指纹图谱相似度评价的意义_常用的中药鉴定术语

中药色谱指纹图谱相似度评价系统的操作规范 　　中药色谱指纹图谱相似度评价系统的操作规范(版本 2004 A)SOP of Similarity evaluation system for chromatographic fingerprint of TCM（Version 2004 A）目 录一、 软件系统的功能简介：二、 附录1：附常用色谱工作站AIA（*.cdf）格式文件的导出三、 附录2：本软件涉及术语的注释，新增功能和常见问题及解答 　　如有疑问请： 　　一． 简介1．版本介绍：本软件系统包括两个应用版本：研究版（2004 A）和检验版（2004 B）。研究版主要用于科学研究工作，具有生成 对照图谱功能。检验版侧重于色谱指纹图谱的检验工作，功能简化，不具有生成对照图谱的功能。2．系统运行环境要求：(1). 最低配置：CPU主频533 MHz以上，内存64M，硬盘剩余最小空间100M，操作系统Windows 98以上，屏幕分辨 率800×600。(2). 推荐配置：PVI以上CPU，内存128M，硬盘空间20G，操作系统Windows 2000以上，屏幕分辨率1024×768二． 安装方法 setup.exe后，进入安装程序，如果无其他特殊需要，可以直接下一步至安装结束。

　　图 1三． 功能本软件系统包括文件导入，数据库管理，谱图处理，分析检验和帮助等功能。安装完本系统后，运行“中药色谱指 纹图谱相似度评价系统”执行程序，进入登陆界面（图2），这时需要用户输入用户名和相应的密码（现暂无设置 密码）。确定进入启动界面（图3），三秒钟后自动进入本系统运行主界面。若用户不想在启动界面等待三秒 钟，可以直接启动界面（图3），这样可以快速进入系统主界面（图4）

　　图2

　　图3

　　图4 系统主界面系统主界面中(图4)，文件信息区（即图谱列表）显示样本编号（如（S1））及文件的路径名称等信息，绘图区显示 相应的色谱指纹图谱和样本的编号（如（S12））。1 文件打开（1）打开文件（全谱导入）（图5）：

　　图5本系统支持三种格式文件的导入：AIA(即*.cdf)文件，文本文件（*.txt）和Scp(*.Scp)格式文件的导入（图5）。建议 采用通用的AIA（*.cdf）格式文件导入。注意AIA（*.cdf）文件中应包含样本图谱的峰面积信息，在色谱工作站导 出AIA（*.cdf）文件前应现进行积分。否则导出的AIA（*.cdf）文件可能因不包含峰面积信息而无法导入。为了方 便用户的使用，附录中给出了主要色谱工作站的（AGILENT，WATERS，和SHIMADZU）AIA(*.cdf)数据格式的 文件导出介绍。文本文件（*.txt）的导入需要采用特殊的格式，可以参考本系统导出的文本文件格式。Scp(*.Scp，即Standard Chromatographic Project的简写)是本系统为生成的对照图谱的导入提供的一种特殊的文件格式。（2）导出文件（保存图谱） 本系统支持将导入的图谱数据文件以文本文件（*.txt）导出保存（图6）。

　　图6（3）导出图象 将导入绘制的色谱图谱可以图象形式存放，文件格式为*.bmp（图7）。

　　图7（4）图谱删除本系统提供谱图删除功能（图8）。可以选中某一图谱删除（“删除当前图谱”功能），也可将导入的图谱全部删 除（“清除所有图谱数据”）。在文件信息区选中某一样本图谱，然后在文件菜单栏中“删除当前图谱”，即 可将选中的样本图谱删除。若“清除所有图谱数据”，所有样本图谱全部删除。



　　图82 数据库功能：数据库管理包括药材信息建档（图9）、制剂信息建档（图10）和参照图谱建档功能（图11），便于用户信息管 理。

　　图9

　　图10

　　图113 谱图处理：（1）数据剪切 数据剪切功能可使用户选择一定时间范围内的色谱数据进行匹配。“谱图处理”中的“数据剪切”功能，系统会提示用户是否需要恢复原始数据，确定后进入“数据剪切” 功能对话框，如图（12）：

　　图12 数据剪切功能对话框通过该对话框用户可以剪切样本图谱起始阶段的溶剂峰，也可剪切样本图谱尾部阶段的“杂峰”。在对话框中输入 剪切溶剂峰的“终止时间”（系统默认为5分钟）和尾部剪切的“起始时间”（系统默认为60分钟），可以将所有 样本在剪切溶剂峰的“终止时间”前和尾部剪切的“起始时间”后的图谱数据剪切掉。（2）放大和缩小本系统提供了两种图谱放大和缩小功能。一种为“信号放大一倍和缩小一倍”（图13），另一种为信号的直接拖放 放大。这里只介绍“信号放大一倍和缩小一倍”功能。“信号放大一倍和缩小一倍功能”使得当前显示图谱的沿y轴方向成比例放大和缩小一倍，便于用户观察图谱信号的 整体概貌和细节部分。连续“信号放大一倍”两次，即将原始图谱沿y轴方向放大四倍。

　　图13 谱图处理包含的功能（3）色谱峰匹配色谱峰匹配包括指定参照峰，指定基准峰和自动匹配。下面逐一介绍：· 指定参照图谱：用户可以任意选择一条色谱图谱作为指定参照图谱。“谱图处理”®“色谱峰匹配”中的 “指定参照图谱”，弹出如图14所示的对话框，选择参照图谱编号“确定“后即可将该编号对应的图谱指定为参照 图谱。图谱颜色变为红色，以区别于其他图谱。在此对话框中还提供了“对照图谱的生成方法”和“时间窗宽度”的参数设置。“对照图谱的生成方法”（详见 “3 谱图处理中（4）生成对照图谱、单独显示对照图谱及导出对照图谱”），这里只介绍“时间窗宽度”的参数设 置。时间窗宽度是指相对于参照图谱峰位置的可选保留时间范围，其单位根据横坐标轴的单位而定（这里是分 钟）。时间窗宽度越大，可选的时间范围就越大。在色谱峰匹配时，选择一个合适的时间窗宽度是非常重要的。一 般情况下，时间窗宽度在较小范围内变化（如0.1-0.5），自动匹配结果变化较大。时间窗宽度在较大范围内变化（如0.5-1.5），自动匹配结果比较稳定。建议：先在一定范围内逐渐增加时间窗宽度（如0.1-1.0），然后观察匹配 结果（可以通过相似度的计算结果确定）。若时间窗宽度增加到一定数值后，匹配结果比较稳定（相似度计算结果 稳定），这时对应的时间窗宽度参数较为适合。

　　图14 参数设置对话框· 多点校正（即设置匹配点或设置Mark峰）：系统支持“多点校正”功能。“谱图处理”®“色谱峰匹配”中的“多点校正”（或直接状态栏中 的“多点校正”按钮），系统进入“多点校正”模式，这时鼠标变成“＋”。用户根据需要直接在图谱上设置匹配 点（匹配点数不限，设置后的匹配点为红色点表示，详见图36和37）进行多点校正。若设置结果不满意，可以再次 设置的匹配点即可取消已设置的匹配点。为了使用户尽快找到色谱峰的峰位置，进行匹配点的设置，可以“谱图处理”中的“显示色谱峰”（详 见“3 谱图处理中（5）显示色谱峰”，图20），这样所有样本图谱的所有色谱峰全部显示出来。样本图谱数量较多时，有些峰面积较大峰的设置较为不变；或者所有样本图谱匹配点设置完毕，但又觉得某 些样本图谱匹配点的设置不够理想，这时可以采用“单谱显示”模式（详见工具栏中“单谱显示”按钮），逐个图 谱进行设置和修正。若对所有样本图谱设置的匹配点（Mark峰）不满意，希望重新设置，可以通过以下两种方法实现：①直接右键，弹出对话框（图15）

　　图15 “确定”后即可取消所有样本图谱已经设置的匹配点，然后再重新设置。②工具栏中“数据恢复”按钮(图16)，

　　图16 “是”后，样本图谱恢复到匹配点设置以前的状态。· 自动匹配：本系统提供自动匹配功能，可实现色谱峰的自动匹配。自动匹配时，需要用户设置时间窗宽度，系统默认值为0.1（图14）。用户可以调节此参数以调整色谱峰的匹配结果。

　　图17 自动匹配结果匹配结果以蓝色虚线将匹配的色谱峰联接起来表示（见图17）。用户也可工具栏中“匹配数据”按钮，直 接观察样本图谱的匹配结果（详见6工具栏中的“匹配数据”按钮介绍）。一般情况下，若导入的样本图谱视觉上排列整齐，较为相似，可以直接进行自动匹配。（4）生成对照图谱、单独显示对照图谱及导出对照图谱 对照图谱的生成需要先进行谱峰匹配然后才能生成对照图谱。其生成方法包括均值法和中位数法。用户可以根据需要选择合适的方法生成对照图谱（可以在图14所示的对话框中选择方法。生成对照图谱的编号为R见图18中 图谱），并可单独显示（“谱图处理”中的“单独显示对照图谱”，见图19），便于用户观察。生成的对照图 谱以特殊格式导出（对照图谱不能在“文件”菜单中以“导出文件”导出，必须以图13所示菜单中“导出对照图 谱”）。对于注射剂建议采用均值法产生对照指纹图谱；对于中药材，建议采用中位数法产生对照指纹图谱。

　　图18

　　图19 对照图谱的单独显示（5）显示色谱峰“显示图谱峰”功能使绘图区的样本图谱的色谱峰以点标记的方式显示出来(如图20)，便于用户设置匹配点和 观察分析。

　　图20（6）着色当前谱图和随机着色谱图： 用户根据需要可以选择某一图谱进行着色，也可对图谱进行随机着色（图13）。4 分析检验：（1）相似度计算： 对照图谱生成后，用户通过“相似度计算”功能进行色谱图谱样本与对照图谱的相似度评价。评价结果以表格形式显示，并可保存，或将结果拷贝到剪贴板上，再粘贴到Excel表格中以方便用户使用（图21和22）。

　　图21



　　图22 相似度计算结果（2）打印报告： 用户通过“打印报告”功能将分析结果打印出来（图21）。打印报告中包括报表信息输入（图23）和分析报告两部分（图24和25）。其中分析报告包括原始指纹图谱，匹配后图谱和相似度评价结果。

　　图23

　　图24

　　图255 帮助 为方便用户使用，本系统提供简洁完整的联机帮助。 6 工具栏按钮简介：

　　工具栏按钮如图所示(图26)。图26 其中大部分按钮的功能在前面已经介绍过，不再赘述。这里将重点介绍“数据恢复”，“匹配数据”，“图谱间距”和“单谱显示”功能。（1）数据恢复 “数据恢复”功能是使当前处理结果恢复到图谱数据刚刚导入的状态。（2）匹配数据： “匹配数据”按钮可使用户直接观察峰匹配的结果（图27）。



　　图27 匹配数据结果在匹配结果中，共有峰（白色）和非共有峰（灰色）以不同颜色表示，便于用户观察。匹配结果也可保存为文 本文件，或拷贝到剪贴板上，再粘贴到Excel表格中以方便用户使用（类似于“相似度计算”结果）。（3）图谱间距 “图谱间距”可以调节绘制图谱间的距离，便于用户观察和分析。工具栏上“图谱间距”按钮，弹出“设置谱图间距”对话框（图28），输入相应数值以调整谱图间距。图28（4）单峰显示 “单峰显示”可使选中的图谱单个显示，便于用户观察和分析单个样本图谱。四 卸载 可以采用本系统提供的卸载程序进行卸载。也可在控制面板中，采用添加/删除程序卸载本程序。五 应用实例 为方便用户快速掌握本系统，我们以一例子加以介绍。例：对的色谱指纹图谱建立对照图谱，进行相似度评价，并打印报告。 基本流程图如下（图29）：

　　图291 样本图谱数据导入（AIA格式（*.cdf）,图30和31）

　　图31

　　图322 设参照图谱（图33）

　　图343 自动匹配

　　图35 自动匹配结果4多点校正



　　图36 多点校正设定

　　图37 多点校正后自动匹配结果(图谱)

　　图38 匹配数据结果5 对照图谱生成



　　图396相似度计算结果

　　图407打印报告

　　图41

　　图42附录1：常用色谱工作站AIA（*.cdf）格式文件的导出本软件系统的相似度计算是根据峰的积分面积进行的。建议用户从色谱工作站导出AIA（*.cdf）数据文件之前，先 对需要导出的数据进行积分处理，这样可以确保导出的AIA（*.cdf）数据文件包含积分数据信息。Agilent 色谱工作站1. 打开Agilent 色谱工作站；2. 进入数据处理（View>>Data Analysis）；3. 调入要输出的色谱文件（File>>Load Signal…）；4. 进入数据输出窗口（File>>Export File>>AIA File…），进入方式如下图所示：

　　在弹出窗口中指定导出路径及文件名，确定。可导出AIA 格式文件。

　　5. 若选择输出文本格式文件（File>>Export File>>CSV File…），会弹出数据输出窗口。在数据输出窗口中，选中 Signal 选项，在File Name 输入框中输入相应的文件名及文件保存路径。 OK。

　　在Signal Export 窗口下，选中Times axis 及Y axis 两选项，OK 后即可。

　　6. 重复以上操作，依次输出。Waters M32 色谱工作站建立输出方法登陆M32，右击Browse Data 小窗口，选择相应的Project。

　　在Project 窗口中选定Results标签页面下要输出的某个数据（点黑） 方法一：在File 菜单下，选New Method 下的Export Method…以建立输出方法模板方法二：在Database 菜单下，选Export Data…，在Export 窗口下Edit Method 按钮。方法一： 方法二：或选中需要输出的数据文件，



　　

　　在随后出现的Save current Export Method 窗口下的Name 框中填入输出方法名

　　Method Editor 界面关闭Export

　　方法一：回到在Project 窗口，选中要输出的一个或多个数据；在Tools 菜单下选Export； 在随后出现的Background Processing and Reporting 界面下确认Exporting 项下的Export 框打勾， 在Use specified export method 框下选建立过的输出方法名

　　点OK 键完成数据的输出到Windows 的数据输出目的目录下可看到输出的文件，此文件格式为*.arw 或*.cdf。Shimadzu Class-VP 色谱工作站1、文件栏中Method→Advanced…

　　弹出窗口：

　　选择AIA（*.CDF）输出AIA 文件；选择ASCII 输出文本格式（*.acs）。

　　

　　2、关闭窗口后，再进行数据分析。

　　分析结束后，即可以在指定的输出路径检查输出的文件。附录2：本软件涉及术语的注释1 共有峰：指在相同的色谱条件下，不同批次或产地等的某种中药色谱图所共同具有 的色谱峰。2 对照图谱：由原始实验数据经软件系统生成的具有代表性的特征图谱。其产生方法 包括均值法和中位数法。3 参考色谱图：色谱峰匹配时，用户指定的保留时间固定且用于其它样本色谱峰的保 留时间校正的某一样本色谱图。4 样本（供试品）色谱图：由原始实验数据形成的色谱图。5 时间窗宽度：时间窗宽度是指相对于参照图谱峰位置的可选保留时间范围，其单位 根据横坐标轴的单位而定。新增功能解释：1 “十选一”的功能：对照图谱也可选择其中一个样本图谱作为对照图谱。该功能称为“十选一”的功能。用户只要选择一个谱图后， 在“文件”菜单中的“导出文件(保存图谱)”的对话框中选择*.Scp格式即可。2 设置当前谱图编号：用户根据实际需要设置当前谱图编号。当用户导入谱图之后可以通过“谱图处理”菜单中的“设置当前谱图编号”项来 输入谱图批号(见下图)，也可以直接双击左侧列表中的谱图名称来输入谱图批号。

　　3 缩放功能的更新：重新更换了原有的图谱缩放功能，改为拖放式的放大。用户根据需要自由拖放。放大倍数基本“无限制”。放大后的 图谱可以通过鼠标双击恢复成原始大小。4 图谱列表显示： 当用户在图谱列表（即文件信息区）中选中某一谱图时，当前图谱颜色加重，即显示为双线。 5 图谱坐标的实时显示功能：状态栏实时显示鼠标在作图区的实际坐标（见下图）。

　　6 色谱峰信息显示：在显示色谱峰的状态下，双击色谱峰时，显示出该色谱峰相关信息。

　　7 打开报表功能：本软件系统可以将已存储的报表文件打开，方便用户调用和查阅。在“文件”菜单中“打开报表”即出现如下 对话框，选中需要打开的报表文件“打开”即可。

　　常见问题及解答：1 对照图谱“假峰”的解决方案？样本图谱进行自动匹配时，有些色谱峰在现有的参数条件仍没有得到较好的匹配，使得一些色谱峰出现“错位”现 象，导致生成的对照图谱含有比样本图谱更多的色谱峰，在这些色谱峰中，有些可以通过视觉判断发现它们可能是 由于匹配结果不理想而造成的“假峰”。解决方案：可以采用“多点校正”功能多增加一些匹配点的设置，有效避免一些色谱峰出现“错位”现象，以改善 匹配结果。这样生成的对照图谱的峰数与样本图谱相比不会偏差过多。2 AGILENT，WATERS，和SHIMADZU导出的图谱数据相互比较应注意的问题？AGILENT，WATERS给出的色谱峰的强度一般采用吸光度表示（AU或mAU），本系统已对这两种色谱工作站给出 的色谱峰强度进行了单位统一。SHIMADZU色谱工作站给出的色谱峰强度既可以电压表示，也可以吸光度（mAU）表示。对于吸光度表示的色谱峰强度，本系统已进行了单位统一，但对于电压表示的色谱峰强度还需用户 根据实际情况调整相关参数。本系统提供了相应的对话框，在导入以电压表示的色谱峰强度的数据时，该对话框会 自动弹出，用户根据相同样本（即同一注射剂）在不同仪器上色谱峰强度的差异确定参数的设置。

　　创作不易，小主可赞赏否？