中药指纹图谱分析不等同于一般的仪器分析，它通常由指纹图谱获取及指纹图谱鉴别计算两部分组成。指纹图谱获取是指采用色谱、光谱以及联用等仪器分析方法，获取能表征样品化学组成特征的组分群体分析谱图或图像；计算是运用计算分析技术对所获得的谱图数据进行处理，经过筛选和简化，获得专属、宏观、整体的化学特征综合信息，并对样品化学组成的总体波动情况进行估测。研究化学指纹图谱相似性计算，建立评价相似性测度的方法，是中药指纹图谱分析中的关键环节。

(一) 中药色谱指纹图谱相似度评价系统

谢培山教授在《中药指纹图谱信息的获取与分析》一文中，首先提出化学指纹图谱相似性测度的概念，浙江大学材料与化工学院制药工程研究所程翼宇等在《指纹图谱的相似性测度及其评价方法》一文中，以峰数弹性(elasticity of peak number)、峰比例同态性(homostasis of proportion among peaks)及峰面积同态性(homostasis of peakarea)三个指标评价指纹图谱相似性测度的优劣。根据峰数弹性、峰比例同态性和峰面积同态性等3个指标组成的相似性测度评价方法，考察了欧氏距离、绝对距离、Minkowski距离、夹角余弦、相关系数以及峰匹配度等6种相似性测度，计算机仿真实验结果表明三种距离测度性能相近，夹角余弦测度与相关系数测度的评价结果也接近；相比较而言，夹角余弦测度对于检测指纹图谱间谱峰比例关系的变动较为适宜，峰匹配测度能较灵敏地检测小峰个数波动，欧氏距离测度则具有较好的综合评价能力。

从2005年开始至现行版国家药典，用于计算两个图谱相似程度的计算机软件为国家药典委员会发行的《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》(图12-5)。

(二) 软件基本算法与版本

1.算法选择中药指纹图谱在表征中药复杂成分与其质量关系的过程中，相似度评价起着关键作用。国家药典委员会组织沈阳药科大学、浙江大学、中南大学、清华大学、北京大学医学部医药科技开发中心、西北大学、中国药品生物制品检定研究院、第二军医大学等八家单位，于2004年集中测试修改定型《计算机辅助中药指纹图谱相似度计算软件》。课题组同步进行了《指南》的制定与算法的评价与选择，通过大量计量化学方面的研讨与对比验证，选择了夹角余弦法。

2. 夹角余弦法是在多维空间向量夹角的基础上，计算样品指纹图谱特征向量与共有模式向量之间的夹角余弦相似度，可以提供样品真伪相似性的信息。

夹角余弦的几何意义，从图12-6可以看出，即在由n个特征值组成的n维向量空间中，表征两组变量定义的两个向量之间夹角的余弦值。其取值范围为[0，1]，可分为相似和不相似(正交)等两类情况。

夹角余弦(cosine coeficient)，亦称相合系数，是欧氏几何中度量两组向量之间夹角大小的角度向量之一。在线性代数中其与向量乘法(vector multiplication)互为逆运算。

图12-5 《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》

图12-6 夹角余弦的几何学意义

用方差和协方差的形式可简化为：

3. 2.0版的介绍药典版的《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》有研究版(2004A)和检验版(2004B)两种，即研究版(2004A)和检验版(2004B)。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(表12-1)。

表12-12.0版的介绍

文章来源：《实用中药药品检验检测技术指南》

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