多水平模型及医学应用.pptx

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多水平模型及医学应用,郜艳晖广东药学院公共卫生学院流行病与卫生统计学系2014.12.23,各种相关名称,英国伦敦大学HarveyGoldstein多水平模型（multilevelmodel）美国密歇根大学StephenW.Raudenbush层次模型（hierarchicalmodel）方差分量模型（variancecomponentmodel）随机系数模型（randomcoefficientmodel）随机效应模型（random-effectsmodel）混合效应模型（mixed-effectsmodel）,目录,层次结构及数据特征传统方法的不足与多水平模型的优势多水平模型原理参数估计、假设检验和模型比较应用实例多水平模型的扩展,层次结构,横断面研究：

多阶段抽样数据学校班级学生区街道个人医院病人纵向研究：

重复测量数据个体在多个时间点上的重复测量Meta分析文献研究对象,层次结构的数据特征,组内相关性（聚集性，非独立性）组间异质性,组内变异,组间变异,传统方法的不足,普通回归（线性，独立性，正态，方差齐）仅对低水平单位分析，忽略独立性，易导致低估标准误，增加I类错误仅对高水平单位分析，忽略组内变异，易产生聚集性偏倚，也称生态学谬误重复测量方差分析要求平衡数据纵向研究中每个个体重复测量的次数不等多阶段抽样中每组中个体数不同,多水平模型的优势,不要求独立性假设；不要求均衡数据。

可以同时分析：

组内相关性（组间异质性）；个体水平变量的效应；组水平变量的效应；个体水平变量的效应在组水平组中是否有差异；跨水平交互作用。

青蛙-池塘理论,多水平模型原理,传统回归模型（线性，独立性，正态，方差齐）,多水平模型原理,多水平模型,固定效应,随机效应,随机截距,随机斜率,组水平残差,个体水平残差,普通回归模型,多水平模型原理,多水平模型,方差分量模型,随机系数模型,组水平效应,跨水平交互效应,参数估计,最大似然估计（ML）估计方差分量时考虑固定效应，方差分量估计有偏倚运算速度快用于比较两个含不同数量固定效应的模型限制性最大似然估计（REML）排除固定效应后再估计方差分量，偏倚小用于比较含两个不同数量随机效应或方差分量的模型SAS，HLM等软件默认,假设检验和模型比较,固定效应假设检验t检验似然比检验比较含不同固定效应数量的嵌套模型随机效应假设检验WaldZ统计量似然比检验比较含不同随机效应数量的嵌套模型模型比较嵌套模型：

似然比检验非嵌套模型：

AIC,AICC和BIC，越小越好,应用实例,数据来源：

以社区为基础的艾滋病干预研究项目（美国国家毒品滥用研究所，1990-1994）项目目的：

监测、并减少静脉注射吸毒者（IDUs）人群感染HIV的危险行为，评估用于预防、减少和消除HIV感染行为的干预措施的效应,应用实例,数据特征：

20个项目监测点（组水平site），共9824名静脉注射吸毒者（个体水平individual）的基线调查数据。

结局变量：

调查前30天内的毒品注射次数（inject连续型）组水平解释变量：

HIV流行区（HIV_region高/低）个体水平解释变量：

性别（gender男/女），种族（ethnic黑人/白人），年龄（age连续型），教育程度（highsch高中及以上/高中以下）,应用实例,*拟合空模型（不含解释变量的方差分量模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=/SOLUTION;RANDOMintercept/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;,应用实例,表明存在组内相关性，或者说组间异质性,应用实例,平均吸毒次数为61.44次,应用实例,*拟合含组水平解释变量的方差分量模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_region/SOLUTION;RANDOMintercept/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;,应用实例,表明调整2水平因素后仍存在组内相关性,应用实例,HIV低流行区的平均吸毒次数为53.75次；HIV高流行区的平均吸毒次数为85.05次，差别有统计学意义,应用实例,*拟合含个体水平解释变量的方差分量模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_regionGenderEthnicAgeHighsch/SOLUTION;RANDOMintercept/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;,应用实例,表明调整2水平因素和1水平因素后仍存在组内相关,应用实例,HIV高流行区，男性，黑人，大年龄者吸毒次数高于低流行区，女性，白人和小年龄者，差别有统计学意义,应用实例,*拟合含个体水平解释变量的随机系数模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_regionGenderEthnicAgeHighsch/SOLUTION;RANDOMinterceptGenderEthnicAgeHighsch/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;,应用实例,只有种族变量有随机斜率,应用实例,*拟合含个体水平解释变量的随机系数模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_regionGenderEthnicAgeHighsch/SOLUTION;RANDOMinterceptEthnic/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;,应用实例,表明在不同调查点中种族对吸毒频率的影响不同；种族对吸毒频率的作用与各调查点吸毒频率的平均水平无关。

应用实例,应用实例,拟合统计量减少，模型有改善,应用实例,*拟合跨水平交互作用；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_regionGenderEthnicAgeHighschHIV_regionEthnic/SOLUTION;RANDOMinterceptEthnic/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;,应用实例,表明种族的效应并不受流行区高低的影响，黑人与白人吸毒者之间在吸毒频率上的差异与他们是否属于哪个流行区并不相关。

多水平模型的扩展,二分类变量的多水平模型Poisson分布资料的多水平模型生存时间的多水平模型发展模型多水平结构方程模型潜变量增长曲线模型。

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