精品用SPSS计算MIC50.docx
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精品用SPSS计算MIC50
用SPSS计算MIC50
河南农业大学
本科生毕业论文（设计）
题目用SPSS软件计算半数最低耐药浓度
学院牧医工程学院
专业班级05药物制剂1班
学生姓名左春霞
指导教师
撰写日期：
2009年5月31日
用SPSS软件计算半数最低抑菌浓度
左春霞
（2009届药物制剂专业1班）
摘要：
计算不同菌株对抗生素类药物的半数最低抑菌浓度（MIC50），探讨一种快捷有效的计算MIC50的方法，学习SPSS软件的使用。
MIC50是指抑制50%细菌生长的药物浓度，由于抗生素药物的广泛应用，越来越多的病菌耐药性增强，而MIC50和MIC90多用于新药的抗菌效果评价，因此计算MIC50的意义尤为重要，为研发新的抗菌药物提供可靠参考价值。
用微量法测各菌株对不同药物的最小抑菌浓度（MIC），从而对各菌株的耐药性进行分析和研究，用SPSS软件计算MIC50。
科学、快捷地方法计算出MIC50，学习并熟悉SPSS软件的使用，提高了计算速度和准确性。
由于实验数据繁琐，不方便比较，且效果不甚明显，用SPSS软件计算进行耐药分析，不仅便于比较分析，而且增加结果可靠性，是繁琐的工作简单化、科学化。
关键词：
半数最低抑菌浓度；SPSS软件；最小抑菌浓度；耐药性
CalculationtheHalfoftheMinimumInhibitoryConcentrationbyUsingSPSSSoftware
ZUOChun-xia
（Class1ofPharmaceuticalpreparations,Graduatedin2009）
Abstract:
Inordortocalculatethehalfoftheminimuminhibitoryconcentration（MIC50）ofdifferentstrainsofantibioticdrugs,andtoexploreanefficientandeffectivemethodofcalculatingtheMIC50,andtolearntheuseofSPSSsoftware.MIC50means50%ofbacterialgrowthinhibitionofthedrugconcentration.Asaresultofthewidespreadapplicationofantibiotics,moreandmoredrug-resistantbacteriaincreased.MIC50andMIC90usedforevaluationofantibacterialeffectofnewdrugs,soitisparticularlyimportanttocalculateMIC50.MIC50provideareliablereferencevaluefortheresearchanddevelopmentofnewantimicrobialagents.Itismeasuredtheminimuminhibitoryconcentration（MIC）ofthedifferentdrugsbyusingthetraceofthestrain,thusanalysisandresearchtheresistanceofthestrain.CalculatedMIC50usingSPSSsoftwareScienceandquickly.InordortolearnandbefamiliarwiththeuseofSPSSsoftwareandenhancethecomputingspeedandaccuracy.Thisactivitycanbeintroducedtothestrainplaysanimportantroleindrugresistance.Experimentaldataduetocumbersomeandinconvenientforcomparison,andtheeffectisnotobvious,calculatedusingSPSSsoftwareforanalysisofresistance,notonlytofacilitateacomparativeanalysisbutalsoincreasereliabilityofresults.Itmadetheworkcomplicatedandscientific.
Keywords:
MIC50;SPSSsoftware;Minimalinhibitoryconcentration;Resistance
最小抑菌浓度（MIC）是指抑制细菌生长的最低药物浓度，半数最低抑菌浓度（MIC50）是抑制50%细菌生长的最小抑菌浓度，MIC值是检测细菌对抗菌药物敏感性的重要指标[1]，抗菌药物的使用依据MIC选择适当的浓度，但由于细菌对抗菌药物极易产生耐药性，当细菌产生耐药性之后，仅依据MIC值选择的药物浓度已不能达到很好的抑菌效果，因此，常借助MIC50和MIC90对药物进行抗菌效果评价。
计算MIC50的方法目前还有很多不确定因素，各种计算方法都有自身的漏洞和不可信的成分，可以说没有很完整很精确的计算方法。
例如，以Bliss创建、后为Fisher、Finney所发展的加权概率单位法（又称Bliss法），Bliss法运用了正态分布的理论，需从正态分布概率计算概率值。
由于正态分布概率计算繁琐，而且没有从分布概率到概率值的逆运算公式，因此，在计算中需多次查表，应用极不方便[2]。
因为从分布概率到概率值的逆运算没有简明、高效的算法，非专业程序设计人员也难以写出高质量的MIC50计算程序[7,12]。
一种很浅显的计算方法，用稀释法做100株菌的药敏得到100个MIC值，将其按浓度大小从低浓度到高浓度排列，从最低的那个浓度数起，当你数到第50个MIC时，这个MIC值就是MIC50，当然，这样做所需数据较多，试验工作量大，而且科学价值不大，可靠性低，不提倡用。
随着SPSS软件的应用，将其运用到Bliss方法中，准确又快速，原理和人工计数是一样的，所以得到的结果肯定也是一样的，不存在方法不同结果不同的问题，同时简化了步骤，提高了运算速度和准确性。
1材料和方法
1.1试验地点、时间
本试验于2009年2月26日到4月31日在河南农业大学牧医工程学院药理实验时进行。
1.2菌株来源
16株大肠埃希菌：
从病鸡心脏、气囊和肝脏分离提纯菌株（标记为A1~A16），经细菌鉴定仪鉴定为大肠杆菌。
1.3主要的仪器、设备、药品、试剂
1.3.1培养基
麦康凯培养基、MH培养基、TSB培养基购自杭州天和微生物试剂有限公司；SS琼脂培养基购自北京路桥技术有限责任公司。
1.3.2药敏纸片及药品
头孢他啶CAZ（30μg/片）、头孢他啶/棒酸（CAZ/CA,30μg/片）、头孢噻肟CTX（30μg/片）、头孢噻肟/棒酸（CTX/CA,30μg/片）[5]，均由北京天坛药物生物技术开发公司提供。
头孢噻肟钠、头孢噻呋钠、头孢曲松钠、氨苄西林、头孢噻肟钠+舒巴坦钠（2：
1）、头孢噻呋钠+舒巴坦钠（2：
1）、头孢曲松钠＋舒巴坦钠（2：
1）氨苄西林+舒巴坦钠（2：
1）、乳酸环丙沙星、左氧氟沙星、盐酸加替沙星、氟苯尼考、盐酸多西环素、阿米卡星、硫酸粘菌素[3,4,6]，以上药物均由河南牧翔动物药业有限公司提供。
恩诺沙星、加替沙星，二者由河南大明实业有限公司提供。
1.3.3仪器
90-1磁力搅拌器（上海亚荣生化仪器厂）、YXQGO2型手提式电热压力蒸汽消毒器（山东新华安得医疗用品有限公司）、隔水式电热恒温培养箱（上海跃进医疗器械厂）、电子分析天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）、振荡培养箱（上海跃进医疗器械厂）、超净工作台（苏净集团安泰公司制造）、微波炉（佛山市顺德区格兰仕微波炉电器有限公司）、DZF-6050型真空干燥箱（上海一恒科技有限公司）、荣声冰箱（广东科龙电器股份有限公司）、各种规格的微量移液器（上海荣泰生化工程有限公司）。
1.3.4材料
聚苯乙烯微孔板，8×12cm大小，每块板上八横排，每排12孔，每孔0.20mL，孔底呈v型，细菌生长时聚集于孔底，有利于结果的观察。
微量移液器，规格为50-300μL，可自由调节。
1.3.5数据
用头孢噻呋钠、环丙沙星、多西环素、粘菌素等12种单方药物和头孢噻呋钠/舒巴坦钠等4种复方药物对8株大肠埃希菌耐药性检测[8,9]，得出实验数据（各种菌对各种药的MIC值）如下表1.1：
表1.1MIC值测定结果（单位：
μg/ml）
Table1.1MICvaluedeterminationresults（unit:
μg/ml）
药品菌株
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
头孢噻肟
<0.25
4
16
8
8
32
32
64
头孢噻呋
1
8
32
16
16
>256
64
256
头孢曲松
4
32
64
64
32
>256
128
>256
氨苄西林
128
>256
>256
>256
128
>256
>256
>256
头孢噻肟/舒巴坦
2
4
4
8
4
16
4
4
头孢噻呋/舒巴坦
1
4
4
4
8
4
2
16
头孢曲松/舒巴坦
4
8
4
4
8
8
4
16
氨苄西林/舒巴坦
4
16
8
8
16
16
8
32
环丙沙星
8
32
32
16
16
<0.25
<0.25
8
左氧氟沙星
8
16
8
4
8
<0.25
1
8
加替沙星
1
8
8
16
8
0.25
<0.25
4
恩诺沙星
16
64
32
128
64
0.25
<0.25
16
氟苯尼考
32
128
64
128
128
4
8
128
多西环素
8
32
2
8
8
2
2
16
阿米卡星
256
>256
256
256
256
<0.25
2
4
硫酸粘菌素
<0.25
<0.25
16
<0.25
<0.25
<0.25
<0.25
<0.25
续表1.1
药品菌株
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
头孢噻肟
1
4
32
4
8
64
64
256
头孢噻呋
1
16
64
16
16
32
64
256
头孢曲松
2
32
128
128
64
256
128
>256
氨苄西林
>256
>256
>256
>256
>256
>256
128
>256
头孢噻肟/舒巴坦
2
8
4
8
8
8
8
4
头孢噻呋/舒巴坦
1
4
4
4
8
4
2
16
头孢曲松/舒巴坦
0.5
8
4
16
8
16
16
8
氨苄西林/舒巴坦
8
16
16
16
32
16
16
16
环丙沙星
2
32
32
128
64
4
32
32
左氧氟沙星
8
16
16
32
16
8
16
16
加替沙星
1
8
8
16
16
1
16
32
恩诺沙星
16
64
64
256
64
8
64
64
氟苯尼考
32
128
64
256
16
2
32
128
多西环素
16
8
16
32
8
8
4
16
阿米卡星
256
>256
>256
>256
>256
1
1
1
硫酸粘菌素
4
16
256
8
32
<0.25
<0.25
16
1.4试验程序和方法
用SPSS软件计算MIC50，选定一个药和各株菌进行MIC50计算，以头孢噻呋为示例，计算过程如下：
1.4.1用头孢噻呋和和各菌株的MIC值在MicrosoftExcel上做表
头孢噻呋和和各菌株的MIC值如下表1.2
表1.2头孢噻呋和和各菌株的MIC值（单位：
μg/ml）
Table1.2.CeftiofurandstrainsandtheMIC（unit:
μg/ml）
菌株
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
头孢噻肟
<0.25
4
16
8
8
32
32
64
菌株
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
A16
头孢噻肟
1
4
32
4
8
64
64
256
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
头孢噻肟
256
128
64
32
16
8
4
2
1
0.5
0.25
菌液
1
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
○
●
2
○
○
○
○
○
○
○
●
●
●
●
●
3
○
○
○
○
○
●
●
●
●
●
●
●
4
○
○
○
○
○
○
●
●
●
●
●
●
5
○
○
○
○
○
○
●
●
●
●
●
●
6
○
○
○
○
●
●
●
●
●
●
●
●
7
○
○
○
○
●
●
●
●
●
●
●
●
8
○
○
○
●
●
●
●
●
●
●
●
●
9
○
○
○
○
○
○
○
○
●
●
●
●
10
○
○
○
○
○
○
○
●
●
●
●
●
11
○
○
○
○
●
●
●
●
●
●
●
●
12
○
○
○
○
○
○
○
●
●
●
●
●
13
○
○
○
○
○
○
●
●
●
●
●
●
14
○
○
○
●
●
●
●
●
●
●
●
●
15
○
○
○
●
●
●
●
●
●
●
●
●
16
○
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
将表1.2中数据显示在MicrosoftExcel上，如下表1.3
表1.3
注：
○表示抑菌，●表示不抑菌
将表1.3在MicrosoftExcel上自动求和得出头孢噻肟对菌株的抑制数如下表1.4
表1.4头孢噻肟对菌株的抑制数
Table1.4Cefotaximeinhibitionofseveralstrains
孔号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
浓度
256
128
64
32
16
8
4
2
1
0.5
0.25
菌液
抑菌数
16
15
15
12
9
8
5
2
1
1
1
0
菌株数
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
16
1.4.2用SPSS软件计算MIC50
首先，数据输入：
运行SPSS11．5forWindows，进入SPSS数据编辑器后，首先激活变量表（VariableView）定义变量，在变量名（name）下输入“剂量”、“菌株数”和“抑制数”，并将“剂量”的小数点位数（Decima1）设为“2”，“菌株数”和“抑制数”的小数点位数设为“0”。
然后进入数据表（DataView），根据表头提示，依次输入各组数据，见图1.1。
图1.1
其次，参数选择：
在数据表主菜单中，选择Analyze--"Regression--"Probit，调出ProbitAnalyze对话框，只需将“剂量”选人“Covariates”栏中，“抑制数”选人“Responsefrequency”栏中，“菌株数”选人“Totalobserved”栏中，在“Transform”栏中，选择“logbase10”（以10为底的对数转换），其它保持默认选项（如下图1.2、1.3）。
然后单击“OK”钮即完成整个操作过程。
图1.2
图1.3
计算结果显示如下图1.4所示
图1.4
由结果显示图1.4知，头孢噻呋的MIC50=8.90，MIC90=76.38
2.结果与分析
用上述1.2所示方法可求得所有药物的MIC50，结果如下表2.1
表2.1各类药物的MIC50（单位：
μg/ml）
Table2.1ofvariousdrugsMIC50（unit:
μg/ml）
药品
指标
头孢噻肟
头孢噻呋
头孢曲松
氨苄西林
头孢噻肟/舒巴坦
头孢噻呋/舒巴坦
头孢曲松/舒巴坦
氨苄西林/舒巴坦
MIC50
8.9
17.23
58.15
>256
3.92
3.28
4.35
9.40
MIC90
76.37
164.78
>256
>256
8.84
8.15
13.11
17.43
MICs
0.25-256
1->256
2->256
128->256
2-16
1-16
0.5-16
4--32
续表2.1
药品指标
环丙沙星
左氧氟沙星
加替沙星
恩诺沙星
氟苯尼考
多西环素
阿米卡星
粘菌素
MIC50
6.86
5.03
2.88
16.42
30.13
5.84
100.64
0.45
MIC90
74.40
23.47
19.59
255.54
179.20
16.81
>256
42.91
MICs
<0.25-128
<0.25-32
<0.25-32
<0.25-256
2-256
2-32
0.25->256
0.25-256
由计算所得MIC50可以看出菌株对不加酶抑制剂（舒巴坦）的单方药物敏感性：
大肠埃希菌对环丙沙星、左氧氟沙星、加替沙星、恩诺沙星等喹诺酮类药物和多西环素四环素类药物较敏感，耐药性差；对粘菌素敏感性最强；对头孢噻肟、头孢噻呋、头孢曲松等头孢菌素类药物较喹诺酮类敏感性低，耐药性强；对氨苄西林为代表的青霉素类药物敏感性差，耐药性强；对氟苯尼考氯霉素类药物敏感性稍差，而对于阿米卡星为代表的氨基糖苷类敏感性最差，耐药性强。
同时还可看出菌株对β-内酰胺类抗生素药物不加酶抑制剂的单方药物和加酶抑制剂的复方药物敏感性明显不同：
同一药物，大肠埃希菌对加舒巴坦酶抑制剂的复方药物敏感性明显大于不加酶抑制剂的单方药物，对复方药物耐药性差。
以此推断，菌株产生耐药性的机制在于自身酶活性大小，加酶抑制剂的复方药物抑制了菌株自身酶的活性，酶活性降低，耐药性减弱。
因此，临床应用中，可采用加酶抑制剂或其他降低酶活性的方法研制新药，降低菌株的耐药性。
3．讨论
3.1关于SPSS软件
SPSS（StatisticalProductandServiceSolutions）[10]是世界上最早的统计分析软件，也是世界上最早采用图形菜单驱动界面的统计软件，由美国斯坦福大学的三位研究生于20世纪60年代末研制，1984年SPSS总部首先推出了世界上第一个统计分析软件微机版本SPSS/PC+，开创了SPSS微机系列产品的开发方向，极大地扩充了它的应用范围。
是世界上应用最广泛的专业统计软件。
在采用SPSS软件计算MIC50时有以下特点：
第一，快速、准确、方便，减少逐次逼近的次数。
以往采用绘图纸作图估计：
由原始资料的剂量对数及概率单位作一预期的回归线，准确性差，增加回归次数，徒增加计算量，采用SPSS的自回归作预期回归线，通常境况下MIC50的计算只要经二次回归即可满足拟合度的要求。
而且一经编成，反复使用，输入变量，即刻生成数据，大大减少工作量。
第二，生动直观．便于掌握。
SPSS软件可模拟Bliss法[11]的计算方法，便于深刻领会Bliss法的精髓，对MIC50教学很有帮助。
第三，易于使用，在教学科研中易于推广。
一般的学生、科研工作者都具有Excel基础知识，采用SPSS软件计算MIC50容易上手，易学易用，在MIC50测定的教学中能起到事倍功半的效果。
第四，全面检验，可输出理想的报告格式。
第五，数据真实可靠。
采用Excel运算结果与采用SPSS国际通用统计软件运算结果进行比较，MIC50数值没有统计学意义的差别，但SPSS运算结果更为准确。
SPSSforWindows[712]由于其操作简单，已经在我国的社会科学、自然科学的各个领域发挥了巨大作用。
该软件还可以应用于经济学、生物学、心理学、医疗卫生、体育、农业、林业、商业、金融等各个领域。
3.2用SPSS软件计算MIC50和用其他方法计算MIC50的比较
使用SPSS软件计算MIC50，相对于一般方法而言，更具科学性和说服力。
目前，学术界对于MIC50的计算有很多种方法，但究竟什么样的方法求出的MIC50值比较准确或或比较科学，在这个问题上一直有争议，甚至没有一种更科学更权威的计算方法。
由于这方面原因，MIC50的应用也受到一定的限制，很多情况下，由于无法精确快速计算出MIC50值而耽误了临床对于新药抗菌效果评价，造成不可弥补的损失。
本试验采用SPSS软件对MIC50进行计算，采用类似EXCEL表格的方式输入与管理数据，数据接口较为通用，能方便的从其他数据库中读入数据。
其统计过程包括了常用的、较为成熟的统计过程，完全可以满足非统计专业人士的工作需要。
根据实验数据分析：
对于阿米卡星药物，菌株A6、A7、A8、A14、A15、A16较其他菌株明显敏感性较强，对这组数据用累计计数法求MIC50，其数值介于2和128之间，无法求出MIC50准确值，只能得出一个范围，而用SPSS软件可以计算出准确的数值，从这一点讲，SPSS软件所用范围较广一点；对于氨苄西林药物，没有对菌株完全不抑菌的药物浓度，也没有完全抑菌的药物浓度，其不满足用改良寇氏法计算的条件，因此不适用改良寇氏法，而用累计计数法，也无法计算出MIC50，而用SPSS软件模拟概率单位法的计算方法，可计算出精确的MIC50。
用SPSS软件计算，概率分析和频数分析计算出的结果也有不同，单以多西环素为例，用频数分析方法求得在4和8之间，更接近于8，而用概率分析方法求得数值为5.84
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