1、计算机技术在中药鉴定中的应用摘要：80年代初期, 计算机技术在中药鉴定中得到初步应用, 并迅猛发展, 也带动了中药鉴定新技术的发展，给中药工作者带来了新思维、新方法。计算机具有下面几大功能：强大的数据检索功能；图像被完全格式转化后，可用特定的图像分析程序进行分析测定；用模糊数学的方法对检测数据进行处理，衍化为聚类分析和模式识别技术。现将近30年来我国运用计算机技术在中药鉴定中的应用情况及研究进展作一简要的综述。关键词：计算机 中药鉴定 图像分析 数据处理 模糊数学21世纪是科技高速发展的时代，作为科技领域代表的计算机技术渗透到中医药研究与运用的各个领域。我国中药资源丰富、品种繁多, 来源复杂,
2、 一药多源、本末难分，形态相似、误收、误用，以假冒真、冒名顶替，地方用药习惯，人为造假等时有发生，加之存在正品、混淆品与伪品;野生品与栽培品的差异,给中药材的准确鉴定和研究带来很大困难。传统的中药鉴定方法经长期实践, 证实为一种行之有效的科学方法。但在实际工作中,由于个人主观经验和地方局限性的差异, 中药材准确鉴定极易造成人为的失误。中医药学是我国人民长期与疾病作斗争的经验总结，对中华民族的繁荣昌盛作出了重大的贡献。我国的中药研究虽历史悠久，但总体研究水平却落后于时代的要求。中药如何现代化是广大中医药工作者关注的一个热点。近年来，我们运用计算机模式分类技术研究中药的质量和中药复方的组方规律，取
3、得了一定成效。现对我们近年来的工作作一概述。对中药进行鉴定是一项重要而又复杂的作，其目的是鉴别中药真伪，确保安全用药。我们建立了一种鉴别中药真伪的全新方法中药微量元素特征谱的计算机鉴别法，实现了中药鉴定的计算机化。1.计算机图像分析技术在中药鉴定中的应用1.1在中药来源鉴定中的应用中药来源鉴定需要丰富的植物、动物、矿物的分类知识。目前国内学者利用计算机技术直接进行来源鉴定还未见报道。但它的前期工作资料普查和文献管理的报道却屡见不鲜。肖培根等 1运用计算机技术抽象出各植物分类群的倾向性和规律性,对木兰亚纲、金缕梅亚纲及石竹亚纲共18目43科植物进行调查研究,对药用植物的开发利用有一定指导作用。余
4、友芹等 2在计算机上成功编制了全国中草药名鉴大型数据库。该数据库共收载上至公元前春秋战国时代,下至公元1990年为止的全国中草药13268种(772科),其中植物药有11471种(369科),动物药有1634种(403科),矿物药163种,基本上反映了全国中草药品种的精华和全貌。1.2在中药性状鉴定中的应用性状鉴定是检查中药材真伪的有力手段之一, 也是最常用最方便的鉴定方法。由于中药材性状特征往往缺乏客观、具体的判断标准, 在鉴定时个人的主观经验判断占有很大的比重,对于不熟悉或同科同属的药材鉴定常常感到比较困难。因此,如果能利用计算机技术的优点,利用计算机对中药性状特征建立一套规范化、客观化、
5、系统化的判断指标，来指导中药的性状鉴定，克服性状鉴定中因个人判断失误产生的偏差，这将对中药材的采收、加工、销售、临床用药、教学及科研等都具有重要意义。陈根顺等 3利用计算机技术将中药性状特征具体化,以药材的形状、颜色、气味、断面、质地5部分的特有性状特征或明显特征作为主要依据,以显微和理化特征作为辅证,成功地建立了125种中药材和数百种伪品的电脑鉴别系统。郭继鳌等 4在IBMPCXT兼容机上对240味常用植物类中药通过23个性状指标进行微机性状鉴别管理，该管理系统具有鉴别、检索、编辑等功能。曾宪武等 5借助计算机技术以19个性状指标快速、简单、准确地检索了41种常见花类药材，并能得到与待测药材
6、完全相同或相似的标准药材性状特征的信息代码。1.3在中药显微鉴定中的应用并且为了得粉末生药常因显微特征的细微差别而造成鉴定困难到相关信息要花费大量时间查阅各种粉末生药图谱和检索表。计算机技术为快速、准确鉴定粉末生药提供了可能 6。其核心是使用图像的可视特征对图像（如形状、轮廓、纹理和颜色等）进行检索。本质上讲，它是一种近似匹配技术，融合了计算机视觉、图像处理、图像理解和数据库等多个领域的技术成果。郭寅龙等 7利用“中西文专家系统开发工具CM.1”在IBM-PC/XT兼容机上开发研制了24种中药贝母类咨询系统。该系统对15种显微特征进行鉴定,推导出结论,而不是简单地搜索现成答案。陈瑞华等 8利用
7、DJS-131型国产计算机技术建立了203种粉末生药资料库,通过选用具有代表性和重要鉴别意义的14类显微特征作检索信息,对已知或未知生药进行显微鉴定, 取得了满意结果。高陆等 9对360种中药材粉末建立了计算机分析系统。该系统具有单项特征检索功能和信息反馈功能。沈建强 10介绍了基于内容的图像检索技术的特点、检索系统的基本构成、图像颜色、纹理、形状等特征抽取与描述方法及相关技术的发展、图像的相似性测度、检索性能评估的一般方法，最后提出了在中药显微鉴定等领域进一步研究的方向。刘修鑫等 11根据中药玉竹及其混淆品的生药性状、组织构造及粉末特征，在计算机上用Foxbase+语言编制了中药玉竹及其混淆
8、品鉴别系统，按照屏幕提示信息输入待鉴标本的特征代码或实测数值，在几秒钟内即可完成，用于药房、药材、药检等部门对玉竹及其混淆品的鉴别，结果令人满意。董国明等 12将仙茅属7种植物花粉置于Appollo Domain Series 3500型计算机图像分析仪上观察, 通过对花粉定量研究, 发现该属植物花粉体积相差很大, 可作为鉴定和分类依据。凌云等 13在IBMPC兼容机上建立起中药学图像和文字数据库。该数据库收载100 余味果实种子类中药的扫描电镜图、原植物和药材彩色图像及有关研究文献。1.4在中药理化鉴定中的应用中药质量的评估,基本上是以传统的性状鉴定和显微鉴定确定真伪,以理化鉴定评价优劣。但
9、一般的理化鉴定,即使包含对个别活性成分的含量测定,也不能完全反映该药材的质量好坏,因而迫切需要建立一个合理的评价中药质量的方法。中药光谱鉴定和模糊数学的运用也就应运而生。计算机技术则成为联系二者的纽带。1.4.1光谱鉴定 光谱鉴定本义是指有机化合物分子结构的确证。所用的四大光谱(紫外光谱、红外光谱、核磁共振谱和质谱)目前只有红外光谱和紫外光谱用于中药材的鉴定。光谱鉴定对缺乏形态特征的植物药 14、树脂 15、矿物药 16及动物胆类 17药材的鉴定具有独特的优越性。田进国等 18借助3600型专用计算机和红外分光光度仪, 研究了60种植物药和15种矿物药,共测得700张红外光谱图。该法重现性好,
10、仅凭红外光谱就能准确鉴定这75类药材。邬家林等 19对219种药材及541种混淆品进行全息紫外光谱测定。经计算机处理,结果表明,有32%的供试品的紫外光谱有明显区别,66%的紫外光谱有一定区别,2%的紫外光谱无区别。苏薇薇等 20运用红外、紫外、薄层色谱和高效液相色谱对10个不同产地的5种黄芩进行化学测量,使用计算机模式识别技术,得到与植物分类学一致的结果。刘兰生 21将同科属药材柳叶白前、白薇、老瓜头、竹灵消、徐长卿等与伪品龙须莱采用紫外导数光谱法进行鉴别，结果显示其吸收峰谷位置、个数均有明显差异。解决了因外观、性状、显微特征非常相近,不易区别，而导致在中药材市场较为混乱的局面。1.4.2模
11、糊数学 “任何一门学科,只有充分运用数学的时候才能达到完善的境界。”沈阳药科大学和中国药科大学率先以计算机和现代分析仪器为手段, 将模糊数学理论应用于中药质量评估中,摸索出一种综合评价中药质量的方法。张亮等 22以紫外吸收值作指标,用shannon信息理论中最大10个通道作为分类特征,采用主成分分析法对中药石斛30个品种进行研究,其分类结果与植物分类学一致。齐美玲等 23借助薄层层析、纸层析、气相层析、紫外光谱等分析手段, 运用模糊聚类分析对10个产地5种黄芩23个品种进行研究,认为模糊聚类分析能评价各药材品种间的相似程度,比一般分类方法的硬性划分更适合真实情况。王铁杰等 24对7个种38个龙
12、胆样品进行化学模式识别,通过高效液相色谱,用SIMCA法对色谱图选用,构成星区图。其结果与植物形态鉴定结果一致,且弥补了后者不足。药学工作者还对厚朴 25、人参 26、大黄 27、牡丹皮 28、威灵仙 29等中药进行化学模式识别研究。2.计算机数学处理技术在中药鉴定中的应用2.1计算机三维重建连续切片的计算机三维重建技术是从7O年代后期迅速发展起来的一门新兴技术。随着计算机的发展，其运算速度快，存储量大，并且重建的结果以图形方式显示和输出。因此，利用计算机研究植物组织切片具有重要意义。马义德 30等阐述了植物组织切片的三维计算机重建技术研究现状，分析了它在植物体细胞胚发生专题中的应用。2.2聚
13、类分析聚类分析是将一批样品或变量，选取不同的模糊相似系数或长短距离计算公式，对其进行数据分析，得到不同的动态聚类图，从数图上即可分类、鉴定和评价质量。钟蕾 31等建立用近红外漫反射光谱法鉴别血竭，采用聚类分析法进行分类鉴别，他快速、准确地鉴别了不同产地的血竭。苏薇薇 32以砂仁及其伪品为研究对象，从砂仁及其伪品的紫外光谱中获取数量化特征，通过聚类分析，在计算机上实现了样品的鉴别分类。叶晓镭 33等采用傅立叶变换红外光谱技术及聚类分析方法对贝母类中药材及其伪品进行鉴定分析。此外，还可利用计算机技术对中药的基原等建立数据库，并将图像分析结果作为鉴定和分类依据。2.3 模式识别技术模式识别是指用计算
14、机实现根据客观事物的某种特性类属(即模式)，将具有某些共性的事物归于一类,而将具有另一些共性的事物归于另一类。郑育平 34根据计算机模式识别法的5氏(Mahalanobis)距离判别法原理,用Visual Basic语言编制应用程序软件系统，利用药材中的十种矿物元素作为药效分类的客观分类指标，同时对四类补益药进行识别和预报,其准确率在90以上。该方法与技术可以推广到更多类别的药材药效分类、地道药材真伪判别和药材品质优劣的鉴别应用上。为中药材药效分类鉴定的标准化、客观化、仪器化和现代化开辟了新的研究途径。2.4 中药指纹图谱的计算处理中药指纹图谱技术是随现代分析技术的发展而诞生的，是中药鉴别技术
15、的循序发展和延伸。指纹图谱的数据处理与计算机图解析和识别技术结合起来常见的方法 35有：化学模式识别技术、化学计量学方法、计算机软件分析。中药指纹图谱能较全面地反映所含成份的相对关系，能较好地体现中药成份的复杂性和相关性，从而更好的评价和控制中药质量，更有利于实现中药现代化，缩短中药走向世界的进程。因此，建立常用中药的指纹图谱势在必行。综上所述, 计算机技术在中药鉴定中发挥着越来越重要的作用。它为综合评价中药材的真伪优劣、替代品的寻找 36、资源开发以及中医药的现代化研究开辟了新的手段。但是,计算机技术在中药鉴定中的应用还只处于开拓阶段,存在着严重不足。如何避免中药的重复开发利用，如何建立标准
16、药材计算机鉴定系统并广泛应用，这是今后应注意的主要问题,这一切都有待于进一步的完善和发展。由于种种原因，我国目前的中药质量标准不完善，市场上出现了中药的代用品甚至伪品，严重危害人们的用药安全。要想控制伪劣药材的蔓延，必须加强对中药质量的研究，制订出更完善、更准确且更有权威性的评价中药质量的方法，这已成为人们的共识。目前中药的质量标准还不完善，主要表现在：中药鉴定基本上仍按性状鉴别、显微鉴别等常规工作进行，仅从表观上区别药材品种的差异。质量评价则以中药内个别有效成分的含量为指标，这样常常会引起争议，因为中医理论十分强调中药的整体效应，重视诸化学成分在药效上的协同作用。既然中药内的个别有效成分并不
17、能反映中药内诸成分的协同作用，那么能否把一味中药看成一个整体，借近代测试技术，对这个整体进行化学量测，找出反映其质量差异的信息，依此来评价中药质量呢?针对这一问题，我们近年来作了深入探讨，通过色谱法、光谱法获得了反映中药品种差异及质量优劣的化学信息，用计算机评价中药质量。实践证明，这种方法是行之有效的。如果将一味中药看成一个整体，那么，化学测量获得的信息就是这个整体的特征。整体与特征的关系如何?特征与特征的关系如何?如何用特征来反映整体?这些都是有待解决的问题，我们的研究正是围绕着这些问题而展开的。参考文献1 杂志,1986;6(4):253,1989;9(7):4292 余友芹等.中国中药杂
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