聚类分析在中药研究中的应用教材.pptx

聚聚类分析在中分析在中药研究中研究中应用用聚类分析在中药研究中的应用教材第1页聚类分析概述相同性度度量聚类分析方法中药分析聚类分析应用聚类分析意义聚类分析在中药研究中的应用教材第2页概述概述聚类分析在中药研究中的应用教材第3页聚类分析概述聚类分析指将物理或抽象对象集合分组成为由类似对象组成多个类分析过程。聚类目标依据已知数据，计算各观察个体或变量之间亲疏关系统计量（距离或者相关系数）。依据某种准则（最短距离法、最长距离法、中间距离法、重心法），使得同一类内差异较小，而类与类之间差异较大，最终将观察个体或变量分为若干类。聚类分析在中药研究中的应用教材第4页聚类分析概述聚类分析特点聚类分析能够将一组数据按照本身内在规律较合理地分为几类，大大缩小了以往全凭主观判断所造成误差，使数据分析结果更具客观性。更主要是，聚类分析应用能够完成以往人工所不能完成工作。聚类分析在中药研究中的应用教材第5页聚类分析概述聚类分析用于中药研究中药复方中包含多味中药，经过不一样组合实现对疾病治疗；每一个中药中包含了大量化合物成份，不一样功效中药中含有不一样化合物成份，也可能含有相同成份，这些化合物成份之间相互作用（协同或抑制）经过多靶点、多路径而实现了药效；所以，不论是复方还是单味中药其组成都很复杂，分析困难；聚类分析在中药研究中的应用教材第6页聚类分析概述聚类分析用于中药研究中药组成复杂这一特点使得对中药作用机理研究比较困难，假如能够对这些复杂成份进行分分类，在分类基础上去分析每个类内内成份特征，和类别之之间关联，将有利于作用机理研究。聚类分析在中药研究中的应用教材第7页聚类分析相同度度量聚类分析在中药研究中的应用教材第8页聚类分析相同度度量相同度度量方法距离测度关联性测度相关性测度聚类分析在中药研究中的应用教材第9页距离测度假设每个对象有n个相关变量，每个变量对应于一个数值，则每个对象能够看成是n维空间一个点，m个对象就是n维空间m个点，经过计算两个点之间聚类表示相关度；距离定义方法：欧式（Euclidian）距离明氏（Minkowski）距离马氏（Mahalanobls）距离 聚类分析在中药研究中的应用教材第10页距离测度例子：不一样种类但药用类似中药中往往含有相同化合物或金属元素，但它们含量不一样，依据组成成份含量分析中药相关度能够采取距离测度,进而利用聚类研究药品金属元素与药品疗效相关性.以下表（成份指成份含量占整个中药百分比）中药成份1成份2成份n10.450.040.3120.330.0980.1230.030.030.24m0.0220.040.6聚类分析在中药研究中的应用教材第11页关联性测度当个案不能由有意义n维数值来表示时，常依据一些特征存在是否来比较个案之间相同性。相同个案比不相同有更多共同特征。关联性度量时，研究对象有n个特征，能够用0/1表示该对象是否符合某个特征，对两个研究对象各个特征进行匹配计算其相同度。关联性测度方法：简单匹配系数：s=(a+d)/n;(a:1-1匹配个数，d:0-0匹配个数，n:特征个数)雅可比系数：s=a/n;聚类分析在中药研究中的应用教材第12页关联性度量例子1：方剂相同性每个方剂对应不一样中药组成，分别用0/1表示某种方剂是否含有某味中药，经过关联度量来计算方剂之间在组成相同性；方剂中药1中药2中药m-1中药m1011021000301101010n0001聚类分析在中药研究中的应用教材第13页关联性度量例子1：方剂相同性每个方剂对应不一样功效，分别用0/1表示某种方剂是否含有某种功效，经过关联度量来计算方剂之间功效相同性；方剂功效1功效2功效k-1功效k1110121000310100111n0011聚类分析在中药研究中的应用教材第14页关联性度量例子2：中药相同性 每一味中药对应各种功效，经过关联度计算中药在功效方面相同性；单味药功效1功效2功效k-1功效k药11101药21000药310100111药n0011聚类分析在中药研究中的应用教材第15页关联性度量例子2：中药相同性每一味中药都包含很多成份，经过关联度计算中药成份组成方面相同性；单味药成份1成份2成份m-1成份m药11101药21000药310100111药n0011聚类分析在中药研究中的应用教材第16页相关度研究多个对象之间相同性惯用距离，研究指标（变量）之间相同性惯用有：夹角余弦和相关系数。相关度方法夹角余弦Pearson相关系数聚类分析在中药研究中的应用教材第17页相关度例子：分析两味中药在某类功效方剂中相关性（每个中药依据其在方剂中起到作用进行排序）计算两种中药相关性，辅助于分析两种不一样中药在实现某种药效方剂中相关性，进而在新方研究中考虑对二者处理。方剂号中药1排名中药2排名154243332435525聚类分析在中药研究中的应用教材第18页相同度度量小结除了以上三种度量相同性方法之外，针对中药研发中碰到问题实际情况，能够在这三种方法基础上定义新相同性度量，以更加好地表示研究对象在某个方面相同性程度；比如很多来自于中医药相关文件资料关于中医药功效等文本内容，则能够利用语义相同性来分析聚类分析在中药研究中的应用教材第19页注意事项数据标准化问题：以距离测度度量相同性时，聚类变量量纲对度量结果影响较大，所以在计算相同测度之前，通常需要进行标准化处理在中药研发方法，依据中药资料等得到中药相关信息，为了进行聚类分析，需要对这些信息进行标准化处理，转变为统一表示方式；聚类分析在中药研究中的应用教材第20页注意事项相同性度量方法选择：依据分析问题和数据不一样选择不一样相同性度量方法；当研究对象能够用多维数据进行量化表示能够采取距离测度；当研究对象适合于用0/1类型数据表示其功效或特征时则采取关联性测度；当研究对象本事是变量时，则采取相关系数。聚类分析在中药研究中的应用教材第21页聚类分析方法聚类分析在中药研究中的应用教材第22页聚类分析方法聚类方法传统聚类方法：(1)划分方法，(2)层次方法，(3)基于密度方法，(4)基于网格方法，(5)基于模型方法其中（1）和（2）比较惯用聚类分析在中药研究中的应用教材第23页惯用聚类方法划分方法-以K均值方法为例开始读取数据初始化K个聚类中心将数据对象按照近邻标准分配至各类重新计算类中心类中心是否改变算法结束是否利用K均值分类：K=51,2,3,4,5是最终得到聚类中心聚类分析在中药研究中的应用教材第24页惯用聚类方法层次聚类方法层次聚类算法是将全部样本点自底向上合并组成一棵树或者自顶向下分裂成一棵树过程，这两种方式分别称为凝聚和分裂。凝聚层次算法分裂层次算法图中，从上向下是凝聚方法；从下到上是分裂方法聚类分析在中药研究中的应用教材第25页聚类分析方法改进聚类方法系统聚类方法结合频数分析系统聚类方法结合主成份分析含糊聚类分析主成份聚类分析基于模型神经网络聚类分析基于扩展熵无监督聚类分析聚类分析在中药研究中的应用教材第26页应用聚类分析在中药研究中的应用教材第27页聚类分析在中药研发中应用中药分析聚类分析方法利用到中药分析当中，能够将功效相同对象（化合物/单味药/方剂/药品靶标等）聚集在一起，将功效不一样对象区分开来，从而将中药复杂成份分为几个不一样功效类别，这就从一定程度上降低了对中药处理分析复杂度。在聚类过程中，经过不一样特征选择（比如：化合物结构，化合物靶标，化合物ADME特征，中药性、味、归、经等）和相同度定义方法，则能够从不一样角度对化合物进行分类，从不一样侧面来发觉中药或复方功效特点及其组成规律。聚类分析在中药研究中的应用教材第28页聚类分析在中药研发中用例化合物聚类例：针对步长脑心通方剂中每种化合物在靶标方面相同性对化合物进行聚类，结果有大量化合物聚为一类，这一类化合物靶标都和脂蛋白，脂质代谢、消化、运输相关，进而说明了该方剂主要成份，及其主要功效；聚类分析在中药研究中的应用教材第29页聚类分析在中药研发中用例化合物聚类除了依据化合物性质对其聚类，另外，每一个化合物出现在不一样中药中，针对不一样功效类型中药，依据化合物对应中药对全部化合物成份进行聚类，从而分析化合物划分是否符合中药功效类别划分；问题中药组成成份复杂，很多中药成份并没有被识别出来或者可能是未知化合物，经过聚类分析有利于预测新化合物功效；聚类分析在中药研究中的应用教材第30页聚类分析在中药研发中用例中药聚类例：对已知传统分类解表、泻下、化湿药共5l味依据性味归经及功效等相关原因建立一个中药数据集规范量化，作为自变量，将中药药味作为因变量；层次聚类：结果将聚类分析所得出结果和传统中药分类方法大致相同，但也存在差异。结论聚类分析方法用于中药分类有一定可行性，从一定程度上符合传统中药分类。归纳，整理量化赋值是客观分类关键，传统主观分类与当代客观分类之间结果不一样正是我们要思索和探索问题。聚类分析在中药研究中的应用教材第31页聚类分析在中药研发中用例中药聚类例：原子吸收分光光度法检测了丹参、枸杞子等共11种中药中钾、钙、镁、铁、锰、铜、锌和铬元素含量；利用含糊分类方法研究药品金属元素与药品疗效相关性。发觉药品中金属元素含量丰富，相关系数较大药品，其药品疗效相同性较大，揭示中药中微量元素与药品疗效亲密相关。该研究为中药质量评价，聚类分析为研制新型药品提供了有用科学数据聚类分析在中药研究中的应用教材第32页聚类分析在中药研发中用例方剂聚类例：搜集清代医籍中治疗噎膈内服方剂,对其进行采集、整理和编排,利用聚类分析总结用药规律，总结惯用有效药品,探索高频药品之间配伍关系.聚类分析在中药研究中的应用教材第33页聚类分析在中药研发中用例中医证候研究当前，有很各种聚类分析方法用于中医证候聚类分型研究当中。因为对聚类分析方法优劣评价至今尚无系统检验理论，所以在样品聚类分析中，经常是依据病人四诊指标变量类型，进行各种聚类方法下探索性分析，而且对每次聚类结果结合专业知识进行判断，最终选取较为符合专业特征分类结果并给予临床较为合理证候名称。聚类分析在中药研究中的应用教材第34页聚类分析在中药研发中用例中医证候研究当前已经有很多聚类方法应用于中医证候分析中，伴随中医辨证客观化、标准化不停深入，将会有更多聚类分析方法利用于中医证候聚类分析中，而且伴随更多聚类分析方法应用，中医证候聚类研究将更为客观化。聚类分析在中药研究中的应用教材第35页意义聚类分析在中药研究中的应用教材第36页聚类分析对于中药研发意义聚类分析结果对中药相关研究对象进行聚类分析，依据不一样问题从不一样角度将研究对象划分为不一样类别，类别内研究对象有着相同特点，类间对象则有所不一样；不过类别之间也可能包含着某种意义关联；在聚类分析以后，需要对分类结果进行深入研究，从分类结果中发觉新内涵聚类分析在中药研究中的应用教材第37页聚类分析对于中药研发意义类内分析聚类分析结果中，能够针对不一样类，依据类别大小和类内对象共性来对问题进行解释，同时分别分析每个类中对象之间相互作用深入进行分析；例：对某个方剂中化合物成份进行功效上聚类类别大小从一定程度上说明了该方剂中这个功效强弱；类别内化合物则存在着潜在增效作用，能够深入研究，这些同一类别化合物之间怎样相互作用而提升药效；聚类得到4个大小不一样类别聚类分析在中药研究中的应用教材第38页聚类分析对于中药研发意义类间关系聚类分析结果中得到不一样类别，即使这些类别存在某种意义上相异性，不过类别之间也存在着关联；尤其对于中药研究，中药强调整体观，辨证论治，所以对于中药相关聚类得到不一样类别，需要深入研究类别之间联络和区分；例：依据中药功效将各种中药分为几个类别同一类别中药对应了相同功效，不一样类别则对于不一样功效；然而，大部分方剂是经过各种功效到达治疗目标，所以需要分析这些类别之间关联，从而发觉经过哪些功效联合能更加好地实现药效；聚类分析在中药研究中的应用教材第39页聚类分析对于中药研发意义在聚类分析基础之上，经过对类内和类间研究对象深入研究，有利于从不一样侧面，从整体把握对中药相关问题研究；解释中药机理聚类分析在中药研究中的应用教材第40页聚类分析对于中药研发意义总结在聚类基础上能够发觉新药对、药组，为旧药新用以及设计新方开辟道路，为利用计算机辅助伎俩研究中医药方剂配伍规律奠定基础；聚类结果能够作为中医药配伍规律系统运行知识库；聚类药所含有相同性，意味着它们之间存在着一定关系，为中医药学理论研究提供客观分析材料，为中医其它领域研究提供参考，如药有效化学成份分析研究等。聚类分析在中药研究中的应用教材第41页