多水平模型及醫(yī)學應(yīng)用

多水平模型及醫(yī)學應(yīng)用第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四各種相關(guān)名稱英國倫敦大學HarveyGoldstein多水平模型（multilevelmodel）美國密歇根大學StephenW.Raudenbush層次模型（hierarchicalmodel）方差分量模型（variancecomponentmodel）隨機系數(shù)模型（randomcoefficientmodel）隨機效應(yīng)模型（random-effectsmodel）混合效應(yīng)模型（mixed-effectsmodel）第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四目錄層次結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)特征傳統(tǒng)方法的不足與多水平模型的優(yōu)勢多水平模型原理參數(shù)估計、假設(shè)檢驗和模型比較應(yīng)用實例多水平模型的擴展第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四層次結(jié)構(gòu)橫斷面研究：多階段抽樣數(shù)據(jù)

學校

班級學生

區(qū)街道個人

醫(yī)院病人縱向研究：重復(fù)測量數(shù)據(jù)

個體在多個時間點上的重復(fù)測量Meta分析

文獻研究對象第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)特征組內(nèi)相關(guān)性（聚集性，非獨立性）組間異質(zhì)性組內(nèi)變異組間變異第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四

傳統(tǒng)方法的不足普通回歸（線性，獨立性，正態(tài)，方差齊）僅對低水平單位分析，忽略獨立性，易導(dǎo)致低估標準誤，增加I類錯誤

僅對高水平單位分析，忽略組內(nèi)變異，易產(chǎn)生聚集性偏倚，也稱生態(tài)學謬誤重復(fù)測量方差分析要求平衡數(shù)據(jù)

縱向研究中每個個體重復(fù)測量的次數(shù)不等

多階段抽樣中每組中個體數(shù)不同第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四多水平模型的優(yōu)勢不要求獨立性假設(shè)；不要求均衡數(shù)據(jù)?？梢酝瑫r分析：組內(nèi)相關(guān)性（組間異質(zhì)性）；個體水平變量的效應(yīng)；組水平變量的效應(yīng)；個體水平變量的效應(yīng)在組水平組中是否有差異；跨水平交互作用。青蛙-池塘理論第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四多水平模型原理傳統(tǒng)回歸模型（線性，獨立性，正態(tài)，方差齊）第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四多水平模型原理多水平模型固定效應(yīng)隨機效應(yīng)隨機截距隨機斜率組水平殘差個體水平殘差第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四普通回歸模型多水平模型原理多水平模型方差分量模型隨機系數(shù)模型組水平效應(yīng)跨水平交互效應(yīng)第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四參數(shù)估計最大似然估計（ML）

估計方差分量時考慮固定效應(yīng)，方差分量估計有偏倚運算速度快用于比較兩個含不同數(shù)量固定效應(yīng)的模型限制性最大似然估計（REML）排除固定效應(yīng)后再估計方差分量，偏倚小用于比較含兩個不同數(shù)量隨機效應(yīng)或方差分量的模型SAS，HLM等軟件默認第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四假設(shè)檢驗和模型比較固定效應(yīng)假設(shè)檢驗t檢驗

似然比檢驗比較含不同固定效應(yīng)數(shù)量的嵌套模型隨機效應(yīng)假設(shè)檢驗WaldZ統(tǒng)計量

似然比檢驗比較含不同隨機效應(yīng)數(shù)量的嵌套模型模型比較嵌套模型：似然比檢驗非嵌套模型：AIC,AICC和BIC，越小越好第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例數(shù)據(jù)來源：以社區(qū)為基礎(chǔ)的艾滋病干預(yù)研究項目（美國國家毒品濫用研究所，1990-1994）項目目的：監(jiān)測、并減少靜脈注射吸毒者（IDUs）人群感染HIV的危險行為，評估用于預(yù)防、減少和消除HIV感染行為的干預(yù)措施的效應(yīng)第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例數(shù)據(jù)特征：20個項目監(jiān)測點（組水平site），共9824名靜脈注射吸毒者（個體水平individual）的基線調(diào)查數(shù)據(jù)。結(jié)局變量：調(diào)查前30天內(nèi)的毒品注射次數(shù)（inject連續(xù)型）組水平解釋變量：HIV流行區(qū)（HIV_region高/低）個體水平解釋變量：性別（gender男/女），種族（ethnic黑人/白人），年齡（age連續(xù)型），教育程度（highsch高中及以上/高中以下）第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例*擬合空模型（不含解釋變量的方差分量模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=/SOLUTION;RANDOMintercept/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例表明存在組內(nèi)相關(guān)性，或者說組間異質(zhì)性第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例平均吸毒次數(shù)為61.44次第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例*擬合含組水平解釋變量的方差分量模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_region/SOLUTION;RANDOMintercept/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例表明調(diào)整2水平因素后仍存在組內(nèi)相關(guān)性第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例HIV低流行區(qū)的平均吸毒次數(shù)為53.75次；HIV高流行區(qū)的平均吸毒次數(shù)為85.05次，差別有統(tǒng)計學意義第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例*擬合含個體水平解釋變量的方差分量模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_regionGenderEthnicAgeHighsch/SOLUTION;RANDOMintercept/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例表明調(diào)整2水平因素和1水平因素后仍存在組內(nèi)相關(guān)第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例HIV高流行區(qū)，男性，黑人，大年齡者吸毒次數(shù)高于低流行區(qū)，女性，白人和小年齡者，差別有統(tǒng)計學意義第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例*擬合含個體水平解釋變量的隨機系數(shù)模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_regionGenderEthnicAgeHighsch/SOLUTION;RANDOMintercept

GenderEthnicAgeHighsch

/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例只有種族變量有隨機斜率第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例*擬合含個體水平解釋變量的隨機系數(shù)模型）；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_regionGenderEthnicAgeHighsch/SOLUTION;RANDOMintercept

Ethnic/SUBJECT=siteSOLUTION;RUN;第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例表明在不同調(diào)查點中種族對吸毒頻率的影響不同；種族對吸毒頻率的作用與各調(diào)查點吸毒頻率的平均水平無關(guān)。第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例擬合統(tǒng)計量減少，模型有改善第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用實例*擬合跨水平交互作用；PROCMIXEDMETHOD=REMLCOVTEST;CLASSsite;MODELinject=HIV_regionGenderEthnicAgeHighsch

HIV_region＊E