一种阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法和装置。该方法包括步骤：A、对于不同背景条件中的每一种背景条件，根据该背景条件下多个样本中多种细菌的互作状态，确定该背景条件下的细菌互作网络，获得该背景条件下每一种细菌的独立参数和互作参数，判断细菌互作的方向、强度和性质；B、检验不同背景条件下的细菌互作网络差异的显著性。本发明专利技术的阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法和装置，能够构建细菌互作的全信息性网络模型，能从数据角度定性定量定向地获取反映多种细菌互作关系的依据。菌互作关系的依据。菌互作关系的依据。

【技术实现步骤摘要】
一种阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法和装置


[0001]本专利技术涉及微生态数据分析与处理技术，特别是涉及到一种用于分析细菌互作关系的数据处理方法和装置。

技术介绍

[0002]阴道炎是女性常见病和多发病，会引起炎性不适，影响生育力和妊娠结局，增加性传播疾病风险等。阴道炎具有混合感染多，复发率高的特点，从生态学角度审视其发病机制，认为阴道炎主因细菌互作异常造成微生态失衡引起，需要根据不同的细菌互作关系进行个体化治疗，兼顾“杀菌”和“促菌”，科学应用抗生素和益生菌以恢复微生态平衡，否则细菌“此消彼长”，容易出现阴道炎治疗后复发和耐药现象。
[0003]阴道微生态中有多种细菌，它们相互作用，互作关系复杂多样且动态变化，对维持阴道健康状态至关重要，但容易受外界多种因素影响而发生变化或微生态失衡。现有技术中，常用相对简单的关联模型分析阴道微生态中的细菌互作关系，关联模型基于相关系数构建，局限于阴道炎与多种细菌丰度的相关性分析，不能全面解析细菌互作的方向、强度、效应和动态变化。这种用于细菌互作分析的数据处理方法对阴道炎诊治的指导作用有限，既不能深刻阐明阴道炎的发病机制，也不能精准选择抗生素和益生菌，影响阴道炎疗效和阴道微生态修复。因此，需要开发一种用于解析阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法，以便提取微生态数据中的重要信息，全面分析细菌互作关系。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中常用于处理阴道微生态中细菌互作关系数据的关联模型只能进行细菌丰度相关分析，不能全面解析细菌互作的方向、强度、效应和动态变化，不能为精准选择抗生素和益生菌提供指导，因此影响阴道炎治疗效果和微生态修复的技术问题，本专利技术提出了一种用于解析阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法，能够解析出微生态中细菌互作的重要信息，为后续进一步的微生态数据分析和规律总结提供数据基础。
[0005]为了实现这一目标，本专利技术采取了如下的技术方案。
[0006]一种阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法，该方法包括步骤：A、对于不同背景条件中的每一种背景条件，根据该背景条件下多个样本中多种细菌的互作状态，确定该背景条件下的细菌互作网络，获得该背景条件下每一种细菌的独立参数和互作参数，判断细菌互作的方向、强度和性质；B、检验不同背景条件下的细菌互作网络差异的显著性。
[0007]本专利技术阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法中，根据一种背景条件下多个样本中多种细菌的互作状态，确定该背景条件下细菌互作网络的步骤包括：A1、获取该背景条件下多个样本中各种细菌的核糖体核糖核酸测序结果，得到不同细菌的操作分类单元数据；A2、对于每个样本中每种细菌的操作分类单元数据和该样本中所有细菌的操作分
类单元数据总和，利用异速率拟合这二者的关系;A3、基于博弈论构建该样本中多种细菌互作网络模型；A4、对于多个样本中的每一个，根据多种细菌间发生互作的情况，设定并解析多个样本下多种细菌丰度的似然函数，基于获得的多种细菌的独立参数和互作参数，构建该背景条件下的细菌互作网络。
[0008]另外，本专利技术阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法中，检验不同背景条件下的细菌互作网络差异的显著性的步骤包括：B1、基于各个不同背景条件，构建对应背景下的细菌丰度似然函数，获得不同背景条件下每一种细菌的独立丰度和互作丰度以及对应的独立参数和互作参数；B2、针对不同背景条件下每一种细菌的互作参数，与对应细菌比较，判断细菌互作方向性质和强度是否均相同；将均相同的细菌对归入H0假设，将不全相同的细菌归入H1假设，计算H0假设与H1假设似然值的比值，将比值与通过排列置换确定的阈值进行比较的结果，作为不同背景条件下的细菌互作网络差异是否显著的判别依据。
[0009]另外，本专利技术阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法中，对于多个样本中的每一个，根据多种细菌间发生互作的情况，设定并解析多个样本下多种细菌丰度的似然函数的步骤包括：A41、对于每一样本，选取包括细菌数量为变量数目的多元正态概率密度函数，由丰度向量、均值向量和对称性协变量矩阵构成；A42、对于多个样本，对每个样本下的多元正态概率密度函数进行乘积，构成多个样本下多种细菌丰度的似然函数；A43、利用四阶龙格
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库塔法求解多个样本下多种细菌丰度的似然函数中每种细菌丰度的最大似然值，获得该背景条件下每一种细菌的独立丰度和互作丰度。
[0010]另外，本专利技术阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法中，对于多个样本，对每个样本下的多元正态概率密度函数进行乘积，构成多个样本下多种细菌丰度的似然函数包括，多个样本下多种细菌丰度的似然函数为：，其中， 表示细菌j (j = 1,
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, m)在第1~n个样本中的丰度向量， = ，,其中m为细菌种类，n为样本数量，E为一个样本中所有细菌的操作分类单元数据总和， 为测量误差矩阵和互作误差矩阵之和。
[0011]本专利技术还公开了一种阴道微生态中细菌互作关系的数据处理装置，该装置包括背景解析组件和背景检验组件，其中，背景解析组件对于不同背景条件下中的每一种背景条件，根据该背景条件下多个
样本中多种细菌的互作状态，确定该背景条件下细菌互作网络，获得该背景条件下每一种细菌的独立参数和互作参数，判断细菌互作的方向、强度和性质；背景检验组件用于检验不同背景条件下的细菌互作网络差异的显著性。
[0012]另外，本专利技术的阴道微生态中细菌互作关系的数据处理装置中，背景解析组件包括操作分类单元数据获取单元、拟合单元、细菌互作网络模型构建单元和解析单元，其中，操作分类单元数据获取单元用于获取该背景条件下多个样本中的多种细菌的核糖体核糖核酸测序结果，得到不同细菌的操作分类单元数据；拟合单元对于每个样本中的每种细菌的操作分类单元数据和该样本中所有细菌的操作分类单元数据总和，利用异速率拟合这二者的关系;细菌互作网络模型构建单元基于博弈论构建该样本中多种细菌互作网络模型；解析单元对于多个样本中的每一个，根据多种细菌间发生互作的情况，设定并解析多个样本下多种细菌丰度的似然函数，基于获得的多种细菌的独立参数和互作参数，确定该背景条件下的细菌互作网络。
[0013]另外，本专利技术的阴道微生态中细菌互作关系的数据处理装置中，背景检验组件包括背景解析单元，背景差异判别依据提取单元，其中，背景解析单元构建各个不同背景条件下的细菌丰度似然函数，解析获得各个不同背景条件下每一种细菌的独立丰度和互作丰度及对应的独立参数和互作参数；背景差异判别依据提取单元针对不同背景条件下每一种细菌的互作参数，与对应细菌比较，判断细菌互作的方向性质和强度是否均相同；将均相同的细菌对归入H0假设，将不全相同的细菌归入H1假设，计算H0假设与H1假设的似然值的比值，并与通过排列置换确定的阈值作为比较标准，作为不同背景条件下的细菌互作网络差异是否显著的判别依据。
[0014]本专利技术的阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法和装置，提供了一种研究细菌互作关系的网络模型构建方法和数据分析框架，能够从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法，其特征在于，该方法包括步骤：A、对于不同背景条件中的每一种背景条件，根据该背景条件下多个样本中多种细菌的互作状态，确定该背景条件下的细菌互作网络，获得该背景条件下每一种细菌的独立参数和互作参数，判断细菌互作的方向、强度和性质；B、检验不同背景条件下的细菌互作网络差异的显著性。2.根据权利要求1中所述的阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法，其特征在于，根据一种背景条件下多个样本中多种细菌的互作状态，确定该背景条件下的细菌互作网络的步骤包括：A1、获取该背景条件下多个样本中各种细菌的核糖体核糖核酸测序结果，得到不同细菌的操作分类单元数据；A2、对于每个样本中每种细菌的操作分类单元数据和该样本中所有细菌的操作分类单元数据总和，利用异速率拟合这二者的关系;A3、基于博弈论构建该样本中多种细菌互作的网络模型；A4、对于多个样本中的每一个，根据多种细菌间发生互作的情况，设定并解析多个样本下多种细菌丰度的似然函数，基于获得的多种细菌的独立参数和互作参数，构建该背景条件下的细菌互作网络。3.根据权利要求2中所述的阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法，其特征在于，检验不同背景条件下的细菌互作网络差异的显著性的步骤包括：B1、基于各个不同背景条件，构建对应背景下的细菌丰度似然函数，获得不同背景条件下每一种细菌的独立丰度和互作丰度以及对应的独立参数和互作参数；B2、针对不同背景条件下每一种细菌的互作参数，与对应细菌比较，判断细菌互作方向性质和强度是否均相同；将均相同的细菌归入H0假设，将不全相同的细菌归入H1假设，计算H0假设与H1假设的似然值的比值，并与通过排列置换确定的阈值进行比较，作为不同背景条件下的细菌互作网络差异是否显著的判别依据。4.根据权利要求2中所述的阴道微生态中细菌互作关系的数据处理方法，其特征在于，对于多个样本中的每一个，根据多种细菌间发生互作的情况，设定并解析多个样本下多种细菌丰度的似然函数的步骤包括：A41、对于每一样本，构建以细菌种类为变量数目的多元正态概率密度函数，由丰度向量、均值向量和对称性协变量矩阵构成；A42、对于多个样本，对所含的每个样本的多元正态概率密度函数进行乘积，构成多个样本下多种细菌丰度的似然函数；A43、利用四阶龙格
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库塔法求解多个样本下多种细菌丰度的似然函数，获得每种细菌丰度的最大似然值，进而获得该背景条件下每一种细菌的独立丰度和互作丰度以及对应的独立参数和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茜，赵金帅，吕永焕，闫晔，
申请(专利权)人：天津医科大学总医院，
类型：发明
国别省市：