交叉设计及SPSS多因素方差分析|数据小兵博客

为了便于理解，我们先看一个实验案例：为研究12名高血压病人用A、B两方案疗效的差别，随机地让其中6名病人先以A法治疗，后以B法治疗；另外6名病人先B法，后A法。记录治疗后血压的下降值(kPa) ，请分析A、B两方案疗效有无差别。(倪宗瓒医学统计学》，具体因子张文彤《SPSS统计分析教程》。

什么是交叉设计？

此案例即为典型的交叉设计，交叉设计能够很好的解决实验设计中，实验对象数量有限，而且每个研究对象的状况无法保证完全相同，并会对响应结果产生不同影响的情况。

交叉设计中，主要会涉及到三个因素，一个是研究/处理因素、两个是干扰因素，两个干扰因素是研究对象和时间（实验阶段）。

就本案例来说：

1）研究/处理因素：A、B治疗方案

2）研究对象干扰因素：12名高血压病人

3）时间阶段干扰因素：第一阶段与第二阶段

大家看，两种处理在全部实验过程中交叉进行，这种设计称为交叉设计。在交叉设计中，A、B两处理先后以同等的机会出现在两个实验阶段中，固又称为两阶段交叉设计。

该设计的一个前提条件需要强调：前一个实验阶段的处理效应不能持续作用到下一个实验阶段，因此，有必要在两个阶段之间设一个洗脱阶段，以消除残留效应的影响。在医学研究中适用于病程长的疾病治疗方案对比。

另外需要注意的是，在交叉实验中，时间干扰因素的水平数和研究因素的水平数相同，如上面案例的2种药物与2个阶段。如果需要对比的药品有三种，那么需要进行三个阶段实验安排。

交叉设计的数据可以采用方差分析来实现，数据的变异/方差分解为处理因素效应、阶段效应和个体差异，（一般忽略顺序效应），不能考察交互作用。

SPSS菜单：【分析】→【一般线性模型】→【单变量】。

因变量即实验的研究目标变量血压下降值，固定因素呢则是主要要考察的处理因素和时间阶段干扰因素，建议把个体对象干扰因素放入【随机因子】框。

打开【模型】对话框。

注意，这里我们只设置一个【主效应】类型，将处理因素、阶段因素、个体因素统一送入主效应框即可，本例忽略顺序因素。不考虑交互作用。

其他菜单选项不用多余设置，统一按软件默认设置即可，【确定】后开始执行。

其实就一个最重要的结果表格，方差分析表。由于数据量不足，方差齐次、正态分布可以先不做考察。

前面原理部分介绍过了，我们最关注的就是处理因素，阶段和个人的干扰因素并不是主要的。那我们看上表发现，尚不能认为处理因素的A、B两种治疗方案疗效有差别（F=4.599，P=0.058＞0.05）。

其他结论，如血压下降值不受实验阶段stage的影响（F=1.150，P=0.309）；血压下降值受个体差异的影响，有统计学意义（F=4.387，P=0.014）。

ok，以上为交叉设计及SPSS方差分析的内容。

本文完
文/图=数据小兵

参考资料

[1] 张文彤. SPSS 11统计分析教程[M]. 希望电子出版社, 2002.
[2] 生活统计学公号. 实验分析技术：交叉设计及其数据分析.2018.
[3] SPSS学习乐园公号.交叉设计资料的方差分析（SPSS版+SAS版）.2019.

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