析因设计与分析.ppt
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析因设计什么是析因设计?析因设计(也称为因果推断设计)是一种研究方法,旨在评估行为、政策、干预或其他变量对特定结果的因果关系。
该设计试图控制可能对结果产生影响的所有其他因素,以确定自变量对因变量的影响。
析因设计广泛应用于社会科学、医学和其他领域的实证研究中。
在析因设计中,研究者会通过引入特定的独立变量来干预研究对象,并仔细观察引发的结果变化。
这种设计允许研究者推断自变量和因变量之间的因果关系,并排除其他可能的解释因素。
析因设计的要素对于有效的析因设计,需要考虑以下几个要素:1. 分组研究对象通常被随机分成实验组和对照组。
实验组接受研究者的干预或处理,而对照组不接受干预。
分组是为了确保结果的可比性,并排除其他因素对结果的影响。
2. 随机化随机化是分组的关键部分。
随机分配实验对象可以降低个体差异对结果的影响,增加因果推断的有效性。
通过随机分组,研究者可以保证实验组和对照组在实验开始前具有相似的特征。
这有助于控制潜在的混淆变量。
3. 对照组对照组是未接受干预的组,用于与实验组进行比较。
对照组的存在有助于确定干预的真实效果,因为它提供了一个基准来评估实验组的变化。
4. 干预干预是研究者对实验组进行的操作或处理。
这可能是一种新的行为、政策、药物等。
干预应有明确的定义和操作程序,以便进行准确的评估。
5. 结果评估在析因设计中,研究者需要准确测量和评估结果。
结果评估应与研究问题和假设相关,并且应具有可重复性和客观性。
析因设计的优势和局限性析因设计具有以下几个优势:•因果推断:通过控制其他可能影响结果的因素,析因设计允许研究者进行因果推断,确定自变量对因变量的实际效果。
•可靠性和有效性:随机分组和对照组的设计使得研究结果更加可靠和有效,减少了外界因素的干扰。
适用性广泛:析因设计可以适用于各种研究领域和问题,包括社会科学、医学、心理学等。
,析因设计也存在一些局限性:•可行性限制:有时候,出于伦理或其他原因,不可能对自变量进行操纵或进行随机分组。
以下来自姚辰各种临床设计幻灯样本例数的统计学估计:n=c(s/Δ)2n=每组样本例数s=合并的标准差Δ=事先规定的临床认可的有意义差值c=当α(第Ⅰ类错误)和1-β(检验把握度)为指定的常数时,组间例数的比例系数不同研究目的的实验有不同的样本例数计公式,可咨询统计专业人员析因设计:是一种多因素的交叉分组设计。
它不仅可检验每个因素各水平间的差异,而且可检验各因素间的交互作用,表示各因素不是各自独立的,而是一个因素的水平有改变时,另一个或几个因素的效应也相应有所改变;反之,如不存在交互作用,表示各因素具有独立性,一个因素的水平有所改变时不影响其他因素的效应。
正确应用析因设计:析因设计各处理组间在均衡性方面的要求与完全随机设计一致,各处理组样本含量应尽可能相同;析因设计对各因素不同水平的全部组合进行试验,故具有全面性和均衡性;析因设计可以提供三方面的重要信息:各因素不同水平的效应大小各因素间的交互作用通过比较最佳组合,找出最佳组合析因设计比一次只考虑一个因素的实验效率高,比如,2×2析因设计是一次考虑一个因素实验的1.5倍。
从得到的信息来看,它节省了组数和例数;当考虑的因素较多,处理组数会很大(比如,4个因素3个水平的处理数为34=81种),这时采用析因设计不是最佳选择,可选用正交设计。
析因设计的优点之一是可以考虑交互作用,但有时高阶交互作用是很难解释的,实际工作中常只考虑一、二阶交互作用。
以下来自胡良平主编《现代统计学与SAS应用》军事医学科学出版社2000年8月第1版2002年4月第2次印刷:多重比较中“各处理组均数都分别与对照组均数比较的DUNNETT t检验法”试验所涉及的处理因素的个数≥2,当各因素在试验中所处的地位基本平等,而且因素之间存在一级(即2因素之间)、二级(即3个因素之间)乃至更复杂的交互作用时,需选用析因设计。
试验设计:假定要考察的试验因素有3个,它们分别有2、3、4个水平,则它们的所有水平组合数为2×3×4=24(种),即有24种不同的试验条件,每种试验条件下至少独立重复做2次以上的试验,即此设计所需的总样本含量=K×2×3×4(这里,K为重复试验次数)。
第四节析因设计与方差分析1. 基本概念完全随机设计(单因素)随机区组设计(两因素, 无重复)拉丁方设计(三因素, 无重复)析因设计(两因素以上, 至少重复2次以上)析因设计的意义在评价药物疗效时,除需知道A药和B药各剂量的疗效外(主效应),还需知道两种药同时使用的协同疗效。
析因设计及相应的方差分析能分析药物的单独效应、主效应和交互效应。
例:A因素食物中蛋白含量; B因素食物中脂肪含量B A 平均a2-a1a1 a2b1 30 32 31 2b2 36 44 40 8平均33 38 35.5 5b2-b1 6 12 9(1)单独效应: 在每个B水平, A的效应。
或在每个A水平,B的效应。
(2)主效应:某因素各水平的平均差别。
(3)交互效应:某因素各水平的单独效应随另一因素水平变化而变化,则称两因素间存在交互效应。
如果)()()(000μμμμμμ-+-≠-b a ab ,存在交互效应。
如果)()()(000μμμμμμ-+->-b a ab ,协同作用。
如果)()()(000μμμμμμ-+-<-b a ab ,拮抗作用。
2527293133353739414345a1a22527293133353739414345a1a2如果不存在交互效应,则只需考虑各因素的主效应。
在方差分析中,如果存在交互效应,解释结果时,要逐一分析各因素的单独效应,找出最优搭配。
在两因素析因设计时,只需考虑一阶交互效应。
三因素以上时,除一阶交互效应外,还需考虑二阶、三阶等高阶交互效应,解释将更复杂。
析因设计的优点:用相对较小样本,获取更多的信息,特别是交互效应分析。
析因设计的缺点:当因素增加时,实验组数呈几何倍数增加。
实际工作中部分交互效应,特别是高阶交互效应可以根据临床知识排除,这时可选用正交设计。
2. 析因设计与结果的方差分析(1)实验设计设有k个因素,每个因素有L1, L2, …, L k个水平,那么共有G= L1×L2×…×L k个处理组。