
R语言之纵向数据分析:多级线性增长模型2
这篇文章已经是纵向数据分析系列的第三篇了。之前,我们介绍了什么是纵向数据,我们如何把长型的数据集转换成纵向的数据集,并通过建立相应的多级模型进行分析。显然,仅仅介绍基本的多级模型并不足以对虚拟随机对照实验数据集进行分析。这篇文章则延续之前的分析,并介绍一种不错的方法来处理多级模型里的治疗效果问题。
和往常一样,我们还是先创建一个纵向数据集,然后把它转成长型的格式。
这是一个RCT数据集,也就说明,这里潜在存两个以疗效分组的差异。上一次,我们没有考虑异质性,而仅仅对两个组的普通疗效进行了细分。从直觉上看,我们可以添加治疗变量来修复这个模型,从而抓到组间的差异。
这里,我们任然使用lmerTest包是因为它允许修正模型的检验使用自由度。模型的公式和是和上次的一样,除非我们把治疗变量tx作为独立变量。
从上述的summary里的信息可以很明显的看到,time和tx这两个变量都相当显著,而接受B治疗的人群在抑郁症得分上比接受A治疗的人群低2.34分。那么,我们是否可以认为,B治疗方案效果更好?绝对不是。模型m1实际上并不合适对纵向数据集里的组间差异进行比较。m1里的治疗效果,其实也就是一段时间内的平均治疗效果。换句话说,治疗方案A和治疗方案B的疗效所导致的分差在-2.34分,其实只不过是1,2,3时间段内抑郁症均分的差。这是RCT,所以,我们所期待的志愿者参与两组治疗方案里时间段1的差要小于1。我们对两组疗效的均值差异感兴趣,而现在的轨迹在时间段2、3里存在差异。
这个概率可能对初学者来说有点复杂,但是其执行过程很简单,我们只需要添加交互变量time和tx。
在R,我们可以使用:符号来表明变量间的交互关系。因此,我们可以这样设置:time+tx+time:tx。但是,更简短的写法是:timetx。操作符要R涵盖主要变量和治疗疗效。此时,使用操作符就能简单实现各个效应的展示。请记住,操作符也可用于高维变量交互。比如,ABC就要R包含三个主要的效应,三个两两交互的效应,以及一个三元交互效应。
现在,我们从m2模型中获得一个三元交互关系。在这个模型当中,time效应指的就是疗效A(这是特定条件下的疗效和疗效时间的交互),而txB效应就是时间点为0时的效应(数据集里一个虚的时间点)。这个术语解释起来有点复杂:系数值反映了每个时间段内两种治疗方案的疗效上的差异,其条件是取平均时间和治疗效果。口头上说,人们可以理解的是,这表明两组治疗方案是如何随着时间的推移而不同。对于每个单位时间内的增长(即,从时间段1到时间段2),在完成平均治疗效应差的分析以后,接受B治疗方案的参与者理论上在抑郁症得分方面比接受A治疗方案的要低2.88分。所以,在时间段2内,接受B治疗方案的参与者得分差是 -2.88 x 2 + 3.43 = -2.33,而在时间段3内,接受B治疗方案的参与者得分差是-2.88 x 3+ 3.43 = -5.21。我们应当时刻注意,在一个给定的时间段里对比疗效差的时候,主要疗效以及疗效变量间的交互。但是,为什么要这样?你不妨设置分析一下,当你忽略了主要治疗效应的时候,你在时间段1内所得到的疗效差是怎样的情形。
我可以告诉你,模型m2比m1和m0(上一篇文章所采用的模型)都要好,原因在于,这个数据集是我们自己创建的。但在实际生活中,我们会在选择最好的一个模型的时候会遇到很多困难。其中一种选择的方式就是,按照我们之前所讲的,使用summary()函数,以此算出额外变量的统计显著性。其它一个常用的方法就是使用方差分析(ANOVA)表(仅仅针对嵌套模型),而这种方法适合用于这个模型。
这里,我们使用anova()对m0、m1和m2模型进行方差分析,原因在于我们把m0嵌套于m1,然后把m1嵌套于m2。如果还有另外的子集,我们就把模型嵌套到那个子集上。换句话说,含有独立变量A、B的模型则嵌套于含有变量A、B、C的模型中。
如果你做过方差分析,那这个方差分析表对于你来说应该是很熟悉了。Df列表明了模型里的自由度,它简单的反映了这个案例的参数估计。例如,自由度为4的模型m0表明了这个模型预测了4个参数(1.修正截距效应系数,2.时间效应,3.随机截距方差,4.残差)。
AIC和BIC是两个常用的拟合指数。AIC和BIC都考虑到两个因素:模型的数据拟合效果有多好,和这个模型复不复杂。AIC和BIC的不同之处在于模型复杂度的罚分上(BIC对模型复杂度的罚分影响更大)。我发现,AIC理解起来更容易,因为它渐进的使用留一交叉检验法(LOOCV)来预测运行效果。我们应当理解交叉检验和预测性能的概念,随后,如果你对此不太理解,你可以先把它跳过。
LogLik列模型参数的似然对数。从根本上说,它是模型里数据拟合效果的指标。其偏差是−2×logLik−2×logLik。为什么我们需要它?因为两个嵌套模型的偏差在原假设的条件下遵循卡方检验(假设两个嵌套模型的偏差一样)。此时,我们可以把它用作模型拟合差的测试。偏差的差则在Chisq列显示。卡方检验的统计相关自由度则在Chi Df(简单来说,就是额外参数的个数)。最后一行的结果显而易见:它算出了测试两个嵌套模型的差的p值。虽然是这样,我们还是要警惕ANOVA的结果,因为在众多的候选模型中,它会导致错误类型1上升极快。
由于模型m2比其它两个候选模型AIC和BIC都要好,而对于方差分析,我们可以认为这个模型是目前为止我们拟合的最好的了。当然,这个模型还有许多要改进的地方。后续,我们可能还可以在模型的性能上进行提升,并作图进行预测。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
LSTM 模型输入长度选择技巧:提升序列建模效能的关键 在循环神经网络(RNN)家族中,长短期记忆网络(LSTM)凭借其解决长序列 ...
2025-07-11CDA 数据分析师报考条件详解与准备指南 在数据驱动决策的时代浪潮下,CDA 数据分析师认证愈发受到瞩目,成为众多有志投身数 ...
2025-07-11数据透视表中两列相乘合计的实用指南 在数据分析的日常工作中,数据透视表凭借其强大的数据汇总和分析功能,成为了 Excel 用户 ...
2025-07-11尊敬的考生: 您好! 我们诚挚通知您,CDA Level I和 Level II考试大纲将于 2025年7月25日 实施重大更新。 此次更新旨在确保认 ...
2025-07-10BI 大数据分析师:连接数据与业务的价值转化者 在大数据与商业智能(Business Intelligence,简称 BI)深度融合的时代,BI ...
2025-07-10SQL 在预测分析中的应用:从数据查询到趋势预判 在数据驱动决策的时代,预测分析作为挖掘数据潜在价值的核心手段,正被广泛 ...
2025-07-10数据查询结束后:分析师的收尾工作与价值深化 在数据分析的全流程中,“query end”(查询结束)并非工作的终点,而是将数 ...
2025-07-10CDA 数据分析师考试:从报考到取证的全攻略 在数字经济蓬勃发展的今天,数据分析师已成为各行业争抢的核心人才,而 CDA(Certi ...
2025-07-09【CDA干货】单样本趋势性检验:捕捉数据背后的时间轨迹 在数据分析的版图中,单样本趋势性检验如同一位耐心的侦探,专注于从单 ...
2025-07-09year_month数据类型:时间维度的精准切片 在数据的世界里,时间是最不可或缺的维度之一,而year_month数据类型就像一把精准 ...
2025-07-09CDA 备考干货:Python 在数据分析中的核心应用与实战技巧 在 CDA 数据分析师认证考试中,Python 作为数据处理与分析的核心 ...
2025-07-08SPSS 中的 Mann-Kendall 检验:数据趋势与突变分析的有力工具 在数据分析的广袤领域中,准确捕捉数据的趋势变化以及识别 ...
2025-07-08备战 CDA 数据分析师考试:需要多久?如何规划? CDA(Certified Data Analyst)数据分析师认证作为国内权威的数据分析能力认证 ...
2025-07-08LSTM 输出不确定的成因、影响与应对策略 长短期记忆网络(LSTM)作为循环神经网络(RNN)的一种变体,凭借独特的门控机制,在 ...
2025-07-07统计学方法在市场调研数据中的深度应用 市场调研是企业洞察市场动态、了解消费者需求的重要途径,而统计学方法则是市场调研数 ...
2025-07-07CDA数据分析师证书考试全攻略 在数字化浪潮席卷全球的当下,数据已成为企业决策、行业发展的核心驱动力,数据分析师也因此成为 ...
2025-07-07剖析 CDA 数据分析师考试题型:解锁高效备考与答题策略 CDA(Certified Data Analyst)数据分析师考试作为衡量数据专业能力的 ...
2025-07-04SQL Server 字符串截取转日期:解锁数据处理的关键技能 在数据处理与分析工作中,数据格式的规范性是保证后续分析准确性的基础 ...
2025-07-04CDA 数据分析师视角:从数据迷雾中探寻商业真相 在数字化浪潮席卷全球的今天,数据已成为企业决策的核心驱动力,CDA(Certifie ...
2025-07-04CDA 数据分析师:开启数据职业发展新征程 在数据成为核心生产要素的今天,数据分析师的职业价值愈发凸显。CDA(Certified D ...
2025-07-03