04第四章 factorial design and analysis2.ppt

析因设计与统计分析 郜艳晖广东药学院卫生统计学教研室 提纲 单处理因素设计复习医学中的两个实例析因设计的特点析因设计中的三种效应析因设计的方差分析SAS软件实现 单处理因素设计 完全随机设计 无配伍因素 随机区组设计 一种配伍因素 拉丁方设计 两种配伍因素 交叉设计 时期效应 顺序效应 共同特点 只含一个处理因素 不能分析因素间的交互作用 细胞培养 温度 添加剂 湿度 培养基 强生婴儿热痱粉 薄荷醇 香精 桉叶油 滑石粉 析因设计研究多个处理因素研究因素间交互作用 析因设计类型 完全随机分组的析因设计两因素两水平析因设计也称2 2析因设计多因素多水平析因设计如2 2 2设计 2 2 3设计 2 3 2 2设计等带区组因素的析因设计 析因设计类型 例1缺铁性贫血病人的疗效观察 12例病人随机分为4组 每组给予不同的治疗 一个月后 检查各组病人的红细胞增加数x 析因设计类型 例2某研究室人员观察三种因素对淋巴细胞转化试验结果的影响 三种因素对淋巴细胞转化试验结果 A 原料种类 B 培养液种类 C 植物血凝素浓度 析因设计的特点 至少有2个处理因素 每个因素至少有2个水平 各因素各水平下的全面组合 每种组合条件下至少做2次独立重复试验 试验实施时 所有因素是同时施加的 分析时 各因素在专业上的地位是平等的 析因设计的优缺点 优点 可用于分析全部主效应 即各个单因素的作用 和因素之间的各级交互效应 即任两个因素之间的作用 任三个因素之间的作用 的大小 缺点 当因素较多或因素的水平数较多时 需要的试验次数太多 析因设计中的三种效应 交互效应 interactioneffect 单独效应 simpleeffect 主效应 maineffect 析因设计中的三种效应 2 2析因设计例1缺铁性贫血病人的疗效观察 0 4 0 2 1 3 表各种治疗方法组病人的红细胞增加数 交互效应 单独效应 主效应 析因设计中的三种效应 析因设计中的三种效应 交互效应 两因素不是各自独立的 而是一个因素的水平有改变时 另一个因素的效应也随之变化 则称两因素间存在交互效应 ab 0 a 0 b 0 则称A和B有协同作用 ab 0 a 0 b 0 则称A和B有拮抗作用 ab 0 a 0 b 0 则称A和B无交互作用 析因设计中的三种效应 单独效应 当其他因素的水平固定时 某一因素不同水平间的差别 A因素的单独效应 a 0 和 ab b B因素的单独效应 b 0 和 ab a 析因设计中的三种效应 主效应 某一因素各水平间的平均差别 A因素的主效应 a 0 ab b 2 B因素的主效应 b 0 ab b 2 当没有交互效应时 主效应 单独效应 析因设计的方差分析 总变异 A因素变异 B因素变异 AB交互作用变异 误差变异 SS总 SSA SSB SSAB SS误差 总 A B AB 误差F MSA MS误差F MSB MS误差F MSAB MS误差 析因设计的方差分析 数据录入格式 dataa doa 1to2 dob 1to2 don 1to3 inputx output end end end cards 0 70 80 9 SAS统计分析 SAS统计分析 SAS程序 Procglmdata a Classab Modelx aba b Run SAS统计分析 结果输出 主效应和交互效应的方差分析表 SAS统计分析 有交互效应时 需要分析单独效应Lsmeansa b slice b 控制b因素在不同水平下 显示a因素的作用 Lsmeansa b slice a 控制a因素在不同水平下 显示b因素的作用 Run 对均衡设计 lsmeans语句计算各组的算术平均数 对非均衡设计 lsmeans语句计算各组的最小二乘均值 SAS统计分析 结果输出 SAS统计分析 结果输出 析因设计分析策略 先分析两因素是否存在交互效应 不存在存在如果存在交互作用 通过计算样本均数确认是协同作用还是拮抗作用 主效应是否有统计学意义 单独效应是否有统计学意义 析因设计的两两比较 有交互效应时Procglmdata a Classab Modelx aba b Lsmeansa b tdiff 计算各组的最小二乘均数及两两比较 Run SAS统计分析 TheGLMProcedureLeastSquaresMeansLSMEANabxLSMEANNumber110 800000001121 200000002211 000000003222 100000004 SAS统计分析 LeastSquaresMeansforEffecta btforH0 LSMean i LSMean j Pr t DependentVariable xi j12341 4 89898 2 44949 15 92170 00120 0400 000124 8989792 44949 11 02270 00120 0400 000132 44949 2 44949 13 47220 04000 0400 0001415 9216811 022713 47219 0001 0001 0001 带区组因素的析因设计 例2p63 dataexample2 doa 1to2 dob 1to2 doc 1to3 inputx output end end end cards 27 223 224 824 624 222 239 543 145 238 639 533 0 procglm classabc modelx abca b run 带区组因素的析因设计 SourceDFTypeIIISSMeanSquareFValuePr Fa1716 1075000716 107500087 55 0001b136 400833336 40083334 450 0794c23 76166671 88083330 230 8013a b113 020833313 02083331 590 2539 2 2 2析因设计 例3p65研究目的 如何搭配饲料可以使实验动物体重增加的更多 2 2 2析因设计 dataexample3 doa 1to2 dob 1to2 doc 1to2 inputx output end end end cards 0 540 740 430 520 690 760 610 550 550 610 50 490 540 730 570 48 2 2 2析因设计 procglm classabc modelx abca ba cb ca b c run 2 2 2析因设计 SAS输出结果 SourceDFTypeIIISSMeanSquareFValuePr Fa10 014101560 014101562 510 1185b10 113064060 1130640620 15 0001c10 001314060 001314060 230 6303a b10 000039060 000039060 010 9338a c10 011289060 011289062 010 1616b c10 070889060 0708890612 640 0008a b c10 002626560 002626560 470 4966 2 2 2析因设计 b和c的单独效应 lsmeansb c slice b lsmeansb c slice c run 2 2 2析因设计 bcxLSMEAN110 62375000120 68125000210 60625000220 53062500 2 2 2析因设计 b cEffectSlicedbybforxSumofbDFSquaresMeanSquareFValuePr F110 0264500 0264504 710 0342210 0457530 0457538 160 0060 b cEffectSlicedbycforxSumofcDFSquaresMeanSquareFValuePr F110 0024500 0024500 440 5114210 1815030 18150332 35 0001 2 2 2析因设计 两两比较lsmeansb c tdiff run 2 2 2析因设计 i j12341 2 171350 6608453 5166420 03420 51140 000922 1713492 8321955 6879910 03420 0064 00013 0 66085 2 832192 8557960 51140 00640 00604 3 51664 5 68799 2 85580 0009 00010 0060 3 2 2析因设计 例4p69研究目的 在基础液中无添加剂时 选用哪种基础液 哪种血清 哪种血清浓度 更适合钩端螺旋体的培养 3 2 2析因设计 procglm classabc modelx abca ba cb ca b c run dataexample4 doa 1to3 don 1to4 dob 1to2 doc 1to2 inputx output end end end end dropn cards 14261260604110811831599108188620001410487831 3 2 2析因设计 SourceDFTypeIIISSMeanSquareFValuePr Fa2107712 79253856 3960 340 7169b16588972 0006588972 00041 09 0001c1573781 333573781 3333 580 0666a b295267 37547633 6880 300 7448a c247553 29223776 6460 150 8627b c110502 08310502 0830 070 7995a b c290938 04245469 0210 280 7547 3 2 2析因设计 lsmeansb tdiff run H0 LSMean1 LSMean2bxLSMEANtValuePr t 11545 041676 41 00012804 04167 3 2 2析因设计 例5p72研究目的 在基础液中无添加剂时 选用哪种基础液 哪种血清 哪种血清浓度 更适合钩端螺旋体的培养 3 2 2析因设计 SourceDFTypeIIISSMeanSquareFValuePr Fa2679967 375339983 6884 980 0123b14184873 5214184873 52161 26 0001c1238713 021238713 0213 490 0697a b2705473 042352736 5215 160 0107a c2107005 54253502 7710 780 4646b c11089922 6881089922 68815 960 0003a b c2922307 375461153 6886 750 0032 3 2 2析因设计 a b c的单独效应lsmeansa b c slice a b lsmeansa b c slice a c lsmeansa b c slice b c run 3 2 2析因设计 a b cEffectSlicedbya bforxSumofabDFSquaresMeanSquareFValuePr F1116821126821129 990 00321218580 5000008580 5000000 130 725121114965149650 220 642622168450684501 000 323531186264186264112 630 001132172120172120110 560 0025 3 2 2析因设计 a b cEffectSlicedbya cforxSumofacDFSquaresMeanSquareFValuePr F1111370261370262 010 16531211660753166075324 31 00012111762503176250325 80 00012211412040141204020 67 00013112217782217783 250 08003211708476170847625 01 0001 3 2 2析因设计 a b cEffectSlicedbyb cforxSumofbcDFSquaresMeanSquareFValuePr F112154287477143711 290 0002122142408712041 040 36302124781882390943 500 040822