[发明专利]一种基于质谱代谢组学的通路分析建模方法

权利要求书

1.一种质谱代谢组学的通路分析建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：采集正常生物和患病生物的生物样本，对采集样本得到的质谱转化成mzML文件，对质谱文件进行中心化、去噪以及对齐处理，得到样本的代谢物的二维数据矩阵；

S2：对样本的代谢物的二维数据矩阵以及样本类别矢量矩阵，做中心化和单位方差归一化处理；

S3：获取代谢物-通路映射关系，并通路权重系数进行优化；

S4：进行通路排序，调整惩罚因子并确定通路被选择的频率，利用通路的选择频率对通路进行排序；

所述步骤S3对代谢物-通路映射关系的通路权重系数进行优化，具体包括：

S31：初始化通路权重系数ω_g：其中，表示的是该通路组内包括的代谢物的数目；

S32：初始化通路选择计数器c_g：c_g＝0,g＝1,2,…,G，通路选择的经验分布为：

S33：通路权重系数的调整：计算通路选择的经验分布Π^ω和零分布之间的距离：

若D(Π^null|∏^ω)＜∈，停止优化过程，其中∈≥0且∈表示收敛精度；

从g＝1到g＝G，循环

S34：循环迭代：转步骤S32；

所述步骤S4进行通路排序，调整惩罚因子并确定通路被选择的频率，利用通路的选择频率对通路进行排序，具体包括：

S41：确定惩罚因子λ值：

初始化：令λ＝1.0，K＝min(N,M)，β＞0且β表示学习率，S＝φ且s表示所选通路集；

ogPLS建模：用ogPLS方法计算若则S＝{S,g}；

调整惩罚因子λ：如果|S|≠L，L为所要选择的通路数量，则更新λ＝λ+β·(|S|-L)；回到ogPLS建模步骤继续ogPLS建模直至满足|S|＝L；

S42：确定通路被选择的频率：

自助法建模，初始化通路选择计数器c_g＝0,g＝1,2,…,G；从n＝1到n＝1000循环：对数据进行50％的随机采样构建一个ogPLS模型M_n；若通路被模型M_n选择，则c_g＝c_g+1；

S43：利用通路的选择频率对通路进行排序：

利用通路选择的频率对通路进行排序F^λ＝(c₁,c₂,…,c_G)/T，通路被选择的频率越高，该通路的排序越靠前。

2.根据权利要求1所述的一种质谱代谢组学的通路分析建模方法，其特征在于，构建所述ogPLS模型的方法，具体包括：

S421：初始化通路特定基向量K＝min(N,M)，N为样本数量，M为N个样本中代谢物类别的数量；

S422：计算ogPLS模型的基向量u_k：从k＝1到K循环：

从g＝1到G计算

其中

Z^(g)表示组的收缩矩阵，是组中检测到的代谢物，i＝1,2,…,M是在整个数据集中检测到的代谢物；

计算若||u_k||₂≠0，则计算：t_k＝Xu_k，否则||u_k||₂＝0，则K＝k；

S423：建立回归模型：

其中X表示N个样本M个代谢物的二维数据矩阵，y表示原始响应，U＝(u₁，u₂，…，u_K)。