SPSS詳細(xì)操作:兩因素重復(fù)測(cè)量的方差分析

一、問題與數(shù)據(jù)

某研究者擬評(píng)估海水淹溺后殘留于肺內(nèi)的海水是否可導(dǎo)致嚴(yán)重的肺損傷，建立動(dòng)物模型。將12只雜種犬隨機(jī)分為兩組，一組海水灌注右肺，另一組海水灌注全肺，每組6只。每只犬分別于海水灌注前以及灌注后5min、30min、60min、120min檢測(cè)氧分壓PaO2(kPa)。（案例來自于劉桂芬《醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)》）

試問：

（1）不同灌注處理對(duì)肺部氧分壓有何作用？

（2）時(shí)間是否也會(huì)產(chǎn)生影響？

（3）兩者之間是否存在交互作用？

表1. 海水灌注前后兩組雜種犬的PaO2(kPa)測(cè)定結(jié)果

二、對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析

整個(gè)數(shù)據(jù)資料涉及兩組研究對(duì)象，旨在比較兩組灌注部位氧分壓有無(wú)差別。與我們以往所知道的完全隨機(jī)設(shè)計(jì)或者隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)（研究對(duì)象被隨機(jī)分配到各處理組，觀察各組結(jié)局指標(biāo)一次測(cè)量結(jié)果）不同，本研究對(duì)結(jié)局指標(biāo)（氧分壓）進(jìn)行了多次測(cè)量；另外，每個(gè)觀察對(duì)象在灌注前以及灌注后5min、30min、60min、120min檢測(cè)的氧分壓PaO2(kPa) 是相關(guān)的。這就是我們常見的重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)。

由于重復(fù)測(cè)量時(shí)，每個(gè)個(gè)體的測(cè)量結(jié)果之間存在一定程度的相關(guān)，違背了方差分析數(shù)據(jù)獨(dú)立性的要求，如果仍使用一般的方差分析，將會(huì)增加犯I類錯(cuò)誤的概率，所以重復(fù)測(cè)量資料有相對(duì)應(yīng)的方差分析方法。

重復(fù)測(cè)量方差分析要求各時(shí)點(diǎn)指標(biāo)變量滿足球形假設(shè)(Sphericity 假設(shè))，通常用Mauchly方法檢驗(yàn)是否滿足球形假設(shè)，若檢驗(yàn)結(jié)果P>0.05，認(rèn)為滿足；若P<0.05，則不滿足。當(dāng)資料滿足球形假設(shè)時(shí)，可直接進(jìn)行一元方差分析；不滿足時(shí)，應(yīng)以多元方差分析結(jié)果為準(zhǔn)（圖1）。

圖1. 兩因素重復(fù)測(cè)量方差分析

三、SPSS分析方法

1. 數(shù)據(jù)錄入

(1) 變量視圖

(2) 數(shù)據(jù)視圖

2. 選擇Analyze→General Linear Model→Repeated Measures

3. 選項(xiàng)設(shè)置

(1) Within-Subject Factor Name框中輸入“time”，Number of Levels框輸入“5”（這里因?yàn)槊總€(gè)研究對(duì)象重復(fù)測(cè)量了5次）→Add→Define

(2) 主對(duì)話框設(shè)置：將各時(shí)間點(diǎn)觀測(cè)變量t0-t120放入Within-Subjects Variables(Time)框中→將分組變量group放入Between-Subjects Factor(s)框中。

(3) Model設(shè)置：Specify Model默認(rèn)Full factorial，輸出處理因素和時(shí)間的主效應(yīng)，以及兩者的交互效應(yīng)檢驗(yàn)的結(jié)果。Sum of squares選擇Type Ⅲ，這里適用于平衡數(shù)據(jù)，即各組樣本例數(shù)相同。對(duì)于非平衡數(shù)據(jù)，選擇Type Ⅳ → Continue。

(4) Plots設(shè)置：將time放入Horizontal Axis框，group放入Separate Lines框→ Add → Continue，這里定義橫坐標(biāo)為time，分組為group，繪制time與group的輪廓圖。

(5) Post Hoc設(shè)置：如果group≥3組，可將group放入Post Hoc Tests for框中，勾選恰當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)方法，進(jìn)行兩兩比較。本案例中僅有兩組，不需要設(shè)置→Continue

(6) Options設(shè)置：勾選Descriptive statistics，用于不同處理組各個(gè)時(shí)點(diǎn)指標(biāo)變量的統(tǒng)計(jì)描述→Continue→OK

四、結(jié)果解讀

表2.   統(tǒng)計(jì)描述

表3.   球形檢驗(yàn)結(jié)果

表4.  組內(nèi)因素的多元方差分析檢驗(yàn)結(jié)果

表5. 組內(nèi)因素的一元方差分析檢驗(yàn)結(jié)果

表6.  組間因素的一元方差分析檢驗(yàn)結(jié)果

圖2.  時(shí)間與處理因素輪廓圖

（1）組內(nèi)比較：本案例中球形檢驗(yàn)結(jié)果P=0.022<0.05，數(shù)據(jù)不滿足球形假設(shè)，應(yīng)以多元方差分析結(jié)果為準(zhǔn) ，即表4第1行和第5行（SPSS會(huì)給出4種檢驗(yàn)方法，一般以Pillai's Trace結(jié)果為準(zhǔn)），同時(shí)也可以參考校正后的一元方差分析結(jié)果，多推薦Greenhouse-Geisser的校正結(jié)果，即表5第2行和第6行。這里time和time*group均有P<0.05，提示各個(gè)時(shí)點(diǎn)指標(biāo)變量存在差異，且處理因素對(duì)于指標(biāo)變量的作用會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化（可參考圖2）。

如果這里數(shù)據(jù)滿足球形假設(shè)，可直接進(jìn)行一元方差分析，無(wú)需校正，應(yīng)采用表5第1行和第5行結(jié)果。

（2）組間比較：表6給出處理因素group的方差分析，P<0.001，提示不同灌注部分之間氧分壓存在差異。

五、撰寫結(jié)論

不同灌注部位處理的肺部氧分壓差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，全肺灌注的氧分壓低于單肺灌注的氧分壓；灌注海水的時(shí)間也有影響，海水灌注后，犬的氧分壓逐漸下降，到灌注后60min達(dá)到最低，之后有小幅上升；灌注部位和時(shí)間之間存在交互效應(yīng)，隨灌注時(shí)間的延長(zhǎng)，單肺灌注與全肺灌注氧分壓下降幅度不同，以全肺灌注組的下降幅度最大。

六、備注

多因素重復(fù)測(cè)量的方差分析往往存在多個(gè)處理因素，這時(shí)候需要單獨(dú)考慮多個(gè)處理因素之間的交互作用，若一個(gè)研究有兩個(gè)處理因素，即group1和group2，這時(shí)SPSS中Model設(shè)置先使用默認(rèn)的Full factorial，會(huì)考慮group1*group2交互是否存在，如果交互檢驗(yàn)不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，需要進(jìn)一步使用Custom進(jìn)行自定義，僅考慮group1和group2的主效應(yīng)（如下圖），并對(duì)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的解讀。