中藥指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)方法各有千秋(中藥指紋圖譜的數(shù)據(jù)挖掘)

中藥指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)方法各有千秋

日前，清華大學(xué)藥物研究所研究人員，以高效液相色譜指紋圖譜為研究對(duì)象，對(duì)各種指紋圖譜的相似度評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了比較。認(rèn)為其實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)針對(duì)不同的實(shí)際問(wèn)題，采用適合的相似度評(píng)價(jià)方法，以便更好地用于中藥質(zhì)量控制。

近年來(lái)，適合于從整體上分析復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)組成的穩(wěn)定性的中藥指紋圖譜已成為國(guó)內(nèi)外廣泛接受的質(zhì)量評(píng)價(jià)模式，同時(shí)也是中藥質(zhì)量評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域的前沿課題。獲取能夠反映中藥復(fù)雜化學(xué)成分特征的指紋圖譜需要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。由于指紋圖譜所反映的體系非常復(fù)雜，一般需采用模式識(shí)別方法進(jìn)行研究和處理。對(duì)從整體上表現(xiàn)中藥復(fù)雜體系所含化學(xué)成分的變化情況，指紋圖譜的相似度評(píng)價(jià)起著非常關(guān)鍵的作用。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，相似度的評(píng)價(jià)方法主要有峰重疊率法(Nei系數(shù)法)、相關(guān)系數(shù)法、距離系數(shù)法、向量夾角余弦法和峰重疊率與共有峰強(qiáng)度結(jié)合法(改進(jìn)的Nei系數(shù)法)等方法。這些方法都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)實(shí)際問(wèn)題如何選用合適的相似度評(píng)價(jià)方法是亟須解決的問(wèn)題。為此，需要對(duì)現(xiàn)有的指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合比較和評(píng)價(jià)。

研究人員先通過(guò)理論分析，比較了各種相似度系數(shù)的計(jì)算方法。如距離系數(shù)法、夾角余弦法、相關(guān)系數(shù)法、Nei系數(shù)法、改進(jìn)Nei系數(shù)法。然后采用數(shù)字模擬以及統(tǒng)計(jì)方法對(duì)各種方法的性能進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

評(píng)價(jià)指紋圖譜的相似度方法可分成三種類(lèi)型：采用差異評(píng)價(jià)指紋圖譜的相似度，如距離系數(shù)法；通過(guò)圖譜間的相似性評(píng)價(jià)相似度(如夾角余弦法，相關(guān)系數(shù)法和Nei系數(shù)法)；在相似性的基礎(chǔ)上引入差異來(lái)評(píng)價(jià)相似度(如改進(jìn)的Nei系數(shù)法)。從相似度計(jì)算公式的比較可以看出，距離系數(shù)法、夾角余弦法、相關(guān)系數(shù)法和改進(jìn)的Nei系數(shù)法能夠?qū)χ讣y圖譜峰強(qiáng)度的變化進(jìn)行評(píng)價(jià)，而Nei系數(shù)法只能從質(zhì)的角度表征圖譜的相似程度。距離系數(shù)法和改進(jìn)的Nei系數(shù)法與指紋圖譜數(shù)據(jù)的線性比例關(guān)系有關(guān)，而夾角余弦法、相關(guān)系數(shù)法和Nei系數(shù)法不受數(shù)據(jù)線性比例關(guān)系的影響。根據(jù)指紋圖譜波動(dòng)的影響可以看出，夾角余弦法隨波動(dòng)強(qiáng)度的變化較平穩(wěn)，幅度較小，其次是相關(guān)系數(shù)。距離系數(shù)法和改進(jìn)的Nei系數(shù)法的變化幅度較大，對(duì)波動(dòng)變化表現(xiàn)的比較敏感。Nei系數(shù)值并不隨波動(dòng)強(qiáng)度的變化而變化，因它只與峰的數(shù)量有關(guān)，與峰的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。

從峰的缺失的影響可以看出，各種相似度評(píng)價(jià)方法都能反映出峰的缺失對(duì)相似度的影響。Nei系數(shù)法和改進(jìn)的Nei系數(shù)法對(duì)小峰的缺失比較敏感，而相關(guān)系數(shù)法和夾角余弦法對(duì)大峰的缺失較為靈敏。距離系數(shù)法在一定范圍內(nèi)無(wú)論是大峰還是小峰都表現(xiàn)出較高的敏感性。在藥材加工和提取過(guò)程中，指紋圖譜中大峰的缺失并不常見(jiàn)。而對(duì)于同屬不同種的藥材，大峰的差異是有可能的，此時(shí)采用相關(guān)系數(shù)法、夾角余弦法和距離系數(shù)法評(píng)價(jià)相似度較為適宜。

從數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理的影響可以看出，距離系數(shù)法、相關(guān)系數(shù)法、夾角余弦法和改進(jìn)的Nei系數(shù)法都能夠?qū)χ讣y圖譜峰強(qiáng)度的變化進(jìn)行相似度評(píng)價(jià)，其中相關(guān)系數(shù)法和夾角余弦法對(duì)指紋圖譜的波動(dòng)變化不夠敏感，而距離系數(shù)法和改進(jìn)的Nei系數(shù)法比較靈敏。對(duì)于峰的缺失，Nei系數(shù)法和改進(jìn)的Nei系數(shù)法較敏感于小峰的缺失，而相關(guān)系數(shù)法和夾角余弦法對(duì)大峰的缺失較為靈敏。距離系數(shù)法無(wú)論對(duì)大峰還是小峰在一定范圍內(nèi)都表現(xiàn)出較高的敏感性。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理對(duì)距離系數(shù)法、相關(guān)系數(shù)法和夾角余弦法的相似度評(píng)價(jià)的大?。ǖ燃?jí)）順序影響較小、比較適合于指紋圖譜的模式識(shí)別研究。

中藥指紋圖譜的數(shù)據(jù)挖掘

指紋圖譜的特征信息的分析與提取又稱作數(shù)據(jù)挖掘。中藥指紋圖譜形象地反映了藥用植物物種具有遺傳特性的次生代謝“共有特征”，又由于次生代謝中地域、生長(zhǎng)環(huán)境、采收等多種不定因素影響，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)中多元隨機(jī)分布的“模糊性”。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)就是利用模糊數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等建立一種同時(shí)反映這兩種特征的方法，即從中藥指紋圖譜數(shù)據(jù)信息庫(kù)中提取隱含的及有潛在應(yīng)用價(jià)值、最終可理解的模式的過(guò)程。它是發(fā)現(xiàn)和解析中藥指紋圖譜潛在信息的有力工具，目的是評(píng)價(jià)和控制中藥質(zhì)量及研究中藥定量組效關(guān)系(quantitative composition-activity relationship，QCAR)；包含三個(gè)過(guò)程；
中藥指紋圖譜 獲得信息化后的指紋圖譜，需要研究如何來(lái)利用這些信息，即實(shí)現(xiàn)指紋圖譜知識(shí)化。指紋圖譜知識(shí)化包括信息解讀、比較和判斷，化學(xué)信息和藥效信息相關(guān)性研究和信息的利用，即從大量指紋圖譜數(shù)據(jù)中得到有關(guān)規(guī)律和知識(shí)。采用的方法有聚類(lèi)分析、模式判別、關(guān)聯(lián)度分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
（1）聚類(lèi)分析
聚類(lèi)分析就是根據(jù)一定的規(guī)律和要求，對(duì)研究的對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)。其基本思路是用“相似度”來(lái)衡量樣品之間的親疏程度，并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)分類(lèi)。通常將相似度大的樣本歸為一類(lèi)，相似度小的樣本歸為不同類(lèi)。對(duì)于不同批次的中藥樣品其色譜指紋圖經(jīng)計(jì)算機(jī)快速辨識(shí)處理可依據(jù)樣品批與批之間的相似度，確定中藥樣品批間的穩(wěn)定性。
模糊聚類(lèi)分析的基本步驟如下：
A. 計(jì)算樣品之間的相似度，并將其構(gòu)成模糊相似關(guān)系矩陣R。在由m個(gè)己量化的指紋特征組成的m維空間中，可用多種方法定義樣品之間的相似度。如：相關(guān)系數(shù)法、最大最小法、算術(shù)平均最小法、幾何平均最小法、絕對(duì)指數(shù)法、廣義夾角余弦法、馬氏距離法、歐氏距離法等。
B. 用上述方法建立起來(lái)的模糊相似關(guān)系矩陣R，只有自反性和對(duì)稱性，而沒(méi)有傳遞性，需要將模糊相似關(guān)系矩陣R改造為模糊等價(jià)關(guān)系矩陣R`，再進(jìn)行分類(lèi)。
C. 取一定M值，作等價(jià)矩陣的截矩陣，依據(jù)取值的不同得到動(dòng)態(tài)聚類(lèi)譜系圖。
（2）模式判別
模式判別的基本思路是先建立標(biāo)準(zhǔn)樣本模式的色譜指紋圖譜，然后對(duì)未知模式(待鑒定樣品)色譜指紋圖譜進(jìn)行計(jì)算機(jī)解析，依據(jù)其與標(biāo)準(zhǔn)樣本模式的“隸屬度”、判別未知模式的真?zhèn)渭皟?yōu)劣。
（3）關(guān)聯(lián)度分析
眾所周知，衡量藥品質(zhì)量的終極標(biāo)準(zhǔn)是藥效。采用化學(xué)分析方法控制藥品質(zhì)量是一種間接的質(zhì)量控制手段。一般來(lái)說(shuō)，西藥是成分單一的化合物或化學(xué)成分明確的混合物，這些化學(xué)成分的性質(zhì)和數(shù)量決定了藥品的療效，因此定性和定量地控制這些化學(xué)成分就可全面地控制藥品的內(nèi)在質(zhì)量。但中藥與西藥不同，中藥相當(dāng)于一個(gè)大復(fù)方，其成分多而復(fù)雜，大部分中藥的化學(xué)成分不完全明確，某些已知成分并不能代表中藥的全部療效，因此傳統(tǒng)的質(zhì)量控制模式即單一成分的定性與定量難以控制藥品質(zhì)量。就中藥指紋圖譜而言，也存在著指紋圖譜與藥效相脫節(jié)的問(wèn)題。所謂關(guān)聯(lián)度，是指兩個(gè)系統(tǒng)或兩個(gè)因素間關(guān)聯(lián)性大小的量度。關(guān)聯(lián)度描述了系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中因素間相對(duì)變化的情況。如果兩者在發(fā)展過(guò)程中相對(duì)變化基本一致，則認(rèn)為兩者關(guān)聯(lián)度大；反之，兩者關(guān)聯(lián)度小。
（4）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
隨著模式識(shí)別理論的發(fā)展，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)踐也得到了迅速的提高，在諸多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。1990年以來(lái)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在中藥研究領(lǐng)域逐漸得到了應(yīng)用。與經(jīng)典模式識(shí)別相比，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法更接近人腦思維過(guò)程，具有自組織性和容錯(cuò)性的優(yōu)點(diǎn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)算法已有很多種，在中藥指紋圖譜中用到的主要有BP(反向誤差傳播)，自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ART)，自適應(yīng)線性機(jī)(MBL)及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FANN)。
（5）其他
實(shí)現(xiàn)指紋圖譜知識(shí)化的方法還包括峰重疊法、夾角法、決策樹(shù)，遺傳算法及近鄰算法等。近來(lái)又出現(xiàn)了幾種相似度計(jì)算的方法。 將從藥材、中間體直至最終產(chǎn)品的大量指紋圖譜匯集成數(shù)據(jù)庫(kù)，采用數(shù)學(xué)方法比對(duì)等，就能確定各個(gè)峰之間的相關(guān)性，從而做到對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)“全過(guò)程質(zhì)量管理”，而對(duì)基礎(chǔ)研究和新藥開(kāi)發(fā)，則可實(shí)現(xiàn)全過(guò)程化學(xué)成分群的表征。再加上多維信息(HPLC/PDAD/MS/MS)的指紋圖譜，對(duì)整個(gè)研究而言存在大量信息需要處理，建立指紋圖譜智能數(shù)據(jù)庫(kù)，就能較好的解決此類(lèi)問(wèn)題。

小薊的意思小薊的意思是什么

小薊的詞語(yǔ)解釋是：菊科。多年生草本。葉互生，卵形或橢圓形，邊緣有刺，兩面均有白色絲狀毛。花紫紅色。嫩苗可食用，俗稱刺兒菜。中醫(yī)以全草入藥，功效大致與大薊相同。
小薊的詞語(yǔ)解釋是：菊科。多年生草本。葉互生，卵形或橢圓形，邊緣有刺，兩面均有白色絲狀毛。花紫紅色。嫩苗可食用，俗稱刺兒菜。中醫(yī)以全草入藥，功效大致與大薊相同。結(jié)構(gòu)是：小(獨(dú)體結(jié)構(gòu))薊(上下結(jié)構(gòu))。注音是：ㄒ一ㄠˇㄐ一_。拼音是：xiǎojì。
小薊的具體解釋是什么呢，我們通過(guò)以下幾個(gè)方面為您介紹：
一、引證解釋【點(diǎn)此查看計(jì)劃詳細(xì)內(nèi)容】
⒈菊科。多年生草本。葉互生，卵形或橢圓形，邊緣有刺，兩面均有白色絲狀毛?；ㄗ霞t色。嫩苗可食用，俗稱刺兒菜。中醫(yī)以全草入藥，功效大致與大薊相同。
二、國(guó)語(yǔ)詞典
植物名。菊科薊屬。多年生宿根草，莖高二、三尺，有深裂羽狀葉，綠而多刺，初夏開(kāi)紫紅色的頭狀花，花冠筒狀，果實(shí)長(zhǎng)橢圓形?？扇胨?，性味甘苦，具涼血、止血功效。
三、網(wǎng)絡(luò)解釋
小薊（植物物種刺角芽）小薊中國(guó)植物志正名刺兒菜（學(xué)名：Cirsiumsetosum(Willd.)MB.）是菊科，薊屬多年生草本。高達(dá)120厘米，基生葉和中部莖葉通常無(wú)葉柄，頭狀花序單生莖端，冠毛剛毛長(zhǎng)羽毛狀，花果期5-9月。小薊分布于中國(guó)大部分地區(qū)，中歐、東歐、俄羅斯東部、日本、朝鮮等地區(qū)亦有分布。生長(zhǎng)于海拔140~2650米的地區(qū)，一般野生于荒地、草地、山坡林中、路旁、灌叢中、田間、林緣及溪旁。有人工栽培作藥用。
關(guān)于小薊的成語(yǔ)
小小不言小恩小惠小打小鬧小手小腳
關(guān)于小薊的詞語(yǔ)
一小撮小氣鬼膽小鬼小朝廷大頭小尾
關(guān)于小薊的造句
1、建立了小薊的高效液相色譜指紋圖譜，并通過(guò)指紋圖譜相似度計(jì)算軟件建立了小薊指紋圖譜的共有模式，對(duì)收集到的樣品進(jìn)行了相似度比較。
2、采用紫外分光光度法對(duì)小薊總黃酮含量測(cè)定方法進(jìn)行研究，并且利用薄層色譜法對(duì)其進(jìn)行定性鑒別。
3、繼之，對(duì)小薊止血、抗炎的有效部位進(jìn)行了系統(tǒng)的提取分離研究和化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定。
4、方法采用紫外分光光度法對(duì)小薊總黃酮含量測(cè)定方法進(jìn)行研究，并且利用薄層色譜法對(duì)其進(jìn)行定性鑒別。
5、三春柳、洋金花、茵陳、小薊、益母草、大薊。
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藥材品種對(duì)中藥液相指紋圖譜技術(shù)的影響

對(duì)不同藥材種屬進(jìn)行鑒別。中藥指紋圖譜是一種綜合的、 可量化的鑒別手段， 藥材品種對(duì)中藥液相指紋圖譜技術(shù)的影響是對(duì)不同藥材種屬進(jìn)行鑒別，是當(dāng)前特別符合中藥特色的評(píng)價(jià)中藥材、 中問(wèn)產(chǎn)品、 和成品質(zhì)量一致性、 穩(wěn)定性的質(zhì)量控制模式。

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