雷达图表示与相似度计算相结合的麻黄品种鉴别方法.pdf

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1、高技术通讯2014年第24卷第6期：657～660doi：10．3772／j．issn．1002-0470．2014．06．016雷达图表示与相似度计算相结合的麻黄品种鉴别方法①崔建新②一崔建凤洪文学高海波③一(燕山大学电气工程学院秦皇岛066004)(河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004)(⋯秦皇岛职业技术学院旅游系秦皇岛066004)(⋯中国中医科学院针灸研究所北京100000)摘要将指纹图谱技术用于中药麻黄的鉴别，提出了指纹图谱雷达图表示与相似度计算相结合的麻黄品种鉴别分析方法。该方法首先对麻黄样品的HPLC指纹图谱的峰面积分别进行相似度计算和雷达图表示，然后对

2、雷达图进行重心图特征提取，最终得到用于分类比较的雷达图特征，最后结合雷达图特征与相似度特征对麻黄品种进行鉴别。实验结果显示该方法鉴别准确率明显高于只采用相似度模式特征的鉴别，且综合特征的最高分类准确率达98．25％，表明雷达图表示与相似度特征相结合的方法是一种可行的麻黄品种鉴别方法。关键词麻黄，HPLC指纹图谱，雷达图，相似度，图特征随着现代分析技术水平的提高，指纹图谱技术0引言已成为国际公认的控制中药质量的方法。目前，许多中药是通过计算指纹图谱相似度来进行鉴别与评中药麻黄是一种重要的药用植物，在我国有非价的，通过相似度计算我们可以得到指纹图谱数据常悠久的药用历史，古时别名称作龙沙、

3、卑相，指的间的相关系数或夹角余弦，这是数据间的抽象关是麻黄科的三种植物草麻黄(Ephedrasiniea)、中麻系J。数学分析方法在中药指纹图谱的研究中也黄(Ephedraintermedia)以及木贼麻黄(Ephedraeq—得到了广泛应用J。但是，这些方法在分析过程中uisetina)的干燥草质茎。临床表明，麻黄在中药治打破了图谱数据的整体性。而指纹图谱特征参数的疗传染病中起着非常关键的作用。在治疗SARS雷达图表示可以将抽象的数据以形象的雷达图的形时，麻黄是一味重要的中药，取得了非常好的效式表现出来，提取的图形特征同时刻画数据样本的果_1]。麻黄在对病毒性黄疽型肝炎的治疗中取得

4、内部数据结构以及样本间的各种关系。而且形了满意的疗效J。另外，麻黄植物的挥发油能有效象的图形特征可能会有利于视觉上的分类或聚类。地抑制甲型流感病毒_3J。麻黄中含有多种生物碱，为得到更好的中药鉴别效果，本文提出了计算指纹麻黄碱是其中最主要的有效成分，伪麻黄碱次之，此图谱相似度和用雷达图表示指纹图谱特征参数相结外，还含有其他一些微量的生物碱，包括甲基麻黄碱合的麻黄中药指纹图谱鉴别方法。和甲基伪麻黄碱以及去甲基麻黄碱和去甲基伪麻黄碱等。目前商品以草麻黄为主流商品，但从麻黄碱1计算方法含量衡量，则为木贼麻黄为佳，草麻黄次之，中麻黄最次。麻黄的品种不同，它们所含有的有效成分也1．1相似度计算

5、方法有很大差别，所以麻黄品种的鉴别非常重要。指纹图谱的相似度表示的是指纹图谱之间的相①中国博士后科学基金(2012M510722)，中国中医科学研究院项目(ZZ12001)，燕山大学博士基金(B692)和秦皇岛市科学技术研究与发展计划(201001AI19)资助项目。②女，1977年生，博士；研究方向：模式识别，中药指纹图谱；E-mail：ydcuijianxin@yahoo．com．cn③通讯作者，E—mail：hhghb@ysu．edu．cn(收稿日期：2013—12-27)．——657．——高技术通讯2014年6月第24卷第6期似程度。常用的相似度计算方法有夹角余弦法和相构成m

6、+1边形Drr⋯rm，如图1所示。关系数法。夹角余弦法通过计算两个指纹图谱数据的夹角余弦计算其相似程度，相关系数法是在指纹图谱数据作标准化处理后再计算其夹角余弦。相似度的值在0和1之间，越接近1表示相似程度越高j。下面给出这两种方法的数学表示。(1)夹角余弦法。指纹图谱数据，的夹角余弦cos表示为，∑XisCOSO~st—==—√2xi2,图1雷达图的相邻m变量重心图特征(2)相关系数法。指纹图谱数据，的相关根据质量集中在顶点(顶点即为质点)的任意系数常用r来表示，它是数据作标准化处理之后的多边形的重心计算公式我们很容易推导出由(rl’夹角余弦，表示为r，⋯，r)相邻m变量所构成的多

7、边形的雷达图重∑(一)(一)心特征的幅值公式为n—二=。。————一一一√(一面)2‘“一元)2(2)abs=rl，r2，⋯，r)：1．2重心图特征提取√(ms)+(mn)中药指纹图谱的雷达图绘制非常简单，对于一(3)个有P个指纹特征的图谱，先作一个圆，然后把圆周式中P为相邻m变量各个变量信息质点的权值，由进行P等分；连接圆心和各分点，则得到P条半径，各个变量的信息熵函数确定，实际应用中为了方便分别为各指标的坐标轴，标以适当的刻度，圆心到圆通常取为1／m。