二维色谱峰检测/2D peak detection
项目负责人：徐巨才 博士
二维液相色谱现已被广泛应用于各食品、材料、化工、医药等各行业的分析检测中。由于仪器商倾向于实行整机销售、维护和应用支撑，尚未提供从一维向二维液相色谱的完整升级方案，为此自行搭建二维液相色谱成了当下方法开发和研究的热潮，但随之而来的色谱数据处理和分析问题困扰了大多数玩家，为此，徐巨才博士结合其博士论文研究成果，在此提供了一种基于两步法检测二维液相色谱峰的方法（包括Peters法及本站改良后的方法）。注意本方法虽测试于二维液相色谱数据，但其同样适用于二维气相色谱。
本站两步检测法首先对第二维液相色谱的单维液相色谱峰进行检测，在此基础上，再根据峰保留时间、重叠程度、最近原则及单峰性等多个盘踞对第二维色谱峰进行判定和分类，尽可能使来自同一物质的色谱峰合并为一个二维液相色谱峰。
具体方法说明请参见文献（如下载本项目开源资源，请注明以下文章引用）：
[1] Xu J, Zheng L, Su G, et al. An improved peak clustering algorithm for comprehensive two-dimensional liquid chromatography data analysis[J]. Journal of Chromatography A, 2019,1602:273-283.
程序处理截图：
图1 某多肽混标的程序运行检测结果图
具体使用说明：
（1）在处理2D色谱峰之前，请使用1D峰处理程序对色谱峰进行一维色谱峰检测，并采用批处理对处理结果按照采集顺序编号命名储存（如果使用1D处理程序点击Save and load会自动进行批处理）。但批处理原始数据文件需严格按照采集顺序命名，截图示例如下：
图2 原始数据文件和处理后mat文件保存示例
注意：上述示例中原始数据文件为txt，目前支持的原始数据文件格式仅包括csv,txt和excel。
（2）对1D数据处理完成后，请点击左上角文件打开按钮，选择1D数据处理结果中的第一个文件（如图2右侧中的第一个），然后确定打开，然后在图1中输入number of files（1D文件数量，也即二维分析循环次数），start（第一维切割的起始时间），interval（第一维切割的采样间隔时间），然后点击Load Files加载批量数据文件，程序将根据这些信息自动计算D1轴的保留时间值。
（3）选择处理方法（包括Xus' Method 和Peters' method），可根据需求选择，以下仅根据Xus' Method示例说明参数设置，Peters' method请参照上述参考文献中的对比说明理解。
（4）如选择Xus' method，程序中所有参数均可选，其中Peakfitting 选项标识是否对1D峰进行峰拟合获取峰宽参数，此选项对于D2轴（第二维）方向上存在拖尾峰情况时可改善峰检测情况。
（5）Namx（仅限Xus' method）：最大2D峰中可包含的单维峰数量，主要用于某些特殊情况下色谱峰簇的强制打断和自动打断，强制打断时可直接在右侧输入打断数字；自动打算请下来选择Auto，接下来将自动弹出1D色谱峰处理程序，为您进行D1（第一维）洗脱曲线的峰拟合和峰跨度分析（具体分析方法参加本站另一开源项目——1D峰处理）。注意，自动打断处理尚未完全完善，不建议使用。
（6）retention criterion（仅限Xus' method）：峰停流时间判定，即根据峰漂移的情况来判定各峰是否属于同一个2D峰簇。此选项下，可选择等度偏移和可漂移偏移，等度偏移对应第二维梯度始终保持一致的情况；可偏移漂移适用于第二维梯度变化的情况，示例及识别效果于Peters'方法对比如下：
图3 第二维可漂移梯度示例（图片来自首页所示文献）
图4 图3条件下某多肽混合标准品的二维分离图
图5 Xus' method（左）和Peters' method（右侧）对图4中region1 的局部检测放大图
注：红色标识代表识别错误。
（7）OverLap criterion：峰重叠判定，两种方法均适用，但注意两者计算方法的区别。Tov值为重叠程度阈值，如采用Xus' method可适当设置较高值，如采用Peters' method请切勿设高值，会出现较多错误识别。注意Hs仅限Xus' method，其主要用途为设置峰重叠计算所用的峰宽对应高度值，可用于改善峰拖尾时的二维色谱峰识别情况。
（8）Unimodility criterion：单峰性识别，即检查所得二维色谱峰簇是否为单峰，其下方对应interplot interval数值，代表相邻量点之间插值数量，可根据实际情况进行插值对单峰性进行检测，具体意义参见首页文献。
（9）扫描方向：可分为单向和双向，选择单向计算时可在下方选择任意四个方向，双向时，下方单向计算设置无效，将自动进行双向计算。使用建议：对于Xus' method单向计算一般可满足要求，Peters' method请一定选择双向计算，否则将出现较多错误识别。
（10）Calculation：计算按钮，每修改一次参数，请点击此按钮更新数据处理结果。
（11）Sustract baseline：扣除基线，注意这个扣除基线是指扣除自身色谱基线，可以有利于在梯度分离时把基线扣的干干净净，很漂亮。
（12）Inter N:作图时在第一维方向上的插值点数，可以让曲面图更加光滑漂亮。
（13）Peak WM: 峰宽标识，默认关闭，如开启后，可看到紫色横线标识其峰宽范围。对应Line W对应线宽，SizeD对应圆圈直径。
（14）3D peak number:3D色谱峰数字标识，主要是用于在3D曲面中为色谱峰编号，默认关闭。
（15）3D Peak line：3D峰标识，这个选项是用于为每一个独立色谱峰都编号标识，同时会带线条的小圆圈把峰簇标识出来。
（15）Figure type：作图类型，可选择投影图、等高线图、曲面图（曲面图建议选择图形输出后打光处理，会让曲面更好看，可在本站搜索Matlab 曲面图形的光源投影处理）、格线图、瀑布图、3D曲面加地面投影图等。
（16）contour（n）：等高线密度，仅选择作等高线图时可选。
（17）pr：print 输出图形至Matlab主窗口，以便于进一步可视化修饰和处理。
（18）export to excel：导出所有1D峰信息，以便于计算正交系数等指标（正交系数等指标建议采用正交计算器http://www.kroungold.com/，该软件每台电脑可有20次免费计算）。
（19）作图右上角Pd N 1d：Peak detected number in first dimension, 单维色谱峰检测数量，Pd N 2d：二维色谱峰检测数量。
（20）坐标轴图形左上交和右下角分别对应坐标轴范围设置。
（21）图形界面下方表格为鼠标点选图中峰簇信息后显示的2D峰信息。
（22）2D数据处理后，建议选择左上角保存按钮保存所有界面和数据，下次使用时可直接打开加载。
注意：上述程序暂时仅适用于Matlab 2015a，并请以Debug模式运行，如直接运行可能导致右上角的放大和缩小工失效。有关上述程序的python编译正在进行中，敬请期待。
[1] Xu J, Zheng L, Su G, et al. An improved peak clustering algorithm for comprehensive two-dimensional liquid chromatography data analysis[J]. Journal of Chromatography A, 2019,1602:273-283.
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