Background: Linear mixed-effects models are central for analyzing longitudinal continuous data, yet many learners meet them as scattered formulas or software output rather than as a coherent workflow. There is a need for a single, reproducible case study that links questions, model building, diagnostics, and interpretation. Methods: We reanalyze a published mouse body-weight experiment with 31 mice in three groups weighed weekly for 12 weeks. After reshaping the data to long format and using profile plots to motivate linear time trends, we fit three random-intercept linear mixed models: a common-slope model, a fully interacted group-by-time model, and a parsimonious model with group-specific intercepts, a shared slope for two groups, and an extra slope for the third. Models are compared using maximum likelihood, AIC, BIC, and likelihood ratio tests, and linear contrasts are used to estimate group differences in weekly means and 12 week gains. Results: The parsimonious model fits as well as the fully interacted model and clearly outperforms the common-slope model, revealing small and similar gains in two groups and much steeper growth in the third, with highly significant contrasts for excess weight gain. Interpretation: This case study gives a complete, executable workflow for longitudinal linear mixed modeling, from raw data and exploratory plots through model selection, diagnostics, and targeted contrasts. By making explicit the mapping from scientific questions to model terms and estimable contrasts, and by providing R code and a stepwise checklist, it serves as a practical template for teaching and applied work in biostatistics, epidemiology, and related fields


翻译:背景:线性混合效应模型是分析纵向连续数据的核心方法,但许多学习者接触到的往往是分散的公式或软件输出,而非连贯的工作流程。因此,需要一个单一、可重复的案例研究,将研究问题、模型构建、诊断和解释联系起来。方法:我们重新分析了一项已发表的小鼠体重实验,该实验包含31只小鼠,分为三组,每周称重,持续12周。在将数据重塑为长格式并使用轮廓图激发线性时间趋势后,我们拟合了三个随机截距线性混合模型:一个共同斜率模型、一个完全交互的组别-时间模型,以及一个简约模型(包含组别特定截距、两个组的共享斜率及第三个组的额外斜率)。通过最大似然法、AIC、BIC和似然比检验比较模型,并使用线性对比估计各组每周均值和12周增重的差异。结果:简约模型的拟合效果与完全交互模型相当,并明显优于共同斜率模型,揭示了两组小鼠增重较小且相似,而第三组增重显著更陡峭,其超额增重的对比具有高度统计学意义。解释:本案例研究提供了一个完整、可执行的纵向线性混合建模工作流程,涵盖从原始数据、探索性绘图到模型选择、诊断和针对性对比的全过程。通过明确从科学问题到模型项及可估计对比的映射,并提供R代码和分步检查清单,该研究可作为生物统计学、流行病学及相关领域教学与应用工作的实用模板。

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