【摘要】：血紅蛋白(Hb)含量是重要且常見的臨床指標(biāo),它是地中海貧血、缺鐵性貧血等貧血類疾病的診斷指標(biāo)之一,對(duì)其他多種關(guān)聯(lián)疾病有也有重要參考價(jià)值。在手術(shù)過程或恢復(fù)過程中,還常常需要實(shí)時(shí)、原位、無創(chuàng)的血紅蛋白監(jiān)測(cè)。但目前的臨床測(cè)定方法,不能滿足這些需求。近紅外光譜是一種快速簡(jiǎn)便的綠色分析技術(shù),有廣泛的應(yīng)用。近年來,近紅外光譜已經(jīng)被嘗試應(yīng)用于血紅蛋白的離體或在體分析,引起了極大的關(guān)注。同時(shí),在方法學(xué)上也提出了挑戰(zhàn)。由于目標(biāo)信號(hào)弱,干擾因素多,檢測(cè)信噪比低等原因,目前的檢測(cè)精度遠(yuǎn)未達(dá)到臨床應(yīng)用的水平�；谌獦悠返母呔确治�、波長(zhǎng)模型優(yōu)化等方面,仍然是目前需要深入解決的基礎(chǔ)性課題。移動(dòng)窗口偏最小二乘(MW-PLS)方法,采用兩個(gè)變動(dòng)參數(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)連續(xù)型波長(zhǎng)模型的全局優(yōu)選。本團(tuán)隊(duì)采用三個(gè)變動(dòng)參數(shù),提出了等間隔組合PLS(EC-PLS)方法,它實(shí)現(xiàn)了連續(xù)型、準(zhǔn)連續(xù)型波長(zhǎng)模型的全局優(yōu)選。它在算法上覆蓋MW-PLS。為了消除等間隔模型的冗余波長(zhǎng),本研究提出了進(jìn)一步的推廣:對(duì)等間隔波長(zhǎng)模型進(jìn)行集群分析,通過對(duì)上浮的允許模型數(shù)、頻數(shù)優(yōu)先組合的波長(zhǎng)數(shù)兩個(gè)參數(shù)的變動(dòng),提出了離散組合PLS(DC-PLS)方法,實(shí)現(xiàn)了一種離散波長(zhǎng)模型的大范圍優(yōu)選。本研究分別采用血常規(guī)樣品、地貧篩查樣品進(jìn)行血紅蛋白分析實(shí)驗(yàn),對(duì)提出的DC-PLS方法進(jìn)行檢驗(yàn)。并將EC-PLS方法,以及另外兩個(gè)離散方法--連續(xù)投影PLS(SPA-PLS)和競(jìng)爭(zhēng)自適應(yīng)重加權(quán)PLS(CARS-PLS)方法作為比較。考察新方法的預(yù)測(cè)能力,同時(shí)推進(jìn)近紅外血紅蛋白分析的方法研究。主要成果如下:(1)DC-PLS模型的方法策略:1)首先采用起點(diǎn)波長(zhǎng),波長(zhǎng)個(gè)數(shù),波長(zhǎng)間隔數(shù)為變動(dòng)參數(shù),實(shí)現(xiàn)EC-PLS模型大范圍優(yōu)選。2)將等間隔波長(zhǎng)模型按照預(yù)測(cè)效果排序,將排在前面的與最優(yōu)模型等效的模型作為允許模型。3)將得到的多個(gè)允許模型的波長(zhǎng)匯集,并按照波長(zhǎng)出現(xiàn)的頻數(shù)排序、優(yōu)先組合。然后通過變動(dòng)組合的波長(zhǎng)數(shù),實(shí)現(xiàn)了第一輪的離散模型的優(yōu)選。4)最后,遍歷允許模型數(shù),得到后一輪的離散波長(zhǎng)模型優(yōu)選。(2)血常規(guī)實(shí)驗(yàn):最優(yōu)DC-PLS模型僅包含42個(gè)波長(zhǎng)。采用不參與建模的樣品進(jìn)行獨(dú)立檢驗(yàn),Hb的近紅外預(yù)測(cè)值和臨床實(shí)測(cè)值的預(yù)測(cè)均方根誤差(RMSEP)為2.86g·L~(-1),相關(guān)系數(shù)(R_P),相對(duì)均方根誤差(RRMSEP)和性能標(biāo)準(zhǔn)偏差與標(biāo)準(zhǔn)差的比值(RPD)分別為0.983,2.3%,5.3。它明顯優(yōu)于用于比較的EC-PLS,SPA-PLS,CARS-PLS模型。(3)地貧篩查實(shí)驗(yàn):最優(yōu)DC-PLS模型包含50個(gè)波長(zhǎng)。對(duì)應(yīng)的RMSEP,R_P,RRMSEP,RPD值分別為3.20 g·L~(-1),0.989,2.8%和6.6。它也明顯優(yōu)于用于比較的三個(gè)模型。結(jié)果表明:提出的DC-PLS方法,成功應(yīng)用于人外周血的血紅蛋白定量分析。在方法學(xué)上,它實(shí)現(xiàn)了從連續(xù)型遍歷到離散型遍歷的提升。它克服了等間隔模型包含的冗余波長(zhǎng)數(shù)據(jù),使得模型更具抗干擾能力,從而提升光譜的預(yù)測(cè)性能,降低模型復(fù)雜度。拓展了復(fù)雜樣品的近紅外光譜分析的方法途徑。值得注意是,兩組樣品的血紅蛋白近紅外預(yù)測(cè)值與臨床實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差(RRMSEP)均低于3%,可望應(yīng)用于臨床。本研究對(duì)于近紅外光譜在血液分析的應(yīng)用、專用儀器設(shè)計(jì)具有重要參考。對(duì)于血紅蛋白無創(chuàng)檢測(cè)的波長(zhǎng)模型選擇也提供有價(jià)值的參考。
【圖文】：

FOSSXDSRapidContentTM型光譜分析儀

圖 3.2 近紅外光柵光譜分析儀的透射附件品的近紅外光譜實(shí)驗(yàn)。首先，啟動(dòng)光譜儀器。為元器件趨于穩(wěn)定，先對(duì)儀器進(jìn)行預(yù)熱。大概 30 ISIscan 軟件對(duì)儀器進(jìn)行初始化性能測(cè)試，，該過
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R446.1

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