CN107796780B - 太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法 - Google Patents
太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107796780B CN107796780B CN201710859483.4A CN201710859483A CN107796780B CN 107796780 B CN107796780 B CN 107796780B CN 201710859483 A CN201710859483 A CN 201710859483A CN 107796780 B CN107796780 B CN 107796780B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blood
- sample
- terahertz
- blood fat
- spectrum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 title claims abstract description 72
- 239000008280 blood Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N triformin Chemical compound O=COCC(OC=O)COC=O UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims abstract description 5
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 claims description 11
- 238000012706 support-vector machine Methods 0.000 claims description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 238000001328 terahertz time-domain spectroscopy Methods 0.000 claims description 6
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 27
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 206010006187 Breast cancer Diseases 0.000 description 1
- 208000026310 Breast neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000000453 Skin Neoplasms Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 201000000849 skin cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
- G01N21/3586—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation by Terahertz time domain spectroscopy [THz-TDS]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
Abstract
本发明涉及一种太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法，将多组实际血液的太赫兹光谱吸收系数曲线与现阶段医院鉴定血脂的组分浓度和组分种类参数一一对应起来，结合得到的甘油三酯和胆固醇纯品太赫兹时域光谱建立太赫兹血脂参数数据库,以此确定SVR回归模型的参数，并对SVR回归模型进行训练，训练后得到支持向量和对应权值,用训练后的支持向量及对应权值对作为未知血液样本进行检验。该方法突破了现阶段传统用生物化学分析仪测验血液脂质时间过长的局限，也解决了目前太赫兹波受水吸收过多影响信号探测的问题。本方法用于检测血液中血脂含量正确率达到99%以上。方便有效地检测出血液血脂含量，以方便医生的诊断以及患者的治疗。
Description
技术领域
本发明涉及一种太赫兹光谱应用技术，特别涉及一种太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法。
背景技术
当前医院血液脂质临床测验常用方法主要用生物化学分析仪，分析的物质主要就是胆固醇、甘油三脂等。因为医院血脂分析需要添加相应的化学试剂，导致血脂分析存在一些不足。首先，其分析周期比较长。如上海华山医院的卓越400/450全自动生化分析仪，测速为400测试/小时。生物化学仪器仅化学反应就需要耗时较长，并且还有添加试剂、试剂处置等步骤。另外,这还会增加长期检测的成本。
太赫兹是频率在0.1THz到10THz范围的电磁波，其波段位于微波与红外之间，具有丰富的科学意义和广阔的应用前景。太赫兹技术一个显著的特点是它的安全性，太赫兹光子的能量只有毫电子伏特，不会因为电离而破坏被测物质。这一特点使得太赫兹波在针对旅客身体的安全检查，以及对生物样品进行活体检测等应用中尤其重要。太赫兹波在生物医学领域上的应用也具有很大的新引力，可以用于皮肤癌、乳腺癌的诊断和治疗，DNA的探测等。太赫兹波的光子能量与有机分子的振动和转动所需要的跃迁能量基本相同，因此有机分子的振动和转动跃迁、分子之间的相互作用、以及晶格振动等都位于该波段。这些不同类型的振动模式包含丰富的物质结构信息，为研究物质的化学结构和物理性能提供了一种新的有效途径。
血浆中水的含量约占血浆总量的91％-92％，而水对太赫兹波有很强烈的吸收，导致目前太赫兹波无法用于直接检测血浆的光谱特性。
发明内容
本发明是针对传统用生物化学分析仪测验人体血液脂质时间过长的问题，提出了一种太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法，建立血脂参数支持向量及对应权值，快速进行血液血脂含量检测。
本发明的技术方案为：一种太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法，具有包括如下步骤：
1)将血脂含量物质做成样品，用太赫兹时域光谱系统扫描样品并获得每个样品的时域信号；所述样品选择纯品甘油三酯和胆固醇颗粒分别与定量的PE粉混合进行压片而成；
2)对从医院得到的血液样本进行富集处理,用太赫兹时域光谱系统扫描并获得血液样本的时域信号；
3)对步骤1)和2)所得时域信号数据预处理，并得到每一个样品和样本的THz光谱吸收系数曲线；
4)将步骤3)得到的多组实际血液的太赫兹光谱吸收系数曲线与现阶段医院鉴定血脂的组分浓度和组分种类参数一一对应起来，结合步骤3)得到的甘油三酯和胆固醇纯品太赫兹光谱吸收系数曲线建立太赫兹血脂参数数据库；
5)将太赫兹血脂参数数据库一半作为训练集，另一半为检验集，确定支持向量机SVR回归模型的参数，用已知组分浓度和组分种类的血液样本和压片样品作为SVR回归模型的输入，进行训练，训练后得到支持向量和对应权值；然后用训练后的支持向量及对应权值对作为未知血液样本的检验集进行检验，得到血液的分析结果，验证训练后的支持向量及对应权值的精度。
本发明的有益效果在于：本发明太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法，该方法突破了现阶段传统用生物化学分析仪测验血液脂质时间过长的局限，也解决了目前太赫兹波受水吸收过多影响信号探测的问题。本方法用于检测血液中血脂含量正确率达到99％以上。方便有效地检测出血液血脂含量，以方便医生的诊断以及患者的治疗。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示一种基于太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法流程图。具体方案如下：
1)将血脂含量物质做成样品，用太赫兹时域光谱系统扫描样品并获得每个样品的时域信号。
选择甘油三酯和胆固醇作为样品。然后将纯品甘油三酯和胆固醇颗粒与一定量的PE粉混合分别进行压片。用上海现代光学系统重点实验室的THz-TDS系统对压片进行扫描，得到样品的时域信号，用于后期特征谱参数数据的建立。
2)对从医院得到的血液样本进行富集处理,用太赫兹时域光谱系统扫描并获得血液样本的时域信号。
a)用离心、过滤、提纯、萃取等方法对血液进行富集处理，去掉血浆中的水，得到不含有水的血浆样本。
b)用上海现代光学系统重点实验室的THz-TDS系统对血浆样本进行扫描，得到血浆样本的时域信号。
3)对步骤1)和2)所得时域信号数据预处理，并得到每一个样品和样本的THz光谱吸收系数曲线。具体步骤如下：
a)先根据样品和样本的时域信号的反射峰位置去掉样品和样本的反射峰。
b)再对去过反射峰的时域信号做快速傅里叶变换。
c)根据布朗-朗伯定律，计算出样品和样本的相对吸收系数。这里用的计算公式为：
式中:Iref(w)是参考信号的透射谱，Isam(w)是含有样品和样本信息的透射谱。
d)截取能够进行准确识别样品和样本的有效频域范围内的吸收系数，只保留样品和样本的有用信息。
e)由于THz波谱受样品散射等因素的影响会出现基线漂移的现象，需用正交小波变换的方法去除THz波谱低频的基线和高频的噪声。
4)将步骤3)得到的多组实际血液的太赫兹光谱吸收系数曲线与现阶段医院鉴定血脂的组分浓度和组分种类等参数一一对应起来，结合步骤3)得到的甘油三酯和胆固醇纯品太赫兹光谱吸收系数曲线建立太赫兹血脂参数数据库。
5)将太赫兹血脂参数数据库一半作为训练集，另一半为检验集，确定支持向量机SVR回归模型的参数。用已知组分浓度和组分种类的血液样本和压片样品(训练集)作为SVR回归模型的输入，进行训练，训练后得到向量和对应权值；然后用训练后的支持向量及对应权值对作为未知血液样本的检验集进行检验，得到血液的分析结果，验证训练后的支持向量及对应权值的精度。
Claims (1)
1.一种太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法，其特征在于，具有包括如下步骤：
1)将血脂含量物质做成样品，用太赫兹时域光谱系统扫描样品并获得每个样品的时域信号；
所述样品选择纯品甘油三酯和胆固醇颗粒分别与定量的PE粉混合进行压片而成；
2)对从医院得到的血液样本进行富集处理,用太赫兹时域光谱系统扫描并获得血液样本的时域信号，具体步骤如下
2.1)用离心、过滤、萃取方法对血液进行富集处理，去掉血浆中的水，得到不含有水的血浆样本；
2.2)用THz-TDS系统对血浆样本进行扫描，得到血浆样本的时域信号；
3)对步骤1)和2)所得时域信号数据预处理，并得到每一个样品和样本的THz光谱吸收系数曲线，具体步骤如下：
3.1)先根据样品和样本的时域信号的反射峰位置去掉样品和样本的反射峰；
3.2)再对去过反射峰的时域信号做快速傅里叶变换；
3.3)根据布朗-朗伯定律，计算出样品和样本的相对吸收系数，这里用的计算公式为：
式中:Iref(w)是参考信号的透射谱，Isam(w)是含有样品和样本信息的透射谱；
3.4)截取能够进行准确识别样品和样本的有效频域范围内的吸收系数，只保留样品和样本的有用信息；
3.5)用正交小波变换的方法去除THz波谱低频的基线和高频的噪声；
4)将步骤3)得到的多组实际血液的太赫兹光谱吸收系数曲线与现阶段医院鉴定血脂的组分浓度和组分种类参数一一对应起来，结合步骤3)得到的甘油三酯和胆固醇纯品太赫兹光谱吸收系数曲线建立太赫兹血脂参数数据库；
5)将太赫兹血脂参数数据库一半作为训练集，另一半为检验集，确定支持向量机SVR回归模型的参数，用已知组分浓度和组分种类的血液样本和压片样品作为SVR回归模型的输入，进行训练，训练后得到支持向量和对应权值；然后用训练后的支持向量及对应权值对作为未知血液样本的检验集进行检验，得到血液的分析结果，验证训练后的支持向量及对应权值的精度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710859483.4A CN107796780B (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710859483.4A CN107796780B (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107796780A CN107796780A (zh) | 2018-03-13 |
| CN107796780B true CN107796780B (zh) | 2020-05-19 |
Family
ID=61532453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710859483.4A Active CN107796780B (zh) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | 太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107796780B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111141862B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-12-02 | 广州汇标检测技术中心 | 一种饲料中丁酸的检测方法 |
| CN114376562B (zh) * | 2021-09-10 | 2022-07-29 | 北京福乐云数据科技有限公司 | 多参数人工智能检测仪 |
-
2017
- 2017-09-21 CN CN201710859483.4A patent/CN107796780B/zh active Active
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Determination principal component content of seed oils by THz-TDS;Li Jiu-sheng et al.;《Chemical Physics Letters》;20091231;第46卷;第92-96页 * |
| Support Vector Regression for the Determination of the Nutritional Components of Edible Oil by Terahertz Spectroscopy;Jiusheng Li;《IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement》;20100831;第59卷(第8期);第2094-2098页 * |
| 利用 THz 时域谱技术和支持向量机回归法快速分析食用油成分;李向军 等;《中国食品学报》;20100430;第10卷(第2期);摘要，正文第195-199页，表1-3，图1-6 * |
| 利用THz时域谱技术和支持向量机回归法快速测定食用油的过氧化值和酸价;李向军 等;《中国粮油学报》;20100228;第25卷(第2期);第131-135页 * |
| 太赫兹在医学检测中的应用和进展;张明月 等;《医疗卫生装备》;20130531;第34卷(第5期);第85页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107796780A (zh) | 2018-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lu et al. | Quantitative measurements of binary amino acids mixtures in yellow foxtail millet by terahertz time domain spectroscopy | |
| Alamprese et al. | Detection of minced beef adulteration with turkey meat by UV–vis, NIR and MIR spectroscopy | |
| Upadhyay et al. | Application of attenuated total reflectance Fourier Transform Infrared spectroscopy (ATR–FTIR) in MIR range coupled with chemometrics for detection of pig body fat in pure ghee (heat clarified milk fat) | |
| CN101477051B (zh) | 用于液态奶中三聚氰胺现场快速检测的拉曼光谱法及试剂盒 | |
| Magalhães et al. | FTIR spectroscopy in biomedical research: How to get the most out of its potential | |
| CN103411906B (zh) | 珍珠粉和贝壳粉的近红外光谱定性鉴别方法 | |
| US10914678B2 (en) | Method for quantitative detection of blood lipid content in blood based on terahertz spectroscopy | |
| Mistek et al. | FT-IR spectroscopy for identification of biological stains for forensic purposes | |
| CN106323942A (zh) | 一种油脂过氧化值的快速检测方法 | |
| CN107796780B (zh) | 太赫兹光谱定量检测血液中血脂含量的分析方法 | |
| Cao et al. | Characterization and discrimination of human colorectal cancer cells using terahertz spectroscopy | |
| CN104316489A (zh) | 一种近红外光谱检测灵芝提取物掺假的方法 | |
| CN109374548A (zh) | 一种利用近红外快速测定大米中营养成分的方法 | |
| CN103439312A (zh) | 一种基于表面增强拉曼光谱技术对牛奶中硫氰酸钠的含量进行快速检测的方法 | |
| Bouillaud et al. | Benchtop flow NMR spectroscopy as an online device for the in vivo monitoring of lipid accumulation in microalgae | |
| CN107290302A (zh) | 基于太赫兹时域光谱的食用明胶中铬元素定量检测方法 | |
| CN106770864B (zh) | 柱前衍生化法和发酵乳制品中组胺的检测方法 | |
| Yao et al. | Repetition rate priority combination method based on equidistant wavelengths screening with application to NIR analysis of serum albumin | |
| US20190250099A1 (en) | Determination of a constituent related property of a multi-constituent sample | |
| CN112697770A (zh) | 一种基于金属有机框架材料复合基底表面增强拉曼光谱测定水中戊二醛的方法 | |
| CN111272692A (zh) | 一种利用太赫兹时域光谱技术检测保健品添加剂的方法 | |
| CN107402201A (zh) | 一种可规避干扰因素的机油油品质量检测方法 | |
| CN104914068A (zh) | 一种油脂中反式脂肪酸含量的光谱快速检测方法 | |
| Chen et al. | Improvement of predicting precision of oil content in instant noodles by using wavelet transforms to treat near-infrared spectroscopy | |
| CN115950871A (zh) | 聚羟基脂肪酸酯含量的检测方法、装置、系统、设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |