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[發明專利]一種模型自適應的NMR代謝組學數據歸一化方法有效

專利信息
申請號: 201510084309.8 申請日: 2015-02-16
公開(公告)號: CN104615903B 公開(公告)日: 2017-05-03
發明(設計)人: 董繼揚;鄧伶莉 申請(專利權)人: 廈門大學
主分類號: G06F19/00 分類號: G06F19/00
代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙)35200 代理人: 馬應森
地址: 361005 *** 國省代碼: 福建;35
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 模型 自適應 nmr 代謝 數據 歸一化 方法
【權利要求書】:

1.一種模型自適應的NMR代謝組學數據歸一化方法,其特征在于包括以下步驟:

1)數據獲取:待檢測的代謝組學生物樣本,通過核磁共振波譜儀采獲1H NMR譜;對1H NMR譜進行譜圖編輯,得到待處理的NMR代謝組學數據;

2)數據中心化和歸一化系數初始化:待歸一化的NMR代謝組學數據表示為X,其每一行表示一個樣本譜,樣本類別矢量表示為Y,分別對X和Y做中心化處理;歸一化系數矢量記為s=[s1,s2,...,sd]T,初始化s為全1列矢量;

3)歸一化處理:

Xs=X*diag(s)

其中,diag(·)為對角矩陣變換符,即diag(s)表示生成一個以矢量s為對角元素,其它元素為0的對角矩陣;Xs為歸一化后數據矩陣;

4)多元統計分析:對歸一化后的數據矩陣做多元統計分析,其負載矢量記為u;

5)模型自適應歸一化系數:最大化Xs在u上投影與類別矢量Y相關系數,即:

<mrow><mi>m</mi><mi>a</mi><mi>x</mi><mo>:</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup><mo>=</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mi>cov</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mi> </mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo><mi>u</mi><mo>,</mo><mi>Y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>s</mi><mi>t</mi><mi>d</mi><mrow><mo>(</mo><mi>X</mi><mi> </mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo><mi>u</mi><mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mi>s</mi><mi>t</mi><mi>d</mi><mrow><mo>(</mo><mi>Y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow>

利用梯度下降法更新s,

<mrow><mi>s</mi><mo>=</mo><mi>s</mi><mo>+</mo><mi>&eta;</mi><mfrac><mrow><mo>&part;</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><mo>&part;</mo><mi>s</mi></mrow></mfrac></mrow>

其中,

<mrow><mfrac><mrow><mo>&part;</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><mo>&part;</mo><mi>s</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msup><mi>Y</mi><mi>T</mi></msup><mi>X</mi><mi> </mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mi>u</mi><mo>*</mo><msup><mi>Y</mi><mi>T</mi></msup><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>u</mi><mo>)</mo></mrow><mo>*</mo><mo>|</mo><mo>|</mo><mi>X</mi><mi> </mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mi>u</mi><mo>|</mo><msubsup><mo>|</mo><mi>F</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msup><mrow><mo>(</mo><msup><mi>Y</mi><mi>T</mi></msup><mi>X</mi><mi> </mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo><mi>u</mi><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>*</mo><mn>2</mn><msup><mi>s</mi><mi>T</mi></msup><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>u</mi><mo>)</mo></mrow><msup><mi>X</mi><mi>T</mi></msup><mi>X</mi><mi> </mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>u</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>|</mo><mo>|</mo><mi>X</mi><mi> </mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mi>s</mi><mo>)</mo></mrow><mi>u</mi><mo>|</mo><msubsup><mo>|</mo><mi>F</mi><mn>4</mn></msubsup><mo>*</mo><mo>|</mo><mo>|</mo><mi>Y</mi><mo>|</mo><msubsup><mo>|</mo><mi>F</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac></mrow>

其中,r表示相關系數;cov(·)和std(·)分別為協方差和標準差計算符;為梯度運算符;η為常數,其取值范圍為(0,1);

6)循環迭代:重復步驟3)~5),直至滿足循環結束,其中,||·||為矢量模運算符;ε為自定義常數。

2.如權利要求1所述一種模型自適應的NMR代謝組學數據歸一化方法,其特征在于在步驟1)中,所述譜圖編輯包括相位與基線矯正、譜峰對齊、積分。

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