聚类分析在中药研究中的应用教材.ppt

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1、聚类分析在中药研究中的应用聚类分析概述相似性度度量聚类分析方法中药分析聚类分析的应用聚类分析的意义概述聚类分析概述聚类分析指将物理或抽象对象的集合分组成为由类似的对象组成的多个类的分析过程。聚类的目的根据已知数据，计算各观察个体或变量之间亲疏关系的统计量（距离或者相关系数）。根据某种准则（最短距离法、最长距离法、中间距离法、重心法），使得同一类内的差别较小，而类与类之间差别较大，最终将观察个体或变量分为若干类。聚类分析概述聚类分析的特点聚类分析可以将一组数据按照本身的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的误差，使数据分析结果更具客观性。更重要的是，聚类分析的应用可以

2、完成以往人工所不能完成的工作。聚类分析概述聚类分析用于中药研究中药复方中包括多味中药，通过不同的组合实现对疾病的治疗；每一种中药中包含了大量的化合物成分，不同功能的中药中含有不同的化合物成分，也可能含有相同的成分，这些化合物成分之间相互作用（协同或抑制）通过多靶点、多途径而实现了药效；因此，无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的研究比较困难，如果可以对这些复杂的成分进行分类，在分类的基础上去分析每个类内的成分特性，和类别之间的关联，将有助于作用机理的研究。聚类分析相似度度量聚类分析相似度度量相似度度量方法距

3、离测度关联性测度相关性测度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，则每个对象可以看成是n维空间的一个点，m个对象就是n维空间的m个点，通过计算两个点之间的聚类表示相关度；距离定义方法：欧式（Euclidian）距离明氏（Minkowski）距离马氏（Mahalanobls）距离距离测度例子：不同种类但药用类似的中药中往往含有相同的化合物或金属元素，但它们含量不同，根据组成成分的含量分析中药相关度可以采用距离测度,进而运用聚类研究药物金属元素与药物疗效的相关性.如下表（成分指成分的含量占整个中药的比例）中药成分1成分2……成分n10.450.04……0.3120.330

4、.098……0.1230.030.03……0.24……m0.0220.04……0.6关联性测度当个案不能由有意义的n维数值来表示时，常根据某些特征的存在与否来比较个案之间的相似性。相似个案比不相似有更多的共同特征。关联性度量时，研究对象有n个特征，可以用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似度。关联性测度方法：简单匹配系数：s=(a+d)/n;(a:1-1匹配的个数，d:0-0匹配的个数，n:特征个数)雅可比系数：s=a/n;关联性度量例子1：方剂相似性每个方剂对应不同的中药组成，分别用0/1表示某种方剂是否含有某味中药，通过关联度量来计算方剂之间在组

5、成的相似性；方剂中药1中药2……中药m-1中药m101……10210……00301……10……10……10n00……01关联性度量例子1：方剂相似性每个方剂对应不同的功能，分别用0/1表示某种方剂是否具有某种功能，通过关联度量来计算方剂之间的功能相似性；方剂功能1功能2……功能k-1功能k111……01210……00310……10……01……11n00……11关联性度量例子2：中药相似性每一味中药对应多种功能，通过关联度计算中药在功能方面的相似性；单味药功能1功能2……功能k-1功能k药111……01药210……00药310……10……01……11药n00……11关联性度量例子2：中药相

6、似性每一味中药都包含很多成分，通过关联度计算中药成分组成方面的相似性；单味药成分1成分2……成分m-1成分m药111……01药210……00药310……10……01……11药n00……11相关度研究多个对象之间的相似性常用距离，研究指标（变量）之间的相似性常用的有：夹角余弦和相关系数。相关度方法夹角余弦Pearson相关系数相关度例子：分析两味中药在某类功能的方剂中的相关性（每个中药根据其在方剂中起到的作用进行排序）计算两种中药的相关性，辅助于分析两种不同中药在实现某种药效的方剂中的相关性，进而在新方研究中考虑对二者的处理。方剂号中药1排名中药2排名154243332435525相似度度

7、量小结除了以上三种度量相似性的方法之外，针对中药研发中遇到问题的实际情况，可以在这三种方法的基础上定义新的相似性度量，以更好地表示研究对象在某个方面的相似性程度；例如很多来自于中医药相关文献资料的关于中医药的功效等文本的内容，则可以利用语义相似性来分析注意事项数据的标准化问题：以距离测度度量相似性时，聚类变量的量纲对度量结果的影响较大，所以在计算相似测度之前，通常需要进行标准化处理在中药研发方法，根据中药资料等得到中药相关信息，为了