个及以上自变量的重复测量设计。
一元重复测量方差分析的基本模型是：Yij = μ + αi + βj + (αβ)ij + εij其中，Yij是第i组第j次测量的观察值，μ是总均值，αi是第i 组的效应，βj是第j次测量的效应，(αβ)ij是第i组第j次测量的交互效应，εij是误差项。
在这个模型中，我们要检验的主要效应是组效应，即是否存在组间差异。
同时，还可以检验时间效应、组内差异以及组间×时间的交互效应。
检验组效应的方法可以使用F检验或t检验。
F检验是比较组间均值之间的差异是否显著，而t检验则是比较每个组的均值与总体均值之间的差异是否显著。
另外，还可以使用Levene检验来检验组间方差的齐性。
如果数据满足方差齐性的假设，则可以使用传统的重复测量方差分析方法进行分析；如果不满足方差齐性的假设，则可以使用非参数的方法，如Friedman检验。
多元重复测量方差分析的基本模型是：Yijk = μ + αi + βj + γk + (αβ)ij + (αγ)ik + (βγ)jk + (αβγ)ijk + εijk其中，Yijk是第i组第j次第k条件下的观察值，μ是总均值，αi 是第i组的效应，βj是第j次测量的效应，γk是第k条件的效应，(αβ)ij、(αγ)ik、(βγ)jk和(αβγ)ijk是交互效应，εijk是误差项。
多元重复测量方差分析的检验方法与一元重复测量方差分析类似，可以使用F检验或t检验来检验各个主要效应的显著性。
定量数据重复测量的方差分析
定量数据重复测量的方差分析引言。
在科学研究中，我们经常需要对同一组对象进行多次测量，以便得到更加准确和可靠的数据。
在这种情况下，我们需要进行方差分析来确定测量结果的差异是否显著。
本文将介绍定量数据重复测量的方差分析方法及其应用。
一、方差分析的基本原理。
方差分析是一种用于比较两个或多个组之间差异的统计方法。
在定量数据重复测量的情况下，我们通常使用重复测量方差分析（Repeated Measures ANOVA）来分析数据。
重复测量方差分析可以用于比较同一组对象在不同时间点或不同条件下的测量结果之间的差异。
重复测量方差分析的基本原理是利用组内变异和组间变异之间的比较来判断测量结果的差异是否显著。
组内变异是指同一组对象在不同时间点或不同条件下的测量结果之间的差异，而组间变异是指不同组对象之间的测量结果之间的差异。
通过比较组内变异和组间变异的大小，我们可以判断测量结果的差异是否由于不同时间点或不同条件引起。
二、重复测量方差分析的假设。
在进行重复测量方差分析时，我们需要满足以下几个假设：1. 同质性方差假设，不同组对象在不同时间点或不同条件下的测量结果的方差相等；2. 正态分布假设，测量结果符合正态分布；3. 独立性假设，不同组对象在不同时间点或不同条件下的测量结果相互独立。
如果以上假设不成立，我们需要采取相应的方法来处理数据，例如进行变换或者使用非参数方法进行分析。
三、重复测量方差分析的步骤。
进行重复测量方差分析的步骤如下：1. 确定研究设计，确定需要比较的组别以及重复测量的时间点或条件；2. 收集数据，收集不同组对象在不同时间点或不同条件下的测量结果；3. 检验假设，对数据进行正态性检验和同质性方差检验，如果假设不成立，则需要进行相应的数据处理；4. 进行方差分析，利用统计软件进行重复测量方差分析，得出组间变异和组内变异的比较结果；5. 进行事后检验，如果方差分析结果显著，我们需要进行事后检验来确定具体哪些组别或时间点之间存在显著差异；6. 结果解释，根据方差分析和事后检验的结果，对测量结果的差异进行解释和讨论。
重复测量资料的方差分析
重复测量资料的方差分析什么是重复测量资料？重复测量资料是指在同一物件上，经过多次测量所得的一组数据。
它可以用于评估测量装置或人员的准确度和可靠性，或对同一样品在不同时间或不同实验条件下的实验测量结果进行比较。
方差分析方差分析是一种分析比较不同组别之间差异的统计方法，它可以判断一个因素对实验结果的影响是否显著。
在重复测量资料的分析中，方差分析可以用于确定是否存在个体之间的显著差异。
重复测量资料的方差分析方法在重复测量资料的方差分析中，采用的是双因素重复测量资料的方差分析方法。
这种方法包括两个因素：测量因素和重复因素。
测量因素是要分析的因素，重复因素是指对同一物件进行多次测量，每次测量之间都存在一定程度的差异，重复因素会产生误差。
以下是双因素重复测量资料的方差分析步骤：步骤一：确定方差来源方差来源包括测量因素、重复因素以及随机误差。
其中测量因素和重复因素可以用于计算方差，而随机误差则不能。
步骤二：计算平方和平方和是指每个因素所产生的方差之和。
计算平方和的公式如下：•总平方和（TSS）：TSS=SSA+SSB+SSAB+SSE•因素A的平方和（SSA）：SSA=n∑(yij-y··)2/a-1•因素B的平方和（SSB）：SSB=n∑(yij-y··)2/b-1•因素AB的平方和（SSAB）：SSAB=n∑(yij-yi·-y·j+y··)2/(a-1)(b-1)•误差平方和（SSE）：SSE=TSS-SSA-SSB-SSAB其中，n是每组数据的测量次数，a和b是因素A和因素B的水平数，yij是第i个个体在第j次测量中的数据，yi·是第i个个体在所有测量中的均值，y·j是所有个体在第j次测量中的均值，y··是所有测量数据的均值。
步骤三：计算自由度自由度是指某一因素或误差中可变的部分，计算自由度的公式如下：•总自由度（DFS）：dfs=nab-1•因素A的自由度（DFA）：DFA=a-1•因素B的自由度（DFB）：DFB=b-1•因素AB的自由度（DFAB）：DFAB=(a-1)(b-1)•误差自由度（DFE）：DFE=dfs-DFA-DFB-DFAB步骤四：计算均方值均方值是平方和与自由度的比值，计算均方值的公式如下：•因素A的均方值（MSA）：MSA=SSA/DFA•因素B的均方值（MSB）：MSB=SSB/DFB•因素AB的均方值（MSAB）：MSAB=SSAB/DFAB•误差的均方值（MSE）：MSE=SSE/DFE步骤五：计算F值F值是均方值之比，计算F值的公式如下：•因素A的F值（FA）：FA=MSA/MSE•因素B的F值（FB）：FB=MSB/MSE•因素AB的F值（FAB）：FAB=MSAB/MSE步骤六：计算P值P值是指一个F分布的概率值，计算P值需要使用F分布表。
重复测量方差分析
SPSS学习笔记之——重复测量的多因素方差分析1、概述重复测量数据的方差分析是对同一因变量进行重复测量的一种试验设计技术。
在给予一种或多种处理后，分别在不同的时间点上通过重复测量同一个受试对象获得的指标的观察值，或者是通过重复测量同一个个体的不同部位（或组织）获得的指标的观察值。
重复测量数据在科学研究中十分常见。
分析前要对重复测量数据之间是否存在相关性进行球形检验。
如果该检验结果为P﹥0.05，则说明重复测量数据之间不存在相关性，测量数据符合Huynh-Feldt条件，可以用单因素方差分析的方法来处理；如果检验结果P﹤0.05，则说明重复测量数据之间是存在相关性的，所以不能用单因素方差分析的方法处理数据。
在科研实际中的重复测量设计资料后者较多，应该使用重复测量设计的方差分析模型。
球形条件不满足时常有两种方法可供选择：（1）采用MANOVA（多变量方差分析方法）；（2）对重复测量ANOVA检验结果中与时间有关的F值的自由度进行调整。
2、问题新生儿胎粪吸入综合征（MAS）是由于胎儿在子宫内或着生产时吸入了混有胎粪的羊水，从而导致呼吸道和肺泡发生机械性阻塞，并伴有肺泡表面活性物质失活，而且肺组织也会发生化学性炎症，胎儿出生后出现的以呼吸窘迫为主，同时伴有其他脏器受损现象的一组综合征[11]。
血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是一种有丝分裂原，它特异作用于血管内皮细胞时，能够调节血管内皮细胞的增殖和迁移，从而使血管通透性增加。
而本实验旨在通过观察分析给予外源性肺表面活性物质治疗前后胎粪吸入综合征患儿血清中VEGF的含量变化，评价药物治疗的效果。
将收治的诊断胎粪吸入综合症的新生儿共42名。
将患儿随机分为肺表面活性物质治疗组（PS组）和常规治疗组（对照组），每组各21例。
PS组和对照组两组所有患儿均给予除用药外的其他相应的对症治疗。
PS组患儿给予牛肺表面活性剂PS70mg/kg治疗。
重复测量资料的方差分析
浙江大学医学院流行病与卫生统计学教研室 沈毅
协方差阵的球形性质是指该矩阵主对角线元素（方差）
相等、非主对角线元素（协方差）为零。用Mauchly氏法
检验协方差阵的球形性质。Mauchly氏检验的 P值若大于
研究者所选择的显著性水准α时，说明协方差阵的球形性
质得到满足。否则，必须对与时间有关的F统计量的分子、
（1）Greenhouse-Geisser调整系数
(G
G
)
为：
a2 (sk2k s2 )2
(a
1)
k
l
(sk2l )2 (2a)(
k
(sk2
)2
)
a
2
(
s
2
)2
(10 2)
式（10-2）中的 sk2l 是矩阵（10-1）中第k行第l列元素，
浙江大学医学院流行病与卫生统计学教研室 沈毅
SAS程序给出本例的协方差阵Mauchly球形性检验的结果为P
＝0.1628，故不必进行自由度的调整。查F界值表得：F0.01（3，24） ＝3.01，F0.01（3，24）＝4.72。本例处理因素的F值为8.22，大于 F0.01（3，24），故拒绝无效假设，说明处理因素间的差别具有统计 学意义。
当 1.0时，取＝1.0。
浙江大学医学院流行病与卫生统计学教研室 沈毅
2．调整规则 只对具有重复测定性质的时间效应的
F值的自由度，和处理时间交互作用的F值的自由度进行
调整。由于F值有两个自由度v1和v2，调整的分子自由
度
v1' v1× ,
，分母自由度 v2'
重复测量设计资料的方差分析SPSS操作
重复测量设计资料的方差分析SPSS操作
1、环境准备
1.1.首先在安装SPSS统计软件，在进行数据分析时，打开SPSS统计
软件，创建新文档，完成环境准备。
2、数据载入
2.1.将重复测量数据载入SPSS，可以通过文件菜单打开。
2.2.载入数据时，需要指定变量的类型，如字符型、数值型等。
3、变量转换
3.1.在方差分析中，重复测量设计需要把成对数据转换成单个观察值，以便进行分析。
3.2.将重复测量变量用SPSS的“变量转换”功能进行变换，变换类
型可以选择“算术变换”。
3.3.在变换过程中，需要指定新变量的表达式，如取均值、差值等，
以计算新变量的值。
4、数据检验
4.1.在得到变量后，需要对数据进行检验，以检验数据的有效性、完
整性和准确性。
4.2.可以使用SPSS的“数据检验”功能，检查变量是否正确转换，
此外，也可以使用“数据缺失标记”、“偏度-峰度检验”等功能，以检
查变量的数据情况。
5、方差分析
5.1.方差分析是重复测量设计中的主要统计分析方法，可以用来检验两个或多个样本之间的差异。
5.2.在SPSS中，可以使用“多因素方差分析”功能，设置因变量和自变量，进行分析。
5.3.在运行分析时。
重复测量方差分析报告
前后测量设计和配对设计的区别
配对设计可随机分配同一对子的试验单位,同 期观察试验结果,而前后测量设计则不能同期 观察试验结果；
配对设计比较两种处理的差别,前后测量设计 比较某种处理前后的差别；
前后测量设计在推断处理是否有效时需假定 测量时间对观察结果没有影响.
前后测量设计和配对设计的区别
配对设计要求每组观察结果和差值相互独立, 且差值服从正态分布,前后测量设计差值通常 与前一次观察存在相关关系；
重复测量设计
当前后测量设计的重复测量次数≥3时,则所得 观察结果称为重复测量数据.
表12-5 20例患者手术前后症状评分
处理 分组
A A …… B B
手术 前
0.60 1.42 …… 2.71 1.80
10天 0.67 3.40 …… 2.04 1.40
手术后 2月 4月 6月 2.84 2.10 2.00 4.10 2.92 2.65 …… …… …… 2.61 2.17 2.15 1.00 1.30 2.40
18 128.633
Sig. .000
.226
处理<A>的检验结果,F=1.574,P=0.226 组间误差项
表12-10 重复测量设计两因素两水平的方差分析表
变异来源 组间（对象）
干预（A） 组间误差 组内（重复） 时间（B） AB交互作用 组内误差
自由度 19 1 18 20 1 1 18
SS MS 2517.9 202.5 202.5 2314.5 128.6 1702.0 1020.1 1020.1 348.1 348.1 333.8 18.54
5
4 0
45
90
135
放置时间(分钟)
重复测量资料的方差分析
ˆ ˆ ˆ2 2k 式中中的 s 是协方差矩阵中的第 k 行第 l 列元素， s ＝ ( = (∑ s ) / a 是主对角线元素的平均值， s = (∑ s ) / a 是第 k 行的平均值。
ε ˆ 的取值在 1.0 与 1/(a -1)之间。
ε =ˆˆ ˆ分子自由度ν 1 =ν 1 ⨯ε 分母自由度ν 2 =ν 2 ⨯ε 。
具体计算时可用或ε 代替。
用 调整所得的ν 1 及ν 2 的 F 值查临界值表，得 F α (ν ' ,ν ' ) 。
由于ε≤ 1.0，所以调整后的重复测量资料方差分析重复测量（repeated measure ）是指对同一观察对象的同一观察指标在不同时间 点上进行的多次测量，用于分析该观察指标在不同时间上的变化特点。
这类测量 资料在临床和流行病学研究中比较常见，例如，为研究某种药物对高血压病人的 治疗效果，需要定时多次测量受试者的血压，以分析其血压的变动情况。
1、 重复测量资料方差分析中自由度调整方法1.调整系数 ε 的计算有两个调整系数，第一个是 Greenhouse-Geisser 调整系数 ε (G - G ε ) ，计算 公式为ε =a 2(s kl - s 2) 2(a -1)[∑ ∑ (s kl ) 2 - (2a )(∑ (s 2 ) 2 ) + a 2 (s 2 ) 2 ]k l kkl 2 2 ∑∑ s k l 2 kl ) / a 2 是所有元素的总平均值， s 2 kk l2 2 ll2 2 kkll 第 2 个系数是 Huynh-Feldt 调整系数 ε (H - F ε ) 。
研究表明，当 ε 真值在 0.7 以上时，用 ε 进行自由度调整后的统计学结论偏于保守，故 Huynh 和 Feldt 提 出用平均调整值 ε 值进行调整。
ε 值的计算公式为ng (a - 1)ε - 2 (a - 1)[(n - 1)g - (a - 1)ε ]式中中的 g 是对受试对象的某种特征（如年龄或性别）进行分组的组数，n 是每组的观察例数。
方差分析重复测量资料的方差分析
二、自由度调整方法1
二、自由度调整方法2
调整规则
第二节 单因素重复测量资料的 方差分析
重复测量资料的方差分析总思想： 将总变异分解为： 个体间（between subjects）变异 与 个体内（within subject）变异，
❖ 重复测量资料方差分析的条件： 1. 正态性 处理因素的各处理水平的样本个体之间是 相互独立的随机样本，其总体均数服从正态分布（；个体内不独立） 2. 方差齐性 相互比较的各处理水平的总体方差相等， 即具有方差齐同 3. 各时间点组成的协方差阵(covariance matrix)具有 球形性(sphericity)特征。
注：FEV1——最大呼气量
每一根线代表1只兔子
实例举例1
每一根线代表1位病人
实例举例2
重复测量设计的优缺点
v 优点：
每一个体作为自 身的对照，克服了个 体间的变异。分析时 可更好地集中于处理 效应.
因重复测量设计 的每一个体作为自身 的对照，所以研究所 需的个体相对较少， 因此更加经济。
• 缺点：
Repeated Measures Analysis of Variance
Univariate Tests of Hypotheses for Within Subject Effects
Adj Pr > F
Source
DF Type III SS Mean Square F Value Pr > F G - G H - F
time
4 41880.78808 10470.19702 50.77 <.0001 <.0001 <.0001
重复测量方差分析
随机区组设计
非处理因素
是将n个小鼠按出生体重相近的原则，4个一组 相配（称为区组）后，再随机分不同的水平组，
称为两因素方差分析。
应用条件
1. 各样本是相互独立的随机样本，均服 从正态分布。
2. 相互比较的各样本的总体方差相等， 具有方差齐性。
重复测量设计
一、重复测量资料的数据特征
⑶确定P值，做出推断结论：
根据专业知识和假设检验，直接由计算机所 给 P值做出推断结论。
按α=0.05水准，减肥药剂型k（片剂和胶囊），剂型 k与时间i的交互效应ki均不拒绝H0，无统计学意义， 还不能认为曲明不同剂型的减肥效果不同，也还不 能认为剂型k与时间i间有交互效应。而时间因素i拒 绝H0，接受H1，有统计学意义，可认为服用减肥药 盐酸西市曲明前后不同时间（8周、16周和24周）的 平均体重不全相同。
产生对比 组的方差
分析表
repeated time ? / ?m summary ;
Contrast(1)表示2个时间点，其中第1个时间点为参考点 Profile 表示1与2比、2与3比、3与4比 Helmert 表示在1个水平后与所有的水平比较
实习六
教材P125 例题4－6 P129 习题4
1. 重复测量数据的主要特征是什么？ 2. 重复测量SAS数据录入结构？ 3. 球对称性检验？ 4. 不同水平间与不同组间比较选项? 5. 推断结论？
表
国产药
进口药
分析结果
两样本重复测量数据方差分析结果
同一患者重复测量值就是组间差异 患者之间的个体差异就是组内误差
程序如下
两组重复测 量数据结构
相关分析结果 球对称性检验结果
重复测量设计资料的方差分析SPSS操作
Measure: MEASURE_1
Source FA C TO R1
FACTOR1 * GROUP
Erro r(F AC TO R 1)
Sphericity Assumed Greenhouse-Geisser Huyn h-Fe ld t Lo we r-bou nd Sphericity Assumed Greenhouse-Geisser Huyn h-Fe ld t Lo we r-bou nd Sphericity Assumed Greenhouse-Geisser Huyn h-Fe ld t Lo we r-bou nd
111
123
131
B
10
118
114
116
123
133
C
11
131
119
118
135
129
C
12
129
128
121
148
132
C
13
123
123
120
143
136
C
14
123
121
116
145
126
C
15
125
124
118
142
130
（二）分析步骤 1．建立数据文件 本例需建立6个变量： 诱导方法group：数值型，变量值定义：A=1； B=2； C=3 5个时相测量结果：诱导前收缩压T0 ；时相1收缩压T1 ；时相2收缩压T2 ； 时相3收缩压T3 ；时相4收缩压 T4 ；上述5个变量均为数值型，直接输入测量 数值。建立数据文件“例7-6.sav”如图7-23所示。
图7-23 数据文件“例7-6.sav”
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单变量重复测量方差分析
1. 单组重复测量 指同一组内（或接受同一种处理）的多个受试 者，在多个时间点上的反应变量所作的测量，又称 为单变量重复测量。
受试者 1 2 : n y11 y21 yn1 测量时间点 1 y12 y22 yn2 2 … … … … y1p y2p y np p
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区组号 A营养素 B营养素
1 2 3 4 5 6 7 8
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2. 重复测量设计区组内实验单位彼此不独立
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同一受试的血样重复测量结果是高度相关
提示：分析存在一定的复杂性。
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小结 重复测量资料
数据：对同一受试对象的某个观察指标进行连续观测所得
对差数用成对资料 t 检验推论两种处理 对差数用成对资料 t 检验推论该处理有 有无差别 无作用； 处理前后的相关与回归分析。
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21
重复测量设计与随机区组设计的区别？
1. 随机区组设计要求每个区组内实验单位彼此独立 处理因素只能在 区组内随机分配 每个实验单位接 受处理是不同的 见右表：
图 10. 附 2
旧剂型 新剂型
4
8
时间（小时）
12
某药新旧剂型血药浓度随时间的变化
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典型的重复测量资料
研究对象
1 2 3
时间点1
y11 y21 y31
时间点2
y12 y22 y32
…
… … …
时间点m
y1m y2m y3m
n
yn1
yn2Βιβλιοθήκη …ynm中国疾病预防控制中心
典型的重复测量资料
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重复测量资料的数据特征
当对同一受试对象在不同时间重复测量次数
p≥3时，称为重复测量设计或重复测量数据。
测量时间点 受试者 1 2 : n y11 y21 yn1
1
y12 y22 yn2
2
… … …
…
y1p y2p y np
p
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实例举例1
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重复测量资料分类 repeated measurement data
单变量重复测量方差分析 重复测量资料 多变量重复测量方差分析
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重复测量资料分类 repeated measurement data
单组 单变量重复测量方差分析 两组 重复测量资料 多变量重复测量方差分析
不同地区和环境营养状况。
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重复测量资料的常见误用
简单处理: 对平衡的重复测量资料，分别在各时间点上进 行分析
集合分析: 将各个体的几次不同观察值相加，得到该个体
的一个综合值，再进行比较分析 两阶段分析: 为每个研究对象独立拟合时间函数，再对拟 合结果求均数。
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将总变异分解为： 个体间（between subjects）变异 个体内（within subject）变异，
其中个体内变异是与重复因素有关的变量。
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平均值之间的多重比较
先采用配对t检验方法，计算 需比较的两两均数的t统计量， 然后将这些样本统计量t值与 Bonferroni临界t值进行比较。确 定P值是否大于α
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重复测量资料
（1）平衡资料：如果每一个体重复测量的时间和次数相同，
称为平衡资料。
（2）非平衡资料：不同个体重复测量的时间点不同，或重 复次数不同，称为非平衡资料。
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重复测量资料
同一受试对象的同一观察指标在不同时 间点上进行多次测量所得的资料，常用来分 析该观察指标在不同时间点上的变化。有时 是从同一个体的不同部位（或组织）上重复 测量获得的指标的观测值。
目的：就是比较不同时间点动态变化趋势的特征
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重复测量资料的特点
(1) 同一观察对象的重复测量值之间是非独立的，后一次测 量的数据可能受前一次测量结果的影响。这不符合传统 的统计分析方法中关于独立性的假设。
(2) 观察指标在所测量的时间范围内可能成趋势性变化。
(3) 观察值的变异来源较多，有来自个体内的变异，个体间 的变异，或更高水平上的变异；变异可能与时间有关， 或其他协变量有关。
不同时间点的污染情况进行动态监测 （3）结果变量的可重复性，如实验室中某仪器或实验的 准确性
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重复测量设计
重复测量设计（repeated measurement design）
受试者内设计（within-subject design） 是指同一观察对象的某观察指标在不同时间点上进行多次观 察，医学研究中十分常见。 如：儿童生长发育中多次测量 临床试验中患者接受治疗后在不同时间测量结果 流行病学研究中接受干预后多次随访观测结果
2.多组重复测量（多组并不等于多因素） 指将受试者按处理的不同水平分为几个组，对这些 组内的每一受试者，都在不同时间点对他们的反应变量 进行测量。
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重复测量资料方差分析的前提条件
重复测量资料方差分析的条件： 1. 正态性 处理因素的各处理水平的样本个体之间是相互独立的随机样本，其 总体均数服从正态分布； 2. 方差齐性 相互比较的各处理水平的总体方差相等，即具有方差齐同
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重复测量方差分析的球性假定
2 设 k、l为两个测定时点， 代表协方差阵中的元素。当k＝l时为方差， skl
k≠l时为协方差。共有a个测定时点，将这a个方差和（a-1）/2个协方差 排成协方差阵V为：
2 s11 2 s V 21 s2 a1 2 s12 2 s22 2 s1 a 2 s2 a 2 saa
对于yi与yj两时间点变量间差值 对应的方差可采用协方差矩阵 计算为：
s ( y1i y1 )( y2i y2 ) (n 1) y1i y2i y1i y2i n
2 sij 2 2 sii s jj
s
2 yi y j
s s 2s
2 yi 2 yj
胆固醇（mg%)的对数
每一根线代表1只兔子
6.5 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 实验前
图10.附1
处理组 对照组
5周后
10周后
两组家兔血清胆固醇的对数随时间的变化
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实例举例2
血药浓度（μ mol/L)
每一根线代表1位病人
180 150 120 90 60 30 0
表 A、B、C 3种营养素喂养 小白鼠所增体重（克） C营养素
50.10 47.80 53.10 63.50 71.20 41.40 61.90 42.20 58.20 48.50 53.80 64.20 68.40 45.70 53.00 39.80 64.50 62.40 58.60 72.50 79.30 38.40 51.20 46.20
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实际中：重复测量资料比独立资料更多见
●临床研究中，需要观察病人在不同时间的某些生 理、生化或病理指标的变化趋势，研究不同时间或 疗程的治疗效果。 ●流行病学研究中，观察队列人群在不同时间上的
发病情况。研究不同职业、性别人群实施某种控制
后，不同时间的多次效果考察。
●卫生学研究中，纵向观察儿童生长发育规律等，
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重复测量资料
重复测量资料，是重复测量设计中所获取的多次测量资料。
不同称谓：
纵向数据(Longitudinal data), 如在生长发育研究中 重复测量资料(Repeated measures data), 如在临床试验研究中 面板数据(Panel data), 如在社会学研究中
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重复测量方差分析模型
式中，μ为总均值，αg表示第g个处理水平的效 应，������j表示第j个测量时间点的效应，表示第g组第i 个受试者的效应，该效应为随机效应，表示处理因 素第g个水平在第j个测量时间点上的效应，也就是 处理因素与时间点的交互效应，为随机误差。
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至少有两个因素：处理因素、时间因素；
重复测量的试验结果按时间顺序固定排列，不能像随机区 组设计的处理那样随机排列。观察指标在所测量的时间范围 内可能成趋势性变化； 同一个体不同时间测量值之间高度相关； 观察值的变异来源较多，有来自个体内的变异，个体间的 变异，或更高水平上的变异；变异可能与时间有关，或其他
重复测量设计优缺点
减少样本含量 控制个体变异 非实验因素（干扰因素）
滞留效应（carry-over effect） 潜隐效应（latent effect） 学习效应（learning effect）
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重复测量设计与配对设计的区别？
配对设计与前后测量设计的区别与联系
配对设计 两种处理作用于同一对的两个个体 可以对两个个体同时观测 两个个体的实验观测结果相互独立 前后测量设计 一种处理作用于同一个体 同一个体两个不同时间的观测 两个不同时间观测结果常不相互独立
3. 各时间点组成的协方差阵(covariance matrix)具有球形性(sphericity)特征。
Box（1954）指出，若球形性质得不到满足，则方差分析的F值是有偏的，这 会造成过多的拒绝本来是真的无效假设(增加Ⅰ型错误)。
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重复测量方差分析的球性假定
方差是指在某一时点上测定值变异性的大小，而 协方差是指在两个不同时点上测定值相互变异性 的大小。 如果在某个时点上的取值不影响其他时点上的取 值，则协方差为0，反之，则不为0。 由方差协方差构成的矩阵称协方差阵。