因子分析法在质谱成像数据分析中的应用(论文)
因子分析在医学影像处理中的实际应用(七)
因子分析在医学影像处理中的实际应用一、引言医学影像处理是现代医学中不可或缺的一部分，它通过对患者身体内部的影像进行分析，帮助医生诊断疾病和制定治疗方案。
随着科技的不断进步，医学影像处理技术也在不断地发展和完善。
其中，因子分析作为一种多变量统计方法，在医学影像处理中得到了广泛的应用。
二、因子分析简介首先，让我们来简单了解一下因子分析的基本原理。
因子分析是一种用于发现数据的内在结构的统计方法。
它通过对多个变量进行分析，找到它们之间的共同因素或者潜在因子，从而降低数据的维度，更好地理解数据的关系。
在医学影像处理中，因子分析可以帮助医生从大量的影像数据中提取出关键的信息，有助于诊断和治疗。
三、因子分析在医学影像处理中的应用1. 图像压缩医学影像通常包含了大量的像素和细节信息，因此文件体积较大，给存储和传输带来了困难。
因子分析可以通过提取影像中的共性特征，将原始影像数据进行压缩，降低了文件的大小。
这不仅有利于医学影像的存储和传输，还能够提高影像的处理速度。
2. 病灶识别在医学影像中，有时需要识别出特定的病灶或异常区域。
因子分析可以帮助医生将影像数据转化为更易于分析和理解的形式，从而快速准确地识别出疾病部位，有助于医生做出诊断和制定治疗方案。
3. 影像重建在医学影像处理中，有时会遇到数据缺失或者噪音干扰的情况。
因子分析可以通过对原始数据进行分析和处理，帮助医生重建出更加清晰和准确的影像，提高了诊断的准确性和可靠性。
4. 数据挖掘医学影像处理中的数据往往十分复杂，包含了大量的信息。
因子分析可以帮助医生从这些数据中挖掘出有用的信息，发现影像数据中的关联性和规律性，为医学研究和临床实践提供了重要的支持。
四、因子分析在医学影像处理中的挑战虽然因子分析在医学影像处理中有着广泛的应用，但是在实际操作中也存在一些挑战和限制。
首先，医学影像的数据量庞大，因子分析需要消耗大量的计算资源和时间。
其次，医学影像的特点复杂多样，如何选择合适的因子分析模型和参数也是一个挑战。
因子分析方法
因子分析方法因子分析是一种常用的多元统计分析方法，用于探索变量之间的内在关系和结构。
它可以帮助研究者理解数据中的潜在因素，从而更好地解释变量之间的关联性。
在实际应用中，因子分析方法被广泛应用于心理学、教育学、市场调研等领域，为研究者提供了一种有效的数据分析工具。
首先，因子分析方法的基本原理是通过对变量之间的协方差矩阵进行分解，找出能够最大程度解释原始变量方差的因子。
这些因子可以被理解为潜在的、隐含在观测变量之间的共性因素，通过它们可以更好地理解变量之间的关系。
在实际操作中，研究者需要根据具体的研究目的和数据特点，选择合适的因子提取方法和因子旋转方法，以确保得到可靠和解释性强的因子结构。
其次，因子分析方法的应用范围非常广泛。
在心理学领域，研究者可以利用因子分析方法来探索不同心理特质之间的关系，如人格特征、情绪状态等。
在教育学领域，因子分析方法可以帮助研究者理解学生学习成绩背后的潜在因素，从而制定更有效的教学策略。
在市场调研领域，因子分析方法可以用于分析消费者偏好和行为模式，为企业决策提供有力支持。
此外，因子分析方法也存在一些需要注意的问题。
首先，研究者需要在因子提取和因子旋转过程中进行合理的选择，以避免因子结构的不稳定性和解释的困难。
其次，因子分析方法对数据的要求较高，需要满足一定的线性相关性和样本量要求，否则得到的结果可能不具有可靠性。
因此，在使用因子分析方法时，研究者需要充分了解其原理和应用条件，以确保得到有效的分析结果。
综上所述，因子分析方法是一种重要的多元统计分析方法，具有广泛的应用前景和研究意义。
通过对变量之间的内在关系进行探索和解释，可以帮助研究者更好地理解数据背后的结构和规律，为实际问题的解决提供有力支持。
因此，研究者在进行数据分析时，可以考虑使用因子分析方法，以丰富和深化对数据的理解和解释。
学术研究中的因子分析研究
学术研究中的因子分析研究摘要：本文旨在探讨因子分析在学术研究中的应用及其重要性。
通过回顾和分析相关文献，我们发现因子分析在许多领域中都有广泛的应用，如心理学、教育学、医学和社会科学等。
本文将重点介绍因子分析的基本原理、方法和技术，并讨论其在学术研究中的实际应用和潜在限制。
一、引言因子分析是一种统计技术，用于识别数据中的潜在因子或变量之间的关系。
通过将原始变量分解为几个因子，因子分析可以帮助研究者更好地理解数据结构，并发现隐藏在数据中的重要关系。
在学术研究中，因子分析的应用范围广泛，包括探索性数据分析、元分析、比较不同研究方法的效果等。
二、基本原理因子分析的基本原理是通过测量数据的变异和相关矩阵，识别出数据中的潜在因子。
这些潜在因子可以是共享的变量、构念、过程或其他因素。
在因子载荷中，每个原始变量被分配到一个或多个因子中，每个因子表示一组相关的变量。
三、方法和技术1.样本选择：选择具有代表性的样本，以确保样本具有广泛的代表性。
2.数据收集：确保数据收集过程准确、可靠，并且能够反映研究的主题。
3.数据预处理：对数据进行清洗和标准化处理，以确保数据的质量和可靠性。
4.因子载荷估计：使用适当的估计方法（如最大似然法）来估计因子载荷。
5.信度评估：使用内部一致性系数等方法来评估因子的信度。
6.解释结果：解释因子之间的关系和作用，以及它们如何影响研究结果。
四、实际应用1.比较不同研究方法的效果：通过比较使用不同研究方法的数据集，使用因子分析来评估结果的一致性和可靠性。
2.元分析：对不同研究方法进行元分析，通过使用因子分析来综合不同研究的发现。
3.探索性数据分析：在进行新研究或对现有数据集进行深入分析时，可以使用因子分析来探索数据中的潜在结构。
4.评估干预效果：通过使用因子分析来评估干预措施的效果，以了解哪些干预措施对结果有积极影响。
五、潜在限制和未来研究方向尽管因子分析在学术研究中具有广泛的应用，但仍存在一些潜在限制和未来研究方向。
因子分析在医学研究中的应用案例分析(八)
因子分析在医学研究中的应用案例分析在医学研究中，因子分析是一种常用的统计方法，通过对观察到的变量进行分析，找出它们之间的内在联系和结构。
因子分析可以帮助研究人员发现变量之间的潜在关联，从而更好地理解疾病的发病机制、诊断和治疗方法。
下面我们将通过一个应用案例来展示因子分析在医学研究中的重要性和应用价值。
案例分析：某医学研究团队对乳腺癌患者进行了一项研究，他们收集了患者的年龄、家族史、肿瘤大小、淋巴结转移情况、肿瘤分期、分子分型等多个变量。
他们希望通过因子分析找出这些变量之间的潜在关联，以便更好地理解乳腺癌的发病机制和疾病特征。
首先，研究团队对所收集的变量进行了描述性统计分析，发现这些变量之间存在一定的相关性。
然后，他们利用因子分析方法对这些变量进行了进一步分析。
通过因子分析，他们成功地将这些变量归纳为几个因子，例如“疾病特征”、“发病机制”、“诊断指标”等。
这些因子可以帮助研究人员更清晰地理解乳腺癌患者的疾病特征和发病机制，为临床诊断和治疗提供了重要的参考依据。
除了帮助研究人员理解疾病的特征和机制外，因子分析还可以用于确定预后因素和制定治疗方案。
在乳腺癌研究中，有研究团队利用因子分析发现了与预后相关的因子，例如肿瘤大小、分子分型、淋巴结转移等。
通过对这些因子的分析，他们成功地确定了影响乳腺癌患者预后的关键因素，并制定了个性化的治疗方案，提高了患者的治疗效果和生存率。
此外，因子分析还可以用于构建评估工具和疾病分型。
在乳腺癌研究中，一些研究团队利用因子分析，将临床表现、病理特征和分子生物学特征等变量归纳为几个潜在因子，从而构建了乳腺癌的分型系统。
这一分型系统可以帮助医生更准确地评估患者的病情和预后，并为临床诊断和治疗提供了重要的参考依据。
总结起来，因子分析在医学研究中具有重要的应用价值。
通过对多个变量进行归纳和分析，因子分析可以帮助研究人员更好地理解疾病的特征和机制，确定影响患者预后的关键因素，构建评估工具和分型系统，为临床诊断和治疗提供重要的决策支持。
因子分析在物化探数据处理中的应用研究
质谱分析的原理和应用论文
质谱分析的原理和应用论文1. 引言质谱分析是一种重要的分析方法，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
本文将介绍质谱分析的基本原理和其在不同领域中的应用。
2. 质谱分析的基本原理质谱分析是一种将化合物分离、检测和定性的方法。
其基本原理如下： - 1.1 采样：将待分析样品以适当的方式采样并制备成气态、液态或固态形式。
- 1.2 离子化：将采样得到的物质转化成离子状态。
常用的离子化方法有电子轰击、化学离子化和激光离子化等。
- 1.3 分离：将离子按照质量-电荷比（m/z）进行分离。
常用的分离方法有质量过滤器、时间飞行、电子扫描和离子阱等。
- 1.4 检测：通过检测质量光谱图来获得离子的信息。
检测器常用的有偏转检测器、电子增强器和微通道板检测器等。
- 1.5 数据分析：对获得的质谱数据进行分析和解读，以确定样品的组成和结构。
3. 质谱分析的应用质谱分析在各个领域中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 化学领域• 3.1.1 有机物质定性和定量分析：通过质谱分析可以确定有机物质的分子结构和相对含量，为化学合成和质控提供依据。
• 3.1.2 环境污染物分析：质谱分析可用于检测环境中的有害气体和颗粒物，对环境保护和污染治理具有重要意义。
3.2 生物医学领域• 3.2.1 药物研发：质谱分析可用于药物的结构鉴定、药物代谢动力学研究和药物的生物利用度评价。
• 3.2.2 蛋白质组学研究：质谱分析可以实现蛋白质的鉴定和定量分析，有助于研究蛋白质的功能和调控机制。
3.3 食品安全领域• 3.3.1 农药残留分析：质谱分析可用于检测食品中的农药残留，保障食品安全。
• 3.3.2 食品添加剂分析：质谱分析可以鉴定和定量食品中的添加剂，确保食品质量符合标准。
3.4 其他领域• 3.4.1 矿物分析：质谱分析可用于矿石中有价元素的分析和评估。
• 3.4.2 法医学领域：质谱分析可用于尸体检验、毒物鉴定和毒理学研究等。
[地球化学,分析法,因子]因子分析法在地球化学测量样品分析中的应用
![[地球化学,分析法,因子]因子分析法在地球化学测量样品分析中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/99838cfd4b73f242326c5fd1.png)
因子分析法在地球化学测量样品分析中的应用摘要：在地球化学沉积物取样调查过程中，采取的样品的数量极其庞大，潜在控制变量较多，如何快捷有效地提取关键信息，分析数据变化找出异常区域，是样品数据分析的核心问题。
利用因子分析方法处理复杂的元素数据，通过计算将庞大的数据划分成少数重要因子，结合区域前期的勘察结果，对因子所代表的古环境进行探讨分析并统计成表、绘制成图，在减少工作量的同时使得数据变得更为直观可靠。
为区域地质调查提供了有价值的参考依据，并在后续的勘探过程中得到了验证。
关键词：因子分析;地球化学测量;水系沉积物;R型因子1 因子分析的不同方式及其适用范围因子分析法，其基本目的在于用较少的因子，描述或解释整个事件中变量的关系，不同于主要成分分析，它是通过降维的思想，将原始的研究数据通过矩阵(或协方差矩阵)的形式，以其内部变量关系相互关系为出发点，将错综复杂的变量用少数变量因子来表示的多元统计分析法。
因子分析可根据其出发点不同分为：R型因子分析、Q型因子分析，以及Q-R型因子分析：R型因子分析，是针对变量所做的因子的分析，其基本思路为通过对变量的相关系数矩阵结构组合的研究，找出能够表现所有变量的少数几个随机变量来描述大多数随机变量之间的相关关系。
再根据其相关性的大小对变量进行分组，使同组内的变量之间的相关性较高，而非同组变量之间的相关性较低。
Q型因子分析，是针对样品所做的因子分析。
它与R因子的出发点不同，但核心的思路是相同的。
它的计算是从样品的相似系数矩阵出发，而R型因子分析的计算是从样品的相关系数矩阵出发的。
换而言之就是考虑指标的重要程度，决定保留哪些去掉哪些;Q型聚类分析考虑的是指标之间的相关性，哪几类指标可以合并组成一个类，使得组内距离而小组间距离大(组内距离、组间距离根据具体问题进行具体的调整分析)。
Q-R型因子分析巧妙的运用了R型因子与Q型因子的对偶关系，将变量与样品特性投影在一个因子空间内，使得样品类型特征可以以空间内其他变量点来解释。
因子分析在医学研究中的应用案例分析(Ⅱ)
因子分析在医学研究中的应用案例分析引言医学研究是一个复杂的领域，涵盖了多种因素和变量。
因子分析作为一种多元统计分析方法，可以帮助研究人员理解这些复杂的关系。
本文将通过实际案例分析，探讨因子分析在医学研究中的应用。
案例分析我们以一项关于心理健康的研究为例，研究者想要探讨影响个体心理健康的因素。
他们收集了一批关于个体心理健康的数据，包括焦虑水平、抑郁水平、社会支持等多个指标。
为了理解这些指标之间的关系，研究者使用了因子分析方法。
首先，研究者进行了Kaiser-Meyer-Olkin (KMO) 测试和巴特利特球形检验，以确保数据适合进行因子分析。
结果表明，数据适合进行因子分析。
接下来，研究者使用主成分分析方法提取主成分，并确定了三个主成分，分别代表焦虑水平、抑郁水平和社会支持。
然后，研究者进行了旋转因子分析，以求得更为简单和可解释的因子结构。
通过旋转后的因子载荷矩阵，研究者发现焦虑水平和抑郁水平负载在同一因子上，这与现有的心理健康理论相符。
同时，社会支持则负载在另一个因子上，与焦虑和抑郁呈负相关。
这个结果为研究者提供了关于心理健康因素间关系的重要线索。
结论和讨论通过这个案例分析，我们可以看到因子分析在医学研究中的重要应用。
它不仅可以帮助研究者理解多个变量之间的复杂关系，还可以帮助他们发现隐藏在数据背后的结构。
在这个案例中，因子分析帮助研究者发现了焦虑、抑郁和社会支持之间的关系，这对于制定心理健康干预措施具有重要意义。
此外，因子分析还可以为医学研究提供更为准确的数据分析方法。
通过因子分析，研究者可以减少数据的维度，提取出主要的因子，从而简化了数据的分析和解释。
这对于医学研究者来说，意味着更为清晰和具体的研究结论。
总结因子分析作为一种多元统计分析方法，在医学研究中具有重要的应用价值。
通过对复杂的医学数据进行因子分析，研究者可以发现变量之间的关系，并提取出主要的因子，为医学研究提供更为可靠和准确的数据分析方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
10.11895/j.issn.0253-3820.140062因子分析法在质谱成像数据分析中的应用陈一1 唐飞*1 李铁刚2 贺玖明2再帕尔㊃阿不力孜2 刘力涛3 王晓浩11(清华大学精密仪器系,北京100086)2(中国医学科学院药物研究所,北京100050)3(中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室,北京10094)摘 要 对因子分析法在质谱成像数据分析中的应用进行了研究㊂本方法分析的质谱成像数据来源于空气动力辅助离子源质谱成像技术,所用样品为含有3种不同颜料(红色㊁蓝色㊁黑色)的笔迹样品㊂对该样品的成像数据进行因子分析后,将成像数据分为了背景㊁黑色㊁蓝色和红色因子㊂分析结果显示,m /z 443.2,478.4,322.2(344.2)分别在红色㊁蓝色㊁黑色因子中的贡献值远大于其它质荷比,因此是3种颜料的特征质荷比㊂此结果与实际情况相符,证明使用因子分析方法对质谱成像数据进行分析和特征提取是可行的㊂对因子分析与主成分分析的成像数据处理结果进行了比较,结果显示,因子分析可以更简单和定量地对特征质荷比进行取舍,在生物标志物提取㊁疾病诊断㊁药理分析等方面有较大的应用潜力㊂关键词 因子分析;质谱成像;空气动力辅助离子源;多元统计 2014-01-21收稿;2014-04-21接受本文系国家重大科学仪器设备开发专项(Nos.2011YQ17006702,2011YQ14015010)㊁国家自然科学基金(No.81102413)㊁深圳市科技研发资金基础研究计划(No.JC201005280634A)项目资助*E-mail:tangf@ 1 引 言近年来,质谱成像技术(Imaging mass spectrometry,IMS)作为质谱研究中的热点领域迅速发展,在了解组织病理特征㊁疾病诊断㊁药物疗效及发现生物标志物等临床应用中发挥越来越重要的作用[1~5]㊂随着质谱成像技术的不断发展[6~8],其质量分辨率和空间分辨率都不断提高,这导致原始成像的数据量变得非常庞大,通过人工筛选的方式对其进行处理已经越来越难㊂近年来,研究人员开始使用多元统计的方法[9~12],对质谱成像数据进行降维和特征提取㊂多元统计是一类数学方法的统称,如何从中找出一个适合质谱成像数据分析应用的具体模型,成为质谱成像领域的研究内容之一[13,14]㊂目前,常用的应用于质谱成像数据处理的多元统计方法包括主成分分析(Principal component analy-sis,PCA)[15,16]㊁聚类分析(Hierarchical cluster analysis,HCA)[17],偏最小二乘判别分析(Partial least square discriminate analysis,PLS-DA)[18]等,这些方法成功地对大量质谱数据进行了降维和特征提取,推进了质谱成像技术在各领域的应用㊂但是作为统计学的方法,这些常用方法所得到的结果数学意义偏多,往往较难对其给出符合实际意义的解释㊂另外,相比使用其它技术确立的生物标志物,这些方法提取的标志物(质荷比)通常较少,有可能遗漏掉有重要意义的特殊质荷比㊂本研究基于空气动力辅助离子源质谱成像技术(Air flow-assisted ionization imaging mass spectrome-try,AFAI-IMS)[19],对因子分析(Factor analysis,FA)在质谱成像数据分析中应用的方法进行了研究㊂选取一组混合笔迹样品进行了质谱成像分析,获得了原始质谱成像数据,使用因子分析法对该数据进行统计分析,将成像数据分为了背景㊁黑色㊁蓝色和红色因子㊂分析结果显示,m /z 443.2,478.4,322.2(344.2)分别在红色㊁蓝色㊁黑色因子中的贡献值远大于其它质荷比,因此是3种颜料的特征质荷比㊂此结果与实际情况相符,证明使用因子分析方法对质谱成像数据进行分析和特征提取是可行的㊂本研究还对因子分析与主成分分析的成像数据处理结果进行了对比,结果表明,因子分析可以更简单和定量地对质荷比进行正确和全面的取舍,判断和提取出多个质荷比作为目标样品成分的综合标志物㊂相比目前常用的多元统计方法,因子分析法可以有效地对特殊因子进行提取和反应,在生物标志物第42卷2014年8月 分析化学(FENXI HUAXUE) 研究报告Chinese Journal of Analytical Chemistry 第8期1099~11030011分析化学第42卷提取㊁疾病诊断㊁药理分析等方面有较大的应用潜力㊂2 实验部分2.1 仪器与样品质谱成像数据来源于空气动力辅助离子源质谱成像技术㊂实验使用QTRAP5500质谱仪(美国AB 公司),其离子源使用空气动力辅助离子源(air flow-assisted ion source,AFAI)代替[20]㊂使用的样品如图1A所示,3种颜色(红色㊁蓝色和黑色)的颜料在载玻片上书写了一些字符与线条㊂样品中,苏丹明B(m/z443.2)是红色颜料的主要成分,碱性蓝7(m/z478.4)是蓝色颜料的主要成分[5]㊂另外,通过对谱图进行分析,确定m/z322.2([M﹢H]﹢)和m/z344.2([M﹢Na]﹢)的物质为黑色颜料的主要成分㊂样品图案的面积为130mmˑ40mm㊂2.2 实验方法AFAI离子源中ESI喷针的喷雾气体为N2,流速为2L/min㊂喷雾溶液为含0.1%甲酸-甲醇和水混合液(4：1,V/V),流速为10μL/min㊂ESI喷针上加载有﹢5000V的直流电压㊂AFAI源辅助空气的流速为40L/min[18]㊂样品被逐点扫描,AFAI-IMS的空间分辨率设置为0.5mm,质谱仪数据采集的质量数范围为100~999Da㊂在质谱成像的应用中,因子分析的目的是用少数几个假想的因子反映原始质谱成像数据中的数据(成分)构成㊂因子分析需要预先设置期望将原样本分类为多少个因子,因子越多,分类越细,数据降维(数据量减小)后所包含的信息越完整㊂3 结果与讨论3.1 对样品进行因子分析对样品进行AFAI-IMS质谱成像数据采集,并对采集到数据进行因子分析㊂根据上文所述,由于需要预先设定将原始数据分类为多少个因子,因此,对不同数量因子的分析结果进行了初步计算㊂结果显示,将原始数据分类为4个因子将保留99.6%的信息,而设置更多的因子,保留信息增加的幅度较小,因此,将成像数据分类为4个因子㊂应用因子分析方法,原始质谱成像数据经过处理后可以获得4个因子,为了探索不同因子所代表的含义,以达到使用这4个因子解释原始质谱数据基本结构的目的,计算了不同因子在样品所有采样点上的得分值㊂根据因子分析的数学特性,该得分值越大,说明该因子对该样品点的影响越大㊂类似于质谱成像以某个质荷比在样品点上获得的离子信号强度作为质谱成像图的颜色值,本研究以对应样品点的因子得分值作为颜色值,完成不同因子在不同样品点上的因子得分图,如图1(E~H)所示㊂对比图1A和图1E可以发现,因子1得分值大的样品点的分布同有笔迹的样品点的分布恰好相反,即同背景的分布一致㊂根据因子得分的数学意义,因子1对背景样品点的影响大,对有笔迹的样品点影响小,这说明因子1主要影响了背景成分,因此,可以命名因子1为 背景因子 ㊂同理将图1A分别与图1F㊁图1G㊁图1H对比,可以发现,因子2,3,4在样品上影响较大点的分布分别与黑色㊁蓝色㊁红色笔迹的分布相同,因此,可以将因子2,3,4分别命名为 黑色因子 ㊁ 蓝色因子 以及 红色因子 ㊂使用因子分析得到的每个因子在数学上是一个1ˑn的矩阵,n与质谱扫描范围内的质荷比的个数相同㊂此因子矩阵中的每个值与不同的质荷比一一对应,代表了该质荷比在该因子中的影响大小㊂具体而言,该贡献值越大,说明对应的质荷比在该因子中越重要,对该因子影响越大㊂质谱范围内的质荷比在4个因子中的贡献值如表1所示(仅显示得分较大的前几项)㊂从表1可知,m/z279.2,322.2,478.4和443.2分别在 背景因子 ㊁ 黑色因子 ㊁ 蓝色因子 ㊁ 红色因子 中贡献值最大,是4个因子最主要的特征质荷比㊂因此,上述质荷比分别是背景样品㊁黑色颜料㊁蓝色颜料㊁红色颜料的主要特征质荷比,这与已知情况吻合,将上述特征质荷比作为目标质荷比进行质谱成像后的结果如图1B ~图1D 所示㊂上述结果表明,使用本方法对特征质荷比进行提取是可行的㊂图1 样品照片㊁特殊质荷比的质谱成像结果以及不同因子在样品上的得分值图像Fig.1 Optical image of sample,IMS result of special m /z and the score image of different factors 表1 质谱范围内的质荷比在不同因子中的贡献值(影响力)大小Table 1 Scores (influence)of different m /z on different factor 因子1(背景因子)Factor 1(background factor)质荷比m /z 得分值Scores 因子2(黑色因子)Factor 2(black factor)质荷比m /z 得分值Scores 因子3(蓝色因子)Factor 3(blue factor)质荷比m /z 得分值Scores 因子4(红色因子)Factor 4(red factor)质荷比m /z 得分值Scores 279.276.7322.281.4478.4107.6443.2125.3301.167.3344.236.4479.425.1444.217.1205.131.1279.218.2240.219.5301.17.2149.017.0323.216.9279.28.4279.2 5.2280.210.6301.17.9301.17.1205.1 3.5通过对比发现,图1C 与1G㊁图1D 与1H 都高度一致,但图1B 与1F 则不太相同㊂通过对表1数据分析发现,图1C 与1G 所代表的蓝色因子中,m /z 478.4得分值最大为107.6,是得分值第二的m /z 479.4的4.3倍;同理,图1D 与1H 所代表的的红色因子中,m /z 443.2得分值最大为125.3,是得分值第二的m /z 444.2的7.3倍㊂由于m /z 479.4与m /z 443.2的得分值在各自的因子中占较大比重,因此这两种质荷比能够代表对应的因子单独作为蓝色颜料和红色颜料的标志物㊂而黑色因子中m /z 322.2的得分值最高为81.4,是得分第二的m /z 344.2得分值的2倍,这说明这两种质荷比对黑色因子的影响相差不大㊂因此,不能仅使用m /z 322.2作为黑色颜料的标志物,而应该使用这两种质荷比作为黑色颜料的综合标志物㊂此结果与谱图分析一致,m /z 344.2为[M﹢Na]﹢㊂3.2 因子分析与主成分分析的对比主成分分析是目前最常用的对质谱成像数据进行多元数据统计方法㊂本研究对样品的原始质谱成像数据进行了主成分分析,并与因子分析结果对比,所得结果如图2所示㊂在主成分分析中,选择在主成分上得分值大的点作为特征点,该点对应的质荷比为特征质荷比㊂如图2,可以较容易地以得分较大作为提取依据,选出特征质荷比m /z 279.2和443.2,但样品另外两个特征质荷比m /z 478.4和322.2的提取较难,而m /z 344.2更是很难被提取出来㊂这需要进行更深入的分析㊂ 因子分析不仅可以如上文所述对分析结果(各个因子)给出清晰的定义,更为重要的,还可以对不1011第8期陈一等:因子分析法在质谱成像数据分析中的应用图2 样品成像数据的主成分分析实验结果Fig.2 PCA result of sample imaging mass spectrometricdata 同质荷比在因子数组中的比重进行定量分析,并据此对特征质荷比进行正确和全面的取舍㊂例如,由表1可知,m /z 344.2在黑色因子中的贡献值大小排在第二,与排在第一的m /z 322.2的贡献值相差不大,因此,m /z 344.2不能被忽略掉㊂4 结 论对因子分析方法在质谱成像数据分析中的应用进行了研究,证明因子分析可以对质谱成像数据进行降维和特征提取㊂所用原始质谱成像数据由AFAI-IMS 技术获得,使用因子分析对该数据进行分析后,质谱成像数据可以使用4个因子进行分类㊂每个样品成分,即每种颜料样品依赖一种因子的影响,能清晰地观察各个因子在整个样品上的作用㊂确定不同因子的意义后,通过观察不同质荷比在因子中的贡献值大小,成功提取出了样品成分的特征质荷比㊂与目前常用的主成分分析等多元统计方法相比,因子分析能得到符合实际背景和意义的结果㊂因子分析法可以对不同质荷比在因子数组中的比重进行定量分析,并据此对特征质荷比进行正确和全面的取舍,有利于提取影响较低,但不可忽略的特征质荷比㊂使用因子分析的方法,可以提取多种质荷比作为样品成分的综合标志物,在癌症标志物提取等样品成分复杂的领域中有较大的应用潜力㊂References 1 Eberlin L S,Dill A L,Golby A J,Ligon K L,Wiseman J M,Cooks R G,Agar N Y R.Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,2010,49(34):5953-59562 Pevsner P H,Melamed J,Remsen T,Kogos A,Francois F,Kessler P,Stern A,Anand S.Biomakers Med.,2009,3(1):55-693 Seeley E H,Caprioli R M.Trends Biotechnol.,2011,29(3):136-1434 YANG Shui-Ping,CHEN Huan-Wen,YANG Yu-Ling,HU Bin,ZHANG Xie,ZHOU Yu-Fang,ZHANG Li-Li,GU Hai-Wei.Chinese J.Anal.Chem.,2009,37(3):315-318杨水平,陈焕文,杨宇玲,胡斌,张燮,周瑜芬,张丽丽,顾海威.分析化学,2009,37(3):315-3185 WEI Kai-Hua,ZHANG Xue-Min,YANG Song-Cheng.Journal of Instrumental Analysis ,2007,26(S1):12-14魏开华,张学敏,杨松成.分析测试学报,2007,26(S1):12-146 Ifa D R,Wiseman J M,Song Q,Cooks R G.Int.J.Mass.Spectrom.,2007,259(1):8-157 Harris G A,Nyadong L,Fernandez F M.Analyst ,2008,133(10):1297-13018 YANG Shui-Ping,HU Bin,LI Jian-Qiang,HAN Jing,ZHANG Xie,CHEN Huan-Wen.Chinese J.Anal.Chem.,2009,37(5):691-694杨水平,胡斌,李建强,韩京,张燮,陈焕文.分析化学,2009,37(5):691-6949 Jones E A,Remoortere A,Zeijl R J M,Hogendoorn P C W,Bovée J V M G,Deelder A M,McDonnell L A.PloS one ,2011,6(1):1-1410 Bonnel D,Longuespee R,Franck J,Roudbaraki M,Gosset P,Day R,Salzet M,Fournier I.Anal.Bioanal.Chem.,2011,401(1):149-16511 Reindl W,Bowen B P,Balamotis M A,Greenc J E,Northen T R.Integr.Biol.,2011,3(4):460-46712 Dill A L,Eberlin L S,Zheng C,Costa A B,Ifa D R,Cheng L,Masterson T A,Koch M O,Vitek O,Cooks R G.Anal.Bioanal.Chem.,2010,398(7):2969-297813 Fonville J M,Carter C,Cloarec O,Nicholson J K,Lindon J C,Bunch J,Holmes E.Anal.Chem.,2012,84(3):1310-131914 Trede D,Kobarg J H,Oetjen J,Thiele H,Maass P,Alexandrov T.J.Integrative Bioinformatics ,2012,9(1):1892011 分析化学第42卷15 Pan Z Z,Gu H W,Talaty N,Chen H W,Shanaiah N,Hainline B E,Cooks R G,Raftery D.Anal.Bioanal.Chem.,2007,387(2):539-54916 Gu H W,Pan Z Z,Xi B W,Asiago V,Musselman B,Raftery D.Anal.Chim.Acta ,2011,686(1):57-6317 Bonnel D,Longuespee R,Franck J,Roudbaraki M,Gosset P,Day R,Salzet M,Fournier I.Anal.Bioanal.Chem.,2011,401(1):149-16518 Pirro V,Eberlin L S,Oliveri P,Cooks R G.Analyst ,2012,137(10):2374-238019 Luo Z,He J,Chen Y,He J,Gong T,Tang F,Wang X,Zhang R,Huang L,Zhang L,Lv H,Ma S,Fu Z,Chen X,Yu S,Abliz Z.Anal.Chem.,2013,85(5):2977-298220 He J,Tang F,Luo Z,Chen Y,Xu J,Zhang R,Wang X,Abliz Z.Rapid Commun.Mass Spectrom.,2011,25(7):843-850Application of Factor Analysis in Imaging Mass Spectrometric Data Analysis CHENYi 1,TANG Fei *1,LI Tie-Gang 2,HE Jiu-Ming 2,ABLIZ Zeper 2,LIU Li-Tao 3,WANG Xiao-Hao 11(Department of Precision Instrument ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China )2(Institute of Materia Medica ,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College ,Beijing 100050,China )3(National Key Laboratory of Human Factors Engineering ,China Astronaut Research and Training Center ,Beijing 100094,China )AbstractThe factor analysis method applied in imaging mass spectrometry data analysis was studied.The imaging massspectrometric data were obtained by air flow-assisted ionization imaging mass spectrometry method.Thesample contained some symbols which were drawn on slides using three different inks (red,blue,black).The imaging data analyzed by factor analysis method were divided into the background,black,blue andredfactor.The results showed that the scores of m /z =443.2,478.4,322.2(344.2)in red,blue,black factor respectively were much larger than others.Therefore,they were markers of three inks.The results accorded withactual condition well and proved that the application of factor analysis in imaging mass spectrometric data analysis was feasible.The data analysis results of factor analysis and principal component analysis werecompared.The results showed that the target sample markers could be extracted by factor analysis simplyand quantitatively.It was of great potential in biomarker extraction,diseases diagnose and pharmacological analysis.KeywordsFactor analysis;Imaging mass spectrometry;Air flow-assisted ionization;Multiple statistical analysis (Received 21January 2014;accepted 21April 2014)This work wassupported by the National Instrumentation Programmme (Nos.2011YQ17006702,2011YQ14015010),the National Natural Science Foundation of China (No.81102413),and the Fundamental Research Program of Shenzhen (No.JC201005280634A)3011第8期陈一等:因子分析法在质谱成像数据分析中的应用因子分析法在质谱成像数据分析中的应用作者：陈一， 唐飞， 李铁刚， 贺玖明， 再帕尔·阿不力孜， 刘力涛， 王晓浩， CHEN Yi ， TANG Fei， LI Tie-Gang， HE Jiu-Ming， ABLIZ Zeper， LIU Li-Tao， WANGXiao-Hao作者单位：陈一,唐飞,王晓浩,CHEN Yi,TANG Fei,WANG Xiao-Hao(清华大学精密仪器系,北京,100086)， 李铁刚,贺玖明,再帕尔·阿不力孜,LI Tie-Gang,HE Jiu-Ming,ABLIZZeper(中国医学科学院药物研究所,北京,100050)， 刘力涛,LIU Li-Tao(中国航天员科研训练中心人因工程重点实验室，北京10094)刊名：分析化学英文刊名：Chinese Journal of Analytical Chemistry年，卷(期)：2014(8)引用本文格式：陈一.唐飞.李铁刚.贺玖明.再帕尔·阿不力孜.刘力涛.王晓浩.CHEN Yi.TANG Fei.LI Tie-Gang.HE Jiu-Ming.ABLIZ Zeper.LIU Li-Tao.WANG Xiao-Hao因子分析法在质谱成像数据分析中的应用[期刊论文]-分析化学 2014(8)。