用于重复测量功能数据的高效二维函数混合效应模型框架

随着可穿戴设备技术的快速发展，加速度计能够连续数天逐分钟记录体力活动，这为大规模人群研究提供了关于体力活动强度与心理健康结果之间动态关联的重要见解。利用上海学校青少年队列，我们评估了健康评估结果对加速度计记录的一周内体力活动轨迹的影响，这被视为重复测量的功能数据。为了实现这一目标，我们针对这种专门数据提出了一种创新的二维函数混合效应模型（2dFMM），该模型在纵向日期观测上平滑变化，并具有依赖于协变量的均值和协方差函数。该建模框架表征了纵向和函数结构，同时为感兴趣的协变量纳入了二维固定效应。我们还开发了一种快速的三阶段估计程序，以提供用于模型可解释性的准确固定效应推断，并提高在处理大型数据集时的计算效率。我们在队列人群中发现了体力活动与心理健康评估之间存在日内和日间显著关联的有力证据，这为针对日常体力活动模式以改善学校青少年心理健康的可能干预策略提供了启示。我们的方法还应用于环境数据，以说明其广泛的适用性。本文的补充材料可在线获取。