一种基于变量重要性投影分析确定中药复方量效的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于变量重要性投影分析确定中药复方量效的方法。本发明专利技术基于变量重要性投影分析以确定中药复方量效关系研究方法与现有技术相比有如下优点：1、本方法采用基于变量重要性投影分析的方法，通过分析入血成份的分析，获得最重要的入血成份变量，优于对复方的成分的分析。并且本方法计算出来的方案准确、可靠。2、本方法在确定量效关系的基础上给出临床推荐用药阈值能够为临床用药提出有价值的参考建议。并且通过量效曲线拟合方程对临床用药的预测有着直观的认识。3、本方法采用的是中药复方的入血成份进行量效分析，使分析的结果更加的合理与精准。4、本方法的结果采用图形化显示，能够更好地使人理解分析结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变量重要性投影分析确定中药复方量效的方法
本专利技术属于中药复方
，具体涉及一种基于变量重要性投影分析确定中药复方量效给出临床推荐剂量阈值的方法。
技术介绍
中药是中华民族几千年来用来治疗疾病和养身健体的瑰宝。中药复方用量与效果的关系是指导临床用药的参考，也是中药复方是否能够起到关键治疗作用的保证。如何有效地确定中药复方用量与效果的关系，对于临床用药来说是当务之急。因此，找出一种高效、准确、可靠、低成本的能够给出中药复方量效关系的方法具有一定的现实意义和经济价值。传统的临床医生经验的方法是不仅存在个人差异而且不够精确。当中药批次和成份数量过多时，通过医生经验的方式往往难以针对预期效果给出确切用量的方案。目前，为了解决该问题，一些科研工作者利用计算机对该问题进行求解。现有的研究只在变量重要性的研究量效关系，本专利技术基于变量重要性投影分析中药复方量效关系。本专利技术给出一种分析量效关系并给出推荐阈值的方法，提高了方法的可用性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种可用于筛选与药效相关的入血成份，并通过建立量效曲线拟合方程求出剂量阈值、相关剂量参数用来指导临床用药的方法。本专利技术基于入血成份和效应指标变量的重要性投影分析的量效关系，结合主成分分析法、偏最小二乘法和变量重要性投影分析等多种方法实现的剂量阈值表征方法。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：一种基于变量重要性投影分析确定中药复方量效的方法，步骤如下：（1）变量投影重要性指标VIP分析；（1.1）计算方法选择：根据整方治疗肠梗阻实验数据中的入血成份自变量和药效指标因变量，计算相互的相关系数并绘制成矩阵相关系数热图；采用偏最小二乘法提取主成分后，根据主成分在各个样本点上的得分，绘制出每个样本在二维直角坐标系上的点的分布，并且根据偏最小二乘特累西统计量绘制出T2椭圆图，当所有样本点在椭圆内时，表示数据没有特异点；如果有样本点在椭圆外，则说明该样本点有特异性，不具有主成分分析要求，需要去除该样本点；（1.2）确定与药效作用相关的主成分个数：通过K折交叉验证和主成分PCA分析，根据主成分解释程度大于70%时，获得偏最小二乘法需提取的主成分个数；（1.3）根据主成分求得的回归效果：将入血成分自变量中提取的主成分与药效指标因变量间进行多元回归，根据回归后的方程，计算回归值，绘制出回归值和实际值分布图；根据回归值和实际值的分布图与平均相对误差值来判断预测效果，若是平均相对误差值小于0.8时，判定为具有好的回归效果，可进行分析出主要药效；若是平均相对误差值大于0.8时，判定不具有回归效果，直接给出没有相关关系结论；（1.4）根据回归效果得到主要药效指标：根据偏最小二乘回归模型，计算出各个主成分对对应的因变量Y的解释能力；（1.5）根据回归的变量投影重要性指标VIP确定药效指标对应的入血成份：对于变量投影重要性指标VIP大于1时，则认为该药效指标对应的入血成份；（2）剂量阈值的计算；（2.1）利用变量投影重要性指标VIP分析中入血成份自变量和药效指标因变量数据，依据Hill量效曲线公式进行量效曲线拟合计算剂量阈值，拟合可决系数大于0.7，则拟合效果很好，并给出对应拟合图；拟合可决系数小于或等于0.7就表示不具有拟合效果，不能进行量效曲线拟合，也就是说分析结果为不具有量效关系；（2.2）入血成份自变量的Hill量效曲线公式：（2.3）求解公式系数：利用步骤（2.1）获得的拟合图中的数据，根据步骤（2.2）中的公式求解出对应系数Bottom、Top、C、p的值；（2.4）给出复方药剂的有效剂量范围：利用入血成份与整方剂量的映射关系，将步骤（2.2）中获得的入血成份剂量阈值折算为成人整方，并给出成人整方有效剂量范围；（3）生成成人整方有效剂量范围和成人整方中的入血成份剂量阈值以及对应步骤（2.2）中的Hill量效曲线公式，获取临床用药量和预测临床最高用药量。作为优化，步骤（1.2）中，当主成分对入血成分或药效指标的全部解释程度大于70%时，提取全部主成分个数。本专利技术基于变量重要性投影分析以确定中药复方量效关系研究方法与现有技术相比有如下优点：1、本方法采用基于变量重要性投影分析的方法，通过分析入血成份的分析，获得最重要的入血成份变量，优于对复方的成分的分析。并且本方法计算出来的方案准确、可靠。2、本方法在确定量效关系的基础上给出临床推荐用药阈值能够为临床用药提出有价值的参考建议。并且通过量效曲线拟合方程对临床用药的预测有着直观的认识。3、本方法采用的是中药复方的入血成份进行量效分析，使分析的结果更加的合理与精准。4、本方法的结果采用图形化显示，能够更好地使人理解分析结果。附图说明图1为本专利技术实施例1相关系数热图；图2为本专利技术实施例1样本点椭圆图；图3为本专利技术实施例1交叉验证趋势图；图4为本专利技术实施例1主成分对X和Y的累积解释程度百分比；图5为本专利技术实施例1实际值和回归值的对比图；图6为本专利技术实施例1血管活性肠肽关于入血成份厚朴成分的Hill量效曲线拟合图；图7为本专利技术实施例1整方量-效关系的剂量阈曲线（R-square=0.9140）；图8为本专利技术实施例1入血成分量-效关系的剂量阈曲线（R-square=0.7352）；图9为本专利技术实施例2相关系数热图；图10为本专利技术实施例2调整后的相关系数热图；图11为本专利技术实施例2样本点椭圆图；图12为本专利技术实施例2交叉验证趋势图；图13为本专利技术实施例2主成分对X和Y的累积解释程度百分比；图14为本专利技术实施例2实际值和回归值的对比图；图15为本专利技术实施例2髓质过氧化酶（MPO）关于log（剂量）的Hill量效曲线拟合。具体实施方式下面结合实施例和附图进一步详细阐述本专利技术的
技术实现思路
。分别以大承气汤整方入血成份和药效指标的量效关系建立剂量阈值计算，和葛根芩连汤整方剂量变化的量效关系建立剂量阈计算分别为例，下面详细介绍本专利技术方法的具体实施过程。实施例1一种基于变量重要性投影分析确定中药大承气汤整方量效的方法，步骤如下：（1）变量投影重要性指标VIP分析；（1.1）计算方法选择：根据大承气汤整方入血成份和药效指标治疗肠梗阻实验，将大承气汤整方药剂注入小白鼠，观察血液中药剂的变化，确定有变化的量，在大承气汤整方实验中，中医药专家提供已知实验数据中的入血成份自变量X为9个和药效指标因变量Y为3个，根据皮尔逊相关系数公式计算变量间相关系数并绘制成矩阵相关系数热图，见图1；图1中：颜色越接近黑色，则二者相关系数越强；这里得出多自变量-多因变量数据存在较强相关性，常规统计回归方法无法分析，故采用偏最小二乘法进行分析实验数据；采用偏最小二乘法提取第1和第2个主成分后（见表1），根据这2个主成分在各个样本点上的得分，绘制出每个样本在二维直角坐标系上的点的分布，并且根据偏最小二乘特累西统计量绘制出T2椭圆图，见图2，当所有点在椭圆内时，表示数据没有特异点。表1提取的两个主成分从图2可见，所有样本点都在椭圆内，因此，无特异点，说明实验数据稳定、可靠；如果有样本点在椭圆外，这说明该样本点有特异性，不具有主成分分析要求，需要去除该样本点。（1.2）确定与药效作用相关的主成分个数：本实施例中，血浆成分代表的入血成分自变量个数为9个，同时进行9个样本整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变量重要性投影分析确定中药复方量效的方法，步骤如下：(1)变量投影重要性指标VIP分析；(1.1)计算方法选择：根据整方治疗肠梗阻实验数据中的入血成份自变量和药效指标因变量，计算相互的相关系数并绘制成矩阵相关系数热图；采用偏最小二乘法提取主成分后，根据主成分在各个样本点上的得分，绘制出每个样本在二维直角坐标系上的点的分布，并且根据偏最小二乘特累西统计量绘制出T2椭圆图，当所有样本点在椭圆内时，表示数据没有特异点；如果有样本点在椭圆外，则说明该样本点有特异性，不具有主成分分析要求，需要去除该样本点；(1.2)确定与药效作用相关的主成分个数：通过K折交叉验证和主成分PCA分析，根据主成分解释程度大于70％时，获得偏最小二乘法需提取的主成分个数；(1.3)根据主成分求得的回归效果：将入血成分自变量中提取的主成分与药效指标因变量间进行多元回归，根据回归后的方程，计算回归值，绘制出回归值和实际值分布图；根据回归值和实际值的分布图与平均相对误差值来判断预测效果，若是平均相对误差值小于0.8时，判定为具有好的回归效果，可进行分析出主要药效；若是平均相对误差值大于0.8时，判定不具有回归效果，直接给出没有相关关系结论；(1.4)根据回归效果得到主要药效指标：根据偏最小二乘回归模型，计算出各个主成分对对应的因变量Y的解释能力；(1.5)根据回归的变量投影重要性指标VIP确定药效指标对应的入血成份：对于变量投影重要性指标VIP大于1时，则认为该药效指标对应的入血成份；(2)剂量阈值的计算；(2.1)利用变量投影重要性指标VIP分析中入血成份自变量和药效指标因变量数据，依据Hill量效曲线公式进行量效曲线拟合计算剂量阈值，拟合可决系数大于0.7，则拟合效果很好，并给出对应拟合图；拟合可决系数小于或等于0.7就表示不具有拟合效果，不能进行量效曲线拟合，也就是说分析结果为不具有量效关系；(2.2)入血成份自变量的Hill量效曲线公式：E=Bottom+(Top-Bottm)1+10^(pC-px)(C=D50),]]>x=1plg(E-BottomTop-E)+C;]]>(2.3)求解公式系数：利用步骤(2.1)获得的拟合图中的数据，根据步骤(2.2)中的公式求解出对应系数Bottom、Top、C、p的值；(2.4)给出复方药剂的有效剂量范围：利用入血成份与整方剂量的映射关系，将步骤(2.2)中获得的入血成份剂量阈值折算为成人整方，并给出成人整方有效剂量范围；(3)生成成人整方有效剂量范围和成人整方中的入血成份剂量阈值以及对应步骤(2.2)中的Hill量效曲线公式，获取临床用药量和预测临床最高用药量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于变量重要性投影分析确定中药复方量效的方法，步骤如下：(1)变量投影重要性指标VIP分析；(1.1)计算方法选择：根据整方治疗肠梗阻实验数据中的入血成份自变量和药效指标因变量，计算相互的相关系数并绘制成矩阵相关系数热图；采用偏最小二乘法提取主成分后，根据主成分在各个样本点上的得分，绘制出每个样本在二维直角坐标系上的点的分布，并且根据偏最小二乘特累西统计量绘制出T2椭圆图，当所有样本点在椭圆内时，表示数据没有特异点；如果有样本点在椭圆外，则说明该样本点有特异性，不具有主成分分析要求，需要去除该样本点；(1.2)确定与药效作用相关的主成分个数：通过K折交叉验证和主成分PCA分析，根据主成分解释程度大于70％时，获得偏最小二乘法需提取的主成分个数；(1.3)根据主成分求得的回归效果：将入血成分自变量中提取的主成分与药效指标因变量间进行多元回归，根据回归后的方程，计算回归值，绘制出回归值和实际值分布图；根据回归值和实际值的分布图与平均相对误差值来判断预测效果，若是平均相对误差值小于0.8时，判定为具有好的回归效果，可进行分析出主要药效；若是平均相对误差值大于0.8时，判定不具有回归效果，直接给出没有相关关系结论；(1.4)根据回归效果得到主要药效指标：根据偏最小二乘回归模型，计算出各个主成分对对应的因变量Y的解释能力；(1.5)根据回归的变量投影重要性指标VIP确定药效指标对应的入血成份：对于变...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建强，王跃生，饶毅，聂斌，郝竹林，朱志鹏，
申请(专利权)人：江西中医药大学，
类型：发明
国别省市：江西;36